Der 3D-Scanner-Roboterarm „CultArm3D“, der von Forschern des Fraunhofer IGD in Zusammenarbeit mit dem dänischen Kamerahersteller Phase One entwickelt wurde, soll Wissenschaftlern dabei helfen, Kulturgüter mit der nötigen Vorsicht und hohen Auflösung zu erfassen. Damit lassen sich derartige Objekte besser digitalisieren und weiterverarbeiten zu Forschungszwecken oder für virtuelle Touren. Wir stellen den 3D-Scan-Roboterarm vor.

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In Museen befinden sich oft besonders wertvolle Kulturgüter, die es zu erhalten gilt. Forscher wollen die Objekte zudem untersuchen können, was oft schwierig ist, da diese aufgrund ihres hohen Alters oder ihrer Beschaffenheit sehr schnell Schaden nehmen können. Das 3D-Scanning kann dabei helfen, dieses Problem zu umgehen.

Das Darmstädter Fraunhofer IGD hat mit dem dänischen Kamerahersteller Phase One jetzt einen Roboterarm entwickelt, der das 3D-Scanning sensibler Museumsobjekte übernehmen soll. Der mobile Scanner CultArm3D liefert präzise 3D-Modelle von Ausstellungsstücken in unterschiedlicher Größe, heißt es in einer Mitteilung vom Fraunhofer IGD. Mit 3D-Modellen lässt sich Geschichte konservieren. Das Beiboot der USS Saginaw wurde zum 150. Jahrestag mit 3D-Scannern erfasst.

Pedro Santos, Abteilungsleiter am Fraunhofer IGD, und sein Team befassen sich seit Jahren mit großformatigen 3D-Scan-Technologien, vor allem in Bezug auf die Digitalisierung von Kulturgütern.

Santos erklärt:

„3D-Modelle haben eine enorme Bedeutung für die Forschung und können helfen, Objekte und ihre Herkunft besser zu verstehen und ihre Eigenschaften zu analysieren. Sie sind aber auch die Grundlage für eine Visualisierung in Virtual- und Augmented Reality und bei der Erstellung farbechter physischer Repliken im 3D-Druckverfahren.“

Bei der 3D-Digitalisierung ganzer Sammlungen müssen die Ergebnisse höchste Qualität aufweisen. Die 3D-Scanner müssen leicht zu bedienen, mobil einsetzbar, sicher sein und zuverlässige Daten liefern.

Details zum mobilen 3D-Scanner CultArm3D

3D-Scan-Roboterarm CultArm3D
Der 3D-Scan-Roboterarm „CultArm3D“ (im Bild) soll Museen und Forscher dabei unterstützen, Kulturgüter zu erfassen (Bild © Fraunhofer IGD).

In diesem Zusammenhang entstand der Roboterarm CultArm3D. Er ist mit einer Phase One iXG 100 Megapixel Kamera ausgerüstet, ergänzt um die autonomen Scanalgorithmen des Fraunhofer IGD und speziell entwickelten Ringlichtern für eine optimale Ausleuchtung. Werden Objekte aus allen Winkeln gescannt, erhält der Anwender in kürzester Zeit detaillierte 3D-Darstellungen in hoher Qualität. Die Ergebnisse unterstützen Wissenschaftler bei der Erforschung der Objekte.

Die Systemkalibrierung hält alle gängigen Standards und internationalen Empfehlungen ein, die eine wiederholbar hohe Qualität betreffend Geometrie, Texturen und Farbe sicherstellt. Bei der Inbetriebnahme wird ein einfacher Kalibrierprozess durchgeführt. Anschließend wird das Objekt auf die Mitte des mitgelieferten Drehtellers positioniert und auf Knopfdruck kann der Scanvorgang starten.

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Automatisierter Workflow

Dank eines automatisierten Workflows läuft der Prozess insgesamt sehr unkompliziert ab. Das manuelle Postprocessing der 3D-Modelle wird selbst bei komplexen Objekten meist vollständig eliminiert. Die dynamische Ansichtenplanung setzt die Arbeit so lange fort, bis die vom Benutzer definierten Ziele hinsichtlich minimaler Abdeckung und Auflösung erreicht werden. Das fertige 3D-Modell wird in unterschiedlichen Formen ausgegeben, vom hochaufgelösten Video in 2D oder 3D über ein 3D-Web-Modell bis hin zur Druckdatei für einen 3D-Drucker.

Der CultArm3D kann für Objekte bis zu einer Höhe von einem Meter und einem Gewicht von 60 kg eingesetzt werden. Es sind auch größere Scanvolumina und Gewichte möglich. Der mobile 3D-Scanner-Arm kann leicht transportiert werden und benötigt lediglich Strom vor Ort.

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