Artec Eva svela i segreti di un relitto di 829 anni dell'era post-vichinga

Riepilogo: un piccolo gruppo di archeologi marittimi tedeschi ha fatto una corsa contro il tempo per pulire, scansionare, annotare e fotografare 228 travi di un antico relitto prima dell'inverno.

Obiettivo: utilizzare uno scanner 3D palmare professionale per acquisire tutti e 4 i lati di ciascuna asse di legno, di circa 8 metri di lunghezza, a colori e ad alta risoluzione in 5-10 minuti, quindi elaborare e annotare il modello 3D per inserirlo in un dettagliato catalogo.

Strumenti utilizzati: Artec Eva, Artec Space Spider.

Durante l'ampliamento del porto di Wismar nella Meclemburgo-Pomerania Occidentale, in Germania, gli archeologi hanno scoperto numerosi relitti di nave. Uno di loro, l'ultimo a essere scoperto, giaceva in appena 3 metri d'acqua.

L'acqua del Mar Baltico e il limo del porto avevano quasi perfettamente conservato il legname del relitto, dato che l'ambiente del fondo marino del porto era anaerobico, con bassissima alcalinità e una quasi totale assenza di batteri, marciume o tarli.

Con una lunghezza di circa 24 metri e 4 metri di larghezza, la grande nave risale al 1188 circa. In seguito, la scansione 3D avrebbe dimostrato che era stata costruita interamente con assi e asce e che la dendrocronologia ha rivelato che i tronchi di quercia e pino della nave provenivano dalla Svezia occidentale. Aveva un equipaggio tra gli 8 e i 12 uomini.

"È un discendente delle navi vichinghe", ha detto il dottor Jens Auer, archeologo marittimo e capo progetto," ed è rimasto sepolto sotto la sabbia e il limo per interi secoli". Ha continuato: "Era una nave da carico pesante, di foggia nordica, costruita con grande cura e resistenza... con tavole di pino sovrapposte, in stile clinker, con una bella costruzione curva ... realizzata durante un periodo di tempo relativamente pacifico probabilmente trasportava carichi come legname, pietre o persino pesanti spedizioni di birra ".

"Quando abbiamo estratto il relitto dal mare, siamo rimasti meravigliati di quanto fossero freschi i tronchi di pino, come se fossero stati tagliati il giorno prima", Ha detto Auer.

Per confrontare i tre relitti in termini di stili costruttivi originali, la prima e la seconda nave erano una nave a fondo piatto e una nave a punta in stile vichingo, mentre la terza nave, denominata "Big Ship", era una nave da carico estremamente forte con una vela quadrata, costruita per il trasporto di carichi pesanti intorno alla regione del Mar Baltico.

Il passo successivo degli archeologi è stato di esaminare e documentare il relitto, sia per preservarlo come prezioso patrimonio culturale che per capire il più possibile su questo tesoro archeologico unico nel suo genere per le generazioni future e moderne di ricercatori.

Ma è stata una corsa contro il tempo. L'inverno stava finendo, e le travi nell'acqua limacciosa sarebbero state sempre più vulnerabili ai danni. Dovevano agire in fretta, prelevare il relitto dal fondo del porto e iniziare rapidamente il processo di studio e documentazione delle travi sopravvissute con i più alti livelli di controllo.

Quando Auer ha considerato come avevano eseguito scansioni 3D e documentazioni in passato, e con quale tecnologia, si è reso conto che neanche un anno sarebbe bastato per pulire, scansionare, elaborare, descrivere, annotare e fotografare tutti i 228 pezzi della Big Ship.

Auer ha riunito la migliore squadra di specialisti che ha trovato: ha invitato lo specialista della registrazione 3D e archeologo marittimo Thomas Van Damme di Ubi3D, che ha portato con sé un procedimento unico per la scansione e l'annotazione di mesh 3D in Rhino, come spiegato di seguito, oltre che l'archeologo marittimo Massimiliano Ditta, incaricato di scansione 3D e fotogrammetria, la specialista di registrazione 3D Marie Couwenberg del Belgio, e l'archeologo marittimo Benjamin Halkier della Danimarca.

"Abbiamo impiegato una settimana per decidere come eseguire la scansione, quali processi e metodi utilizzare e in quale ordine", ha affermato Auer.

