喬曉龍，王忠楠，楊子山，劉宇哲，趙 竹

（遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 營口 115009）

傳統(tǒng)木刻畫是一門以刀代筆的繪畫藝術(shù)，是在木板上選用不同的刻刀，通過刻、切、鏟、劃等手法來表現(xiàn)形象的一種藝術(shù)畫，是中國美術(shù)的一個重要門類[1]。傳統(tǒng)木刻畫在加工速度和精度等方面都依賴于制作者的技藝水平，難以批量生產(chǎn)。隨著先進制造技術(shù)的發(fā)展與進步，將現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相融合，將激光雕刻技術(shù)應(yīng)用于木刻畫的加工制作，實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝品與現(xiàn)代工藝技術(shù)的有機融合。本文以營口熊岳城鎮(zhèn)望兒山景區(qū)的象征性景點“望兒山磚塔”為研究對象，將激光雕刻技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)景類木刻畫的加工制作，為今后批量化、精確化生產(chǎn)風(fēng)景類木刻畫提供一些創(chuàng)新思路和借鑒。

1 激光雕刻技術(shù)與風(fēng)景木刻畫

1.1 激光雕刻技術(shù)

激光是20世紀(jì)以來，繼原子能、計算機、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”“最亮的光”和“奇異的激光”[2]。激光自1960年問世后，取得了飛快發(fā)展，越來越多的激光加工產(chǎn)品走入到人們的日常生活之中。激光雕刻技術(shù)作為激光加工的一種，是利用高功率密度的聚焦激光光束作用在材料表面或內(nèi)部，使材料氣化或發(fā)生其他物理變化，通過控制激光能量、光斑大小、運動軌跡和速度等參量使材料呈現(xiàn)出要求的圖形圖案[3]。激光雕刻技術(shù)采用非接觸式加工，不會對材料造成機械擠壓或者機械應(yīng)力，不會使材料變形；激光雕刻技術(shù)利用聚焦后的光點進行加工，不存在刀具磨損，不會產(chǎn)生切屑；激光雕刻技術(shù)還具有安全可靠、精確細致、節(jié)約環(huán)保、高速快捷、效果一致以及成本低廉的獨特優(yōu)勢，在工作工程中能耗少，可實現(xiàn)綠色生產(chǎn)[4,5]。

1.2 激光雕刻技術(shù)與風(fēng)景木刻畫

激光雕刻技術(shù)在木制工藝品制造領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，采用激光雕刻加工風(fēng)景木刻畫便是其中一種。激光雕刻后的風(fēng)景木刻畫具有優(yōu)良的加工質(zhì)感，受到很多木制工藝品愛好者的青睞。激光雕刻包括切割雕刻、凸模雕刻和凹模雕刻三種類型，風(fēng)景木刻畫的制作采用的是凹模雕刻技術(shù)，也就是對圖案部分進行加工的一種雕刻方式。這種方式根據(jù)圖案的對比度和明暗度分布的不同，針對圖像上深（暗）色區(qū)雕刻切削量多，針對圖像上淺（亮）色區(qū)雕刻切削量少甚至不雕刻切削，從而達到風(fēng)景類木刻畫的雕刻要求。采用激光雕刻技術(shù)加工風(fēng)景木刻畫，降低了木刻畫加工制作的門檻，解決了純手工加工難度高、效率低、難以批量生產(chǎn)等問題，對景區(qū)文創(chuàng)產(chǎn)品推廣具有重要意義。

2 激光雕刻風(fēng)景圖像的處理

3 激光雕刻風(fēng)景木刻畫的加工制作

在加工制作木刻畫前要對所選圖像進行處理，本文采用Adobe Photoshop 2020圖像處理軟件，圖像為營口熊岳鎮(zhèn)望兒山景區(qū)的象征性景點“望兒山磚塔”，如圖1所示。處理過程如下：

（1）打開照片：運行Adobe Photoshop軟件，打開所需要雕刻的圖片：

（2）處理前期準(zhǔn)備：點擊圖像-模式-灰度，把彩色照片變成黑白照片，然后復(fù)制圖層，為后續(xù)處理做準(zhǔn)備；

（3）圖片背景處理：點擊圖像-調(diào)整-曲線，選取“顏色減淡”按鈕，點擊背景灰色區(qū)域使背景顏色減淡；

（4）圖片主體處理：點擊左側(cè)工具欄，選減淡模式，對圖片主體深色區(qū)域進行淡化修改；

（5）修改輸出分辨率：點擊圖像-模式-位圖，更改輸出分辨率為300，方法采用擴散仿色后確定；

（6）保存圖片，將文件儲存為.BMP格式即可，處理后圖片如圖2所示。

3.1 所需設(shè)備和材料軟件

3.1.1 設(shè)備 東旭DX-S960激光雕刻機（山東東旭激光設(shè)備有限公司）；0~150 mm數(shù)顯游標(biāo)卡尺（哈爾濱量具刃具集團有限責(zé)任公司）；電腦。

