加拿大国会山修复采用数字化石雕 精准铣削2200公斤砂岩
2026-06-18 17:14
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维度网讯,加拿大首都渥太华的国会山修复工程展示了数字工具在文化遗产保护中的应用。在建于1865年的东翼大楼(The East Block)修复过程中,数字化石雕技术被用于处理历史材料,提升修复的精确度与效率。

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加拿大公共服务与采购部(PSPC)在东翼楼北侧立面、1910年翼楼通往庭院入口上方发现一件正在劣化的砂岩浅浮雕。该浮雕以Berea砂岩雕成,尺寸为1725 mm × 1120 mm,主题为栖于蓟丛间的猫头鹰。因雕刻时将石材层理面竖向安置而非横向,导致作品严重劣化。更换该雕塑被视为研究机会。联邦雕塑家Phil White与遗产保护司(Heritage Conservation Directorate,HCD)及渥太华卡尔顿大学的卡尔顿沉浸式媒体工作室(CIMS)合作,提出一套替换浮雕的工作流程,相关方法论已在一篇论文中公布。

团队首先对不同的建筑构件进行试验,以评估摄影测量和激光扫描等数字获取技术。在三维建筑遗产的数字制造中,理想的3D模型应尽可能减少噪点并具备高水密性,以避免产生误导性纹理或需要在三维软件中手动修补孔洞,后者可能导致结果不准确。

用于浅浮雕的原始三维模型是数年前通过摄影测量获取的。团队利用该数字文件在高密度聚氨酯泡沫上铣削出一件雕塑复制品作为基底,随后交由多米尼恩雕塑家,在受侵蚀或脱落的部位制作粘土覆盖层,以确保艺术和历史真实性。修复后的模型再次被数字化,使用手持式激光扫描仪。基于新的多边形网格,团队创建了数据集并传输至一台六轴机械臂,该机械臂将模型铣削成重达2200公斤的砂岩坯体,表面与设计方案的偏差控制在2毫米以内。随后,联邦雕塑家为雕塑手工增添最后细节,如表面纹理、凿痕及细微神态。

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联邦雕塑家还与CIMS和HCD合作,为新的参议院议事厅雕刻加拿大各省徽章。工作采用部分手工、部分机器人辅助的方式,使用高密度聚氨酯泡沫板。怀特先生先雕刻原型,耗时约六个月,随后由CIMS专家进行数字化,构建摄影测量三维模型。机器人铣床以该数字蓝本为引导粗加工复制件,怀特先生及其两名助理再手工完善细节与纹理。

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数字辅助流程并未取代工匠,而是扩展了其能力。它减少了处理脆弱原件所需的时间与风险,并实现了手工方法难以匹敌的精确性与可重复性,形成了一套以工艺为本、由计算扩展的分层工作流程。

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这些案例并非特例。西班牙巴塞罗那的圣家堂(Sagrada Familia)自1988年起采用机器人控制雕刻工艺。在2019年毁灭性大火之后,法国巴黎圣母院的修复工作中,建筑师基于艺术史学家先前激光扫描数据建立建筑信息模型(BIM)用于指导重建。加拿大中区楼(Center Block)修复工程也在尝试将BIM整合进修复流程,以提升石雕师、建筑师、历史学家与工程师之间的协调。

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上述实例表明,机器人控制石雕等技术辅助修复在全球范围内具有应用价值。扫描、建模与机器人雕刻的融合正从记录工具转变为制造过程中的参与者,其目标并非取代传统工艺,而是提升应对现代挑战的能力。随着历史建筑持续老化,这些技术有潜力成为21世纪遗产保护实践的重要工具。

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