УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОРИЕНТАЦИИ ДРАГОЦЕННОГО КАМНЯ Российский патент 2017 года по МПК G01N21/87 

Область техники

Настоящее изобретение относится к автоматической ориентации драгоценного камня. В частности, изобретение относится к способу ориентации отдельных объектов, таких как драгоценные камни, для их последующей обработки и/или измерения. Также изобретение относится к устройству для ориентации и сортировки таких отдельных объектов.

Уровень техники

Сортировка бриллиантов (и других драгоценных камней) необходима, чтобы отделить синтетические материалы от натуральных. Известно, что в неотшлифованном состоянии синтетические алмазы, подвергавшиеся обработке высоким давлением, высокой температурой (ВДВТ), обладают отличительной кубооктаэдрической кристаллической решеткой, что позволяет легко отличить их от натуральных алмазов, растущих в форме октаэдра. Даже после огранки синтетического материала в драгоценный камень все еще возможно идентифицировать его происхождение. В определенных случаях идентификация может быть должным образом реализована с помощью микроскопа поиском металлических включений и окрашенных зон (геометрических зон, где наиболее концентрирован цвет). Однако, чтобы определить синтетический камень более высокого качества и лучшей окраски, может потребоваться более сложный инструментарий, такой как инструменты с товарными знаками DiamondSure™ и DiamondView™, принадлежащими заявителю настоящей заявки.

DiamondSure™ - быстрый, легкий в использовании, сортирующий инструмент, определяющий синтетический алмаз путем измерения светопоглощения. Протестированный алмаз может быть либо идентифицирован как натуральный, либо направлен на дальнейшее исследование, если идентификация камня требует более тщательной проверки. Было обнаружено, что этот инструмент направляет на дальнейшую проверку все синтетические и около 2% натуральных алмазов (восприимчивых к цветовому облагораживанию).

Отсылаемые на дальнейшее тестирование алмазы затем анализируют с использованием инструмента DiamondView™, который генерирует поверхностное светящееся изображение камня с помощью интенсивных коротковолновых ультрафиолетовых ламп. Так как синтетические камни обычно обнаруживают другую геометрию образцов в характерных секторах роста, они могут быть быстро идентифицированы.

Для каждого из вышеописанных процессов алмазы должны быть ориентированы определенным образом, однако до сих пор необходимо вручную размещать каждый отдельный алмаз в сортирующем оборудовании. Это значит, что назрела необходимость в автоматической ориентации драгоценных камней с целью ускорения процедуры тестирования.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен способ ориентации отдельных объектов, таких как драгоценные камни, содержащий следующие этапы:

размещение указанных объектов на пути перемещения;

использование пары противостоящих стенок, проходящих по существу вдоль пути перемещения;

и генерирование соответствующего колебательного движения между указанной парой стенок и указанным путем перемещения в направлении, по существу перпендикулярном этому пути перемещения, так что указанная пара стенок сообщает поперечную силу объектам и тем самым вынуждает их ориентироваться в наиболее устойчивое положение по мере их продвижения по пути перемещения.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает процесс, который может быть автоматизирован, что значительно увеличит скорость и эффективность ориентации множества отдельных объектов. Понятно, что поперечная сила, действующая со стороны колеблющихся стенок, будет постепенно и эффективно переворачивать объекты, находящиеся в относительно неустойчивом положении, с переводом их в относительно устойчивое положение. Следовательно, объект вынужден будет переориентироваться в положение, при котором он обладает наименьшей потенциальной энергией (т.е. положение, в котором центр массы объектов находится в наиболее низкой точке).

Под отдельными объектами могут подразумевать ограненные или не ограненные драгоценные камни (например, алмазы) или другие маленькие предметы. В особом варианте осуществления отдельные объекты представляют собой так называемую мелочь (т.е. маленькие, обычно ограненные алмазы, бриллианты размером от 0,01 до 0,20 карат каждый, обычно используемые для окаймления и бриллиантового паве). В других вариантах осуществления могут быть использованы более крупные алмазы, весом более 1 карат. Однако отметим, что вышеописанный способ особенно предпочтителен для ориентации маленьких алмазов (например, менее чем приблизительно 1 карат), так как ручная ориентация более крупных алмазов является менее кропотливым и времязатратным занятием.

