基于飛秒激光技術(shù)的古字畫(huà)防破損和修復(fù)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及古字畫(huà)的保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于飛秒激光技術(shù)的古字畫(huà)防破損和修復(fù)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]古字畫(huà)歷久會(huì)出現(xiàn)不同程度無(wú)法預(yù)知的毀壞。目前古字畫(huà)修復(fù)行業(yè)人才稀缺，修復(fù)主要包括:凝洗、揭裱、上命紙和全色，這幾個(gè)環(huán)節(jié)相輔相成，任何一項(xiàng)出問(wèn)題，都會(huì)影響到原作品的價(jià)值。傳統(tǒng)修復(fù)對(duì)藝術(shù)品的損傷和肉眼難以修復(fù)的情況普遍，因此，亟需更有效更高精度的古字畫(huà)修復(fù)方法。
[0003]增材修補(bǔ)制造技術(shù)是一種運(yùn)用粉末狀材料通過(guò)選擇性激光燒結(jié)或熔化逐層堆積出制造產(chǎn)品的增材制造方法。相對(duì)傳統(tǒng)制造技術(shù)而言，它可以輕松地制造出傳統(tǒng)技術(shù)難以生產(chǎn)的復(fù)雜、高難度的產(chǎn)品。但是，目前的增材制造表面往往顯現(xiàn)出強(qiáng)度不高、吹粉及表面粗糙高等缺點(diǎn)，需要進(jìn)行除渣等處理。當(dāng)前的增材修補(bǔ)過(guò)程中僅有利用視覺(jué)監(jiān)控來(lái)控制尺寸，沒(méi)有微觀結(jié)構(gòu)及成分的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，我們無(wú)從知道其微觀結(jié)構(gòu)，也就不能對(duì)其機(jī)械性能進(jìn)行更好地控制。
[0004]近些年，飛秒激光(10_15秒)由于熱影響小，加工精度高，因而在精密加工領(lǐng)域備受關(guān)注。飛秒激光在每一個(gè)激光脈沖與物質(zhì)相互作用的持續(xù)期內(nèi)，避免了熱擴(kuò)散的存在，在根本上消除了類似于長(zhǎng)脈沖加工過(guò)程中的熔融區(qū)，熱影響區(qū)，沖擊波等多種效應(yīng)對(duì)周圍材料造成的影響和熱損傷，將加工過(guò)程所涉及的空間范圍大大縮小，從而提高了準(zhǔn)確程度，其光束直徑可以聚焦到Iym以內(nèi)，其精度可達(dá)lOOnm，最高可以達(dá)到0.1nm0

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)古字畫(huà)修復(fù)工藝中存在的修復(fù)精度不高、過(guò)程繁瑣和易毀壞古字畫(huà)等缺陷，本發(fā)明提出了一種基于飛秒激光技術(shù)的古字畫(huà)防破損和修復(fù)系統(tǒng)和方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]一、基于飛秒激光技術(shù)的古字畫(huà)防破損和修復(fù)系統(tǒng)，包括:
[0008]用來(lái)放置古字畫(huà)的工作臺(tái)、玻璃基板、CCD相機(jī)、飛秒光纖激光器、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和控制中心，CCD相機(jī)、飛秒光纖激光器、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)均與控制中心信號(hào)連接，控制中心分別通過(guò)第一軸升和第二軸升控制玻璃基板和飛秒光纖激光器移動(dòng)；
[0009]玻璃基板位于工作臺(tái)上方，其下表面設(shè)有格槽，飛秒光纖激光器探頭位于玻璃基板上方；CCD相機(jī)結(jié)合飛秒光纖激光器獲得古字畫(huà)缺陷位置數(shù)據(jù)，所述的缺陷包括凹陷、凸起和開(kāi)裂；實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)用來(lái)獲得古字畫(huà)顏料層的形貌特征。
[0010]本發(fā)明系統(tǒng)還包括用來(lái)將古字畫(huà)固定于工作臺(tái)上的固定件。
[0011]本發(fā)明系統(tǒng)中，玻璃基板下表面和置于工作臺(tái)上古字畫(huà)距離5mm?50mm，玻璃基板上表面距離飛秒光纖激光器探頭5mm?10mm。
[0012]上述格槽為正方形格槽，面積為10mm*1mm至20mm*20mm。
[0013]上述實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)包括紅外攝像儀、質(zhì)譜儀、X射線衍射儀和太赫茲光譜成像中的一種或多種，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。
[0014]二、一種基于飛秒激光技術(shù)的古字畫(huà)防破損和修復(fù)方法，包括步驟:
