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3d打印近兩年真是火得一塌糊涂。在美劇《生活大爆炸》里,兩位狂熱的極客科學(xué)家Howard和Ral就親身上演了一把如何用價(jià)值幾千美元的3D打印機(jī)制造出自己的模型。事實(shí)上,這樣的場(chǎng)景正變得越來(lái)越不罕見,你只要給電腦下好指令,3D打印機(jī)就能夠依照藍(lán)圖把需要的產(chǎn)品做出來(lái)。比如,世界最著名的3D打印公司3D Systems就能完美地實(shí)現(xiàn)你自己動(dòng)手制作《星際迷航》玩具的愿望。作為數(shù)字化制造領(lǐng)域的先驅(qū),3D Systems相信3D打印有一天也能像電腦一樣走進(jìn)千家萬(wàn)戶。3D打印的“領(lǐng)頭羊”
1986年,3D Systems公司成立于美國(guó)加州,其創(chuàng)始人Chuck Hull率先在世界上發(fā)明了三維立體平版印刷快速建模系統(tǒng)(Stereolithography RapidPrototyping System)技術(shù),并借助這項(xiàng)專利開展了自己的事業(yè)。經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展,3D Systems不斷投資于研究和開發(fā),擴(kuò)大技術(shù)平臺(tái),為客戶創(chuàng)造創(chuàng)新的快速原型和快速制造解決方案,發(fā)展成為全球領(lǐng)先的“從3D內(nèi)容到打印”解決方案供應(yīng)商。如今,3D Systems不僅是納斯達(dá)克上市公司,也是3D打印業(yè)界的龍頭老大。
3D Systems可謂趕上了數(shù)字化制造業(yè)方興未艾的時(shí)代。作為以自身專利技術(shù)起家的企業(yè),3Dsvstems一直在3D打印領(lǐng)域所向披靡,多年來(lái)為專業(yè)用戶和普通消費(fèi)者提供3D打印機(jī)、3D打印耗材以及3D打印定制等服務(wù),所涉獵的領(lǐng)域包括航空、建筑、藝術(shù)、汽車、消費(fèi)、教育、能源、醫(yī)療、珠寶等等,并為3D打印的發(fā)燒友提供支持。3Dsvstems的3D打印產(chǎn)品線涵蓋消費(fèi)級(jí)、專業(yè)級(jí)和工業(yè)級(jí),非常全面。比如在消費(fèi)級(jí),它的最知名的3D打印機(jī)為基于熔融堆積成型(FDM)技術(shù)的Cube系列產(chǎn)品;在專業(yè)級(jí),它有為不同行業(yè)特殊設(shè)計(jì)的Projet系列3D打印機(jī)二十余款;在工業(yè)級(jí),它的3D打印機(jī)iPro系列產(chǎn)品基于三維立體平版印刷(SLA)、選擇性激光燒結(jié)(SLS)和選擇性激光熔化成型(SLM)技術(shù)分化出十多款不同型號(hào)。從產(chǎn)品線來(lái)看,3D systems的3D打印產(chǎn)品可謂技術(shù)全面,種類豐富,覆蓋面廣。
《福布斯》雜志今年公布的2013年“增長(zhǎng)速度最快的25家科技公司”榜單中,3D Systems就擠入了第4名,排在Linkedln、Facebook和蘋果之后。而3D Systems最新的三季度報(bào)表顯示,公司三季度營(yíng)收達(dá)到1.357億美元,同比大幅增長(zhǎng)50%,并創(chuàng)下季度營(yíng)收新高,實(shí)現(xiàn)凈利1770萬(wàn)美元,同比增30.6%。公司的打印服務(wù)、打印材料領(lǐng)域營(yíng)收均現(xiàn)增長(zhǎng)。3D Systems的CEO Avi Reichental在隨后的業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)中表示,材料、高級(jí)制造、消費(fèi)產(chǎn)品需求都是拉動(dòng)季度業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)的主要原因。
加速收購(gòu)與合作,滲透到各行各業(yè)
隨著3D打印的概念和技術(shù)越來(lái)越進(jìn)入社會(huì)各行各業(yè)乃至人們的日常生活,3D Systems也加快了自身的發(fā)展進(jìn)程,頻頻收購(gòu)和跨界合作表明了它“讓3D打印機(jī)像普通電腦一樣走進(jìn)尋常百姓家”的雄心。
2012年1月3日,3D Systems以1.355億美元從Ratos AB的子公司Contex Group手中收購(gòu)了ZCorporation和Vidar Systems,為實(shí)現(xiàn)功能多樣化、產(chǎn)品豐富化、市場(chǎng)多元化的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而據(jù)法國(guó)《論壇報(bào)》報(bào)道,3D Systems新近完成了對(duì)法國(guó)本士3D打印領(lǐng)跑企業(yè)Phenix Systems公司的收購(gòu),后者在收購(gòu)后的市值為1500萬(wàn)歐元。Phenix Systems成立于2000年,專注于激光燒結(jié)技術(shù),生產(chǎn)百余臺(tái)金屬及陶瓷打印機(jī),用戶包括米其林、通用電氣、勞力士、卡迪亞等等。除了收購(gòu)在業(yè)界技術(shù)和品牌實(shí)力雄厚的公司之外,3D Systems對(duì)一些初創(chuàng)的小企業(yè)也表現(xiàn)出濃厚的興趣。比如2013年9月3D Systems就收購(gòu)了一家初創(chuàng)企業(yè)Sugar Lab,這家企業(yè)致力于使用3D打印技術(shù)為用戶定制用糖做的食用甜點(diǎn),簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是從事以食糖為材料的3D打印。Sugar Lab的創(chuàng)始人Kyle和Liz von Hasseln都是建筑師,他們善于借助3D打印技術(shù)為用戶定制具有復(fù)雜的幾何形狀的蛋糕或其他物品?!凹夹g(shù)、食品和藝術(shù)的交匯將會(huì)帶給人們豐富的感受,個(gè)性化和創(chuàng)新的潛力是無(wú)限。”Sugar Lab創(chuàng)始人之一Liz von Hasseln說(shuō)?,F(xiàn)有使用食糖進(jìn)行3D打印的商業(yè)應(yīng)用包括婚禮上復(fù)雜的雕塑蛋糕、烘烤食品商店和餐館定制的甜點(diǎn)以及其他只能使用3D打印才能解決的特殊需求。3D Systems計(jì)劃將Sugar Lab的3D打印技術(shù)整合到其消費(fèi)內(nèi)容打印平臺(tái)上。3D svstems公司的總裁兼首席執(zhí)行官Avi Reichental表示:“我相信Sugar Lab的加入將會(huì)加速我們把可食用3D打印技術(shù)帶給那些以前從未嘗試使用數(shù)字化工具制作食品的廣大廚師、餐館和糖果店的從業(yè)人員。我們非常高興我們的合作伙伴是兩個(gè)志趣相投的人Kyle和Lizvon Hasseln,希望他們能迅速結(jié)合3D Systems的核心技術(shù),創(chuàng)造出更多美味,個(gè)性化的甜點(diǎn)?!?/p>
最近3D Systems牽手摩托羅拉也引起業(yè)界的關(guān)注。11月23日,摩托羅拉宣布與3D打印生產(chǎn)平臺(tái)3D Systems達(dá)成合作協(xié)議,共同為摩托羅拉Ara項(xiàng)目模塊化智能手機(jī)提供生產(chǎn)平臺(tái)與系統(tǒng)。根據(jù)該合作協(xié)議,3D Systems將會(huì)為摩托羅拉的Ara項(xiàng)目提供持續(xù)高速的3D打印平臺(tái)及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。此外,3D Systems還將同意開發(fā)多材料打印技術(shù),包括導(dǎo)電性材料及功能性材料,以便能夠?yàn)槟ν辛_拉模塊化智能手機(jī)提供實(shí)現(xiàn)完整功能的所有零部件。等該開發(fā)階段完成,3D Systems有望繼續(xù)成為摩托羅拉Ara智能手機(jī)外殼及零部件的獨(dú)家供應(yīng)商。摩托羅拉能否借助與3D Systems的合作重振老本行?讓人很是期待。
3D打印,前景廣闊
創(chuàng)新3D科技在醫(yī)療行業(yè)中取得突破性進(jìn)展
提到3D打印,對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)已并不陌生。它是快速成型技術(shù)的一種,是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用液態(tài)、粉末或?qū)嵭牟牧?,通過(guò)逐層凝固、熔化等“打印”的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。而提起數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)卻是鮮為人知的,該技術(shù)是將傳統(tǒng)醫(yī)療與數(shù)字化設(shè)計(jì)制造相結(jié)合形成的一門新興產(chǎn)業(yè),與民生息息相關(guān),必將在醫(yī)療行業(yè)掀起又一場(chǎng)革命性浪潮。
2013年,北京市委、市政府提出全面推進(jìn)北京市3D打印科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)培育的新要求,北京市科委提出《促進(jìn)北京市增材制造(3D)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)培育的工作意見》,為此,北京工業(yè)大學(xué)成立了3D打印科技工作領(lǐng)導(dǎo)小組和專家聯(lián)合工作組,組建了“數(shù)字化醫(yī)療3D打印北京市國(guó)際科技合作基地中心”和“北京市數(shù)字化醫(yī)療3D打印工程技術(shù)研究中心”科研平臺(tái),均獲得北京市科委正式批準(zhǔn)。他們以建立國(guó)內(nèi)首創(chuàng)和世界一流的“數(shù)字化醫(yī)療3D打印協(xié)同創(chuàng)新中心與服務(wù)平臺(tái)”為目標(biāo),聯(lián)合國(guó)藥集團(tuán)、京城控股、北大口腔醫(yī)院等單位,牽頭成立了北京市數(shù)字化醫(yī)療3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,創(chuàng)新機(jī)制體制,加大投入,承擔(dān)了市科委重大項(xiàng)目,圍繞腫瘤靶標(biāo)治療、口腔種植、義齒、顱腦、頷面與各科手術(shù),醫(yī)療輔具等5大應(yīng)用目標(biāo)開展工作。
為了給3D打印項(xiàng)目提供良好的科研環(huán)境,2013年12月,北京工業(yè)大學(xué)專門將學(xué)校新建的教學(xué)科研樓四層作為“3D打印中心”用房,面積近2000平方米。為了加快數(shù)字化醫(yī)療3D打印平臺(tái)建設(shè),學(xué)校安排預(yù)算、購(gòu)置設(shè)備,目前已經(jīng)投入建設(shè)經(jīng)費(fèi)8000余萬(wàn)元,并取得了重大的階段性成果,他們開發(fā)的數(shù)字化醫(yī)療3D打印模板導(dǎo)向技術(shù)在腫瘤醫(yī)院微創(chuàng)介入中心成功地為一名上頷囊癌患者實(shí)施了放射性粒子植入術(shù),即組織間放療,受到社會(huì)高度關(guān)注。