Согласно одному из вариантов изобретения, мелочь может быть предварительно отсортирована по размерам в кучки, в которых разница диаметра рундиста может составлять до 0,5 мм. Тогда способ может включать этап распределения мелочи на пути перемещения при соответствующей скорости подачи.

В случае ограненных драгоценных камней одну из граней обычно шлифуют с получением так называемой площадки, которая может быть использована для установки драгоценного камня для измерения, последующей обработки или шлифовки. Площадка обычно является наиболее широкой гранью, поэтому ориентация камня площадкой вниз соответствует положению камня в наиболее глубокой потенциальной яме. По этой причине расположение на опорной поверхности площадкой вниз является наиболее устойчивой и традиционной ориентацией камня.

Путь перемещения может быть круговым и по отношению к колебательным движениям может быть таким, что центральная часть стенок совершает колебательное движение вдоль радиуса пути перемещения объектов. Особо предпочтительного варианта можно достичь, используя частично круглую (в частности, полукруглую) пару стенок, так как объекты будут испытывать лишь небольшое боковое усилие при входе в область между стенками, постепенно возрастающее при приближении к центру стенок, где перпендикулярное движение наиболее велико, затем боковое движение постепенно начнет уменьшаться при приближении к выходу из области, ограниченной парой стенок. Соответственно, боковое движение объектов лучше контролируется и сохраняется в пределах стенок, пока объекты эффективно разгоняются со стартовой и замедляются до конечной стационарных точек на пути перемещения вдоль границ стенок. По этой причине снижается вероятность самопроизвольного выбрасывания объектов из области между стенками, чем если бы они испытывали полное перпендикулярное движение стенок на входе и выходе из области стен (например, в случае прямого пути перемещения).

Способ может также содержать этап проверки ориентации каждого из объектов. Этот этап может быть осуществлен после выхода объекта из области, ограниченной парой стенок.

Этап проверки ориентации каждого объекта содержит:

получение изображения объекта;

преобразование изображения в двухградационный контур;

нанесение на график количества пикселей, отображающих объект в каждом ряду, в зависимости от номера ряда,

аппроксимацию предполагаемой кривой по нанесенным данным,

расчет ошибки между аппроксимированной кривой и нанесенными данными;

и определение, входит ли ошибка в рамки заранее установленной пороговой величины, что означает, что объект ориентирован должным образом.

Аппроксимируемая кривая может представлять собой прямую линию. В случае драгоценного камня обычно требуется ориентация площадкой вниз, что может быть определено с использованием прямой линии, соответствующей отмеченным данным.

Способ может также содержать этап направления объекта на повторное или последующее прохождение пути перемещения, если объект идентифицирован как ориентированный ненадлежащим образом (т.е. ошибка больше, чем заранее установленное пороговое значение).

Способ может также содержать этап настройки частоты колебаний, в основе которой лежит информация, полученная во время этапа проверки ориентации каждого объекта. Например, частота может быть изменена, если достигнуто заранее установленное количество объектов, ориентированных неправильно, или если рассчитанная ошибка превышает заранее установленное значение.

Способ может также содержать этап перемещения объекта, ориентированного должным образом, на тестирование, измерение или следующий этап обработки (например, шлифовки). Способ может также содержать процедуры тестирования, измерения или обработки. Эта процедура может содержать определение, является объект синтетическим или натуральным (например, с использованием инструментов DiamondSure™ или DiamondView™). Способ может также содержать распределение объектов в соответствующие приемники (например, приемники для синтетических или натуральных камней), в зависимости от результата указанной процедуры.

Согласно второму аспекту изобретения, предложено устройство для ориентации отдельных объектов, таких как драгоценные камни, содержащее:

подвижную поверхность, обеспечивающую путь перемещения для этих объектов;

пару противостоящих стенок, проходящих по существу вдоль указанного пути перемещения;

и вибратор, выполненный с возможностью генерирования соответствующего колебательного движения между указанной парой стенок и подвижной поверхностью в направлении, по существу перпендикулярном пути перемещения, так что при использовании указанная пара стенок сообщает объектам поперечную силу и тем самым вынуждает их ориентироваться в наиболее устойчивое положение по мере их продвижения по пути перемещения.

