CN105199495A - 陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置与修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置与修复方法，该装置由工作台、超景深显微镜、修复台、三脚架、转动轴、调节架螺杆、镜头夹联接构成。采用该装置修复陶质文物彩绘层微米级裂缝时，将文物安装于转动轴上，调整超景深显微镜的镜头放大文物彩绘层，通过图像处理器对微米级裂缝定位，并转动三脚架调节镜头使图像处理器清晰的显示裂缝，然后固定文物，用回贴修复剂修复裂缝，并对修复过程全程录像及拍照。本发明显微动态监测装置能够对彩绘层微米级裂缝准确定位、精确测量裂缝尺寸，实现了多角度、全方位观测，并能实时采集图像及修复过程视频，数据及图像采集直观准确，且修复后裂缝完全合缝并贴合。

Description

陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置与修复方法

技术领域

本发明属于彩绘文物修复技术领域，具体涉及到对陶质文物彩绘层微米级裂缝进行修复的装置及其修复方法。

背景技术

我国是一个历史悠久的文明古国，在漫长的岁月中，各族人民创造了光辉灿烂的民族文化，留下了无数瑰丽的文物古迹。这些珍贵的文物是我国政治、军事、科学、文化、经济和社会历史发展进程的见证，具有极其重要的价值。陶质文物亦不例外，我国陶质文物从新石器时代至清末民初，涵盖八千多年历史，且分布广泛，为研究和弘扬我国古代灿烂的历史文化提供了丰富的实物资料。然而长期的自然风化，文物保存环境不佳，出土后的彩绘陶质文物彩绘层表面发生龟裂、脱落，是一种常见病害，由于彩绘层的大面积龟裂与脱落，使大量极为珍贵的彩绘信息永远消失。研究发现这些彩绘陶俑的彩绘层在肉眼可见的宏观脱落之前，存在微米级的裂缝约5～90μm不等，最窄处仅为头发丝的五分之一。正是因为这些微米级裂缝的发育，导致了彩绘层的大面积龟裂与脱落。

近年来，国内外文物修复研究者主要研究集中在对彩绘层的回贴方法及试剂的研究，忽略了彩绘层脱落前的微米级的裂缝病害的修复研究。而对于古代彩绘陶质文物的微米级龟裂缝隙的显微修复与动态监测方法未见报道。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于提供一种陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种使用陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置监测及修复陶质文物彩绘层微米级裂缝的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在工作台上左侧设置有图像处理器，工作台上右侧设置有三脚架，三脚架上端设置安装有镜头的镜头夹，镜头通过光导纤维与图像处理器相连构成超景深显微镜，在图像处理器与三脚架之间的工作台上设置有修复台。

本发明的修复台为：在底座上设置有安装架和用于安装陶质文物的转动轴，安装架上部设置下端安装有固定板的调节螺杆。

使用上述的显微动态监测装置修复陶质文物彩绘层微米级裂缝的方法由下述步骤组成：

(1)裂缝定位

将待修复的陶质文物安装于转动轴上，调整超景深显微镜的镜头，放大陶质文物的彩绘层，陶质文物围绕转动轴转动，通过超景深显微镜的图像处理器观察陶质文物的彩绘层，对彩绘层的微米级裂缝进行定位，转动三脚架的横向调节手柄或纵向调节手柄，使超景深显微镜的镜头横向或纵向转动至图像处理器清晰地显示裂缝，转动调节螺杆，将陶质文物用固定板夹持固定。

(2)修复裂缝

用吸耳球将微米级裂缝内的灰尘吹扫干净，根据裂缝的大小，按照8～20μL/cm³的用量，取回贴修复剂注射或蘸涂于裂缝处，待裂缝处的彩绘层润湿后，用软质橡胶球挤压裂缝处的彩绘层，使裂缝完全合缝并贴合；

上述步骤(2)中，根据裂缝的大小，优选按照10～15μL/cm³的用量，取回贴修复剂注射或蘸涂于裂缝处。

上述的回贴修复剂由质量分数为1％～7％的ZB-F600双组分FEVE水性氟树脂水溶液、质量分数为0.5％～1％水溶性环氧树脂B-63、无水乙醇按体积比为1:1～5:10～15混合而成，优选回贴修复剂由质量分数为4％的ZB-F600双组分FEVE水性氟树脂水溶液、质量分数为0.6％水溶性环氧树脂B-63、无水乙醇按体积比为1:3:12混合而成。

