基于飛秒激光技術的古字畫防破損和修復系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及古字畫的保護技術領域，具體涉及一種基于飛秒激光技術的古字畫防破損和修復系統和方法。
【背景技術】
[0002]古字畫歷久會出現不同程度無法預知的毀壞。目前古字畫修復行業人才稀缺，修復主要包括:凝洗、揭裱、上命紙和全色，這幾個環節相輔相成，任何一項出問題，都會影響到原作品的價值。傳統修復對藝術品的損傷和肉眼難以修復的情況普遍，因此，亟需更有效更高精度的古字畫修復方法。
[0003]增材修補制造技術是一種運用粉末狀材料通過選擇性激光燒結或熔化逐層堆積出制造產品的增材制造方法。相對傳統制造技術而言，它可以輕松地制造出傳統技術難以生產的復雜、高難度的產品。但是，目前的增材制造表面往往顯現出強度不高、吹粉及表面粗糙高等缺點，需要進行除渣等處理。當前的增材修補過程中僅有利用視覺監控來控制尺寸，沒有微觀結構及成分的實時監控功能，我們無從知道其微觀結構，也就不能對其機械性能進行更好地控制。
[0004]近些年，飛秒激光(10_15秒)由于熱影響小，加工精度高，因而在精密加工領域備受關注。飛秒激光在每一個激光脈沖與物質相互作用的持續期內，避免了熱擴散的存在，在根本上消除了類似于長脈沖加工過程中的熔融區，熱影響區，沖擊波等多種效應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，從而提高了準確程度，其光束直徑可以聚焦到Iym以內，其精度可達lOOnm，最高可以達到0.1nm0
【發明內容】
[0005]針對古字畫修復工藝中存在的修復精度不高、過程繁瑣和易毀壞古字畫等缺陷，本發明提出了一種基于飛秒激光技術的古字畫防破損和修復系統和方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案:
[0007]一、基于飛秒激光技術的古字畫防破損和修復系統，包括:
[0008]用來放置古字畫的工作臺、玻璃基板、CCD相機、飛秒光纖激光器、實時監控系統和控制中心，CCD相機、飛秒光纖激光器、實時監控系統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，其下表面設有格槽，飛秒光纖激光器探頭位于玻璃基板上方；CCD相機結合飛秒光纖激光器獲得古字畫缺陷位置數據，所述的缺陷包括凹陷、凸起和開裂；實時監控系統用來獲得古字畫顏料層的形貌特征。
[0010]本發明系統還包括用來將古字畫固定于工作臺上的固定件。
[0011]本發明系統中，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]上述實時監控系統包括紅外攝像儀、質譜儀、X射線衍射儀和太赫茲光譜成像中的一種或多種，根據實際需求進行選擇。
[0014]二、一種基于飛秒激光技術的古字畫防破損和修復方法，包括步驟:
[0015]將古字畫固定于工作臺上，實時監控系統掃描古字畫顏料層；
[0016]結合CCD相機和飛秒光纖激光器測定古字畫缺陷位置數據，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，該格槽即待填充缺陷的對應格槽，測定顏料即與待填充缺陷處顏色相同的顏料，由實時監控系統獲得；
[0018]控制系統根據缺陷位置數據，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格槽與待填充缺陷對準、飛秒光纖激光器探頭與該對應格槽對準；
[0019]飛秒光纖激光器提供飛秒激光聚焦于玻璃基板上對應格槽，產生顏料滴滴入缺陷。
[0020]另一種基于飛秒激光技術的古字畫防破損和修復方法，包括步驟:
[0021]將古字畫固定于工作臺上，實時監控系統掃描古字畫顏料層；
[0022]結合CCD相機和飛秒光纖激光器測定古字畫缺陷位置數據，所述的缺陷為凸起；
[0023]控制系統根據缺陷位置數據，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。產生顏料滴滴入缺陷。
[0025]基于飛秒激光的材料去除機理包括以下三種: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，飛秒激光技術具有非凡的優越性，其可以把特定顏色的顏料按要求滴下來填補古字畫缺陷，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潔洗。
[0026]本發明采用實時監控系統掃描古字畫顏料層，以獲得顏料層的表面形貌、顏料顏色、缺陷特征、缺陷尺寸；結合CCD相機和飛秒光纖激光器測定古字畫缺陷，獲得缺陷位置數據；然后使用飛秒光纖激光器提供的飛秒激光對缺陷進行精細加工調整。實時監控系統擁有多種宏觀和微觀檢測手段，如紅外攝像儀、質譜儀、X射線衍射儀、太赫茲光譜成像等，選擇時根據不同檢測手段的分辨率和監測尺寸進行組合，具體采用哪種檢測手段組合取決于古字畫修復所需精度。
[0027]和現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果:
[0028]本發明解決了傳統古字修復工藝中修復精度不高、過程繁瑣和易毀壞古字畫等問題，可實現更精確的定位修補，提高清理效率，確保古字畫的完整性；并可對古字畫進行實時監控，預防其開裂等損壞。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發明，下面將對實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明實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1為本發明修復方法示意圖，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-實時監控系統，206-固定件；
[0032]圖3為本發明古字畫修復方法流程圖。
【具體實施方式】
[0033]圖1為本發明修復方法示意圖，固定件(110