Устройство может также содержать прибор для проверки ориентации объектов (например, после того, как они прошли между двумя указанными стенками).

Подвижная поверхность может быть выполнена поступательно перемещающейся (например, в форме линейной транспортерной ленты) или поворачивающейся (например, в форме вращающегося диска). В конкретном варианте осуществления подвижная поверхность может представлять собой вращающуюся платформу. Платформа может быть круглой (например, в форме диска) или любой другой распространенной формы.

Понятно, что в зависимости от природы подвижной поверхности путь перемещения объектов может быть по существу прямым, искривленным, круговым, частично круговым или полукруглым. Однако, как показано выше, заявитель обнаружил, что искривленный или частично круговой путь является предпочтительным, поскольку объекты, перемещающиеся вдоль такого пути, с меньшей вероятностью могут быть сброшены с пути при выходе из области между парой относительно колеблющихся стенок, чем в случае, если путь является по существу прямым. Замкнутые пути, которые обеспечиваются круговыми путями, обладают особым преимуществом, потому что объекты могут более легко быть размещены на пути и выпущены с него, так как в таком случае нет определенного старта и конца пути, подлежащих управлению. Более того, при замкнутых (например, круговых) путях объекты, которые не были должным образом ориентированы после первого прохода по пути, просто могут быть оставлены на подвижной поверхности для повторного прохождения.

Вибратор может быть выполнен таким образом, что центральная часть пары стенок колеблется вдоль радиуса вращающегося диска.

Подвижная поверхность может иметь относительно низкий коэффициент трения, что позволяет объектам переориентироваться при вхождении в контакт по меньшей мере с одной стенкой из пары стенок.

Стенки могут быть соединены между собой. Стенки могут быть по существу вертикальными или могут искривляться вовнутрь по направлению друг к другу. Если подвижная поверхность является вращающимся диском, пара стенок может быть частично тороидальной или может проходить вокруг приблизительно половины диска.

Заявитель обнаружил, что оптимальная степень вибрации и вибрационного расстояния зависит от размера объектов, подлежащих ориентации. В этой связи вибратор может быть выполнен с возможностью обеспечения степени вибрации и расстояния, которые были предварительно определены как оптимальные для ориентации объектов определенного размера (или веса). В других вариантах осуществления вибратор может быть выполнен с возможностью обеспечения диапазона степени вибрации и/или расстояния или изменяющейся степени вибрации и/или расстояния.

Устройство может также содержать питатель для подачи объектов на подвижную поверхность. Питатель может содержать подающую воронку, выполненную с возможностью распределения объектов на подвижной поверхности. Подающая воронка может быть выполнена с возможностью пространственного разделения объектов вдоль пути перемещения таким образом, чтобы минимизировать вероятность соприкосновения объектов друг с другом, пока они встряхиваются посредством вибратора. В определенных вариантах осуществления, питатель может быть такого типа, которые описаны в одном или более патентных документах GB 2162828, GB 2194518 или GB 2194779.

Устройство может также содержать манипулятор, выполненный для с возможностью объектов с подвижной поверхности после того, как они по меньшей мере один раз пройдут между двумя указанными стенками. Манипулятор может содержать вакуумный захват, выполненный для закрепления и удержания указанных объектов в определенном положении. Манипулятор может быть выполнен с возможностью перемещения только тех объектов, которые были идентифицированы как правильно ориентированные. Манипулятор может быть выполнен с возможностью размещения объектов в последующем элементе оборудования, таком как тестирующий или измеряющий прибор или устройство, классифицирующее драгоценные камни по размерам, или оборудование для производства ювелирных изделий или драгоценных камней, или гравировочное оборудование, или устройство для просмотра драгоценных камней, или визуализирующее устройство, или шлифовальная машина. В частности, манипулятор может размещать объекты на устройстве, определяющем синтезированные материалы, которое может содержать ИК-спектрометр с преобразованием Фурье. В отдельном варианте осуществления манипулятор может размещать объекты на одном из инструментов DiamondSure™ или DiamondView™, описанных выше. Затем объекты могут быть протестированы или обработаны, перед тем как переместить их в соответствующий приемник или зону сбора.