在2013年和2014年舉辦的全國(guó)科技活動(dòng)周暨北京科技周活動(dòng)中,國(guó)務(wù)院副總理劉延?xùn)|,北京市委書記郭金龍,科技部長(zhǎng)萬(wàn)鋼,北京市長(zhǎng)王安順等領(lǐng)導(dǎo),聽取了北京工業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)郭廣生、書記鄭吉春關(guān)于3D打印項(xiàng)目的介紹,并給予了肯定。這讓北京工業(yè)大學(xué)的課題研究團(tuán)隊(duì)成員更加充滿信心。
數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)的研究背景
關(guān)于數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)的研究背景,北京市數(shù)字化醫(yī)療3D打印國(guó)際合作交流基地主任、北京工業(yè)大學(xué)3D打印專家組副總工陳繼民教授給我們做了詳細(xì)介紹,他說(shuō),目前治療腫瘤的方法主要是放療、化療和手術(shù)治療,但這些方法都存在著治療效果不明顯、痛苦大、副作用大等缺點(diǎn)。另外,在放化療的過(guò)程中,除了殺死癌細(xì)胞,同時(shí)還會(huì)殺死好細(xì)胞,因?yàn)槟壳斑€沒(méi)有有效的方法來(lái)分辨細(xì)胞的好壞。為了解決這些問(wèn)題,國(guó)外曾經(jīng)提出一個(gè)方案,即直接將放射性粒子植入到腫瘤體里面殺死癌細(xì)胞,而不是從外進(jìn)行照射,這樣能夠準(zhǔn)確的殺死壞細(xì)胞。于是,針對(duì)前列腺癌癥這種相對(duì)來(lái)說(shuō)比較規(guī)則的腫瘤體,國(guó)外主要采用的是一種叫做影像導(dǎo)航的方法將放射粒子植入腫瘤內(nèi)部。所謂影像導(dǎo)航,就是通過(guò)超聲影像或CT掃描影像等觀察到腫瘤的位置,然后通過(guò)穿刺等方法一點(diǎn)點(diǎn)的將放射性粒子植入到腫瘤體里面去,從而達(dá)到殺死癌細(xì)胞的目的。這種方式最大的優(yōu)點(diǎn)就是它的準(zhǔn)確性,同時(shí),由于前列腺的形狀比較規(guī)則,腫瘤的形狀一般也比較簡(jiǎn)單,因此,植入準(zhǔn)確性也高。據(jù)了解,目前國(guó)外70%的前列腺癌都是采用這種方法治療,這種方法又被稱為“內(nèi)放療”。
但是,“內(nèi)放療”仍存在很多問(wèn)題,首先,每個(gè)放射性粒子殺死癌細(xì)胞的范圍是有限的,比如說(shuō),如果用碘125的放射性粒子,這樣的粒子只有芝麻粒大小,那么大一點(diǎn)點(diǎn)的粒子僅能夠殺死周圍大概一點(diǎn)幾到兩厘米之間的腫瘤;另外,每個(gè)人的腫瘤形狀和大小都不一樣,那到底需要多少顆這樣的粒子、如何排布這些粒子才能把所有的腫瘤都?xì)⑺滥兀窟@就需要有一套準(zhǔn)確的計(jì)算方法,可以根據(jù)腫瘤的大小和形狀,計(jì)算出來(lái)一顆腫瘤大概需要多少顆這樣的放射性粒子,這樣就能將放射性粒子分布到腫瘤體里面,從而殺死腫瘤,同時(shí)對(duì)周圍正常的組織幾乎不產(chǎn)生任何影響或者說(shuō)將影響降到最小。雖然這種“內(nèi)放療”方案很早就提出過(guò),但是由于腫瘤形狀不規(guī)則,如何將粒子正好按照醫(yī)生的設(shè)想分布到腫瘤體中仍是最大的難題,所以這種治療方法提出來(lái)以后并沒(méi)有得到大規(guī)模的推廣。
為了打破這一技術(shù)瓶頸,2013年7月以來(lái),北京工業(yè)大學(xué)與北京市科委、中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)等企業(yè)和醫(yī)院經(jīng)過(guò)多次交流和探討,提出運(yùn)用3D打印這一創(chuàng)新技術(shù),并共同形成了“數(shù)字化醫(yī)療3D打印關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用協(xié)同創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展計(jì)劃”,從而開始了數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)的研究開發(fā)。
數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)治療腫瘤的原理及臨床實(shí)踐
陳繼民教授介紹說(shuō),數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)治療腫瘤是將傳統(tǒng)醫(yī)療與數(shù)字化設(shè)計(jì)制造相結(jié)合產(chǎn)生的,其治病原理和國(guó)外提出的方法是一樣的,主要是通過(guò)計(jì)算得知?dú)⑺酪粋€(gè)腫瘤需要多少顆放射性粒子,然后采用3D打印的方法打印出一個(gè)手術(shù)導(dǎo)板。所謂手術(shù)導(dǎo)板實(shí)際上類似一個(gè)輔助的醫(yī)療器械工具,這種輔助工具是按照病人腫瘤的形狀和大小做出一個(gè)導(dǎo)向模,這樣,當(dāng)醫(yī)生在做放射性粒子植入的時(shí)候,就可以按照這個(gè)導(dǎo)向模很準(zhǔn)確地將放射性粒子植進(jìn)去,這是最初的設(shè)想。
2014年,北京工業(yè)大學(xué)承擔(dān)的“3D打印腫瘤醫(yī)療導(dǎo)板成型裝備及檢測(cè)設(shè)備工程樣機(jī)研制”項(xiàng)目取得突破性進(jìn)展,并將其開發(fā)的數(shù)字化醫(yī)療3D打印模板導(dǎo)向技術(shù)在腫瘤醫(yī)院微創(chuàng)介入中心應(yīng)用,成功為一名上頜面腫瘤患者實(shí)施了放射性粒子植入術(shù),即組織間放療。陳繼民說(shuō),所謂頜面腫瘤就是腫瘤長(zhǎng)在臉部,如果用手術(shù)的方法把腫瘤挖掉,整個(gè)臉就會(huì)完全變形,而且那是一位女性患者,已經(jīng)失去了手術(shù)的時(shí)機(jī),其本人也不愿意做手術(shù)。因此,他們給這位患者實(shí)施了數(shù)字化醫(yī)療3D打印輔助“內(nèi)放療”技術(shù)治療。他們首先用CT掃描了腫瘤的形狀,掃描完后進(jìn)行三維重建,這時(shí)頭蓋骨的形狀就出來(lái)了,當(dāng)時(shí)患者的腫瘤長(zhǎng)在眼睛附近,長(zhǎng)了腫瘤以后使臉部發(fā)生了很大的變形。因此,他們首先根據(jù)腫瘤大小和形狀設(shè)計(jì)好醫(yī)療導(dǎo)板,然后通過(guò)3D打印技術(shù)將導(dǎo)板打印出來(lái),再根據(jù)導(dǎo)板的形狀進(jìn)行模擬,根據(jù)計(jì)算結(jié)果運(yùn)用穿刺手術(shù)的方法將一個(gè)很小的放射性粒子直接穿進(jìn)去,并把它布置在腫瘤的范圍里面。在手術(shù)期間,必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的方向一個(gè)個(gè)把放射性粒子植到腫瘤體里面,這整個(gè)過(guò)程都是用3D打印技術(shù)來(lái)完成的,他們用這種方式,真正實(shí)現(xiàn)了“靶標(biāo)治療”,取得了良好的效果。
關(guān)于這次與內(nèi)蒙古醫(yī)院合作的臨床實(shí)踐已經(jīng)有了相應(yīng)的臨床報(bào)告,如果想要進(jìn)一步推廣這一數(shù)字化醫(yī)療3D打印新技術(shù),必須得到國(guó)家藥監(jiān)局的批準(zhǔn),取得注冊(cè)醫(yī)療許可證。還需要在不同的醫(yī)院做臨床實(shí)驗(yàn),臨床實(shí)驗(yàn)后要把實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果經(jīng)過(guò)專家評(píng)估并認(rèn)可后才能進(jìn)行推廣。目前,該技術(shù)的推廣工作正在進(jìn)行中,并不斷和其他醫(yī)院合作,在進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)。陳繼民表示,只有真正的將該技術(shù)推廣出去,才能真正造福于民,并推動(dòng)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展。
宣傳推廣創(chuàng)新醫(yī)療技術(shù),利國(guó)利民
從理論上來(lái)說(shuō),除了可以治療頜面腫瘤,這種數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)對(duì)任何腫瘤都有效,而且這種手術(shù)并不是非常大的手術(shù),屬于微創(chuàng)手術(shù),因?yàn)樗怯么┐痰姆椒?,即用很?xì)的銀針一點(diǎn)點(diǎn)的穿進(jìn)去,然后把放射性粒子一點(diǎn)點(diǎn)的植入進(jìn)去,同時(shí)在每根針上標(biāo)記一個(gè)刻度,當(dāng)銀針進(jìn)到五厘米或者三厘米深度時(shí),也就是腫瘤的位置,這個(gè)針就把粒子固定在那里,從而殺死癌細(xì)胞,完成整個(gè)手術(shù)過(guò)程。
與傳統(tǒng)治療腫瘤的方法相比,數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)簡(jiǎn)單易行,準(zhǔn)確率高,沒(méi)有副作用,患者痛苦小,經(jīng)濟(jì)壓力小,是醫(yī)學(xué)界的一大創(chuàng)新技術(shù)。說(shuō)到3D打印,在醫(yī)療上早已有過(guò)應(yīng)用,陳繼民教授說(shuō),以前他們是將該技術(shù)應(yīng)用到牙齒上,我們都知道,每個(gè)人的牙齒不一樣,因此如果要做義齒就一定是個(gè)性化的。這就與治療腫瘤一樣,因?yàn)槊總€(gè)人的腫瘤也不太一樣,也只能用這種個(gè)性化的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)治療目的,所以這種技術(shù)的發(fā)展前景非常廣闊。
陳繼民教授還表示,北京工業(yè)大學(xué)目前開展的這一醫(yī)療項(xiàng)目得到了北京市科委的大力支持,他介紹說(shuō),北京市科委在3D打印方面目前主要專注于三個(gè)方向,一個(gè)方向是屬于航空航天領(lǐng)域的,主要是做大型構(gòu)件及零部件等,通過(guò)3D打印直接打印出來(lái);一個(gè)方向是屬于文化創(chuàng)意和個(gè)人消費(fèi),主要是3D設(shè)計(jì)和打印個(gè)性化時(shí)尚的產(chǎn)品,還有一個(gè)大的方向是醫(yī)療衛(wèi)生和健康領(lǐng)域,這一領(lǐng)域由北京工業(yè)大學(xué)蔣毅堅(jiān)教授領(lǐng)銜;目前已經(jīng)正式啟動(dòng)了數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)治療腫瘤項(xiàng)目,這必將在醫(yī)療領(lǐng)域引起極大的關(guān)注。
與此同時(shí),他們還瞄準(zhǔn)醫(yī)用導(dǎo)板3D打印設(shè)備市場(chǎng),研發(fā)出了基于DLP技術(shù)的面曝光3D打印機(jī)――北思客BESK,陳繼民教授解釋說(shuō),北思客代表著北京工業(yè)大學(xué)的一群有理想、有信念的的研究人員,他們要做國(guó)內(nèi)最好BEST的3D打印機(jī),致力于發(fā)展我國(guó)數(shù)字化醫(yī)療3D打印事業(yè),希望早日能將這一技術(shù)造福于民。
