基于RPT的“金沙铜立人”数字化修复与仿制

论文摘要

我国青铜器复制与仿制的历史比较悠久,但采用的技术相对落后,生产规模也较小。在高度信息化、数字化的今天,青铜器复仿制虽然受到一些冲击和影响,但仍然以小规模、家庭作坊式的手工或单件或小批量制作为主,技术含量相对较低,其复仿制品充斥着中国各地青铜器市场。 快速原型技术(RPT)是一种先进的制造技术,它能快速地制造任何形状的产品(如工业原样、艺术品包括青铜器等)。近年来,这项技术引入我国,主要应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。随着信息化、数字化生产方式的普及,将快速原型技术引入青铜器复制与仿制,能为青铜文物的保护与开发提供一条全新的途径。 本文以“金沙铜立人”青铜器为研究对象,对成都金沙遗址出土的、具有强烈地方特色、部分残缺的铜立人艺术品进行数字化修复与仿制,把先进的RPT技术与传统的失蜡精密铸造工艺相结合,实现先进技术与古老艺术的融合,为青铜文物的保护与开发提供一种全新的尝试,获得以下几个方面的研究成果: 1.建立在以微机为硬件配置、系统软件为Windows98、Windows2000或Windows XP基础上的Pro/E 2001三维造型软件,适合“金沙铜立人”青铜艺术品的数字化建模、修复以及复制要求。 2.根据“金沙铜立人”的文化信息(名称、朝代、纹饰、用途、地区)、形态走向及特征信息,对此青铜器的残缺部分进行了数字化修复。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 青铜器市场及其复仿制的现状
• 1.1.1 青铜器市场的现状
• 1.1.2 青铜器复仿制的现状
• 1.2 金沙遗址简介
• 1.3 快速原型技术简介
• 1.3.1 快速原型技术的基本原理
• 1.3.2 快速原型技术的种类及特点
• 1.4 结合RPT和失蜡铸造工艺的艺术品数字化修复和仿制
• 1.5 研究目的与意义
• 1.6 研究内容、研究方案及技术路线
• 2 三维造型前的准备
• 2.1 三维几何造型对设计平台的要求
• 2.1.1 三维几何造型的原理和模式
• 2.1.2 实体模型的造型能力
• 2.1.3 NURBS曲面造型的原理和模式
• 2.2 快速原型技术对设计平台的要求
• 2.3 硬件和系统软件的选择
• 2.4 三维造型软件的选择
• 2.4.1 AutoCAD
• 2.4.2 3DSMAX
• 2.4.3 Pro/Engineer
• 2.5 小结
• 3 铜立人的数字化修复与造型
• 3.1 铜立人的修复
• 3.1.1 相关信息
• 3.1.2 残缺部分的修复
• 3.2 数字化造型
• 3.2.1 ISDX模块简介
• 3.2.2 造型方案的确定
• 3.2.2.1 体素分解
• 3.2.2.2 各体素特征形成分析
• 3.2.3 具体造型过程
• 3.2.3.1 头部模型的建立
• 3.2.3.2 身体的构造
• 3.2.3.3 头部和身体曲面的制作、合并以及镜像
• 3.2.3.4 头发、头冠和双手的构造及曲面的合并
• 3.2.3.5 头饰、腰带和脚部支撑的构造
• 3.2.4 造型过程中遇到的主要问题及解决方案
• 3.2.4.1 构造总体思路的解决
• 3.2.4.2 各种曲面的构造方法
• 3.2.4.3 曲面连接痕解决方法
• 3.2.4.4 曲面合并后不能转化为实体的解决方法
• 3.3 数字化模型的输出
• 3.3.1 STL文件格式简介
• 3.3.2 模型STL文件的输出
• 3.4 小结
• 4 铜立人的快速原型制作及其精度控制
• 4.1 快速原型技术的几种成型方法比较与选择
• 4.2 原型制作前的准备
• 4.2.1 LPS250激光快速成型机介绍
• 4.2.1.1 LPS250激光快速成型机的系统组成
• 4.2.1.2 LPS250激光快速成型机的技术参数
• 4.2.1.3 关键部件配置（标准配置）
• 4.2.1.4 Z方向工作台
• 4.2.1.5 树脂循环与涂层系统
• 4.2.1.6 温度控制器系统
• 4.2.1.7 激光扫描系统
• 4.2.1.8 软件及其介绍
• 4.2.2 成型前的数据处理
• 4.2.2.1 加载模型
• 4.2.2.2 设置制作大小及方向
• 4.2.2.3 分层与轮廓编辑
• 4.2.2.4 添加支撑
• 4.2.2.5 模型布置与成型数据文件输出
• 4.3 原型制作及后处理
• 4.3.1 制作过程
• 4.3.1.1 主要工艺参数确定
• 4.3.1.2 制作步骤
• 4.3.1.3 成型机操作注意事项
• 4.3.2 后处理
• 4.4 小结
• 5 RPT原型模样的失蜡精密铸造
• 5.1 铸造方法的确定及制模过程
• 5.1.1 铸造方法的确定
• 5.1.1.1 特种铸造种类及其特点
• 5.1.1.2 铸造方法的确定
• 5.1.1.3 铸造方案的确定
• 5.1.2 模壳制作过程
• 5.1.2.1 硅胶模制作
• 5.1.2.2 蜡模制作
• 5.1.2.3 模组组装
• 5.1.2.4 型壳的制备
• 5.2 铜立人青铜器的铸造过程
• 5.2.1 青铜成分的确定
• 5.2.2 铜立人浇注过程
• 5.3 铜立人铸件的后处理
• 5.3.1 铸件的清理
• 5.3.2 表面处理
• 5.4 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻硕期间发表的学术论文
• 论文申明
• 致谢