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3D掃描儀
概要：美國全國多家博物館希望能展出這套位于丹弗博物館的劍龍骨架復制品。這套骨架高9英尺（約2.7米）、長26英尺（約8米）。
目標：為劍龍進行細致的彩色3D掃描，并制作可查看/打印的完美3D模型。
使用工具：Artec Space Spider, Artec Studio
科羅拉多州的標志Kessler Stegosaurus恐龍在Artec Spider 3D掃描儀的幫助下為當地博物館制作出一座1:1的3D打印模型。
在眾多恐龍展中，具代表性的場景莫過于丹佛自然科學博物館中迎面相對的Stegosaurus和Allosaurus恐龍了。Stegosaurus 26英尺長，是代表科羅拉多州的州恐龍。州恐龍指的并不是這一恐龍種類，而是這一尊標本本身。Stegosaurus是大型食草恐龍，體重高達10噸，居住在1億5000萬年前的科羅拉多州區域。Stegosaurus的特別之處并非因為發現于科羅拉多州卡農城，也不是因為在發現時，它幾近完整，盡管這點對于恐龍發現來說已是非常罕見。它真正的特別之處在于這座化石是在 1936年由一群正在野外搜索化石的高中生找到的，他們的老師Frederick Carl Kessler還安排了與專業古生物學家合作，一起挖掘了這座骨骼化石。
丹佛自然博物館中出展的Stegosaurus（右）與Allosaurus
Mike Triebold帶著科羅拉多州伍德蘭公園的Triebold Paleontology, Inc. (TPI) 登場了。TPI負責骨骼化石的修復與搭建，制作骨骼模型，并輸送至世界各地的博物館。公司客戶包括位于紐約的美國自然歷史博物館、位于匹茲堡的卡內基博物館、位于華盛頓的史密森尼博物院等等。TPI總部收藏了大量骨骼模具和原始化石標本，并在公司的互動式自然歷史博物館落基山恐龍資源中心（Rocky Mountain Dinosaur Resource Center）中展出。
Mike Triebold正計劃將Stegosaurus加入模具藏品中，而且有心儀的對象。他希望能夠盡全力制作出位于丹佛博物館的著名Kessler Stegosaurus恐龍，因為全新皇家喬治恐龍體驗館（Royal Gorge Dinosaur Experience）在卡農城建成，他們希望能在卡農市展出一套Kessler收藏的Stegosaurust。體驗館的主人Zach Reynolds的祖父在40-60年代間，常常與Kessler一同前往恐龍挖掘現場，所以與當地社區和這個家族，都有著千絲萬縷的聯系。
通過協商，在丹佛博物館的祝福下，這一項目正式開始了。
這項標本的制作由于一些因素而變得有些復雜。標本大小正是其中之一。這座恐龍標本26英尺長，其頸部、背部與尾部還布滿鱗甲，高達9英尺。通常情況下，尺寸大小不會成為太大的問題，因為每塊骨頭都可以用硅樹脂制模，再使用液態塑料鑄模。而這款標本的每塊骨骼都沒有放置于架子上。在上世紀90年代，它就被永久地固定成型并整體出展，從此變得不可拆分。骨骼四周被鋼鐵焊接包圍，并用油灰填塞，所以不可能單獨使用硅樹脂對每塊骨骼制模。
為復制這一標本，TPI的Matt Christopher需使用3D掃描來進行制模。“我們只能對這個一體式骨架進行三維數字化操作，然后進行3D打印，”Matt說道。“尺寸和表面細節都需要和硅樹脂模具足夠接近，這樣我們才能對3D打印文件進行手動調整，從而確保最終效果同原始標本別無二致。”
TPI同時使用了Artec Spider結構光3D掃描儀與3D掃描與處理軟件Artec Studio來完成這項工作。掃描儀由Artec當地合作商partner 3D Printing Colorado提供。“Artec Spider捕獲到了所有我們需要的細節，”Matt說道。
Artec Studio中Kessler Stegosaurus的最終模型，側視圖
工作人員用Spider掃描每塊骨骼及骨骼區域，并在Artec Studio中作為單獨項目處理。“采用這種方法勢必要求工作人員爬進恐龍胸腔（沒錯，Stegosaurus的胸腔完全可以容納下一位成年人）來采集恐龍背椎和胸腔、肩甲和臀部的內側面，”Matt說道。“我們還需要爬上一架梯子，做出各種奇怪的姿勢，來采集恐龍背部的扇形鱗甲。最終，我們還是能夠捕獲到所有需要的部分，包括鼻尖到尾部末端的骨尖。”
最后，在Artec Studio中，總共生成了71個獨立掃描項目，涵蓋629份獨立掃描。為節省時間，總數量已有所控制，省略了那些可以通過對稱變換得到的部分，例如上肢、腿部和肋骨。
每份掃描都需要在Artec Studio中進行對齊、剪切，并轉換成3D網格文件。“Artec Studio中的對齊功能對這一項目而言尤為重要，”Matt說道。“掃描對齊非常簡單，只要將掃描手動放置于大概的位置，對齊工具便會自動對齊至完美的效果。使用Artec Studio將對齊后的掃描制作并生成網格，我們還可以根據具體操作或3D打印要求，提取所需的細節。”
Artec Studio中的濾網功能使導出后的網格毫無人為痕跡，這一功能移除了所有小于主掃描的元素。小空洞通過Artec Studio中的空洞填補算法自動填補。“若我們掃描未組裝的單獨骨骼塊，那么使用Artec Studio生成完整水密性網格就會非常簡單，無需進行任何后期處理，”Matt說道。“考慮到要移除鋼制支架，以及需要重建遮擋部分，水密網格對重建Stegosaurus而言并不可行，也無必要。”
最終生成的網格被導入ZBrush，來拆分關節部分，重建3D掃描儀無法觸及的部分，例如關節連接的骨骼間隙，并移除遮擋部分骨骼表面的鋼制支架。
Artec Studio中Kessler Stegosaurus的成品模型，前視圖
TPI有諸多3D打印機可用，包括小型桌面Formlabs Form2 SLA打印機和Titan Robotics的大尺寸Atlas打印機。在多臺打印機的共同努力下，整套骨骼在6個月后打印完成。之后，工作人員對骨骼表面進行了一些整理工作，準備在內部加入鋼制支架，并加入一些關節模具連接單獨的骨骼，從而制作出實體模型。每份完成或組裝好的骨骼部分被稱為母體。這些母體隨后采用優質液體硅橡膠從兩部分模具制成多部分模具；TPI在這方面已有30年的經驗了。
完成后的模具隨后與內部鋼架一起放入，并在鑄造過程中包上塑料樹脂。“鋼架周圍包裹了一層塑料，所以不需要再使用會遮擋骨骼的外部支架，”Mike說道。“支架外圍包裹好后，我們就可以讓骨骼擺出無數造型，并焊接每個塑料鑄件中的鋼制部位。組裝好的骨架隨后便可進行手繪與運輸了。”
現在的項目已經完成，將長期出展于科羅拉多卡農城的皇家喬治恐龍體驗館（www.dinoxp.com），并于5月19日周六正式揭幕。Zach Reynolds、他的家人與父親Dave現在終于可以在未來與大家分享這項重大發現了。
Mike表示，該項目放在幾十年前是絕對不可能完成的。“多虧了Artec Spider，我們才能夠結合傳統制模方式與新科技，無需接觸標本，就制作出大型恐龍的精確復制品，”他補充道。“接下來，就該考慮Allosaurus啦…”
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