關(guān)鍵詞:3D引擎 數(shù)字化電廠 自主化知識(shí)產(chǎn)權(quán)
中圖分類號(hào):TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2015)09-0000-00
現(xiàn)代工廠龐大復(fù)雜,流程工廠被認(rèn)為是現(xiàn)代社會(huì)最復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)。這些工業(yè)系統(tǒng)包括大量現(xiàn)代高技術(shù)設(shè)備本身,也包括工藝流程、電氣控制等等現(xiàn)代系統(tǒng)工業(yè)技術(shù)。
1 企業(yè)總體需求
總體上來(lái)說(shuō),企業(yè)普遍要求在擁有數(shù)字化電廠自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基礎(chǔ)上,解決數(shù)字化電廠的具體業(yè)務(wù)實(shí)施和應(yīng)用問(wèn)題,所以開發(fā)知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬企業(yè)自身的數(shù)字化電廠的重要性是第一位的。本文從某一數(shù)字化電廠項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中遇到的實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn),對(duì)工廠用戶實(shí)際需求進(jìn)行一定的梳理和分析。
1.1生產(chǎn)部門的需求
要求解決方案能夠直觀展示裝置生產(chǎn)運(yùn)行,管理人員能在與現(xiàn)場(chǎng)完全一致的虛擬環(huán)境中得到工作區(qū)域相關(guān)的生產(chǎn)信息。在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中自由漫步,點(diǎn)擊設(shè)備即可查看相關(guān)屬性和運(yùn)行狀態(tài)信息(例如:壓力溫度信息、閥門開度、管線腐蝕等情況)。
1.2檢修培訓(xùn)等部門的需求
通過(guò)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備剖切來(lái)查看其內(nèi)部結(jié)構(gòu),在三維場(chǎng)景里可視化設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及維修方法,演示設(shè)備的虛擬組裝和拆卸,員工可以360度直觀展示、查看設(shè)備,標(biāo)注設(shè)備拆裝步驟,了解設(shè)備的工作原理,將平時(shí)看不到的設(shè)備結(jié)構(gòu)以及維修方法在三維場(chǎng)景里可視化展現(xiàn),并可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的虛擬組裝和拆卸。
在工廠的設(shè)計(jì)建造施工過(guò)程中,涉及到非常多的外部參與部門,包括設(shè)計(jì)方,施工方,設(shè)備廠商等。各參與部門對(duì)數(shù)字化電廠解決方案都有一定的想法和需求。限于篇幅,本文對(duì)這一方面不再詳述。
2 現(xiàn)有數(shù)字化電廠流行方案的整體介紹
2.1 基于現(xiàn)有成熟軟件系統(tǒng)的數(shù)字化電廠方案
GIS軟件提供商,工程軟件提供商與機(jī)械行業(yè)軟件提供商在國(guó)內(nèi)數(shù)字化電廠領(lǐng)域均有一定的應(yīng)用。GIS集中于大場(chǎng)景相關(guān)應(yīng)用,如石油長(zhǎng)輸管線周邊地形等應(yīng)用,工程軟件提供商集中于工廠級(jí)的三維模型展示與資料管理,機(jī)械行業(yè)軟件提供商集中于具體設(shè)備的模擬與仿真,各有所長(zhǎng),均能解決一定的企業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用。
2.2 基于底層圖形庫(kù)與幾何算法庫(kù)開發(fā)的數(shù)字化電廠解決方案
基于Opengl等圖形庫(kù)進(jìn)行的方案開發(fā)以及基于OGRE,OSG等相關(guān)開源框架進(jìn)行的方案開發(fā),在數(shù)字化電廠行業(yè)內(nèi)均有一定的案例。有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)開發(fā)能力儲(chǔ)備的企業(yè)單位都以此為基礎(chǔ)進(jìn)行過(guò)部分開發(fā),滿足了一定的企業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用??傮w上來(lái)說(shuō),基于底層圖形庫(kù)或者開源算法框架進(jìn)行的開發(fā),深度較淺,范圍較窄。其可用性,穩(wěn)定性以及項(xiàng)目投資都超過(guò)了絕大多數(shù)行業(yè)內(nèi)企業(yè)的承受能力。
軟件廠商的數(shù)字化電廠解決方案是一份軟件使用授權(quán)和技術(shù)服務(wù)合同。其軟件著作權(quán)依舊歸屬于軟件廠商,并不能隨數(shù)字化電廠方案一同移交給企業(yè)。極大了制約了企業(yè)推進(jìn)數(shù)字化電廠的積極性和主動(dòng)性。
3 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字化電廠整體規(guī)劃方案
3D引擎屬于更加廣義的軟件開發(fā)環(huán)境,類似微軟的VisualStudio或者IBM的Eclipse但是又有很大不同,3D引擎綜合了大量成熟的開源框架,將最先進(jìn)的軟件架構(gòu)技術(shù)融合進(jìn)引擎編輯器,同時(shí)將在三維造型,場(chǎng)景渲染,動(dòng)畫模擬,仿真計(jì)算等領(lǐng)域具有領(lǐng)先地位的圖形算法庫(kù)打包至其核心框架中,其產(chǎn)品解決方案跨平臺(tái),直接運(yùn)行于IOS,Android等移動(dòng)平臺(tái),或者于PC環(huán)境,瀏覽器本地插件環(huán)境,或者以html5格式于瀏覽器直接運(yùn)行環(huán)境等。其解決方案能夠滿足企業(yè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和多樣化需求的需要。
綜合對(duì)業(yè)主與客戶的多次調(diào)研,規(guī)劃出數(shù)字化電廠的基本系統(tǒng)架構(gòu)。
企業(yè)的數(shù)字化電廠系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)可分為三層:數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層,如圖1所示:
圖1 數(shù)字化電廠系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)圖
數(shù)據(jù)層:由模型數(shù)據(jù)庫(kù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)組成。模型數(shù)據(jù)庫(kù)中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)激光掃描數(shù)據(jù),三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)智能化的三維模型。企業(yè)已建立的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)(例如3D CAD文件、工程文檔、P&ID圖紙、裝置靜態(tài)數(shù)據(jù)、SIS、ERP、EAM、工業(yè)監(jiān)控等)為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。
平臺(tái)層:由3D引擎在三維模型上提供數(shù)字化電廠的三維平臺(tái)服務(wù)。
應(yīng)用層:由3D引擎開發(fā)實(shí)現(xiàn),同時(shí),結(jié)合平臺(tái)層導(dǎo)出的標(biāo)準(zhǔn)三維模型,可以集成更多第三方應(yīng)用。
基于數(shù)字化電廠系統(tǒng)應(yīng)用構(gòu)架,規(guī)劃數(shù)字化電廠總體技術(shù)架構(gòu),如圖2所示。
圖2 數(shù)字化電廠技術(shù)架構(gòu)圖
4 數(shù)字化電廠的業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)
4.1 工藝狀態(tài)監(jiān)控,設(shè)備監(jiān)測(cè)等
基于3D引擎開發(fā)數(shù)字化電廠系統(tǒng),在虛擬空間中直觀提供裝置設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)查詢,實(shí)現(xiàn)在虛擬空間中自由漫步,利用數(shù)字化電廠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等。
4.2 檢修與培訓(xùn)等
利用數(shù)字化電廠進(jìn)行設(shè)備檢修和拆裝培訓(xùn),可以極大的提高培訓(xùn)效果和員工積極性。采用3D引擎復(fù)合應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化電廠的規(guī)劃能夠滿足業(yè)主的需求,經(jīng)過(guò)幾年的探索,工廠的信息化建設(shè)已經(jīng)有了比較完整和穩(wěn)定的模式,”數(shù)字化電廠”是在原有信息化的基礎(chǔ)上的提升,它不是一個(gè)獨(dú)立的軟件,而是基于平臺(tái)化的規(guī)劃,配以應(yīng)用數(shù)據(jù)的擴(kuò)展延伸,為各類生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持和關(guān)聯(lián),讓各類系統(tǒng)能夠更好的運(yùn)行,數(shù)據(jù)能夠最大程度的跨平臺(tái)關(guān)聯(lián)查詢,優(yōu)化工廠運(yùn)營(yíng)管理。
5 對(duì)數(shù)字化電廠的建議與展望
數(shù)字化電廠現(xiàn)有方案紛繁,各個(gè)廠商都推出自己定義的數(shù)字化電廠,各種軟件模型數(shù)據(jù)格式的不兼容造成了很大的平臺(tái)溝通障礙。在這種情況下,很多廠商聲稱在自己的解決方案具有無(wú)縫集成,兼容多種格式,具體統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式的功能,但是在很多項(xiàng)目的實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn),很多情況下企業(yè)僅僅是又增加了一種廠商的數(shù)據(jù)格式。數(shù)字化電廠在未來(lái)的發(fā)展中,統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式是必然要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