[0015]將古字畫(huà)固定于工作臺(tái)上，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)掃描古字畫(huà)顏料層；
[0016]結(jié)合CCD相機(jī)和飛秒光纖激光器測(cè)定古字畫(huà)缺陷位置數(shù)據(jù)，所述的缺陷為凹陷或開(kāi)裂；
[0017]將測(cè)定顏料置于玻璃基板格槽內(nèi)，該格槽即待填充缺陷的對(duì)應(yīng)格槽，測(cè)定顏料即與待填充缺陷處顏色相同的顏料，由實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)獲得；
[0018]控制系統(tǒng)根據(jù)缺陷位置數(shù)據(jù)，通過(guò)第一軸升和第二軸升控制玻璃基板和飛秒光纖激光器移動(dòng)，使得待填充缺陷的對(duì)應(yīng)格槽與待填充缺陷對(duì)準(zhǔn)、飛秒光纖激光器探頭與該對(duì)應(yīng)格槽對(duì)準(zhǔn)；
[0019]飛秒光纖激光器提供飛秒激光聚焦于玻璃基板上對(duì)應(yīng)格槽，產(chǎn)生顏料滴滴入缺陷。
[0020]另一種基于飛秒激光技術(shù)的古字畫(huà)防破損和修復(fù)方法，包括步驟:
[0021]將古字畫(huà)固定于工作臺(tái)上，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)掃描古字畫(huà)顏料層；
[0022]結(jié)合CCD相機(jī)和飛秒光纖激光器測(cè)定古字畫(huà)缺陷位置數(shù)據(jù)，所述的缺陷為凸起；
[0023]控制系統(tǒng)根據(jù)缺陷位置數(shù)據(jù)，通過(guò)第二軸升控制飛秒光纖激光器移動(dòng)，使得飛秒光纖激光器探頭對(duì)準(zhǔn)凸起；
[0024]飛秒光纖激光器提供飛秒激光聚焦于凸起，去除凸起。產(chǎn)生顏料滴滴入缺陷。
[0025]基于飛秒激光的材料去除機(jī)理包括以下三種:1)基于高溫等離子體的融化；2)基于氣化；3)庫(kù)侖電荷爆炸機(jī)理；因此，飛秒激光可做增材制造也可做減材制造。特別對(duì)于古字畫(huà)的修補(bǔ)，飛秒激光技術(shù)具有非凡的優(yōu)越性，其可以把特定顏色的顏料按要求滴下來(lái)填補(bǔ)古字畫(huà)缺陷，也可以去掉古字畫(huà)不該有的部分，甚至可用于古字畫(huà)的保養(yǎng)潔洗。
[0026]本發(fā)明采用實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)掃描古字畫(huà)顏料層，以獲得顏料層的表面形貌、顏料顏色、缺陷特征、缺陷尺寸；結(jié)合CCD相機(jī)和飛秒光纖激光器測(cè)定古字畫(huà)缺陷，獲得缺陷位置數(shù)據(jù)；然后使用飛秒光纖激光器提供的飛秒激光對(duì)缺陷進(jìn)行精細(xì)加工調(diào)整。實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)擁有多種宏觀和微觀檢測(cè)手段，如紅外攝像儀、質(zhì)譜儀、X射線衍射儀、太赫茲光譜成像等，選擇時(shí)根據(jù)不同檢測(cè)手段的分辨率和監(jiān)測(cè)尺寸進(jìn)行組合，具體采用哪種檢測(cè)手段組合取決于古字畫(huà)修復(fù)所需精度。
[0027]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0028]本發(fā)明解決了傳統(tǒng)古字修復(fù)工藝中修復(fù)精度不高、過(guò)程繁瑣和易毀壞古字畫(huà)等問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)更精確的定位修補(bǔ)，提高清理效率，確保古字畫(huà)的完整性；并可對(duì)古字畫(huà)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，預(yù)防其開(kāi)裂等損壞。
【附圖說(shuō)明】
[0029]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅為本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1為本發(fā)明修復(fù)方法示意圖，圖中，101-工作臺(tái)，102-凹陷，103-古字畫(huà)，104-古字畫(huà)顏料層，105-測(cè)定顏料，106-玻璃基板，107-飛秒光纖激光器，108-顏料滴，109-凸起，110-固定件，；
[0031 ] 圖2為本發(fā)明古字畫(huà)防破損方法示意圖，其中，201-工作臺(tái)，202-開(kāi)裂，203-古字畫(huà)，204-古字畫(huà)顏料層，205-實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，206-固定件；
[0032]圖3為本發(fā)明古字畫(huà)修復(fù)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]圖1為本發(fā)明修復(fù)方法示意圖，固定件(110