本发明的有益效果如下：

本发明显微动态监测装置配备了凝聚观察、记录、测量所有功能一体化的高性能VXH600超景深显微镜，实现20～5000倍的大景深观测，实现了清晰准确观测用传统显微镜不能全聚焦的凹凸大的样品，且可以准确定位陶质文物彩绘层微米级的裂缝位置，精确测量其长度、宽度及起翘角度，实现了目标物观测的二维准确定位。此外，VXH600超景深显微镜的图像处理器能够实现超强的色彩还原和超高的精细分辨能力，传速速度快，每秒20帧以上，可以分屏观测，现场保存和记录图像，可以进行二维测量，快速深度合成二维和三维显示，简单的两步操作即可创建完全对焦的二维和三维图像，实时二维和三维图像拼接。

本发明通过调整景深显微镜的角度，配合安装在转动轴上的文物移动，通过三脚架的调节手柄微调整可以实现多角度观测，消除了目标上的盲点，通过改变观测方向可实现全方位观察。可以观察到彩绘层微米级裂缝的准确位置、裂缝尺寸以及开裂角度，数据及图像采集直观准确，解决了以往修复过程中仅凭借人眼及放大镜下低倍数操作人为误差大以及无法实时准确监控修复过程的难题，能够准确定位病害位置，并且防止修复过程中人为操作引起的彩绘层龟裂、脱落现象的发生。

附图说明

图1是本发明实施例1陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置的结构示意图。

图2是陶俑局部裂缝回贴修复前放大30倍的显微图。

图3是图2中陶俑局部裂缝回贴修复后的显微图。

图4是陶俑局部裂缝回贴修复前放大30倍的显微图。

图5是图4中陶俑局部裂缝回贴修复后的显微图。

图6是陶俑局部裂缝回贴修复前放大30倍的显微图。

图7是图6中陶俑局部裂缝回贴修复后的显微图。

图8是陶俑局部裂缝回贴修复前放大30倍的显微图。

图9是图8中陶俑局部裂缝回贴修复后的显微图。

图10是陶俑局部裂缝回贴修复前放大30倍的显微图。

图11是图10中陶俑局部裂缝回贴修复后的显微图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例的陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置由调节螺杆1、固定板2、安装架3、镜头4、镜头夹5、三脚架6、光导纤维7、底座8、转动轴9、图像处理器10、工作台11联接构成，其中底座8、安装架3、转动轴9、固定板2、调节螺杆1、安装架3联接构成修复台。

在工作台11上左侧放置有图像处理器10，工作台11上右侧放置有三脚架6，三脚架6为市场上销售的商品，三脚架6上带有横向调节手柄和纵向调节手柄，三脚架6上端用螺纹紧固联接件固定联接安装有镜头夹5，镜头夹5上固定安装有镜头4，转动三脚架6的横向调节手柄或纵向调节手柄，实现镜头4横向或纵向转动，镜头4通过光导纤维7与图像处理器10相连构成超景深显微镜，超景深显微镜的型号为VHX-600K，由日本基恩公司生产。在图像处理器10与三脚架6之间的工作台11上放置有修复台。

本实施例的修复台由调节螺杆1、固定板2、安装架3、底座8、转动轴9联接构成。在底座8上用螺纹紧固联接件固定联接有安装架3和转动轴9，安装架3上部安装有调节螺杆1，调节螺杆1下端焊接联接有固定板2，待修复的陶质文物安装在转动轴9上，转动调节螺杆1，固定板2上下移动，可将待修复的陶质文物的顶部夹持固定，修复陶质文物时，手推陶质文物，陶质文物可围绕转动轴9转动，以便进行修复。使用时，将镜头4通过光导纤维7与图像处理器10相连，镜头4接收的光信号通过光导纤维7传输到图像处理器10图像处理器10显示出镜头4接收到的待修复陶质文物彩绘层的图像，使操作人员进行操作，可对待修复陶质文物表面局部彩绘上的微米级的裂缝进行放大，能清楚地观察到裂缝的深度、长度，对陶质文物表面彩绘进行修复。这种结构的陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置，放大20～5000倍的大景深观测，能够清晰准确地观察用传统显微镜不能全聚焦凹凸大的样品，可以准确定位陶质文物彩绘层微米级的裂缝位置，精确测量裂缝的长度、宽度及起翘角度，实现了目标物观测的二维准确定位。