關(guān)鍵字:3D打印技術(shù);古建筑;紋飾復(fù)原;應(yīng)用;實(shí)現(xiàn)
3D打印技術(shù)是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)制造技術(shù),隨著時(shí)間的推移,3D打印已不再僅涉及制造與加工領(lǐng)域,在技術(shù)還原與物體結(jié)構(gòu)修復(fù)方面,也有著重大突破,隨之在古建筑紋飾復(fù)原方面,也被小范圍試用。我國(guó)多個(gè)地區(qū)的古建筑紋飾復(fù)原工作,均能明顯的看到3D打印技術(shù)的身影,在3D打印技術(shù)日趨成熟的背景下,做好技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn),對(duì)于更好的開展古建筑紋飾復(fù)原工作有著重要意義。
1、3D打印技術(shù)的概念
3D打印技術(shù)的概念,最早在1984年被提出,于1986在美國(guó)研制出第一臺(tái)可用于實(shí)際生產(chǎn)的3D打印設(shè)備。早期的3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),對(duì)于其余領(lǐng)域并不涉及。而后,隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展,其較強(qiáng)的實(shí)用性與便捷性,使其成為各行業(yè)及各領(lǐng)域最為青睞的制造設(shè)備。3D打印在學(xué)術(shù)上被稱為“添加制造”(additivemanufacturing)技術(shù),通過(guò)三維掃描的形式對(duì)物體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行集合,添加相應(yīng)的材料,來(lái)實(shí)現(xiàn)打印與制造的目標(biāo)。最早的3D打印技術(shù)應(yīng)用,主要采用紫外線與激光切割的方式,而后隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷增多,CAD建模、測(cè)量、接口軟件、數(shù)控等技術(shù)硬件,逐漸成為3D打印設(shè)備不可或缺的一部分。
2、古建筑的復(fù)原保護(hù)
古建筑的復(fù)原是指利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行古建筑的修復(fù)工作,目前的古建筑修復(fù)復(fù)原工作基本以手工復(fù)原為主,在現(xiàn)代電子技術(shù)方面的應(yīng)用較少,但3D打印技術(shù)的出現(xiàn),打破了這一格局。3D打印技術(shù),通過(guò)使用3D立體復(fù)原圖像,根據(jù)提供的材料,對(duì)建筑物體進(jìn)行三維立體的復(fù)原。3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于,能夠較為真實(shí)的復(fù)原古建筑,與原有建筑的相似度,達(dá)到99%以上,在對(duì)細(xì)節(jié)的處理方面,3D打印技術(shù)與其余技術(shù)相比,不僅有著高質(zhì)量的優(yōu)勢(shì),同時(shí)對(duì)復(fù)原效率方面也有顯著提升。經(jīng)3D復(fù)原的古建筑真實(shí)性較高,符合現(xiàn)代古建筑復(fù)原與保護(hù)的需要。由于使用材料與加工工藝的不同,3D復(fù)原在保障真實(shí)性的同時(shí),又能達(dá)到古建筑復(fù)原的安全質(zhì)量指標(biāo),與以往技術(shù)相比,3D打印技術(shù)綜合能力更強(qiáng),更具有觀賞性,這也在一定程度上提高了古建筑復(fù)原的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值,為古建筑復(fù)原與保護(hù)工作提供有力支持。
3、3D打印在古建筑紋飾復(fù)原中的實(shí)現(xiàn)案例
3.1沈陽(yáng)北塔建筑紋飾背景資料北塔寺建于清崇德八年(公元1643年)癸未仲春,順治二年(公元1645年)乙酉仲夏告竣,是當(dāng)時(shí)繞盛京城東、西、南、北四塔之一。據(jù)寺內(nèi)碑文記載:“盛京四面各建莊嚴(yán)寶寺,每寺大佛一尊,左右佛二尊,菩薩八尊,天王四位,浮圖一座,東為慧燈朗照,名曰永光寺;南為普安眾庶,名曰廣慈寺;西為虔祝圣壽,名曰延壽寺;北為流通正法,名曰寺?!彼乃孪笳魉拇蠼饎偼鹚姆剑o(hù)國(guó)安民。后來(lái)經(jīng)過(guò)政府的幾次維修,北塔寺以自己獨(dú)特的文化內(nèi)涵和嶄新的面目呈現(xiàn)在世人面前。3.2北塔紋飾的三維復(fù)原方法三維仿真技術(shù)是多種技術(shù)的綜合,包括實(shí)時(shí)三維圖形技術(shù),立體顯示技術(shù)等,對(duì)于三維仿真技術(shù)在古建筑中的復(fù)原,主要的思路是通過(guò)三維掃描構(gòu)建數(shù)字化模型,研究如何將古建筑中的紋飾通過(guò)高清數(shù)碼照相機(jī)進(jìn)行空間外形、結(jié)構(gòu)和色彩的拾取,以獲得紋飾的表面空間坐標(biāo),再將紋飾的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào),實(shí)現(xiàn)高清的數(shù)字化模型的構(gòu)建。3.3數(shù)字化模型的3D打印實(shí)現(xiàn)在完成三維立體掃描之后,需要進(jìn)行數(shù)字化模型的打印,該階段需要使用計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算,將掃面數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納操作,對(duì)每一項(xiàng)3D打印數(shù)據(jù),均需要進(jìn)行精密的計(jì)算,使其符合數(shù)字化模型的標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算機(jī)程序在數(shù)字化模型的打印過(guò)程中扮演著重要角色,始終需要控制打印設(shè)備切割的角度,任何的偏差均會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果,所以數(shù)字化模型的3D打印實(shí)現(xiàn),需要借助計(jì)算機(jī)程序的幫助。
4、3D打印在古建筑紋飾復(fù)原中的可行性應(yīng)用
古建筑紋飾是古建筑悠久歷史與制造工藝的體現(xiàn),對(duì)于歷史研究與藝術(shù)發(fā)展有著難以估量的重要價(jià)值,但長(zhǎng)期處于惡劣環(huán)境下的古建筑紋飾損毀嚴(yán)重,現(xiàn)已發(fā)掘的古建筑紋飾中,一半以上已出現(xiàn)不同程度的損壞,需要借助復(fù)原技術(shù),進(jìn)行古建筑紋飾的復(fù)原工作。3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中面臨的問(wèn)題是三維掃描建模問(wèn)題,由于大部分古建筑紋飾損毀嚴(yán)重,在三維掃描過(guò)程中,需要根據(jù)相關(guān)的歷史文獻(xiàn),對(duì)掃描的結(jié)果進(jìn)行修改,以此來(lái)對(duì)古建筑進(jìn)行復(fù)原工作。與其余復(fù)原技術(shù)相比,3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中缺少一定的靈活性,但從古建筑紋飾復(fù)原的社會(huì)價(jià)值方面而言,3D打印技術(shù)復(fù)原效率更高,質(zhì)量更好,在古建筑的保護(hù)過(guò)程中,紋飾不容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,同時(shí)3D打印技術(shù)可對(duì)同一時(shí)期的古建筑紋飾進(jìn)行修改復(fù)原,大大的減少了古建筑紋飾的復(fù)原時(shí)間,有利于古建筑紋飾復(fù)原工作的順利進(jìn)行。3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中的應(yīng)用可行性較大,但就目前的3D打印技術(shù)而言,仍然需要進(jìn)一步的發(fā)展與改進(jìn),從而滿足古建筑紋飾復(fù)原的需要,設(shè)計(jì)出符合古建筑紋飾復(fù)原的3D打印設(shè)備是問(wèn)題的關(guān)鍵所在。3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中的應(yīng)用勢(shì)在必行,在未來(lái)的古建筑紋飾復(fù)原的發(fā)展中,3D打印技術(shù)必然成為主要的復(fù)原技術(shù),以3D打印技術(shù)為主體的古建筑紋飾復(fù)原體系必將形成。采用3D打印技術(shù)進(jìn)行古建筑紋飾的復(fù)原,在真實(shí)性與復(fù)原效果方面,均有著難以超越的重要作用,充分的利用現(xiàn)代科學(xué)加工處理技術(shù),提高古典藝術(shù)的還原與發(fā)展,對(duì)于提高古建筑的歷史價(jià)值極為重要。
5、結(jié)語(yǔ)
作為重要的文化遺產(chǎn),古建筑紋飾的重要價(jià)值不言而喻,不僅推動(dòng)了區(qū)域的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展,也能夠充分的體現(xiàn)出該地區(qū)的文化發(fā)展水平,對(duì)地區(qū)的整體發(fā)展均有著難以替代的作用。在經(jīng)歷了長(zhǎng)期的風(fēng)雨洗禮后,大部分的古建筑紋飾均需要進(jìn)行大規(guī)模的復(fù)原工作,這對(duì)古建筑紋飾復(fù)原工作的質(zhì)量與效率提出了嚴(yán)格的要求,積極有效的利用現(xiàn)代科學(xué)加工技術(shù)尤為重要,作為加工制造技術(shù)的先驅(qū),3D打印技術(shù)即成為推動(dòng)古建筑紋飾修復(fù)工作順利進(jìn)行的新動(dòng)力。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:三維數(shù)字化技術(shù);傳統(tǒng)工藝;美術(shù)設(shè)計(jì)
引言:
作為數(shù)字時(shí)代特有的技術(shù)類型,三維數(shù)字化技術(shù)能夠借助先進(jìn)的設(shè)備軟件,利用模擬操作功能創(chuàng)造出直觀的產(chǎn)品模型,這對(duì)企業(yè)產(chǎn)品的藝術(shù)設(shè)計(jì)無(wú)疑起到了巨大推動(dòng)作用.對(duì)于傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)業(yè)而言,三維數(shù)字化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的基礎(chǔ),本文闡述了三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì),并討論了三維數(shù)字化技術(shù)的設(shè)計(jì)方法,最后通過(guò)陶瓷等工藝美術(shù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐分析三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用.
