Трехмерное лазерное сканирование деталей конструкций деревянной ветрянной мельницы козлового типа 1852 г. постройки в д.Божий Дар Кобринского района Брестской области.
Пример этапов реставрационных
работ проведенных на основании результатов трехмерного лазерного сканирования выполненного Государственным предприятием “Бресткоммунпроект”:
1. Маркировка деталей, разборка и перевозка деталей объекта на будущее место монтажа:
2. Подготовка площадки сканирования. Раскладка деталей
конструкций и механизмов мельницы на выравненной площадке с учетом исключения
перекрытия объектов друг другом:
Этапы основных работ проводимых УП “Бресткоммунпроект” с помощью лазерного сканера FARO FOCUS 3D для последующих научных изысканий.
3. Этап полевых работ по сбору информации. Трехмерное лазерное сканирование сканером FARO FOCUS 3D с переходом на спланированные стоянки:
Аппаратная продолжительность времени сканирования, приемлемого результата, с ракурса одной стоянки может занимать от 12 до 45 минут (в особо редких случаях возможно большее время), время сканирования зависит от поставленных задач. В случае с данным примером, одна стоянка сканирования длилась 12 минут. При сканировании сложных объектов с множеством деталей и выступающих частей, чем больше будет спланированно стоянок, тем точнее будут выходные данные. (Речь идет не о погрешности, а об слепых зонах или теневых участках, возникающих при сканировании сложносоставных объектов)
В случае с деталями ветряной мельницы было спланированно 80 стоянок или 16 часов чистого времени сканирования.
Во время процесса сканирования желательно исключить нахождение на площадке посторонних людей, это сократит временные затраты труда на стадии очистки облаков точек от побочных элементов.
Время, затраченное на переходы между стоянками и выставление сканера в горизонтальное положение, с учетом выставления сканируемого диапазона, в среднем занимает 5 минут. На примере проекта всего было затрачено 7 часов.
Итого: 23 часа полевых работ.
5. Этап обработки материала. Чистка и сшивка облаков точек различных стоянок сканирования в единое облако точек:
Качественная чистка одного подробного скана занимает от 20 до 30 минут. Проектом сканирования было получено 80 сканов. Всего было затрачено времени на чистку всех 80-ти сканов – 40 часов. Сшивка двух облаков точек (сканов) заняла 30 минут. Всего на сшивку все облаков точек ушло 39 часов.
Итого: 79 часов на получение полного облака точек всего объекта целиком.6. Этап получения идентичной цифровой 3D модели, представленной в полигональном виде высокого разрешения:
На основании материалов трехмерного сканирования были получены точные виртуальные копии всех деталей мельницы в масштабе 1:1.
7. Этап создания низко полигональной модели для работы в CAD системах:
Бесконтактные обмеры лазерным сканером позволили создать трехмерную модель с расшифровкой всех деталей, что позволило не разбирать оригинальный вал с зубчатым колесом, а создать его идентичную копию, тем самым сохранив исторически важный артефакт в первозданном виде.
На основании виртуальной модели удалось, так же, восстановить утраченные фрагменты деталей и механизмов. Создать точные врезки новых пород древесины в аутентичные элементы.
8. Этап расшифровки промаркированных деталей и сборка всей
виртуальной модели конструкций ветряной мельницы для последующих расчетов
возможного угла атаки лопастей, расчета рычажной системы регулировки рабочего зазора
между жерновыми камнями и расчета поворотной и тормозной системы
На данном этапе все промаркированные детали собирались
на компьютере в свои проектные положения с учетом всех шипов и гнезд, а так же
других соединительных деталей в соответствии с конструктивными требованиями
своего времени создания. Запускалась и проверялась
виртуальная симуляция подвижных частей механизмов.
На данном этапе были созданы несколько ключевых анимаций основных механизмов для очень важной стадии проверки коллизий.
В процессе работ по трехмерному лазерному сканированию удалось получить точную копию всех деталей, но в виду физической усталости деревянных деталей, многие из них сжались или деформировались под сочетанием нагрузки и атмосферных осадков на протяжении времени своего существования.
Очень важно было не допустить в процессе вращения механизмов их взаимопересечение, которое не выявить на обычных чертежах.
9. Этап создания чертежей деталей конструкции,
полученных на основании трехмерного лазерного сканирования:
Строительные
работы по воссозданию старинной ветряной мельницы на основании полученных
исходных данных из цифровой модели.
10. Этап. Изготовление поврежденных или недостающих
фрагментов и сборка всей готовой конструкции:
Момент первого пуска лопостей мельницы.
