Effiziente 3D-Messung für digitale Archive
In den letzten Jahren werden immer mehr Kulturgüter, wie z. B. handschriftliche Dokumente, Tonwaren und Fossilien, als digitale Daten archiviert.
Gründe dafür sind unter anderem die rasanten Fortschritte, die die Informationstechnologie in der Gesellschaft gemacht hat, und die Fortschritte in der 3D-Messtechnologie.
Auf dieser Seite werden grundlegende Kenntnisse über digitale Archive, Herausforderungen mit gängigen Messmethoden, die für die digitale Archivierung verwendet werden, und Lösungen für diese Herausforderungen erläutert.
- Digitale Archive
- Wie werden digitale Archive erstellt?
- Vorteile von digitalen Archiven
- Schwierigkeiten bei der Messung
- Effizienzsteigerung mit dem optischen 3D-Koordinatenmessgerät der Modellreihe VL
- Zusammenfassung: Verbesserte Effizienz bei der Erstellung von digitalen Archiven
Digitale Archive
Ein digitales Archiv ist ein System zur Nutzung digitaler Technologien, um verschiedene Arten von geistigem Eigentum – sowohl materiell als auch immateriell – zu erfassen. Digitale Archive, die nicht nur fertige Objekte, sondern auch ihren Erstellungsprozess umfassen, werden hauptsächlich von Museen und Bibliotheken zur Bewahrung ihrer Sammlungen und von Unternehmen und Kommunalverwaltungen zur Speicherung ihrer Dokumente genutzt.
Digitale Archive zeichnen nicht nur Materialien digital auf, sie erleichtern auch die Datenverwaltung, die gemeinsame Nutzung und Suche und ermöglichen die Ausgabe der Informationen auf Websites oder anderen Medien. So können die archivierten Daten unter anderem zur Unterstützung von Studium und Lehre, zur wirtschaftlichen Expansion und für neue Kreationen genutzt werden.
Aus diesen Gründen werden digitale Archive als eine wichtige Plattform für die Wertschöpfung in intellektuell aktiven Gesellschaften und sozialen Infrastrukturen angesehen.
Wie werden digitale Archive erstellt?
Die Arbeit für den Aufbau eines digitalen Archivs erfordert die Untersuchung der ursprünglichen Artefakte und Materialien, die Arbeitsplanung, die Digitalisierung und Datenverarbeitung, die Verwaltung und die Nutzung der digitalen Daten. In diesem Abschnitt wird näher auf diese Arbeiten eingegangen.
Untersuchung und Arbeitsplanung
Dies ist die Vorbereitungsphase für die Digitalisierung von Artefakten und Originalmaterialien. Die Materialien werden in solche unterteilt, die digitalisiert werden müssen, und solche, die nicht digitalisiert werden müssen. Für die Materialien, die digitalisiert werden müssen, werden Kategorien und zusätzliche Informationen hinzugefügt. Die Daten werden in einen PC oder ein ähnliches Gerät eingegeben, um digitale Kataloge zu erstellen, die anschließend durchsucht werden können.
Dadurch können die Arten und Mengen der zu digitalisierenden Artefakte und Originalmaterialien bestimmt und der für ihre Aufbewahrung erforderliche Platz gespart werden. Darüber hinaus werden die Systemfunktionen, die die Suche und gemeinsame Nutzung der Daten ermöglichen, festgelegt und Dokumente wie Bedienungsanleitungen erstellt.
Digitalisierung und Verarbeitung der Materialien
In diesem Schritt werden die Artefakte und Originalmaterialien digitalisiert, um sie in den digitalen Archiven zu verwenden. Die Digitalisierung erfolgt mit Scangeräten wie 3D-Scannern für dreidimensionale Objekte und Flachbettscannern für Dokumente und Filme. Bei der Digitalisierung von dreidimensionalen Objekten werden zusätzlich zu den Formen auch Informationen wie Farben und feine Oberflächentexturen erfasst. Die Erfassung von Texturinformationen ist wichtig, insbesondere bei Steingut und Fossilien, da die Oberflächenbeschaffenheit angibt, wie diese Objekte erhalten wurden. Bei der Digitalisierung von Dokumenten ermöglicht die optische Zeichenerkennung (Optical Character Recognition, OCR) das effiziente und genaue Lesen von Textdaten.
Die digitalisierten Daten werden mit Kategorien und Zusatzinformationen versehen, bevor sie im digitalen Archiv registriert werden. Oft ist es notwendig, eine große Menge an Materialien zu digitalisieren. Dies erfordert Scanner, die hohe Arbeitseffizienz, Benutzerfreundlichkeit und Verarbeitungsgeschwindigkeiten bieten können.