1三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的意義
傳統(tǒng)工藝美術(shù)是我國(guó)傳統(tǒng)文化中的一部分,隨著社會(huì)與時(shí)代的發(fā)展,很多人已經(jīng)不再對(duì)傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品感興趣,這就導(dǎo)致我國(guó)傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)行業(yè)出現(xiàn)人才斷層現(xiàn)象.而將三維數(shù)字化技術(shù)引入傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)后,可以借助現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)吸引學(xué)子目光,激發(fā)人們對(duì)傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品的熱愛,可以說(shuō)三維數(shù)字化技術(shù)是促進(jìn)文化傳承與傳播的溝通橋梁.此外,三維數(shù)字化技術(shù)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝美術(shù)設(shè)計(jì)手法的不足,科學(xué)利用三維數(shù)字化技術(shù)可以促進(jìn)傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品的繁榮與發(fā)展.
2三維數(shù)字化技術(shù)的設(shè)計(jì)方法分析
三維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用需要利用設(shè)計(jì)軟件,對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行建模和調(diào)整,通常這些步驟都會(huì)分為四個(gè)階段,下面具體進(jìn)行分析.
2.1前期準(zhǔn)備階段
在前期準(zhǔn)備階段過(guò)程中,需要將傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要用到的資料和素材準(zhǔn)備好,確定基本的設(shè)計(jì)思路,例如,對(duì)于一項(xiàng)工藝產(chǎn)品而言,它的產(chǎn)品圖色、裝飾圖案、產(chǎn)品材料都是需要提前確定的[1].尤其是工藝產(chǎn)品的美術(shù)造型需要利用標(biāo)準(zhǔn)色卡進(jìn)行顏色比對(duì)設(shè)計(jì)人員可綜合搜集到的資料,對(duì)工藝產(chǎn)品進(jìn)行大概的方案策劃,繪制初步的產(chǎn)品三視圖.準(zhǔn)備階段的產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖各個(gè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性可能會(huì)存在誤差,但是在這一期間不不會(huì)差生過(guò)多的影響,事實(shí)上這一階段設(shè)計(jì)出的模型只是為后期階段深入研發(fā)做準(zhǔn)備.
2.2設(shè)計(jì)制作階段
在這一階段中,設(shè)計(jì)人員需要詳細(xì)的了解產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求,根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的細(xì)分,并且制作精確的設(shè)計(jì)方案.我國(guó)傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品類型多種多樣,所涉及到的設(shè)計(jì)內(nèi)容也樣式繁多,因而在設(shè)計(jì)制作階段需要設(shè)計(jì)師選用最佳的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行工作,例如,選用相應(yīng)的設(shè)計(jì)軟件,在制作傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品模型期間,需要設(shè)計(jì)人員掌握不同產(chǎn)品的特點(diǎn),對(duì)于產(chǎn)品的應(yīng)用材料、模型結(jié)構(gòu),都要做好充分準(zhǔn)備.
2.3方案優(yōu)化階段
方案優(yōu)化階段屬于對(duì)設(shè)計(jì)制作出的產(chǎn)品模型進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)價(jià),從已經(jīng)制作出的產(chǎn)品模型中分析產(chǎn)品的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和表現(xiàn),尋找在模型中存在的瑕疵,并且根據(jù)可優(yōu)化方向做進(jìn)一步的設(shè)計(jì)修改.
2.4深入設(shè)計(jì)階段
深入設(shè)計(jì)階段基本上就是傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品模型定型階段,在這一階段中需要設(shè)計(jì)人員最終確定設(shè)計(jì)方案,并且校對(duì)好三維模型的各項(xiàng)數(shù)據(jù).得出最終的設(shè)計(jì)結(jié)果后,利用模型數(shù)據(jù)計(jì)算制造成品所需的產(chǎn)品材料數(shù)量,以及制作成品的各項(xiàng)收縮比值,這樣可以促使生產(chǎn)產(chǎn)品過(guò)程中的成功率的提升.值得注意的是,三維數(shù)字化技術(shù)在設(shè)計(jì)中可以忽視一些實(shí)踐工藝設(shè)計(jì)中難以克服的困難,因此在設(shè)計(jì)方案敲定后還要考慮實(shí)際加工藝術(shù)產(chǎn)品時(shí)的限制,結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際生產(chǎn)水平適當(dāng)更改設(shè)計(jì)方案.
3三維數(shù)字化技術(shù)融入傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的分析
傳統(tǒng)的產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)大多是通過(guò)手工組成,或者是利用圖紙繪制出模型,或者是利用輕便材料制作實(shí)物模型,但是這兩種方式都存在一定弊端.相比這兩種傳統(tǒng)的模型方法,利用三維數(shù)字化技術(shù)制作模擬模型,既可以節(jié)約大量時(shí)間,又可以輕松得到模型的數(shù)據(jù),繼而換算與實(shí)際產(chǎn)品的數(shù)據(jù)比值[2].當(dāng)前,我國(guó)陶瓷、琉璃燈利用傳統(tǒng)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)的工藝美術(shù)產(chǎn)品,已經(jīng)引入了三維數(shù)字化技術(shù)的設(shè)計(jì)方法,完善了傳統(tǒng)美術(shù)工藝產(chǎn)品的設(shè)計(jì),提高了陶瓷產(chǎn)品與琉璃產(chǎn)品的造型水平,其已經(jīng)成為現(xiàn)代化裝飾藝術(shù)發(fā)展的手段.
3.1利用三維數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)陶瓷產(chǎn)品
陶瓷產(chǎn)品的造型與設(shè)計(jì)注重產(chǎn)品曲面的弧度,因此在設(shè)計(jì)之中需要有嚴(yán)格的曲線率控制,傳統(tǒng)的陶瓷產(chǎn)品,例如茶壺(圖2)、茶杯等藝術(shù)工藝品在設(shè)計(jì)創(chuàng)造中多依賴手工藝人的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),通過(guò)肉眼觀察來(lái)塑造陶瓷工藝品的曲面曲線,盡管茶壺等工藝產(chǎn)品的曲面設(shè)計(jì)難度不大,但是為了展現(xiàn)出陶瓷茶壺工藝品的藝術(shù)性就必須創(chuàng)造出具有最優(yōu)化曲面和舒適度的藝術(shù)工藝品.利用三位數(shù)字化技術(shù)對(duì)陶瓷茶壺工藝品進(jìn)行設(shè)計(jì),能夠有效的減少茶壺曲面率差錯(cuò),在計(jì)算曲面率數(shù)據(jù)中得到更準(zhǔn)確數(shù)值,這比單純依靠肉眼進(jìn)行判斷要準(zhǔn)確很多.要想實(shí)現(xiàn)茶壺曲面精準(zhǔn)設(shè)計(jì),可以選擇具有曲面計(jì)算功能的繪制工具,在實(shí)踐中設(shè)計(jì)人員常用Rhino軟件來(lái)進(jìn)行茶壺的造型設(shè)計(jì)工作.借助Rhino軟件可以先進(jìn)行簡(jiǎn)單的框架設(shè)計(jì),繪制出簡(jiǎn)單的茶壺模型,然后利用軟件功能進(jìn)行造型的分析和評(píng)價(jià),再進(jìn)一步優(yōu)化茶壺造型設(shè)計(jì).茶壺分為兩個(gè)部分,即由壺蓋、壺身組成,壺身上又從左到右依次分為壺嘴、壺肚、壺把,所以總體來(lái)看茶壺在設(shè)計(jì)時(shí)要著重從四個(gè)節(jié)點(diǎn)入手.在使用Rhino軟件時(shí),應(yīng)當(dāng)先從整體著眼,把握這四個(gè)部件的具體規(guī)格,在設(shè)計(jì)過(guò)程中更加注重每?jī)蓚€(gè)相連部件之間的數(shù)據(jù),利用曲線工具、圓弧工具琢磨連接處,保證茶壺的四個(gè)部分能夠組成協(xié)調(diào)的一體模型.
