基于飛秒激光技術(shù)的古字畫防破損和修復(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)的古字畫防破損和修復(fù)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]古字畫歷久會出現(xiàn)不同程度無法預(yù)知的毀壞。目前古字畫修復(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)出問題，都會影響到原作品的價(jià)值。傳統(tǒng)修復(fù)對藝術(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)過程中僅有利用視覺監(jiān)控來控制尺寸，沒有微觀結(jié)構(gòu)及成分的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，我們無從知道其微觀結(jié)構(gòu)，也就不能對其機(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脈沖加工過程中的熔融區(qū)，熱影響區(qū)，沖擊波等多種效應(yīng)對周圍材料造成的影響和熱損傷，將加工過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]針對古字畫修復(fù)工藝中存在的修復(fù)精度不高、過程繁瑣和易毀壞古字畫等缺陷，本發(fā)明提出了一種基于飛秒激光技術(shù)的古字畫防破損和修復(fù)系統(tǒng)和方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，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)的古字畫防破損和修復(fù)系統(tǒng)，包括:
[0008]用來放置古字畫的工作臺、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)均與控制中心信號連接，控制中心分別通過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；
[0009]玻璃基板位于工作臺上方，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缺陷位置數(shù)據(jù)，所述的缺陷包括凹陷、凸起和開裂；實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)用來獲得古字畫顏料層的形貌特征。
[0010]本發(fā)明系統(tǒng)還包括用來將古字畫固定于工作臺上的固定件。
[0011]本發(fā)明系統(tǒng)中，玻璃基板下表面和置于工作臺上古字畫距離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)的古字畫防破損和修復(fù)方法，包括步驟:
[0015]將古字畫固定于工作臺上，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)掃描古字畫顏料層；
[0016]結(jié)合CCD相機(jī)和飛秒光纖激光器測定古字畫缺陷位置數(shù)據(jù)，所述的缺陷為凹陷或開裂；
[0017]將測定顏料置于玻璃基板格槽內(nèi)，該格槽即待填充缺陷的對應(yīng)格槽，測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，使得待填充缺陷的對應(yīng)格槽與待填充缺陷對準(zhǔn)、飛秒光纖激光器探頭與該對應(yīng)格槽對準(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)的古字畫防破損和修復(fù)方法，包括步驟:
[0021]將古字畫固定于工作臺上，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)掃描古字畫顏料層；
[0022]結(jié)合CCD相機(jī)和飛秒光纖激光器測定古字畫缺陷位置數(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)，通過第二軸升控制飛秒光纖激光器移動，使得飛秒光纖激光器探頭對準(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。特別對于古字畫的修補(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填補(bǔ)古字畫缺陷，也可以去掉古字畫不該有的部分，甚至可用于古字畫的保養(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定古字畫缺陷，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)不同檢測手段的分辨率和監(jiān)測尺寸進(jìn)行組合，具體采用哪種檢測手段組合取決于古字畫修復(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、過程繁瑣和易毀壞古字畫等問題，可實(shí)現(xiàn)更精確的定位修補(bǔ)，提高清理效率，確保古字畫的完整性；并可對古字畫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，預(yù)防其開裂等損壞。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅為本發(fā)明實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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，102-凹陷，103-古字畫，104-古字畫顏料層，105-測定顏料，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)明古字畫防破損方法示意圖，其中，201-工作臺，202-開裂，203-古字畫，204-古字畫顏料層，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