Verwendung von digitalen Daten
Daten, die in einem digitalen Archiv registriert sind, werden als digitale Inhalte für Zwecke wie die Erstellung von Repliken, die Präsentation in Ausstellungen oder die Veröffentlichung auf einer Website verfügbar.
Vorteile von digitalen Archiven
Ein Vorteil eines digitalen Archivs ist, dass die Inhalte im Gegensatz zu unorganisierten Sicherungsdaten unabhängig von Zeit und Ort frei genutzt werden können. Die gemeinsame Verwendung digitaler Daten kann verschiedene Arten von neuen Werten schaffen.
Vermeidung von Verfall der Materialien
Da digitale Daten Informationen enthalten, die den Bedingungen des ursprünglichen Artefakts oder Materials entsprechen, können diese bei der Erstellung von Repliken herangezogen werden. Repliken, die mit Hilfe digitaler Archive erstellt wurden, können ausgestellt werden, während wertvolle Originalartefakte und -materialien aufbewahrt werden. Dies kann den Zugang zu den Originalartefakten und -materialien einschränken und sie vor physischen Schäden und Verfall schützen.
Die Ausstellung von Repliken ist ein wirksames Mittel zur Erhaltung von Kulturgütern, insbesondere von solchen aus natürlichen Materialien wie Holz und Papier. Diese Materialien verblassen und verfallen, wenn sie physisch ausgestellt oder der Öffentlichkeit ausgesetzt werden.
Reduzierung der Verwaltungskosten
Digitale Daten in digitalen Archiven werden mit Hilfe von Computern verwaltet. Eine große Menge an Daten kann in Speichergeräten wie Festplatten gespeichert werden, die im Vergleich zu Fotofilmen, Papier und anderen Materialien weniger Platz benötigen. Dadurch wird auch der Arbeits- und Zeitaufwand für die Lagerung erheblich reduziert. Die Daten können auch bei schwerwiegenden Vorfällen, wie z. B. einem Festplattenschaden, gesichert werden.
Einfaches Teilen und Durchsuchen
Wenn ein Archivverwaltungssystem eingerichtet wurde, sind die Daten über ein LAN zugänglich. Informationen können so leicht gesucht und schnell eingesehen werden.
Die Daten können auch innerhalb von Gruppen ausgetauscht werden, was die Untersuchung, den Vergleich und das Studium von Kulturgütern erleichtert.
Öffentliche Zugänglichkeit
Die Informationen sind im Internet verfügbar, sodass sie von einer großen Anzahl von Menschen auf der ganzen Welt eingesehen werden können. Informationen können orts- und zeitunabhängig eingesehen und für verschiedene Zwecke wie Forschung, Lehre und Neuschöpfung genutzt werden.
Schwierigkeiten bei der Messung
Beim Aufbau eines digitalen Archivs ist es notwendig, Informationen von den Artefakten oder Materialien zu erhalten, die so originalgetreu wie möglich sind. Wenn Informationen zur Oberflächenfarbe und -textur erforderlich sind, können die folgenden Herausforderungen auftreten:
Messfehler und schwierige Messung bestimmter Stellen
Bei gängigen Messungen mit handgeführten Messgeräten ist der Genauigkeitsgrad bei der Erfassung von Rissen und Spänen von der Beurteilung der Person abhängig, die die Messzeichnungen anfertigt. Folglich variiert die Genauigkeit je nachdem, wer die Messung durchführt. Bei der Messung mit Fotos kommen die aufgezeichneten Informationen wie dreidimensionale Formen und Farben denen des bloßen Auges sehr nahe. Allerdings sind die 3D-Informationen aufgrund der durch die Objektive verursachten Verzerrungen nicht sehr genau. Darüber hinaus erfordert die Messung und Aufzeichnung mit den oben genannten Methoden einen enormen Zeitaufwand, was die Datenerfassung verlangsamt.
Unmögliche Erfassung von Farb- und Texturinformationen
Informationen über die Textur von Kulturgütern wie Steingut und Fossilien sind sehr wichtig, um die Technologie und Kultur der jeweiligen Zeitepoche zu verstehen. Handmessgeräte können zwar Formen messen, aber keine Informationen über Oberflächenfarbe und -textur erfassen. Es ist auch schwierig, korrekte Informationen von Fotos zu erhalten, da Verzerrungen durch die Objektive und Schatten durch die Lichtrichtung verursacht werden.
Risiko von Beschädigungen
Originalartefakte und -materialien können während der Messung durch den Kontakt mit Messschiebern, Teilern oder Konturographen beschädigt werden. Einige Kulturgüter sind aus religiösen Gründen sogar unantastbar und daher schwer zu messen.
