瀏覽量：377
3D掃描儀
概要：一條短吻鱷被咬掉了尾巴，一些有愛心的專家決定采取一些行動——使用3D掃描與打印的最新技術為它制作一條新尾巴。
目標：使用手持式3D掃描儀捕獲一條短吻鱷的尾巴，并制作精準3D模型，為“斷尾”先生制作義尾，同時，保留該模型，可在日后完成打印。
使用工具：Artec Eva, Artec Studio
Artec 3D掃描儀幫助一條受傷的短吻鱷找到了新尾巴和新希望
當亞利桑那警方攔下一輛可疑貨車，他們驚訝地發現里面竟然有32條短吻鱷在匍匐爬動。
警官意識到他們對這些短吻鱷束手無策，便立即致電菲尼克斯爬行動物學會尋求援助。這些包括斷尾先生在內的短吻鱷無家可歸，隨即被該協會收留，目前，他們收留的爬行動物多達1500只。
其中一只很快得到了一個新名字“斷尾先生”，因為他的尾巴不見了。
沒有尾巴對短吻鱷來說是個嚴重的問題。圖片來源：STAX3D
沒有尾巴對短吻鱷而言是個嚴重的問題。除了不能在深水游泳外（很有可能溺水），他在進餐時也會有不少麻煩。
他身邊的短吻鱷捕獵更快，因為他們前沖攻擊時都需要使用尾巴。所以對于饑腸轆轆的斷尾先生而言，除非有些倒霉的生物不小心出現在他面前，否則，他是沒機會享用到最肥美的獵物的。
他現在學會了狗爬式游泳，游泳問題得到一部分緩解。雖然并不是最理想的解決方式，但至少他現在不會失去平衡四面朝天，甚至溺亡。
但菲尼克斯爬行動物學會會長Russ Johnson希望為斷尾先生想出更好的方法。
他請來了矯形研究與教育中心的Marc Jokofsky博士和他的助手Sarah Jarvis，他們在人體矯形方面有著豐富的經驗。一隊專家在這里集結，討論制作義肢尾巴的可能性。
斷尾先生義肢尾巴的3D模型示意圖。圖片來源：STAX3D
Justin Georgi博士是亞利桑那中西大學的助理教授，數年來致力于短吻鱷和其他爬行動物的行為研究，他參與分析了斷尾先生的情況，找到添置義肢尾巴的最佳方式。
Georgi博士參考了他實驗室中不同尺寸的短吻鱷標本，和菲尼克斯聯合生物科學高中的實驗室實習生Samanta Arroyos、Jokofsky博士以及他的團隊一同計算了適合斷尾先生的尺寸、重量和密度，這條尾巴可以和斷尾先生的其他身體部分保持比例上的平衡，而且質量分布均勻。
掌握了義肢尾巴尺寸后，Georgi博士從實驗室中選擇了一款標本作為新尾巴的模型。在設計義肢尾巴時，Georgi咨詢了The CORE Institute的Jacofsky博士及其團隊。
“沒有尾巴，斷尾先生就喪失了游泳的能力，爬行也非常吃力，” Georgi表示。“他在陸面時的體態和步態非常糟糕，長期來看，對他的關節和骨骼健康造成了極大隱患。”
Georgi博士之前試圖用激光3D掃描儀掃描短吻鱷尾巴，但掃描質量不高，無法捕獲所需的細節，于是他聯系了Artec 3D經銷商STAX3D，詢問是否愿意一起合作制作斷尾先生的新尾部。
短吻鱷掃描準備中。圖片來源：STAX3D
STAX3D的Michael Andrew表示，“Justin一聯系，我們就非常感興趣，對眼前的項目充滿好奇。” STAX3D之前有過使用Artec掃描儀制作假肢的經歷，但僅限于人類。
到達現場后，Stax3D就以一只最近剛過世且體型相仿的短吻鱷（Georgi和他的團隊早前也曾使用這它的尾部制作其他義肢尾巴）尾部為模型，使用Artec Eva進行了3D掃描。Artec Eva 3D掃描儀的工作原理是通過幾束燈光投射到物體表面，再反射回掃描儀，這些反射的光束會在Artec Studio軟件中進行實時分析，識別并記錄物體外形，且精度高，可達每秒16幀。
Stax 3D在Artec Studio中處理最終數據，修改3D模型，修復瑕疵，調整大小尺寸，使其能夠吻合斷尾先生目前僅存的一小部分尾巴。他們以STL格式導出文件，并打印出了3D尾巴。
Artec Eva是一款強大的解決方案，非常適合此項目：可捕獲小到0.5毫米的細節，還能用于大型物體掃描，比如這次的短吻鱷尾部，甚至更大的物體。
“和之前的掃描方式相比，Artec掃描儀的速度和質量讓我們驚嘆不已，” Georgi博士說道。
Artec Eva的分辨率使其成為解決方案。圖片來源：STAX3D
Georgi和他的團隊意識到自己能全權掌控流程，自如查看并修復數字模型，著實喜出望外。“我們能通過數碼流程精確控制尾巴的大小和形狀，對不同材質進行試驗，更直觀地對比不同義肢尾巴對斷尾先生多產生的影響，”他說道。
定制模型3D打印完后，研究人員制作了硅酮模具，并據此為斷尾先生制作了幾條不同的定制義肢尾巴。
現在，每次給他綁上新義肢尾巴，他都表現自然，好像從未缺少過尾巴一樣。他再也沒有流露出緊張或不適的感覺，說明這些尾巴對他而言自然舒適。
現在，每次給他綁上新義肢尾巴，他都表現自然，似乎從未缺少過尾巴。圖片來源：STAX3D
斷尾先生正在擺脫之前的舊習慣，慢慢變回短吻鱷的正常模樣。他現在能和他的同類小伙伴們一樣，飽餐一頓后游泳浮潛、爬行前進。
在未來的五六十年，隨著他體型增加（成年短吻鱷可以長達20英尺長，約6米），斷尾先生需要將近40條新尾巴。現在有了3D模型，學會只需修改一下模型，就能立刻打印出新的尾巴。
菲尼克斯爬行動物學會會長Russ Johnson告訴亞利桑那共和報，“他會在這里健康快樂地生活。”
The CORE Institute將他們所有的作品和材料都投入到本次具有特殊意義的項目中。Dragon Skin®用來包裹義肢。這款材料非常特殊，采用的是質量輕便的硅酮材料，廣泛用于電影特效和電子動畫的道具制作和整形修復。
Sketchfab中的尾部3D模型
這次項目可以說是短吻鱷修復學上的一次飛躍，而在人體矯形修復領域，3D掃描和打印做出了更突出的貢獻。“這不是假想的未來，而是真真實實的當下，”Andrew說道。“使用這項技術，無論公司還是個人，都能利用這項科技解決之前修復制作方式上的缺陷。通過這項科技，您可以省略很多步驟，從而節省大量時間。”
參與的每一位都希望斷尾先生的新尾巴能吸引更多人關注這一充滿活力的新領域。“我們目前所做的只是3D掃描和打印技術在修復領域應用的一些皮毛，” Georgi博士總結道。“我認為也許斷尾先生這一項目最重要的一點，就是激發了大眾的想象，鼓勵他們進一步推動這一領域的發展。”
語言選擇
