CultLab3D

Kurzsteckbrief

Während die Digitalisierung von zweidimensionalen Kulturgütern wie Buchseiten, Karten und Bilder unkompliziert ist, war das Verfahren zum Scannen von dreidimensionalen Gegenständen wie Vasen, Münzen, Statuen oder Waffen bisher unbefriedigend. Aufgrund des hohen personellen und finanziellen Aufwands, die bestehende Systeme verursachen, war eine massenhafte 3D-Erfassung von dreidimensionalen musealen und archäologischen Artefakten bislang nicht möglich. Das Projekt CultLab3D hatte zum Ziel, durch die Entwicklung einer mobilen Scanstraße einen Ansatz zur 3D-Massendigitalisierung von Artefakten zu liefern. Es ging darum, eine originalgetreue, hochwertige Objektwiedergabe zu ermöglichen, die die Geometrie, Textur und optischen Materialeigenschaften der erfassten Artefakte berücksichtigt.

Szenario

Zur schnellen und kostengünstigen Erfassung von dreidimensionalen Kulturgütern entwickelte das Projekt CultLab3D eine neuartige Scan-Technologie und erstellte eine Ontologie zur Erfassung und Klassifizierung von Kulturobjekten. Zudem werden die digitalen 3D-Objekte über ihre Beschreibungen an digitale Bibliotheken angebunden. Die Qualität der Daten genügt wissenschaftlichen Ansprüchen, die bislang Originalvorlagen erforderten. Die im Rahmen des Projektes entwickelte Scan-Straße ist in zwei Stationen aufgeteilt. Bei der ersten Station bewegen sich ein Licht- und ein Kamerabogen um das Objekt, wodurch die unterschiedlichen Perspektiven und der Lichteinfall vollständig erfasst werden. Die zweite Scan-Station besteht aus einem Roboterarm auf einem Fahrgestell, auf dem verschiedene Kamerasysteme montiert werden können. Diese erfassen auch verdeckte Objektbereiche, die durch die fest installierten Kameras der ersten Station nicht abgebildet werden. Für die Erfassung zahlreicher Objekte können Förderbänder zwischen den Stationen eingesetzt werden. Damit ist es möglich, mehrere Objekte parallel abzusetzen, nacheinander zu erfassen und anschließend wieder von der Anlage zu entfernen. Das Objekt befindet sich während des gesamten Scans auf einem Drehteller. Da dessen Fläche transparent ist, wird auch die Unterseite des Artefakts vollständig erfasst.

Die Benutzung der Scan-Straße ist unkompliziert – der gesamte Vorgang verläuft automatisiert, eine Konfiguration ist nicht notwendig. Das System ist in der Lage, in circa zehn Minuten die geometrische Form ebenso wie die Materialeigenschaften von Objekten mit einem Gewicht bis zu 50 kg und mit maximal 60 cm in Höhe, Breite und Tiefe zu erfassen. Im Anschluss an den Scan können die 3D-Modelle mit Metadaten und Fachannotationen nach der Fachontologie für Museen und kulturelles Erbe, dem CIDOC Conceptual Reference Model, angereichert und der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. CultLab3D wurde von mehreren Museen getestet: dem Liebieghaus in Frankfurt am Main, dem Naturkundemuseum in Berlin sowie der Antikensammlung und dem Münzkabinett der Staatlichen Museen zu Berlin. Darüber hinaus wurde im Jahr 2014 ein Sonderprojekt realisiert: Bevor das Berliner Pergamonmuseum den Saal mit dem Pergamonaltar wegen einer mehrjährigen Sanierung schloss, hat ein Projektteam des Fraunhofer IGD mit der Scan-Technologie die gesamte Anlage inklusive aller Friese in einer Auflösung bis zu 300 Mikrometern erfasst. Diese Auflösung ist optimal, um im 3D-Druckverfahren ein genaues Modell zu erhalten, das bis ins kleinste Detail mit dem Original übereinstimmt. Das 3D-Modell des Altars steht für das allgemeine Publikum, Wissenschaftler und für Reproduktionen zur Verfügung.

Wege in die Praxis

Die Einsatzmöglichkeiten einer mobilen und modularen Scan-Straße sind vielfältig. Darüber hinaus sind die Scans ebenso hochwertig wie günstig. Auch wenn die Scanstraße von CultLab3D zunächst für Museen, Archive und Kunsthallen eingesetzt werden sollte, ist die Nutzung auch auf die Industrie übertragbar ist, beispielsweise für eine automatische Qualitätskontrolle in der Fertigung oder für die Erstellung hochwertiger 3D-Modelle von Produkten im E-Commerce. Durch die Software, die bei der Scan-Straße zum Einsatz kommt, können zudem Modelle für kundenindividuelle Produkte erstellt und gedruckt werden, wodurch Fehlproduktionen entfallen.

Konsortialpartner: Fraunhofer-Gesellschaft e.V.(Konsortialführer), Architectura Virtualis GmbH, FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie, Polymetric GmbH