以陶俑为例，使用上述陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置对陶俑彩绘层微米级裂缝的修复方法如下：

1、裂缝定位

将待修复的陶俑安装于转动轴9上，调整超景深显微镜的镜头4，放大陶俑的彩绘层，手推陶俑，使陶俑围绕转动轴9转动，并通过超景深显微镜的图像处理器10观察陶俑的彩绘层，对彩绘层的微米级裂缝进行准确定位，转动三脚架6的横向调节手柄或纵向调节手柄，使超景深显微镜的镜头4横向或纵向转动，直至图像处理器10能够清晰地显示、准确定位微米级裂缝，转动修复台上部安装的调节螺杆1，使固定板2上下移动，将陶俑用固定板2夹持固定。

2、修复裂缝

用吸耳球轻轻将陶俑彩绘层微米级裂缝内的灰尘吹扫干净，然后精确测量裂缝长度、宽度，根据裂缝的大小，按照10μL/cm³的用量，取回贴修复剂用注射器注射于裂缝处或用棉签蘸取回贴修复剂反复蘸涂于裂缝处，其中回贴修复剂由质量分数为4％的ZB-F600双组分FEVE水性氟树脂水溶液与质量分数为0.6％水溶性环氧树脂B-63、无水乙醇按体积比为1:3:12混合而成。待裂缝处的彩绘层润湿后，用软质橡胶球挤压裂缝处的彩绘层，使裂缝完全合缝并贴合。整个修复过程由图像处理器10控制，实时采集图像及过程动态显示。

本实施例中，陶俑局部微米级裂缝回贴修复前、后放大30倍的显微图见图2～5。由图可见，回贴修复后裂缝完全合缝，且起翘的彩绘层与陶体完全贴合。

实施例2

本实施例的陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置与实施例1相同，采用该装置修复陶俑彩绘层微米级裂缝的步骤1与实施例1相同，在修复裂缝步骤2中，用吸耳球轻轻将陶俑彩绘层微米级裂缝内的灰尘吹扫干净，精确测量裂缝长度、宽度，根据裂缝的大小，按照20μL/cm³的用量，取回贴修复剂用注射器注射于裂缝处或用棉签蘸取回贴修复剂反复蘸涂于裂缝处，其中回贴修复剂由质量分数为1％的ZB-F600双组分FEVE水性氟树脂水溶液与质量分数为1％水溶性环氧树脂B-63、无水乙醇按体积比为1:1:10混合而成。待裂缝处的彩绘层润湿后，用软质橡胶球挤压裂缝处的彩绘层，使裂缝完全合缝并贴合。整个修复过程由图像处理器10控制，实时采集图像及修复过程的动态显示。

本实施例中，陶俑局部微米级裂缝回贴修复前、后放大30倍的显微图见图6～7。由图可见，回贴修复后裂缝完全合缝，且起翘的彩绘层与陶体完全贴合。

实施例3

本实施例的陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置与实施例1相同，采用该装置修复陶俑彩绘层微米级裂缝的步骤1与实施例1相同，在修复裂缝步骤2中，用吸耳球轻轻将陶俑彩绘层微米级裂缝内的灰尘吹扫干净，精确测量裂缝长度、宽度，根据裂缝的大小，按照15μL/cm³的用量，取回贴修复剂用注射器注射于裂缝处或用棉签蘸取回贴修复剂反复蘸涂于裂缝处，其中回贴修复剂由质量分数为4％的ZB-F600双组分FEVE水性氟树脂水溶液与质量分数为0.6％水溶性环氧树脂B-63、无水乙醇按体积比为1:3:12混合而成。待裂缝处的彩绘层润湿后，用软质橡胶球挤压裂缝处的彩绘层，使裂缝完全合缝并贴合。整个修复过程由图像处理器10控制，实时采集图像及修复过程的动态显示。