Согласно некоторым вариантам изобретения, устройство может содержать селектор (например диск), позволяющий оператору отобрать подходящий объект (например, маленький алмаз), интервал размеров которого основан на диаметре рундиста или соответствующем весе. Выбранный размерный интервал может затем быть использован для определения скорости одной или более характеристик устройства (например, скорости, с которой объекты доставляются, вращаются, встряхиваются, сортируются или распределяются).

Согласно некоторым вариантам изобретения, устройство может быть образовано автоматизированной машиной сортировки алмазной мелочи, которая объединена с прибором автоматического определения синтетических объектов и использует вышеописанные процессы подачи, сортировки и распределения для сортировки большого количества маленьких объектов, таких как драгоценные камни, при высоком темпе. Заявители обнаружили, что после задания оператором первоначальных настроек устройство может работать без присмотра и отсортировать объем до 500 очень маленьких отшлифованных круглых бриллиантов приблизительно за 30 минут. Таким образом, устройство может быть выполнено с возможностью выдачи объектов прибору определения при скорости подачи приблизительно 15 объектов в минуту.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предложено устройство для проверки ориентации отдельных объектов, таких как драгоценные камни, содержащее:

модуль захвата изображения, выполненный с возможностью получения изображения объекта;

и процессор, выполненный с возможностью:

преобразования изображения в двухградационный контур;

нанесения на график количества пикселей, отображающих объект в каждом ряду, в зависимости от номера ряда,

аппроксимации предполагаемой кривой по нанесенным данным,

расчета ошибки между аппроксимирующей кривой и нанесенными данными;

и определения, входит ли ошибка в рамки заранее установленной пороговой величины, что означает, что объект ориентирован должным образом.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, предложено устройство для сортировки искусственных драгоценных камней, содержащее:

устройство для ориентации отдельных объектов согласно первому аспекту изобретения;

питатель для подачи драгоценных камней на подвижную поверхность;

тестирующий прибор для определения, искусственные драгоценные камни или нет;

и манипулятор для перемещения драгоценного камня к тестирующему прибору с последующим перемещением драгоценных камней в соответствующий приемник или зону сбора.

Устройство может также содержать устройство для проверки правильности ориентации драгоценного камня, например такое, как устройство согласно третьему аспекту изобретения.

Понятно, что признаки, описанные выше в отношении одного из аспектов изобретения, можно комбинировать или сочетать с признаками, относящимися к любому другому аспекту изобретения.

Краткое описание чертежей

Конкретные варианты осуществления различных аспектов настоящего изобретения раскрыты ниже более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых:

на фиг.1 проиллюстрирован вид спереди устройства для ориентации отдельных объектов в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения;

на фиг.2 проиллюстрирован вид сзади устройства, показанного на фиг.1, без питателя и кожуха, чтобы были видны вибрирующие стенки и вращающийся диск;

на фиг.3 проиллюстрирован вид сверху устройства, показанного на фиг.2;

на фиг.4 проиллюстрирован поперечный разрез питателя, показанного на фиг.1;

на фиг.5 проиллюстрирован вид сверху компонента с вибрирующими стенками, показанного на фиг.2 и 3;

на фиг.6А показано захваченное изображение, полученное показанным на фиг.3 прибором, для проверки правильности ориентации объектов;

на фиг.6В показано изображение фиг.6А после отделения фона;

на фиг.6С показано изображение фиг.6В после преобразования в двухградационное контурное изображение и обрезания до вида освещенной области;

на фиг.6D показано изображение фиг.6С после идентификации объекта как расположенного в центре поля зрения и после изоляции объекта с использованием информации из ограничивающего прямоугольника;

на фиг.7А показан график, иллюстрирующий нанесенные данные номера ряда в зависимости от количества пикселей, составляющих объект в этом ряду; аппроксимирующую линию; и разницу между двумя графиками для камня, ориентированного правильным образом, площадкой вниз;

и на фиг.7B показан график, иллюстрирующий нанесенные данные номера ряда в зависимости от количества пикселей, составляющих объект в этом ряду; аппроксимирующую линию; и разницу между двумя графиками для камня, ориентированного неправильно, павильоном вниз.