3.2利用三維數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)琉璃產(chǎn)品
在三維數(shù)字化技術(shù)中,3D打印技術(shù)成為各方設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容,國(guó)際上已經(jīng)有人開始利用這種3D打印技術(shù)制成工藝產(chǎn)品.3D打印技術(shù)將三維數(shù)字化設(shè)計(jì)功能和工藝制造功能結(jié)合,能夠在設(shè)計(jì)圖紙定型后直接“打印”出立體產(chǎn)品.盡管3D打印技術(shù)剛剛興起,但是已經(jīng)引發(fā)了幾輪熱潮,目前在服飾行業(yè)、首飾行業(yè)、工藝產(chǎn)品行業(yè)中已經(jīng)有設(shè)計(jì)人員利用這種技術(shù)制作出成品,當(dāng)然由于3D打印技術(shù)還只是出于初級(jí)階段,對(duì)于一些產(chǎn)品并不能直接利用相應(yīng)的材料進(jìn)行“打印”,只能以替代性材料來(lái)提前“打印”產(chǎn)品[3].對(duì)于琉璃藝術(shù)產(chǎn)品而言,當(dāng)前的3D技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)脫蠟鑄造玻璃,因而在利用三維數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)琉璃工藝產(chǎn)品時(shí),能夠借助3D打印技術(shù)完成琉璃工藝產(chǎn)品.傳統(tǒng)的脫蠟鑄造玻璃過(guò)程,需要經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的處理環(huán)節(jié),而使用三維數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行玻璃的設(shè)計(jì)與“打印”,可以節(jié)省許多步驟,
3.3利用三維數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)湘繡產(chǎn)品
我國(guó)刺繡藝術(shù)產(chǎn)品可以說(shuō)是傳統(tǒng)藝術(shù)產(chǎn)品的突出代表,刺繡的種類有許多,本文主要討論的是湘繡藝術(shù).傳統(tǒng)湘繡需要繡工手工制作,手工湘繡在制作前也會(huì)繪制出效果圖,但是由于手工繪制圖與實(shí)際的刺繡圖案存在較大不同,實(shí)際上也會(huì)影響湘繡的設(shè)計(jì)和制作效果.對(duì)此,運(yùn)用三維數(shù)字化技術(shù),采用具有多項(xiàng)功能的設(shè)計(jì)軟件,可以在屏幕上設(shè)計(jì)出湘繡藝術(shù)產(chǎn)品模型,利用三維數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)造的湘繡模型與人們最終制作出的藝術(shù)成品具有極高的相似性,若要提前觀察湘繡藝術(shù)產(chǎn)品的制作效果就可以通過(guò)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行預(yù)覽.并且在預(yù)覽中對(duì)模型進(jìn)行糾錯(cuò)和改進(jìn),當(dāng)湘繡產(chǎn)品的規(guī)格尺寸出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),可以直接利用修改軟件進(jìn)行改正[4].例如,在設(shè)計(jì)湘繡作品《牡丹》時(shí),共需要繪制4朵牡丹花,每朵牡丹花的標(biāo)準(zhǔn)色都有細(xì)微差別,利用三維數(shù)字化軟件Rhino先將牡丹花的造型設(shè)計(jì)出來(lái),然后利用分類功能繪制牡丹花的用色圖表.牡丹花花色偏艷麗,多為粉紅色,所以選取的主色調(diào)為粉色,在設(shè)計(jì)期間可以在模型上標(biāo)明每朵花的主色型號(hào),這樣可以避免在成品制作過(guò)程中出現(xiàn)混淆.一幅湘繡繡稿,除了圖案設(shè)計(jì)以外,最重要的就是繡線顏色和繡線類型,湘繡繡線有許多不同分類,如果在設(shè)計(jì)之中沒(méi)有精準(zhǔn)把握好繡線的分類,容易在繡制過(guò)程中引發(fā)失誤.所以現(xiàn)代湘繡藝術(shù)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上會(huì)借助三維數(shù)字化技術(shù)提前做好效果圖,標(biāo)明重要組成部分的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),可以提高湘繡工藝產(chǎn)品的制作水平.結(jié)論:綜上,三維數(shù)字化技術(shù)在傳統(tǒng)工藝美術(shù)中的應(yīng)用具有重要的意義和作用.在新的時(shí)代背景下,傳統(tǒng)工藝美術(shù)行業(yè)應(yīng)當(dāng)加快引入三維數(shù)字化技術(shù),促進(jìn)傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)手段與現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)技術(shù)相結(jié)合.相信未來(lái)三維數(shù)字化技術(shù)會(huì)更加成熟,3D打印技術(shù)也可以在傳統(tǒng)工藝美術(shù)行業(yè)中大放異彩,提高產(chǎn)品的制造效率和質(zhì)量.
參考文獻(xiàn):
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〔3〕侯可新.論三位數(shù)字化技術(shù)在傳統(tǒng)工藝美術(shù)傳承與創(chuàng)新中的優(yōu)勢(shì)———以湖南傳統(tǒng)工藝美術(shù)為例[J].藝術(shù)科技,2014(11):36-39.
收稿日期:2013-07-19
作者簡(jiǎn)介:劉禹(1979—),男,中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所副研究員,博士,研究方向?yàn)橹R(shí)管理。通信方式:yuliu@mailiaaccn。
李志江(1948—),男,中國(guó)社會(huì)科學(xué)院語(yǔ)言研究所副編審,研究方向?yàn)檗o書學(xué)、詞匯學(xué)。通信方式:。
近年來(lái),3D電影、3D游戲、3D打印等高新技術(shù)深刻地改變著人們的生活方式和工作方式。3D技術(shù)的概念特指基于計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)的三維數(shù)字化技術(shù)。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展,3D技術(shù)在成熟度、易用度、經(jīng)濟(jì)性等方面都已經(jīng)取得了巨大的突破,成為促進(jìn)我國(guó)文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)升級(jí)和自主創(chuàng)新的推動(dòng)力。
3D打印機(jī)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期,是以計(jì)算機(jī)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本,經(jīng)軟件分層和數(shù)控成型等步驟,將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等材料逐層堆積黏結(jié)而制造出實(shí)體產(chǎn)品的數(shù)字化制造設(shè)備,屬于“增材制造”的技術(shù)范疇。3D打印這種分散式生產(chǎn)的模式,可以直接利用3D模型數(shù)據(jù)打印生成服裝、建筑模型、汽車零件,甚至是巧克力,讓人們?cè)谧约杭抑谢蚱髽I(yè)里以更廉價(jià)、更快捷的方式生產(chǎn)一件或一批產(chǎn)品。這將改變傳統(tǒng)垂直化工業(yè)生產(chǎn)的模式,應(yīng)用前景廣闊。
前面提到的“3D技術(shù)”和“3D打印機(jī)”都屬于字母詞。其中3是阿拉伯?dāng)?shù)字,D是英文縮略,“技術(shù)”和“打印機(jī)”分別是漢語(yǔ)。二者都屬于混合型字母詞。
字母詞的漢化通常是字母詞的最終歸宿,如BP機(jī)漢化為尋呼機(jī),Email漢化為電子郵件等,但公眾接受漢化詞的過(guò)程長(zhǎng)短不一。我們應(yīng)密切關(guān)注字母詞的出現(xiàn)和普及,及早為字母詞確立相應(yīng)的中文規(guī)范。最好在社會(huì)普及之前就完成這項(xiàng)工作,以免日后再硬性地“糾正”公眾的約定俗成。因此,現(xiàn)在討論3D技術(shù)和3D打印機(jī)的中文定名正逢其時(shí)。
3D是英文three dimensions的縮略語(yǔ)。three對(duì)應(yīng)的漢語(yǔ)是“三”,dimensions對(duì)應(yīng)的漢語(yǔ)是“維度”。所以three dimensions可直譯為“三維”,即物體的長(zhǎng)、寬、高三個(gè)維度;也可翻譯為“立體”,即有長(zhǎng)、有寬、有高的,就是立體的。
從標(biāo)準(zhǔn)翻譯來(lái)說(shuō),3D的中文應(yīng)規(guī)范為“三維”,3D技術(shù)應(yīng)規(guī)范為“三維技術(shù)”。同理,“3D電影、3D模型、3D游戲、3D打印、3D液晶顯示器”都應(yīng)分別規(guī)范為“三維電影、三維模型、三維游戲、三維打印、三維液晶顯示器”。
傳媒技術(shù)大變革
在我國(guó)電視對(duì)外傳播事業(yè)高速發(fā)展的同時(shí),全球電視數(shù)字化進(jìn)程也正加速推進(jìn)。數(shù)字電視具備三個(gè)顯著特點(diǎn):一是高畫質(zhì)、高音質(zhì);二是多頻道;三是高性能。目前,我國(guó)采用的PAL-D彩色電視制式模擬系統(tǒng)是基于20世紀(jì)50年代技術(shù)發(fā)展的普通彩色電視,清晰度只有400線,而全數(shù)字電視特別是高清電視有1000多行掃描線,16:9的寬視角大尺寸屏幕。
