Лазерный мир

Титов Сергей Владимирович, Парфенов Вадим Александрович, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)/ Патент №2018118701, Дата регистрации: 19.03.2019

Изобретение относится к способам обработки материалов с использованием лазерной техники и может быть использовано для очистки поверхности исторических документов на бумажной основе в процессе реставрации путем воздействия лазерного излучения на его поверхность, при котором из зоны обработки исключаются участки документа, содержащие типографскую краску и чернила, что позволяет сохранить имеющуюся на них графическую и текстовую информацию. Предлагается способ очистки поверхности исторических документов на бумажной основе путем высокоточного лазерного сканирования их поверхности, при котором из зоны обработки исключаются участки с типографской краской и чернилами, то есть текст и графические изображения. Техническая реализация данного способа подразумевает использование высокоточных сканирующих лазерных систем, аналогичных системам сканирования, используемым для лазерной маркировки и гравировки. Предложенный способ включает создание изображения-маски, по которому будет производиться очистка документа, а также подбор выходных параметров лазера. Изображение-маска загружается в компьютерную программу для управления работой системы сканирования, после чего производится взаимное высокоточное ориентирование рабочей области лазерной системы с очищаемой областью на поверхности документа. Способ позволяет производить очистку исторических документов на бумажной основе с сохранением имеющейся на них графической и текстовой информации. 4 ил.

Изобретение относится к области лазерной техники, более конкретно — к способам реставрации документов на бумажной основе при помощи лазеров, и может быть использовано для очистки поверхности документов.

Известны традиционные химические и механические способы очистки документов на бумажной основе, использующие скальпели, ластики, скребки, а также химические реагенты (ГОСТ 7.48-2002. Консервация документов. Минск.: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2002); (Сысольцева В.Н. Реставрация редкого документа из коллекции великого князя Константина Николаевича — книги Д.П. Шелехова «Народное руководство в сельском хозяйстве» (1838 Г.) // Вестник дальневосточной государственной научной библиотеки. 2013, вып. (№1) 58. С. 23-28.); (Голышева Е.В. Реставрация книжного памятника XVII века / Вестник дальневосточной государственной научной библиотеки. 2004, вып. (№3) 24. С. 113-117). Подобные способы характеризуются опасностью их применения для состояния сохранности самого документа, что недопустимо при реставрации документов, имеющих высокую историческую и информационную ценность.

Применение механических способов негативно сказывается на свойствах механической прочности подложки. Использование химических растворителей приводит к их неконтролируемому воздействию на подложку и прилегающие области поверхности документа, что влечет за собой утрату первичных свойств объекта.

Известен также способ очистки поверхности произведений искусств и бумажных документов с использованием лазерного излучения (Лазерная очистка рукописных и печатных документов от загрязнений / А.А. Галушкин, М.Д. Геращенко, Л.Г. Левашова, В.А. Парфенов, Т.С. Ткаченко // Труды лаборатории консервации и реставрации документов СПФ АР АН. 2011, вып. (№)2.С.155-164.)

Наиболее близким по физической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому способу является работа (An investigation into the effect of wavelength in the laser cleaning of parchment / S. Sportun, М. Cooper, A. Stewart // Journal of Cultural Heritage. 2000, вып. №1. С. 225-232.), в которой поверхность документа сканируется лазерным пучком для очистки пергамента от поверхностных загрязнений. В отличие от традиционных химической и механической очистки, использование лазерного излучения как инструмента для реставрации, при корректном выборе выходных параметров, позволяет избежать повреждения подложки бумажного документа и характеризуется высокой эффективностью удаления загрязнений. Однако широкому внедрению данного способа в область практической реставрации препятствует то, что при воздействии лазерного излучения на документ, наряду с удалением загрязнений, может произойти уничтожение типографской краски и чернил, составляющих текст или графику на документе.

Задачей, решаемой в изобретении, является создание способа лазерной очистки документов на бумажной основе без повреждения графической информации.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе, так же, как и в известном, очищаемый документ сканируют лазером. В отличие от известного способа, в предлагаемом предварительно создают изображение-маску. Путем оптического сканирования документа получают первичное изображение очищаемой области, полученное изображение загружают в компьютер и с использованием компьютерной программы, предназначенной для обработки графики, пространство вокруг буквенно-графической информации очищают. После чего полученное изображение преобразуется в векторное и инвертируется. Полученное изображение-маску загружают в программу управления системы сканирования, далее производят позиционирование очищаемого документа относительно рабочего поля сканирования лазера и производят сканирование лазерного пучка по поверхности.

Достигаемым техническим результатом является увеличение сохранности очищаемого документа, за счет исключения воздействия излучения лазера на участки, составляющие текст или графику, за счет использования сканирующих лазерных систем.