Раскрытие изобретения

На фиг.1 проиллюстрировано устройство 10 для ориентации отдельных объектов (не показаны) согласно первому варианту настоящего изобретения. Устройство 10 содержит питатель 12, встряхиватель 14, манипулятор 16 и распределительную систему 18.

Питатель 12 лучше всего показан на фиг.4, он содержит низкопрофильную пластмассовую воронку 20, выполненную с возможностью приема предварительно отсортированной части отдельных объектов, которые в данном случае представляют собой алмазную мелочь со средним диаметром камня 3 мм (не показаны). На практике мелочь мягко погружают в воронку 20 из типового горшка, пакета или подобного контейнера, причем пропорции и материал воронки 20 выбирают таким образом, чтобы обеспечить минимальное трение между отшлифованной мелочью драгоценных камней.

В основании воронки 20 предусмотрено отверстие 22, через которое осколки падают в лунку, расположенную между парой взаимодействующих продольных валков 26. Валки 26 установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях так, чтобы постепенно продвигать мелочь в лунке между валками 26 и через них. Валки 26 имеют поверхность 28 с высокой степенью эластичности, так что камни вдавливаются в поверхности 28, не образуя зазора между валками 26. Скорость вращения валков 26 подобрана для разделения камней таким образом, что предпочтительно только один камень проходит через питатель 22 в определенный промежуток времени. Такое разделение предотвращает наполнение встряхивателя 14 слишком большим количеством камней одновременно и уменьшает время контакта камней друг с другом, что минимизирует риск истирания.

Другие примеры подходящих питателей можно найти в патентных документах GB 2162828, GB 2194518 или GB 2194779.

Заметим, что требуемая скорость вращения валков 26 может варьироваться в зависимости от диапазона размеров камней мелочи. Если не вдаваться в детали, желательно поддерживать пропускную способность более низкой для маленьких камней (близких 0,01 кар) и более высокую для большей границы диапазона размеров (достигающих 0,20 кар).

После того как камни выходят из валков 26, они падают на пластиковый откос 30, расположенный ниже питателя 12, как показано на фиг.2. Откос 30 направляет камни на низкофрикционный вращающийся диск 32, показанный на фиг.3, который установлен ниже конца откоса 30. В представленном варианте изобретения вращающийся диск 32 выполнен из тонко обработанной и отшлифованной прочной пластмассы, обеспечивающей коэффициент трения на требуемом низком уровне. Однако в других вариантах осуществления вращающийся диск 32 может быть выполнен из тонкого листа нержавеющей стали.

Вращающийся диск 32 обеспечивает круговой путь, по которому камни транспортируются со скоростью приблизительно 924 мм/мин в область 34 сортировки. Как видно на фиг.3, вращающийся диск 32 вращается в направлении по часовой стрелке, так что камни проходят через встряхиватель 14, который лучше всего показан на фиг.5. Встряхиватель 14 содержит пару противостоящих параллельных вертикальных стен 38, формирующих полукруглый канал 36 над половиной вращающегося диска 32. Следовательно, стенки 38 проходят по существу вдоль пути движения камней на диске 32. В представленном варианте изобретения канал 36 имеет ширину 9 мм и длину 45 мм.

Пара стенок 38 подсоединена к вибратору 40, генерирующему колебания стенок 38 (с сохранением их относительного положения) в направлении, по существу перпендикулярном направлению перемещения камней. В таком случае средняя зона 42 этой пары стенок 38 колеблется вдоль радиуса вращающегося диска 32. Соответственно, перпендикулярное движение стенок 38 через путь перемещения камней минимально на входе и выходе из канала 36 и максимально в средней зоне канала 36.

При работе устройства камни ударяются о вибрирующие стенки 38 во время своего перемещения по пути. Степень удара о стенки 38 подбирается таким образом, чтобы она была достаточной для опрокидывания камня, если он находится на грани павильона, чтобы он случайным образом перевернулся на любую другую грань, но не достаточную для опрокидывания камня с его наиболее устойчивой грани-площадки. Поэтому камни постоянно ударяются о стенки при прохождении вдоль канала 36 до тех пор, пока они в конце концов не расположатся все площадкой вниз. Заметим, что пока камни продвигаются по вибрирующему каналу 36, низкофрикционная поверхность вращающегося диска 36 уменьшает возможность вибрирующего канала 36 переориентировать камни, стоящие на площадке.