Effizienzsteigerung mit dem optischen 3D-Koordinatenmessgerät der Modellreihe VL
In einem digitalen Archiv muss die Form der Originalobjekte so detailliert wie möglich gemessen werden. Dies erfordert eine hohe Messgenauigkeit sowie das Erfassen von Farbinformationen. Wenn die Anzahl der zu messenden Kulturgüter groß ist, ist ein hocheffizienter Betrieb erforderlich.
Um diesen Messanforderungen gerecht zu werden, hat KEYENCE die optischen 3D-Koordinatenmessgeräte der Modellreihe VL entwickelt. Die Modellreihe VL erfasst die 3D-Form der gesamten Oberfläche anhand eines hochauflösenden Scans, ohne das Messobjekt zu berühren. Ein 3D-Scan des Messobjekts auf dem Objekttisch kann in kürzester Zeit abgeschlossen werden, wodurch eine hochpräzise Messung der 3D-Form möglich ist. Gleichzeitig können auch Farbinformationen erfasst werden. Dies ermöglicht es, sofort hochpräzise Messergebnisse ohne Abweichungen zu erhalten. Einige konkrete Vorteile werden nachfolgend erläutert.
Vorteil 1: Es sind hochpräzise berührungslose 3D-Messungen aus allen Richtungen möglich.
Selbst bei einem Objekt mit einer komplexen Form kann die Modellreihe VL das Bauteil 360° erfassen, indem das Objekt einfach auf den Objekttisch platziert und gescannt wird. Es ist keine Positionierung erforderlich und hochpräzise Messungen können auch von unerfahrenen Anwendern durchgeführt werden.
Der große, hochauflösende 9 Megapixel CMOS-Chip ermöglicht es, die Form des Objekts zu messen. Komplexe Formen, die zuvor schwer zu messen waren, können nun in hoher Auflösung gemessen und analysiert werden.
Vorteil 2: Zerstörungsfreie Analyse von Dicke und Querschnitten.
Querschnittsformen, die bisher nur schwer zerstörungsfrei gemessen werden konnten, können nun gemessen werden, ohne die Originalobjekte zu zerschneiden. In den erfassten 3D-Daten können beliebige Bezugsebenen für die Querschnittsanalyse aus allen Richtungen festgelegt werden. Dies ermöglicht eine detaillierte Analyse sowohl des gesamten Objekts als auch der feinen Details. Die Scan-Daten können als STL-Daten konvertiert werden. Außerdem können die Querschnittsdaten als DXF-Daten exportiert werden. Dies trägt wesentlich zur Erstellung von Repliken mit 3D-Druckern oder ähnlichen Systemen bei.
Vorteil 3: Farbinformationen können erfasst werden.
Eine große, hochauflösende CMOS-Kamera ermöglicht es Farbinformationen zu erfassen, was bei herkömmlichen 3D-Scannern schwierig ist. Das Hinzufügen von Farbinformationen zu realistischen 3D-Daten führt zu Informationen, die dem Originalobjekt besser entsprechen und eine genaue Analyse ermöglichen.
Zusammenfassung: Verbesserte Effizienz bei der Erstellung von digitalen Archiven
Mit der Modellreihe VL wird ein 3D-Scan mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt, um genaue 3D-Form- und Farbinformationen des Originalobjekts zu erfassen. Die Modellreihe VL bietet die folgenden Vorteile:
- Für die Messung ist keine umständliche Positionierung erforderlich. Legen Sie für die Messung das Bauteil einfach auf den Objekttisch und starten Sie mit einem Klick den Scanvorgang. Es können auch mehrere Objekte gleichzeitig gescannt werden, was die Effizienz der Messung steigert.
- Da die Modellreihe VL Oberflächendaten erfasst, kann das gesamte Bauteil vollständig erfasst werden. Eine zerstörungsfreie Profilmessung von Querschnitten und den gewünschten Stellen ist möglich und erlaubt eine detaillierte Analyse.
- Die Modellreihe VL berührt die Messobjekte nicht und ermöglicht so eine sichere und hochpräzise Formmessung, selbst wenn die Bauteile nicht berührt werden dürfen oder aus zerbrechlichen Materialien bestehen.
- Das Erfassen von Farbinformationen ermöglicht die Erstellung originalgetreuer Repliken.
Die Modellreihe VL ist ein 3D-Scanner, der sich durch hohe Präzision und einfache Bedienung auszeichnet. Er erfasst Form- und Farbinformationen des Originalobjekts mit hoher Geschwindigkeit und verbessert so die Effizienz bei der Digitalisierung, Messung und Analyse in digitalen Archiven erheblich.