正是數(shù)字化的卓越性能,全球都在大力推進(jìn)電視數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用與普及。韓國(guó)將在2012年12月前全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。與此同時(shí),基于數(shù)字化的相關(guān)技術(shù)獲得大力發(fā)展。2010年,韓國(guó)KBS已將其KBS 1TV的高清節(jié)目比例提高到了78.6%,將其KBS 2TV的高清節(jié)目比例提升到了68.6%。韓國(guó)衛(wèi)星直播平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商Skylife在2010年1月推出了世界上首個(gè)3D電視頻道。日本在2000年12月實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星電視數(shù)字化播出,并于2003年12月開通了地面數(shù)字化播出服務(wù)。到2007年底的時(shí)候,全日本93%的家庭可以接收到地面數(shù)字播出信號(hào)。日本計(jì)劃在2011年全面實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面播出的數(shù)字化。對(duì)于電視節(jié)目制作和播出來(lái)說(shuō),高清電視和3D電視是發(fā)達(dá)國(guó)家的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。
1 高清電視
高清技術(shù)是數(shù)字電視技術(shù)的重要領(lǐng)域,未來(lái)發(fā)展空間巨大。美國(guó)、日本和歐洲都非常注重高清電視的發(fā)展,在2010年底,美國(guó)有效高清電視家庭的比例為51%,日本為17%,而歐洲為10%。根據(jù)Informa Telecoms&Media預(yù)測(cè),到2011年底,歐洲有效高清電視用戶(包括開路和付費(fèi)電視用戶)達(dá)到2720萬(wàn),在2012年增至3910萬(wàn)。2011年,歐洲有效高清用戶家庭約占所有電視家庭的比例有望增至16%,在2014年底將達(dá)到35%。
2 3D電視
隨著《阿凡達(dá)》等電影的強(qiáng)勢(shì)出擊,3D電影已經(jīng)開始顯示出其巨大的發(fā)展?jié)摿ΑM瑯樱?D電視已經(jīng)成為多國(guó)的發(fā)展重點(diǎn)。除了韓國(guó)以外,美國(guó)、日本、英國(guó)等多個(gè)國(guó)家都已經(jīng)開始播出3D電視節(jié)目。美國(guó)衛(wèi)星直播平臺(tái)DirectTV公司在2010年7月推出了3D服務(wù),英國(guó)的Virgin平臺(tái)也在2010年9月向用戶正式提供3D電視節(jié)目。另外,日本NHK已經(jīng)開始致力于研發(fā)更為先進(jìn)的3D電視技術(shù)。相比現(xiàn)在普遍應(yīng)用的3D技術(shù),NHK研發(fā)的3D電視不需要特殊眼鏡,觀眾用肉眼就可以直接感受到3D的效果,而且眼睛還不會(huì)有疲勞的感覺(jué)。
參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)
我國(guó)正在大力發(fā)展對(duì)外電視,強(qiáng)化各語(yǔ)種對(duì)外電視頻道的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,提升國(guó)際傳播能力。一方面,這固然有待于節(jié)目質(zhì)量的改進(jìn),另一方面,也要依仗于電視技術(shù)水平的提升。美國(guó)和歐洲是我國(guó)電視對(duì)外傳播的重點(diǎn)目標(biāo)地區(qū),與此同時(shí),這些地區(qū)的電視節(jié)目質(zhì)量和技術(shù)水平相對(duì)較高。我國(guó)的對(duì)外電視頻道如何在這些國(guó)家和地區(qū)被當(dāng)?shù)厝私邮蘸徒邮芫统蔀橐粋€(gè)值得系統(tǒng)深入研究的問(wèn)題。根據(jù)A.C.尼爾森的數(shù)據(jù),今天一個(gè)普通家庭面對(duì)著多達(dá)200多個(gè)頻道的選擇時(shí),他們平均收看的頻道數(shù)量在19個(gè)左右。這也就是說(shuō),如果我國(guó)對(duì)外電視頻道能成為美國(guó)受眾常常收看的19個(gè)頻道之一,對(duì)外傳播才取得了最理想的效果。
必須正視的是,我國(guó)對(duì)外電視頻道的競(jìng)爭(zhēng)力仍不樂(lè)觀,不僅在節(jié)目?jī)?nèi)容方面仍有較大的改進(jìn)空間,節(jié)目的技術(shù)水平也亟待提升。一個(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)就是,我國(guó)目前數(shù)量眾多的對(duì)外頻道中還沒(méi)有一個(gè)真正意義上的高清頻道。試想,當(dāng)美國(guó)或歐洲受眾在欣賞當(dāng)?shù)夭コ龅母咔骞?jié)目時(shí),如果換到我國(guó)電視頻道,只能觀看標(biāo)清的電視節(jié)目,這也許會(huì)導(dǎo)致他們?cè)诘谝粫r(shí)間更換頻道;這就如同我們二十年前在觀看彩色電視節(jié)目時(shí),突然換到了一個(gè)黑白電視頻道,會(huì)馬上有換臺(tái)的沖動(dòng)。
目前,我國(guó)電視對(duì)外傳播在很大程度上仍依賴于對(duì)內(nèi)電視,尤其在節(jié)目?jī)?nèi)容上。我國(guó)近年來(lái)加大了數(shù)字電視的發(fā)展,2010年?yáng)|部和中部地區(qū)縣級(jí)以上城市、西部地區(qū)大部分縣級(jí)以上城市的有線電視基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,到2015年基本停止播出模擬信號(hào)電視節(jié)目。但是,相比世界其他國(guó)家,我國(guó)在高清電視等方面的發(fā)展步伐仍然滯后,高清電視節(jié)目制作和播出相對(duì)較少。目前,我國(guó)開播的高清頻道,僅有中央電視臺(tái)、北京衛(wèi)視、東方衛(wèi)視、湖南衛(wèi)視等少數(shù)幾個(gè)頻道。而且,這幾個(gè)頻道中播放的內(nèi)容并不是完全高清化。對(duì)內(nèi)電視尚且如此,對(duì)外電視頻道就更難以播放高清節(jié)目了。除了高清電視之外,3D電視的發(fā)展也不盡如人意,甚至還沒(méi)有納入大多數(shù)電視機(jī)構(gòu)的發(fā)展規(guī)劃。
高清電視的發(fā)展需要電視機(jī)構(gòu)投入足夠的資源購(gòu)置高清設(shè)備,制作高清節(jié)目,提供優(yōu)質(zhì)的高清電視服務(wù)。例如,英國(guó)BSkyB較早致力于發(fā)展高清頻道,已經(jīng)投入了5億英鎊打造“歐洲領(lǐng)先的高清服務(wù)”(Europe's leading HDservice)。這一舉措大大促進(jìn)了英國(guó)高清電視的整體發(fā)展水平。
除了電視節(jié)目的制作技術(shù)之外,電視節(jié)目的傳送技術(shù)發(fā)展也非常關(guān)鍵。例如,衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展就直接促進(jìn)了我國(guó)在20世紀(jì)90年代初對(duì)外電視的突破性進(jìn)展。除了衛(wèi)星技術(shù),我國(guó)對(duì)外電視在海外的發(fā)展還有賴于另外兩個(gè)技術(shù)的發(fā)展,即互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)電視技術(shù)。有學(xué)者指出,傳播新技術(shù)、新媒介帶來(lái)的后發(fā)優(yōu)勢(shì),有利于發(fā)展中國(guó)家在傳播領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展。特別是手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字式新媒介技術(shù)的普及,使得發(fā)展中國(guó)家可以一舉跨越許多技術(shù)發(fā)展階段,實(shí)現(xiàn)傳播的現(xiàn)代化。
展望
在2005年,準(zhǔn)高清電視用戶僅占全球電視用戶的3%,那時(shí)高清電視技術(shù)還被視為一種新奇的技術(shù)。近年來(lái),因?yàn)楦咔寮夹g(shù)的進(jìn)步,尤其是高清電視設(shè)備價(jià)格的大幅下降,全球高清電視取得了較大的發(fā)展。據(jù)國(guó)際知名專業(yè)電視市場(chǎng)雜志Informa Telecoms&Media最新的預(yù)測(cè)顯示,2016年底主要國(guó)家和地區(qū)將基本普及高清電視,到那時(shí),也許會(huì)出現(xiàn)下一代“超高清”或者“極端高清”。
目前,我國(guó)正在全力推進(jìn)數(shù)字電視的發(fā)展,相關(guān)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。2010年,我國(guó)數(shù)字電視機(jī)及相關(guān)產(chǎn)品年銷售額達(dá)到2500億元,出口額達(dá)到100億美元。根據(jù)規(guī)劃,到2015年,我國(guó)要力爭(zhēng)使數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平位居世界前列,成為全球最大的數(shù)字電視整機(jī)和關(guān)鍵件開發(fā)和生產(chǎn)基地,實(shí)現(xiàn)由電視生產(chǎn)大國(guó)向數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。但是,相比節(jié)目?jī)?nèi)容,我國(guó)政府機(jī)構(gòu)和媒體等對(duì)于電視技術(shù)的重視程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
首先,政府應(yīng)加大對(duì)高清等電視技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的引導(dǎo)和鼓勵(lì)。2009年,廣電總局先后下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的通知》和《關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的補(bǔ)充通知》(廣發(fā)[2009]69號(hào)),2010年又下發(fā)了《廣電總局關(guān)于進(jìn)一步促進(jìn)和規(guī)范高清電視發(fā)展的通知》,對(duì)高清電視發(fā)展做出了較為細(xì)致的規(guī)劃和部署。例如規(guī)定:“自2011年起,各影視制作機(jī)構(gòu)完成的電視劇須有50%以上為高清拍攝制作;自2012年起,非高清拍攝制作的電視劇不得參評(píng)電視劇獎(jiǎng)項(xiàng)。”這些規(guī)定對(duì)于促進(jìn)高清電視的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義,但是對(duì)于高清等相關(guān)電視技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用仍缺乏系統(tǒng)的引導(dǎo)和鼓勵(lì),尤其缺乏產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局規(guī)劃、資金和政策扶持等方面的內(nèi)容。另外,我國(guó)對(duì)于3D電視等方面的發(fā)展還未出臺(tái)相應(yīng)的政策。