Заявитель обнаружил, что оптимальная величина силы удара о стенки зависит по меньшей мере от следующих факторов: размер камней, ширина канала 36, длина хода вибрации, частота вибрации, скорость прохода через канал, путь и длина канала, уровень трения между транспортирующей поверхностью и камнем. В настоящем варианте изобретения были определены следующие подходящие параметры - частота вибрации 4,9 Гц, длина хода 14 мм.

На выходе из вибрирующего канала 36 камни продолжают свой путь на вращающемся диске 32 до тех пор, пока они не поравняются с областью 34 сортировки.

Как показано на фиг.3, рядом с областью 34 сортировки расположено устройство 44 для проверки правильности ориентации камней. Устройство 44 содержит видеокамеру 46, выполненную с возможностью определения момента, когда камень появляется в поле зрения. Когда это происходит, валки 26, вибратор 40 и вращающийся диск 32 приостанавливаются, в результате чего становится возможным снять изображение камня (как проиллюстрировано на фиг.6А) и обработать его процессором, чтобы тем самым определить, ориентирован ли камень желаемым образом, площадкой вниз.

В частности, видеокамера 46 записывает очертания камня сбоку, полученные при помощи диффузного освещения камней сзади. Фоновое изображение (при отсутствии камня в поле зрения) записывается с самого начала процесса измерения. Если фоновое изображение записано, каждое запечатленное изображение (фиг.6а) с видеокамеры 46 может быть обработано следующим образом:

1) Фоновое изображение отделяют от запечатленного изображения, получая изображение, показанное на фиг.6В.

2) Результирующее изображение обрезают, чтобы видеть только освещенную область.

3) Обрезанное изображение преобразуют в двухградационное контурное изображение, проиллюстрированное на фиг.6С, где область камня представлена как единица, а фон как ноль.

4) Идентифицируют каждый объект в двухградационном контурном изображении, а также рассчитывают центральную точку и ограничивающий прямоугольник.

5) Если один из объектов в двухградационном контурном изображении находится в определенном пользователем положении в поле зрения (что соответствует требуемому положению забора для манипулятора 16), его локализуют, используя информацию из ограничивающего прямоугольника, что проиллюстрировано на фиг.6D.

6) Когда соответствующий объект выделен и обрезан, рассчитывают количество белых пикселей (пикселей с единичным значением) на каждом ряду. Затем строят кривую количества белых пикселей в зависимости от номера ряда и прямую линию, аппроксимирующую данные. Выделение аппроксимирующих данных из экспериментальных данных позволяет оценить, насколько хорошо данные соответствуют прямой линии. Результаты показаны на диаграмме фиг.7А (для камня, правильно ориентированного площадкой вниз) и на фиг.7В (для камня, неправильно ориентированного павильоном вниз).

7) Если прямая линия хорошо аппроксимирует (определяется путем расчета суммы квадратичных ошибок и сравнения с заранее определенным пороговым значением), то камень относят к правильно ориентированному, площадкой вниз (фиг.7А), однако если прямая линия плохо описывает экспериментальные данные, то камень расценивают как неправильно ориентированный (фиг.7В).

Если определено, что камень, как и требовалось, ориентирован площадкой вниз, то будет дан сигнал, инициирующий автоматический сбор камня посредством манипулятора 16, который также может быть назван устройством сбора и размещения. В представленном варианте осуществления манипулятор 16 содержит поворотную руку 50, шарнирно установленную на устройстве 10 и имеющую вакуумный захват 52, расположенный на ее свободном конце. Вакуумный захват выполнен с возможностью зацепления камня, ориентированного площадкой вниз, и использования всасывания, чтобы сохранить камень на захвате, пока рука поворачивается в новое положение.

Манипулятор 16 может быть выполнен с возможностью транспортировки правильно ориентированных камней к любой системе тестирования, измерения или последующей обработки, однако в проиллюстрированном варианте изобретения манипулятор 16 помещает камни в устройство 54 обнаружения синтетических камней. Устройство 54 определяет, является ли камень натуральным или синтетическим, до того как манипулятор 16 транспортирует и поместит его в соответствующий накопительный бункер 56 через желоба 58, расположенные в системе 18 распределения.

