数琢玉石雕刻智能设计辅助系统的开发与应用

摘要：玉石雕刻是历史悠久、技艺精湛的手工艺，因其特有的艺术魅力与人文价值，受到人们的高度重视。但是，传统玉石雕刻工艺烦琐、时间长，进而对匠人的技术和经验提出更高的要求。基于此，本文提出数琢玉石雕刻智能设计辅助系统的开发与应用，强调将图像处理、人工智能等现代技术整合，从而玉石雕刻设计的智能化发展，不仅可以帮助匠人进行更多创新设计，也可以将雕刻轨迹实现最优调整，旨在提升雕刻的效率和准确性。

关键词：数琢玉石雕刻；智能设计；辅助系统；应用措施

玉石雕刻主要以传统手工雕刻为主，雕刻产品具有个性化、观赏价值高等特点，但雕刻周期长，价格高。但是，随着社会变迁，玉石雕刻艺术正面临着继承和革新的双重考验。因此，文章提出将现代化技术与传统玉石雕刻技术结合的理念，致力开发智能化设计辅助系统。通过智能化处理与设计，显著提高匠人的设计效率和创新能力，以期促进玉石雕刻产业向数字化方向发展。

一、数琢玉石雕刻智能设计辅助系统开发

（一）技术架构

1 数据采集与分析：数琢玉石雕刻智能设计系统中，信息获取和处理是基础。系统不仅对以往玉石雕刻进行大范围收集，同时也对当代艺术发展潮流进行深入研究，同时掌握当前市场中不同层面消费者的偏好。利用数据库对采集到的数据进行分类和保存，为进一步设计工作奠定基础。系统还可以采用卷积神经网络、环形神经网络等深度计算方法，对各要素之间的关联关系、风格特征演化规律进行分析，从而对未来流行趋势进行预测[1]。通过对海量数据深入挖掘，为设计者的创新设计行为提供新的思路。

2 人工智能算法：系统内核部分引进最新 GAN（生成式对抗网络）技术。GAN通过互相制约的生成器与判别器作用，持续进行自适应学习，从而形成与玉雕创作规则一致、新颖的设计方法。整个过程不仅增加设计的多样化，而且产生空前的创作灵感。另外，使用自然语言处理（NLP）基础上，通过简单的文本说明（比如含苞待放的牡丹依偎温润的玉石等），便可以按照这些说明，自动产生对应的设计图纸，直接缩短设计前期的构思，甚至外行人也可以很容易地加入设计创造当中。

3 三维建模与渲染：系统采用Rhino、ZBrush等行业领先的3D造型工具，以达到从概念设计向产品制造的无缝转换。设计者可以根据自己的需求，灵活地选取合适的模型，进行精细的几何造型或者随意的雕刻造型。该系统还具有强大的建模能力，可以快速完成2D图纸到3D建模的快速转换。此外，借助VR （虚拟现实）技术，设计者与消费者能够在虚拟场景中直接感知到产品在光照下的质感、颜色等变化，进而开展更为精确的决策调整[2]。

4 数控编程与接口：系统通过对NC程序的编写，达到有效的设计和制造协作的目的。这个模块可以把最优的3D设计模型转化成可以被CNC雕刻机器读取的切削深度、切削速度和切削角度等细节信息。此项功能的完成，不仅减少从设计到成品的周期，而且保证产品的精确性。另外，该系统还提供开放式的API界面，可以让不同机型的机床实现无缝连接，不管是小型工作室或者是大型生产行业，都可以很容易进入到智能设计和制造过程中，感受到科学技术的发展所带来的巨大效益。

（二）功能模块

1 智能设计模块：该部分采用最新的智能计算法和大数据处理算法，是整个系统的核心。设计者只要在系统输入想要的款式，如流行、古典、抽象；设计主题，比如人、风景、动物；材质选择，比如翡翠、和田玉等，便可以快速做出反应，根据需求自动产生出满足需求的设计图纸[3]。设计既有不同风格，又兼顾材质特点和雕刻可能性。模块还可以针对使用者意见与喜好，对线的平滑度进行调节、加强图案的层次等进行更多改进，保证所得到的图案在满足美学需求的同时，也方便实际的工艺制作。

2 个性化定制模块：该模块为消费者提供可视化的人机互动接口，使用户能够在整个设计流程中得到更多的帮助。他们可以根据自己的偏好挑选特定的图案、材质或者颜色的组合，也可以用语言或者声音表达更多的个人需要。模块旨在提供“一对一”的个性化服务，使数琢玉石雕刻具有个性化特色。

3 质量监控模块：该模块整合高精密影像辨识技术，彻底分析玉石原料。该模块利用切割过程中的纹理、色泽和透明度等关键要素，实现对切割轨迹的智能化规划，并对其进行最优配置，保证切割精度。模块还可以通过监控数琢玉石雕刻的进程和结果，实现对雕刻工艺的优化，如刀速、刀深等，满足各种材料及复杂性的要求，从而保证成品的质量。

4 学习与传承模块：传统玉石雕刻技术的继承与发展，历来是技术创新的难点。为此，学习与传承模块的开发，通过运动捕获，可以准确地将高级匠人的手法、力度、节奏等细节，准确地记录下来[4]。所有的纪录都已转换成数位的教学资料，以提供给初学或年轻艺人参考。另外，制作过程中，还设置大量的数琢玉石雕刻工艺知识库及案例库，实现从初级到进阶的全面的学习途径，对工艺的继承与发展起到很好的推动作用。

二、数琢玉石雕刻智能设计辅助系统的具体应用

（一）设计领域

AI技术能迅速生成各种不同的设计选择，突破常规的思维模式，给设计者带来了全新的启发。借助对市场数据及消费者偏好的分析，协助设计者掌握设计的走向，以满足当前的市场需求。通过使用3D模型及VR技术，方便使用者能够在设计过程中直接体验到产品的视觉效果，从而提高交流的有效性。

（二）生产领域

将智能化设计系统与数控雕刻机器融合，可有效降低人工错误，提升加工效率。采用智能化的材质选择，最大限度地减少原材料的损耗，也可减少对技术人员的依赖。AI能实时地调节雕刻工艺，保证所有成品品质的稳定性。

（三）传承与教育领域

利用运动捕获与资料处理技术，对传统艺人的技术行为进行记录，为技术传承提供客观准确的依据。通过建立数字文物保护系统，对非遗资源进行数字化保存，从而实现玉石雕刻技艺的数字化传承与保护。

三、总结

综上，数琢玉石雕刻智能设计辅助系统的开发，不仅是打破传统玉石雕刻技术的壁垒，更是借助新技术，实现产业的创新性发展。该系统的应用，能够很好地解决数琢玉石雕刻工艺中的设计问题，从而提升雕刻的生产效率和质量。随着未来各种前沿技术的持续发展，智能设计辅助系统将会在数琢玉石雕刻行业中扮演重要角色，帮助传统工艺重新获得生机。

参考文献：

[1]王立果.玉石雕刻技艺的传承与创新[J].天工，2024，（27）：45-47.

[2]周天祥.基于精雕软件优化设置玉石雕刻参数的探讨[J].机电产品开发与创新，2023，36（04）：192-194.

[3]王发开.中国传统绘画在清代玉石雕刻设计中的应用[J].上海工艺美术，2023，（02）：51-53.

[4]林鸿.提升玉石雕刻艺术价值的方法探究[J].天工，2022，（30）：46-48.