本实施例中，陶俑局部微米级裂缝回贴修复前、后放大30倍的显微图见图8～9。由图可见，回贴修复后裂缝完全合缝，且起翘的彩绘层与陶体完全贴合。

实施例4

本实施例的陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置与实施例1相同，采用该装置修复陶俑彩绘层微米级裂缝的步骤1与实施例1相同，在修复裂缝步骤2中，用吸耳球轻轻将陶俑彩绘层微米级裂缝内的灰尘吹扫干净，精确测量裂缝长度、宽度，根据裂缝的大小，按照8μL/cm³的用量，取回贴修复剂用注射器注射于裂缝处或用棉签蘸取回贴修复剂反复蘸涂于裂缝处，回贴修复剂由质量分数为7％的ZB-F600双组分FEVE水性氟树脂水溶液与质量分数为0.5％水溶性环氧树脂B-63、无水乙醇按体积比为1:5:15混合而成。待裂缝处的彩绘层润湿后，用软质橡胶球挤压裂缝处的彩绘层，使裂缝完全合缝并贴合。整个修复过程由图像处理器10控制，实时采集图像修复过程的动态显示。

本实施例中，陶俑局部微米级裂缝回贴修复前、后放大30倍的显微图见图10～11。由图可见，回贴修复后裂缝完全合缝，且起翘的彩绘层与陶体完全贴合。

Claims (4)

1.一种陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置，其特征在于：在工作台(11)上左侧设置有图像处理器(10)，工作台(11)上右侧设置有三脚架(6)，三脚架(6)上端设置安装有镜头(4)的镜头夹(5)，镜头(4)通过光导纤维(7)与图像处理器(10)相连构成超景深显微镜，在图像处理器(10)与三脚架(6)之间的工作台(11)上设置有修复台，所述的修复台为：在底座(8)上设置有安装架(3)和用于安装陶质文物的转动轴(9)，安装架(3)上部设置下端安装有固定板(2)的调节螺杆(1)。

2.一种使用权利要求1的装置修复陶质文物彩绘层微米级裂缝的方法，其特征在于它由下述步骤组成：

1)裂缝定位

将待修复的陶质文物安装于转动轴(9)上，调整超景深显微镜的镜头(4)，放大陶质文物的彩绘层，陶质文物围绕转动轴(9)转动，通过超景深显微镜的图像处理器(10)观察陶质文物的彩绘层，对彩绘层的微米级裂缝进行定位，转动三脚架(6)的横向调节手柄或纵向调节手柄，使超景深显微镜的镜头(4)横向或纵向转动至图像处理器(10)清晰地显示裂缝，转动调节螺杆(1)，将陶质文物用固定板(2)夹持固定；

2)修复裂缝

用吸耳球将微米级裂缝内的灰尘吹扫干净，根据裂缝的大小，按照8～20μL/cm³的用量，取回贴修复剂注射或蘸涂于裂缝处，待裂缝处的彩绘层润湿后，用软质橡胶球挤压裂缝处的彩绘层，使裂缝完全合缝并贴合；

上述的回贴修复剂由质量分数为1％～7％的ZB-F600双组分FEVE水性氟树脂水溶液、质量分数为0.5％～1％水溶性环氧树脂B-63、无水乙醇按体积比为1:1～5:10～15混合而成。

3.根据权利要求2所述的修复陶质文物彩绘层微米级裂缝的方法，其特征在于：在所述2)修复裂缝步骤中，用吸耳球将微米级裂缝内的灰尘吹扫干净，根据裂缝的大小，按照10～15μL/cm³的用量，取回贴修复剂注射或蘸涂于裂缝处，待裂缝处的彩绘层润湿后，用软质橡胶球挤压裂缝处的彩绘层，使裂缝完全合缝并贴合。

4.根据权利要求2或3所述的修复陶质文物彩绘层微米级裂缝的方法，其特征在于：所述回贴修复剂由质量分数为4％的ZB-F600双组分FEVE水性氟树脂水溶液、质量分数为0.6％水溶性环氧树脂B-63、无水乙醇按体积比为1:3:12混合而成。