Stavano usando lo scanner Faro Arm 3D, uno scanner a contatto. Portando lo scanner in contatto diretto con l'oggetto sottoposto a scansione, i singoli punti vengono scansionati, convertiti in solidi e infine in modelli 3D. È un processo lungo e lento e richiede che tecnici esperti svolgano il lavoro senza errori.

L'esperienza passata aveva mostrato loro che anche lavorando tutto il giorno, sarebbero al massimo riusciti a scansionare e annotare completamente solo 1.5 assi al giorno. Con 228 travi in attesa di essere scansionate, avrebbero dovuto lavorare per oltre un anno. Era troppo lento, dovevano trovare un altro modo.

Durante un periodo di valutazione dell'impatto ambientale e di conservazione di relitti di un progetto precedente, Auer aveva conosciuto lo scanner 3D professionale Artec Eva, fornito dagli esperti del rivenditore certificato Artec Gold, KLIB. Eva è uno scanner 3D a colori, leggero, utilizzato in svariati settori, tra cui l'archeologia e il reverse engineering. Auer ne rimase molto impressionato. Come prova finale, ha provato Eva su alcune travi bagnate. Quando ha visto con quali rapidità e precisione questi scanner a luce strutturata ha catturato l'intero spettro dei dettagli delle travi, ha preso immediatamente la sua decisione e ha scelto l'Eva.

E così, seguendo i consigli di Auer, il team ha proseguito con l'utilizzo di Eva per lavorare con la Big Ship.

"Normalmente sarebbe stato necessario un anno per scansionare e annotare tutte quelle travi alla vecchia maniera, ma con Eva, abbiamo finito in un solo mese!" ha riferito Auer.

Il processo di scansione dei legnami con Eva è avvenuto nel modo seguente:

La scansione è avvenuta in un magazzino a Schwerin, non lontano dal famoso castello di Schwerin .

"7 travi al giorno, inclusa pulizia, scansione, annotazione, descrizione, fotografia ... 228 travi in 33 giorni con una squadra di 4 persone", ha affermato Massimiliano Ditta.

Ogni giorno, 7 travi sarebbero state preparate per la scansione, 2 di esse sarebbero state asciugate e scansionate una alla volta, mentre le rimanenti 5 sarebbero rimaste in attesa sotto un panno bagnato . Si è scelta questa procedura poiché un periodo di più di 20-30 minuti di esposizione all'aria asciutta avrebbe causato l'allentamento e la rottura dei legnami.

"La scansione di tutti e quattro i lati di ciascuna trave lunga 8 metri, di circa 3 cm di spessore, ha richiesto tra i 5 e i 10 minuti", ha affermato Massimiliano Ditta.

"Anche se l'Eva era una novità per me, e dovevo prendermi un po 'di tempo per abituarmici, mi è piaciuto moltissimo ... ci ha fatto risparmiare un sacco di tempo ed è stato davvero comodo da usare, soprattutto rispetto allo scanner a contatto Faro", ha riferito Ditta.

Ha continuato: "Abbiamo scansionato alcune delle travi sui lati, mentre altre sono state sospese con delle corde dal soffitto e le abbiamo scansionate in quel modo".

Van Damme ha illustrato l'intero processo, che ha creato e poi perfezionato con Auer e Ditta e gli altri durante il progetto, per poi presentarlo alla conferenza ISBSA.

"Per prima cosa, ogni trave è stata scansionata su tutti e quattro i lati e le scansioni sono state elaborate e trasformate in splendide mesh texturizzate a colori in Artec Studio. Queste sono le migliori repliche digitali di legno che si possano realizzare. Poi, sono state esportate come file OBJ su Rhino 5 per l'annotazione."

"Poi in Rhino, ogni caratteristica del legno è stata completamente annotata, tramite la funzione PolylineOnMesh, memorizzata su livelli separati, esattamente nella posizione in cui è stata trovata sul legno. Queste note includevano i dettagli su ogni segno di sega o ascia, tutti i buchi dei chiodi, ogni piccolo graffio, la stessa venatura del legno, quali tipi di chiodi erano stati usati, sia che fossero chiodi di ferro o puntelli di legno, quali strumenti erano stati usati per la costruzione, se c'erano segni di riparazioni, che tipo di legno era stato usato, e anche quale parte dell'albero da cui proveniva il legno, se tronco o ramo, ecc. "

"Durante questo processo di annotazione, non solo avevamo con noi le mesh texturizzate digitali, ma stavamo osservando il legno vero e  proprio di fronte a noi, esaminandolo con estrema attenzione."

