[發(fā)明專利]基于3D技術(shù)的歷史建筑石雕修復(fù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310060647.9
• 申請(qǐng)日: 2013-02-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103264604A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭偉民;李偉;侯實(shí);曹勇;劉超;鐘意
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海建為建筑修繕工程有限公司
• 主分類號(hào): B44C3/06
• 分類號(hào): B44C3/06
• 代理公司: 上海三和萬(wàn)國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31230
• 代理人: 陳偉勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑物保護(hù)修復(fù)技術(shù)，具體涉及歷史建筑石雕的修復(fù)方法。?

背景技術(shù)

歷史建筑中的石雕內(nèi)容豐富、手法多樣、工藝精湛，是中國(guó)歷史建筑的典型特征和重要價(jià)值構(gòu)成。但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的自然風(fēng)化及人為破壞，石雕往往殘缺不全。而現(xiàn)有的修復(fù)技術(shù)往往是二維的、平面式的，修復(fù)工藝則是粗放式的，最終效果全憑工人的手藝，并不能保證所有修復(fù)均是科學(xué)、嚴(yán)密和準(zhǔn)確的，許多石雕的修復(fù)過(guò)程其實(shí)是一種人為破壞過(guò)程。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種基于3D技術(shù)的歷史建筑石雕修復(fù)方法，以解決上述問(wèn)題。?

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：?

基于3D技術(shù)的歷史建筑石雕修復(fù)方法，其特征在于，?

步驟一：獲取待修復(fù)石雕的三維數(shù)據(jù)；?

步驟二：根據(jù)獲得的三維數(shù)據(jù)，建立待修復(fù)石雕的三維計(jì)算機(jī)模型；?

步驟三：對(duì)三維計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬修復(fù)；?

步驟四：將修復(fù)后的三維計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行3D打印，制得石雕模型；?

步驟五：按照石雕模型，對(duì)待修復(fù)石雕進(jìn)行修復(fù)。?

本發(fā)明提供了一種新的歷史建筑石雕修復(fù)方法，通過(guò)3D技術(shù)的運(yùn)用，使歷史建筑石雕的修復(fù)更科學(xué)、嚴(yán)密和準(zhǔn)確。同時(shí)，可通過(guò)對(duì)待修復(fù)石雕的三維數(shù)據(jù)的保存，真實(shí)記錄石雕修復(fù)前的狀態(tài)，避免修復(fù)過(guò)程因工作失誤或操作不當(dāng)造成的難以挽救的破壞。?

為了進(jìn)一步對(duì)歷史建筑石雕進(jìn)行保護(hù)，在步驟五后，可以增加一步，即步驟六：在修復(fù)的石雕表面進(jìn)行防護(hù)處理。修復(fù)的石雕表面可以通過(guò)噴涂有?機(jī)硅的方式進(jìn)行防護(hù)。?

步驟一中，可以通過(guò)三維激光掃描的方式獲取待修復(fù)石雕的三維數(shù)據(jù)。三維數(shù)據(jù)可以包括石雕的空間形態(tài)及細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)。可以采用三維激光掃描儀進(jìn)行三維激光掃描。三維激光掃描儀可以是基于脈沖的脈沖式三維激光掃描儀，也可以是基于相位差的三維激光掃描儀，還可以是基于三角測(cè)距原理的三維激光掃描儀。三維激光掃描儀主要包括3D掃描系統(tǒng)和雙攝像頭傳感器。?

步驟二中，可以將待修復(fù)石雕的三維計(jì)算機(jī)模型保存在計(jì)算機(jī)中，以此作為后續(xù)修復(fù)的依據(jù)，并作為準(zhǔn)確的現(xiàn)狀資料進(jìn)行保存。?

步驟四中，優(yōu)選按照模型尺寸：實(shí)物尺寸=1:1的比例進(jìn)行3D打印。對(duì)于大件石雕，可采用縮小比例打印的方式。將打印模型作為工匠現(xiàn)場(chǎng)施工的依據(jù)。步驟五中，修復(fù)材料采用與原石雕的材料相同的材料。在色彩上允許接近而略有差別，以達(dá)到“遠(yuǎn)觀一致，近觀協(xié)調(diào)”的要求。石雕風(fēng)化可以采用石粉修補(bǔ)法進(jìn)行修復(fù)。現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的過(guò)程如對(duì)原有石雕造成破壞，可將待修復(fù)石雕的三維計(jì)算機(jī)模型或石雕模型作為重新修復(fù)的準(zhǔn)確依據(jù)，用于補(bǔ)救因?yàn)楣ぷ魇д`或操作不當(dāng)造成的石雕破壞。為了使修復(fù)更加準(zhǔn)確，可以采用逐層修復(fù)的方式，通過(guò)重復(fù)步驟一到步驟五，進(jìn)行逐層修復(fù)。采用該種方法后，通過(guò)比對(duì)相鄰兩次模擬修復(fù)后的三維計(jì)算機(jī)模型，可以獲得該層修復(fù)的準(zhǔn)確度。?

也可以，步驟四中，按照模型尺寸：實(shí)物尺寸=1:1的比例進(jìn)行3D打印，制得石雕模型，可以將修復(fù)部分按照模型尺寸：實(shí)物尺寸小于或等于98:100的比例進(jìn)行3D打印，制得修復(fù)部分的修復(fù)模型；步驟五中，將修復(fù)模型粘貼在待修復(fù)的石雕上，根據(jù)石雕模型對(duì)修復(fù)模型進(jìn)行表面處理，完成對(duì)待修復(fù)石雕的修復(fù)。修復(fù)部分的實(shí)物小于實(shí)際損壞部分，其間會(huì)存在空隙，空隙由粘合劑、修飾材料或者其他輔助材料填充。?

可以使用3D打印系統(tǒng)打印模型。3D打印系統(tǒng)設(shè)有至少兩個(gè)材料容器和對(duì)應(yīng)的兩個(gè)噴涂裝置，至少一個(gè)所述材料容器中容納有磷酸鎂水泥作為物料容器，所述磷酸鎂水泥中含有磷酸二氫鉀、氧化鎂；?

所連接的噴涂裝置作為物料噴涂裝置；至少一個(gè)所述材料容器中容納有水，作為水容器，所連接的噴涂裝置作為水噴涂裝置；?

首先向打印平臺(tái)上噴涂一層物料容器中的磷酸鎂水泥，形成一物料層，?然后按照需要打印物體的截面結(jié)構(gòu)噴涂水，磷酸鎂水泥遇水后硬化，等硬化后，將沒(méi)有與水反應(yīng)的磷酸鎂水泥粉末除去，即可得到所需要的模型。?

磷酸二氫鉀溶于水顯酸性，氧化鎂溶于水顯堿性，磷酸鎂水泥的水化反應(yīng)是以磷酸二氫鉀和氧化鎂為主的酸堿中和反應(yīng)。當(dāng)磷酸鎂水泥與水拌合后，磷酸鎂水泥中的磷酸二氫鉀首先溶于水中，并將迅速電離生成H+和PO43-，使溶液呈弱酸性；在弱酸性條件下，MgO溶解產(chǎn)生Mg2+，溶解和擴(kuò)散到液相中的Mg2+與K+、PO43-迅速反應(yīng)生成無(wú)定形的鎂-磷酸鉀絡(luò)合物水化凝膠，即磷酸鹽水化產(chǎn)物MgKPO4.6H2O。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)物逐漸結(jié)晶析出。?