Первым этапом реализации способа является создание изображения-маски, по которому будет производиться очистка выбранного участка документа. Первичное изображение может быть получено путем оптического сканирования очищаемой области. Далее, после передачи отсканированного изображения в персональный компьютер, это изображение должно быть отредактировано в любой компьютерной программе, предназначенной для обработки графики. Цель компьютерной обработки заключается в том, чтобы в полученном графическом файле выделить белым цветом область документа, подлежащую очистке, И, наоборот, вся необходимая буквенно-графическая информация окрашивается в черный цвет. После чего полученное изображение преобразуется в векторное и инвертируется.

Далее в программу для управления системы сканирования лазерным пучком загружается предварительно отредактированное векторное и инвертированное изображение документа (изображение-маска). После этого производится точное позиционирование обрабатываемой области листа бумаги относительно рабочего поля сканирования лазера, для чего используют вспомогательный лазер, генерирующий излучение в видимой области спектра (например, красный полупроводниковый лазер), и формируемая им габаритная рамка наносимого на лист бумаги изображения. Корректное позиционирование может быть осуществлено по предварительно нанесенным на очищаемый участок документа реперным меткам или с помощью специальной марки. В последнем случае позиционирование обрабатываемой области относительно рабочего поля лазерной системы осуществляется путем совмещения реперных меток с габаритной рамкой. После выполнения подготовительных работ по взаимному ориентированию рабочего поля сканирования лазера и обрабатываемого участка документа, производится запуск программы лазерного сканирования с предварительно заданными параметрами излучения, соответствующими рабочим режимам используемой лазерной установки.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет произвести очистку страницы документа путем высокоточного сканирования лазерного пучка по его поверхности, что осуществляет его избирательное воздействие на загрязненные участки, при этом текстовая и графическая информация, содержащаяся в документе, остается нетронутой.

Изобретение поясняется чертежами:

где на фиг. 1 — первый этап создания изображения маски, оптический скан очищаемой области документа

фиг. 2 — второй этап создания изображения маски, очистка изображения области, которая будет подвергнута лазерному сканированию

фиг. 3 — третий этап создания изображения маски, однородная заливка участков, составляющих текст или графику

фиг. 4 — четвертый этап создания изображения маски, преобразование изображения в векторное и его инвертирование

Рассмотрим пример реализации способа.

Первым этапом предложенного способа является оптическое сканирование бумажного документа, который в дальнейшем будет подвергнут избирательной лазерной очистке. Полученное изображение загружается в компьютер. Далее загруженное в компьютер изображение редактируется с использованием любой компьютерной программы, предназначенной для обработки графики, для создания изображения-маски.

На фиг. 1-4 представлены последовательные этапы реализации изображения-маски, на примере участка текста, по которому будет производиться очистка поверхности документа. Так, первый этап формирования изображения маски представлен на фиг. 1. Здесь производится оптическое сканирование очищаемой области и его точное кадрирование по предварительно нанесенной рамке или реперным меткам.

Второй этап формирования маски представлен на фиг. 2 и представляет собой полную очистку области, которая будет подвергнута лазерному сканированию и сохранению нетронутыми участков, содержащих текст.

Третий этап, представленный на фиг. 3, предусматривает однородную «заливку» участков, составляющих текст и преобразование полученного изображения в векторное.

На фиг. 4 представлен окончательный вариант изображения-маски, который является инвертированной и векторной версией исходного изображения (рис. 1). Подобный вариант изображения-маски позволит произвести «заливку» очищаемой области однородными односторонними линиями определенной частоты, исключая при этом из зоны лазерной обработки те участки поверхности исторического документа, на которых имеется текст или графические изображения

После получения изображения-маски, оно загружается в программу управления системы сканирования.

Очищаемый документ позиционируется относительно рабочего поля сканирования лазера по габаритной рамке, формируемой пилотным лазером и показывающим габариты наносимого изображения. После выполнения всех подготовительных этапов производится запуск программы управления системы сканирования с загруженным в него изображением-маски.

По итогам выполнения программы, достигается очистка области, окружающей текст и графику, при этом участки поверхности очищаемого документа, составляющие текстовую и графическую информацию, не подвергаются очистке, что повышает степень сохранности информации на документе.

Формула изобретения

Лазерная очистка документов на бумажной основе путем сканирования поверхности лазерным пучком, отличающаяся тем, что предварительно создают изображение-маску, путем оптического сканирования документа получают первичное изображение очищаемой области, после чего полученное изображение загружают в компьютер и с использованием компьютерной программы, предназначенной для обработки графики, пространство вокруг буквенно-графической информации очищают, после чего изображение преобразуется в векторное и инвертируется, полученное изображение-маску загружают в программу управления системы сканирования, далее производят позиционирование очищаемого документа относительно рабочего поля сканирования лазера и производят сканирование лазерного пучка по поверхности.

Источник: http://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2682423&TypeFile=html

По этой теме:

• Как очистить лазером бумажный документ
• Очистка поверхностей акваторий от нефтяной пленки с помощью волоконных лазеров большой мощности
• Приморские ученые разработали метод лазерной очистки судов