“Seguendo questi due passaggi, abbiamo prodotto disegni tecnici 2D per tutti le assi, una per una, nel dettaglio. Questi disegni sono fondamentalmente versioni distillate dei modelli 3D, che mostrano solo le informazioni rilevanti per i ricercatori, tra cui il contorno della trave e sezioni trasversali per mostrare la sua forma, e le polilinee codificate per colore che mostrano le varie caratteristiche che abbiamo annotato sulle assi in Rhino. Con a disposizione il disegno tecnico in 2D della trave, altri ricercatori possono "capire" la trave con un solo sguardo ", ha detto Van Damme.

"Il grande vantaggio fornito da Artec Eva, rispetto alla fotogrammetria consiste nell'essere molto più user friendly, il che permette anche a persone con relativamente poca esperienza nella scansione 3D di eseguire la documentazione, ed è stato perfino più "divertente" e ergonomico scansionare le travi in questo modo, piuttosto che scattare oltre 300 foto ravvicinate di ciascun legname da angolature scomode ", ha spiegato Van Damme.

Questi disegni tecnici, così come le visualizzazioni 2D delle mesh delle travi e le descrizioni scritte di ciascuna di esse, sono stati aggiunti a un catalogo alla fine del rapporto pubblicato, permettendo ai ricercatori di esaminare ciascuna trave nel dettaglio. Il catalogo delle travi contiene una legenda che spiega a cosa si riferiscono i vari colori del disegno tecnico.

"In passato, tutti i bordi delle travi dovevano essere tracciati utilizzando uno scanner a contatto (come il FaroArm ), il che richiedeva molto tempo. L'aspetto migliore del nostro approccio è che Rhino ha strumenti che convertono automaticamente la scansione annotata (la mesh 3D texturizzata più gli strati contenenti le polilinee che abbiamo disegnato per interpretare le travi) in un disegno tecnico. Quindi i disegni in 2D sono generati automaticamente dalle scansioni annotate, senza il bisogno di tracciare tutti le linee dell'asse", ha detto Van Damme.

Quando si è trattato di ricostruire digitalmente l'intera nave dalle mesh ad alta risoluzione dei legni sopravvissuti, si è verificato un problema: alcune delle travi non erano intatte come le altre. Auer ha spiegato come hanno scelto di procedere, "Il lato sinistro era quasi completamente preservato, abbiamo semplicemente preso la parte scansionata con Eva e ne abbiamo creato una copia speculare, creando così un'intera nave dal lato che Eva ha catturato meglio."

Massimiliano Ditta ha stampato in 3D tutte le travi per creare una versione ridotta della nave. "Ho stampato in 3D il relitto in scala 1/20 in polvere di gesso, per ricostruirlo esattamente com'era, e per aiutare a identificare la posizione dei diversi elementi liberi".

Il modello in scala ridotta sarà utilizzato per vari tipi di analisi scientifiche, come idrostatica, CFD (fluidodinamica computazionale), ecc., Nonché per il coinvolgimento del pubblico, per mostrare ai visitatori e alle persone di tutto il mondo, tramite Internet, l'aspetto originale della nave.

Auer e Ditta hanno scansionato il modello della Big Ship con il loro nuovo Artec Space Spider, uno scanner 3D a colori ad altissima risoluzione che eccelle nel creare impeccabili repliche digitali anche degli oggetti più complessi.

Auer ha riferito che l'intero progetto è andato così bene che l'Ufficio per la Cultura e la Conservazione della Meclemburgo-Pomerania ha recentemente acquistato il nuovo scanner 3D palmare professionale Artec, Artec Leo, e ne aspetta presto la consegna. Leo è uno scanner 3D rivoluzionario e pluripremiato che include un touchscreen integrato e offre un'esperienza di scansione completamente wireless.

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