3.1.2 材料 平整的450 mm×450 mm×3mm椴木板一張，10寸原木色相框和手持打磨棒等。

3.1.3 軟件 RDWorksV8（睿達科技有限公司）。

3.2 制作方法與流程

圖1 原“望兒山磚塔”圖像

圖2 處理后“望兒山磚塔”圖像

3.2.1 激光雕刻機的調(diào)試與定位 啟動激光雕刻機電源，打開水箱，等待機器自動復(fù)位。首先進行雕刻機的調(diào)試，在激光頭處粘貼3~5層雙面膠，依次移動激光頭至機器四角位置，點擊測試鍵，如打出的四個激光點重合，則可進行一下步驟；如不重合，則需要重新調(diào)節(jié)整機光路，整體光路如圖3所示。具體方法為截取雙面膠，重疊3~5層，輕輕粘在第一反射鏡2的上面，把最大功率調(diào)整到30%，短按“點射”按鍵，調(diào)至激光在鏡片范圍內(nèi)；再把雙面膠粘在第二反射鏡3上面，移動Y軸分別到機器最里面和最外面，短按“點射”，調(diào)至兩次光斑完全重合；移動X軸到中心，雙面膠粘貼在第三反射鏡4前面的進光孔，移動激光頭到機器X軸最左和最右側(cè)，調(diào)至光斑完全重合，最后在激光頭出光口處粘單層雙面膠，用力按壓出外輪廓痕跡，再短按“點射”按鍵，使光斑與痕跡中心完成重合即完成雕刻機的光路調(diào)試。

將準(zhǔn)備好的3 mm椴木板放至工作臺7上，短按“點射”按鈕，將指示紅外線光調(diào)至與打孔處重合；再調(diào)整旋鈕改變Z軸高度，使激光頭與木板之間正好通過一個定距尺的距離即可。

圖3 東旭DX-S960激光雕刻機光路結(jié)構(gòu)

3.2.2 圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入與加工參數(shù)設(shè)置 連接電腦與激光雕刻機的PC接口，將經(jīng)過Adobe Photoshop軟件處理后的“望兒山磚塔”風(fēng)景圖片導(dǎo)入至電腦的RDWorksV8軟件中；選中圖片，設(shè)置圖片尺寸為寬203 mm、高254 mm，基點定于圖片右上角；設(shè)置圖片圖層加工方式為激光掃描，掃描速度為360 mm/s,功率為8%，雕刻間隔為0.08 mm；設(shè)置圖片外框圖層加工方式為激光切割，切割速度為20 mm/s,切割功率為50%。操控激光雕刻機控制面板上“X軸”和“Y軸”按鈕，將激光頭移動到雕刻加工基點。加工前，在數(shù)據(jù)加工處預(yù)覽仿真，點擊“走邊框”按鈕，觀察切割軌跡是否符合預(yù)想，確保走邊框區(qū)域內(nèi)的椴木板光整無瑕疵。

3.2.3 木刻畫的雕刻制作與組裝 預(yù)覽仿真加工結(jié)束后，檢查機器確保雕刻機運轉(zhuǎn)正常、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)狀態(tài)良好，合上激光雕刻機的機蓋，按下RDWorksV8軟件中的“開始”鍵或雕刻機操作面板中的“啟動”即可開始雕刻加工。加工時,激光頭從定位的雕刻基點出發(fā)，先掃描、后切割，掃描順序為自上而下、自右向左運動[6]。加工完成后關(guān)閉激光雕刻機電源、水箱和風(fēng)機。打開雕刻機蓋取出雕刻完的木刻畫，用手持打磨條對邊角碳化部分進行打磨處理，再放入準(zhǔn)備好的10寸原木色相框內(nèi)，即完成了“望兒山磚塔”木刻畫的制作，如圖4所示。

圖4 “望兒山磚塔”木刻畫成品圖

4 注意事項

4.1 加工參數(shù)的選擇

為取得理想的雕刻和切割效果，需要對激光加工RDWorksV8軟件中所有參數(shù)進行合理設(shè)置，根據(jù)所選木板材質(zhì)和所要求的雕刻效果進行大量的測試，不斷調(diào)整至最優(yōu)[7]。就東旭DX-S960激光雕刻機而言，經(jīng)反復(fù)實驗得出5 mm以下木板常用加工參數(shù)見表1。從表中可以看出激光切割所需的功率大、切削速度低，激光掃描（雕刻）的速度快、功率低。參數(shù)選用不當(dāng)會出現(xiàn)切不斷、碳化嚴(yán)重、雕刻過深或過淺，都無法得到理想效果。

表1 DX-S960激光雕刻機對椴木板常用掃描和切割數(shù)據(jù)

4.2 風(fēng)景類圖像的選擇

首先是風(fēng)景木刻畫原圖像的像素要求。像素低的圖片放大之后輪廓會變得模糊，黑點比較多，雕刻出來的作品效果差，圖片像素最少不低于100萬；像素過高的圖片會導(dǎo)致軟件處理時“帶不動”，通常以200萬~300萬為佳，這樣的圖片清晰，軟件處理也快速。其次是應(yīng)選擇構(gòu)圖簡潔、主體突出的的風(fēng)景圖像，不宜選擇細節(jié)部分過多、構(gòu)圖復(fù)雜的風(fēng)景圖像。再則，應(yīng)選擇主體與背景顏色對比度高的風(fēng)景圖像。最后，雕刻風(fēng)景類木刻畫的板材宜選用密度板，因為密度板更容易碳化。

4.3 激光雕刻機安全操作事項

因激光加工是能量密集的高溫加工，所以防火工作尤為重要，工作人員必須實時監(jiān)控機器的運行狀況，嚴(yán)禁離開工作崗位；在設(shè)備運行時，不要打開機蓋，不能用濕手操作開關(guān)，以防觸電；冷卻水必須保持水流暢通，當(dāng)水管有硬折或脫落時應(yīng)及時修復(fù)，以免造成設(shè)備損壞；加工后及時關(guān)閉“激光關(guān)”鍵，以免誤操作發(fā)出激光，中傷人物；在操作過程中，不要將頭部或者身體探進機器設(shè)備中，更不要用眼睛直視光路；如果機器發(fā)生故障，立即按動緊急停止，切斷開關(guān)[8]。