在本次展覽會(huì)上,正式推出了最新的DelcamCRISPIN2014系統(tǒng),其中CRISPIN ShoeMaker2014版本在自動(dòng)產(chǎn)生普通鞋底、鞋跟的基礎(chǔ)上,新增自動(dòng)產(chǎn)生坡跟鞋底的功能,確保了鞋底設(shè)計(jì)更加快捷方便。ShoeMaker2014集成了KeyShot渲染引擎,用戶可直接渲染完成高品質(zhì)虛擬鞋款樣品。
新增靴筒延伸工具,可直接通過(guò)2D展平版上的靴筒參數(shù),自動(dòng)完成創(chuàng)建3D靴筒。
新增鞋扣抬升功能,在鞋扣位置通過(guò)局部光順抬升,創(chuàng)建高度仿真鞋扣穿帶效果。
進(jìn)一步增強(qiáng)墊料功能,用戶可自定義創(chuàng)建墊料區(qū)域,也可以對(duì)整個(gè)鞋片產(chǎn)生墊料。
增強(qiáng)鞋片邊緣處理功能,除了折邊、合縫、翻縫、鞋片壓茬量添加功能外,新增領(lǐng)口外合縫內(nèi)合縫功能。
ShoeMaker設(shè)計(jì)的3D鞋款,除了可在Engineer樣板工程與級(jí)放系統(tǒng)中完成鞋片的取板工作,其3D鞋款可直接由ShoeCost成本核算系統(tǒng)讀取,進(jìn)行設(shè)計(jì)鞋款的成本預(yù)評(píng)估。
CRISPIN ShoeCloud是基于Web的數(shù)字化協(xié)同開發(fā)管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)安全的存放在服務(wù)器。管理人員可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)進(jìn)入,也可以通過(guò)CRISPIN應(yīng)用軟件進(jìn)入。團(tuán)隊(duì)中的每一個(gè)人根據(jù)不同的權(quán)限設(shè)置來(lái)獲取權(quán)限內(nèi)的信息和任務(wù), 團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)ShoeCloud可以存儲(chǔ)瀏覽數(shù)字化檔案到服務(wù)器,進(jìn)行協(xié)同研發(fā)工作。ShoeCloud建立了統(tǒng)一數(shù)據(jù)的數(shù)字化研發(fā)平臺(tái),設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造在統(tǒng)一平臺(tái)下協(xié)同工作,技術(shù)轉(zhuǎn)移更便捷,出現(xiàn)的任何問(wèn)題都由據(jù)可查,責(zé)任明確,工作流程檔案實(shí)時(shí)監(jiān)控,過(guò)程透明。ShoeCloud整合郵件系統(tǒng),任務(wù)進(jìn)展郵件通知,管理人員實(shí)時(shí)掌控研發(fā)進(jìn)程,有效提高研發(fā)效率,縮短新鞋款上市周期,節(jié)省企業(yè)成本。
在本次展覽會(huì)上Delcam CRISPIN虛擬試穿系統(tǒng)深受客戶好評(píng)。每一位經(jīng)過(guò)Delcam展位的客人皆興致勃勃的想要親身體驗(yàn)?;?D虛擬鞋款的試穿系統(tǒng),讓體驗(yàn)者直接通過(guò)手勢(shì)隨意選擇鞋款和鞋碼,屏幕中顯示的是用戶試穿新鞋款的效果,同時(shí),還可以隨意轉(zhuǎn)動(dòng),觀察各個(gè)角度,猶如我們站在鏡子前面欣賞自己的穿鞋效果。用戶也可以通過(guò)ShoeMaker系統(tǒng)定制配色自己喜歡的3D鞋款,然后實(shí)時(shí)通過(guò)虛擬試穿系統(tǒng)直觀觀察試穿效果。
[關(guān)鍵詞]跟骨骨折;3D打印技術(shù);療效
跟骨骨折是最常見的跗骨骨折,因跟骨及周圍解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜,局部軟組織覆蓋質(zhì)量差,故治療困難,且后遺癥多,預(yù)后較差。目前修復(fù)前對(duì)骨折程度的了解大多來(lái)自于x射線平片及CT影像,需要醫(yī)生結(jié)合自己的臨床經(jīng)驗(yàn),具有主觀性和差異性,因此修復(fù)前常不能制定出完整的骨折復(fù)位方案及內(nèi)固定方案,需要根據(jù)術(shù)中探查情況獲取更多信息?,F(xiàn)在通過(guò)CT機(jī)自帶的軟件對(duì)骨折進(jìn)行重建可以得到三維的圖像,但是,這種三維影像僅僅是可視化的,提供的信息有限,無(wú)法與醫(yī)生進(jìn)行互動(dòng),無(wú)法進(jìn)行虛擬手術(shù)。3D打印技術(shù)是一項(xiàng)新興制造技術(shù),按照“分層制造、逐層疊加”的原理,每層圖像經(jīng)選擇性編輯和補(bǔ)洞處理,平滑處理,經(jīng)3D計(jì)算建立三維數(shù)字化模型,為術(shù)前評(píng)估提供精確信息,根據(jù)修復(fù)前評(píng)估及虛擬手術(shù)提供的數(shù)據(jù)制定最終的方案。
1資料與方法
1.1一般資料
選取我院2014年7月~2015年6月期間在順德市勒流醫(yī)院接受跟骨骨折手術(shù)患者58例患者的臨床資料,其中男41例,女17例,年齡28~69歲,平均(41.2±8.8)歲。所有患者均經(jīng)x線檢查符合跟骨骨折的診斷標(biāo)準(zhǔn)。所有患者均符合有SanderS分型Ⅱ,Ⅲ、Ⅳ型,并有明顯關(guān)節(jié)面不平整。排除標(biāo)準(zhǔn):(1冶并血管神經(jīng)損傷。(2)開放性骨折。將所有患者根據(jù)治療方式的不同分為3D組和對(duì)照組各29例。兩組患者在年齡、性別、病情等一般資料方面比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見表1。
1.2研究方法
對(duì)照組采用常規(guī)程序治療(術(shù)前x線、CT掃描一脫水消腫一手術(shù)一康復(fù)訓(xùn)練),3D組在對(duì)照組基礎(chǔ)上術(shù)前將29例跟骨骨折患者CT掃描圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics13.0軟件,建立跟骨三維數(shù)字化模型,對(duì)跟骨骨折模型進(jìn)行三維數(shù)據(jù)測(cè)量,在三維數(shù)字化模型上進(jìn)行開窗、骨塊復(fù)位、植骨的虛擬手術(shù)。
1.3觀察指標(biāo)
計(jì)算兩組手術(shù)時(shí)間,手術(shù)前后Bohler角、Gissane角改善情況,按照美國(guó)的足踝外科Maryland足部評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判術(shù)后療效。美國(guó)的足踝外科Maryland足部評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判術(shù)后療效,優(yōu):90~100分,無(wú)疼痛,行走正常,恢復(fù)原來(lái)工作;良:75~89分,行走基本正常,可有輕微的行走痛,但恢復(fù)原來(lái)工作;可:50~74分,跟骨畸形復(fù)雜,足底有骨贅和足墊且損傷嚴(yán)重,有較明顯行走痛及輕微跛行,體力勞動(dòng)者需改變工種;差:
1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理,兩組手術(shù)狀況等指標(biāo)比較均采用t檢驗(yàn),兩組治療優(yōu)良率采用x2檢驗(yàn),P
2結(jié)果
2.1兩組手術(shù)狀況比較
3D組患者手術(shù)時(shí)間和手術(shù)出血量均低于對(duì)照組,愈合時(shí)間短于對(duì)照組,t檢驗(yàn)顯示,兩組在以上3指標(biāo)問(wèn)差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P
2.2兩組治療效果的比較
3D治療組患者的優(yōu)良率為93.10%(27/29),而對(duì)照組優(yōu)良率為79.31%(23/29),3D組高于對(duì)照組,并且x2檢驗(yàn)顯示兩組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(x2=4.35,P
3討論
跟骨骨折多為高能量損傷所致,所以骨折大多波及跟距關(guān)節(jié)面,造成跟距關(guān)節(jié)面塌陷、骨質(zhì)缺損、跟骨變寬,非手術(shù)治療很難獲得骨折的解剖復(fù)位。即使復(fù)位也易再移位,而致跟骨高度丟失、寬度增大、跟骨關(guān)節(jié)面不平整等,從而導(dǎo)致跟骨畸形愈合和創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生,引起局部疼痛和關(guān)節(jié)功能喪失,嚴(yán)重影響患者行走、站立及跳躍功能。跟骨復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),劈裂、粉碎的骨折塊和塌陷缺損的關(guān)節(jié)面令手術(shù)方案的選擇有更多的不確定性。手術(shù)入路的選擇,復(fù)位的技巧,植骨的方式和量,鋼板和螺釘?shù)闹踩胛恢煤蛿?shù)量,合適的螺釘直徑、角度和長(zhǎng)度等這些問(wèn)題都會(huì)成為醫(yī)生考量的重點(diǎn)?,F(xiàn)在通過(guò)CT機(jī)自帶的軟件對(duì)骨折進(jìn)行重建可以得到三維的圖像,但是,這種三維影像僅僅是可視化的,提供的信息有限,無(wú)法與醫(yī)生進(jìn)行互動(dòng),無(wú)法進(jìn)行虛擬手術(shù)。如果在手術(shù)前,應(yīng)用3D打印技術(shù)獲得骨折損傷模型,將真實(shí)的骨折情況呈現(xiàn)在醫(yī)生面前,通過(guò)模手術(shù)來(lái)完成復(fù)位和內(nèi)固定,進(jìn)一步評(píng)估固定強(qiáng)度和骨折的穩(wěn)定性,從而精確策劃復(fù)位方式和選擇內(nèi)固定裝置,會(huì)使治療策略的選擇更加合理、科學(xué)。