После автоматизированного отбора правильно ориентированного камня валки 26, вибратор 40 и вращающийся диск 32 перезапускают, и подача камней через систему продолжается, пока следующий камень не переместится в определенное положение в поле зрения камеры, тогда система подачи снова остановится, если камень будет ориентирован правильно. Еще раз ориентация камня будет определена, и манипулятор сработает, если камень ориентирован правильно.

Если обнаружится, что камень ориентирован не площадкой вниз, сигнал возобновит работу системы подачи (т.е. валков 26, вибратора 40 и вращающегося диска 32), не отправляя камень на измерение. Поэтому, чтобы попытаться переориентировать камень в требуемое положение, его направят еще раз через вибрирующий канал и он еще раз претерпит процесс встряхивания, описанный выше.

Описанный выше процесс повторяют до тех пор, пока камни в алмазной мелочи не будут правильным образом ориентированы, измерены и распределены в соответствующий бункер 56 для сбора.

Специалистам данной области техники понятно, что в вышеупомянутые варианты изобретения могут быть внесены различные модификации, не выходящие за рамки его правовой охраны.

Настоящее изобретение относится к автоматической ориентации драгоценного камня. Заявленная группа изобретений включает устройство для ориентации драгоценных камней, устройство для сортировки искусственных драгоценных камней и способ ориентации отдельных драгоценных камней. Причем устройство для ориентации драгоценных камней содержит подвижную поверхность, обеспечивающую путь перемещения для этих драгоценных камней, пару противостоящих стенок, проходящих по существу вдоль указанного пути перемещения, и вибратор, выполненный с возможностью генерирования соответствующего колебательного движения между указанной парой стенок и подвижной поверхностью в направлении, по существу перпендикулярном указанному пути перемещения, так что при использовании указанная пара стенок сообщает драгоценным камням поперечную силу и тем самым вынуждает их ориентироваться в наиболее устойчивое положение по мере их продвижения по пути перемещения. Заявленный способ ориентации отдельных драгоценных камней содержит следующие этапы: размещение указанных драгоценных камней на пути перемещения; использование пары противостоящих стенок, проходящих по существу вдоль пути перемещения; и генерирование соответствующего колебательного движения между указанной парой стенок и указанным путем перемещения в направлении, по существу перпендикулярном этому пути перемещения, так что указанная пара стенок сообщает поперечную силу драгоценного камням и тем самым вынуждает их ориентироваться в наиболее устойчивое положение по мере их продвижения по пути перемещения. Технический результат заключается в обеспечении автоматизированного процесса, который обеспечивает увеличение скорости и эффективности ориентации драгоценного камня. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для ориентации драгоценных камней, содержащее:

подвижную поверхность, обеспечивающую путь перемещения для этих драгоценных камней;

пару противостоящих стенок, проходящих по существу вдоль указанного пути перемещения;

и вибратор, выполненный с возможностью генерирования соответствующего колебательного движения между указанной парой стенок и подвижной поверхностью в направлении, по существу перпендикулярном указанному пути перемещения, так что при использовании указанная пара стенок сообщает драгоценным камням поперечную силу и тем самым вынуждает их ориентироваться в наиболее устойчивое положение по мере их продвижения по пути перемещения.

2. Устройство по п. 1, также содержащее прибор для проверки ориентации драгоценных камней после того, как они прошли между парой стенок.

3. Устройство по п. 2, которое содержит:

модуль захвата изображения, выполненный с возможностью получения изображения драгоценного камня;

и процессор, выполненный с возможностью:

преобразования изображения в двухградационный контур;

нанесения на график количества пикселей, отображающих драгоценный камень в каждом ряду, в зависимости от номера ряда,

аппроксимации предполагаемой кривой по нанесенным данным,

расчета ошибки между аппроксимирующей кривой и нанесенными данными;

и определения, входит ли ошибка в рамки заранее установленной пороговой величины, что означает, что драгоценный камень ориентирован должным образом.

4. Устройство по пп. 1, 2 или 3, в котором указанная подвижная поверхность является поступательно перемещающейся или поворачивающейся.

5. Устройство по п. 4, в котором указанная подвижная поверхность представляет собой вращающийся диск.

6. Устройство по п. 5, в котором вибратор выполнен таким образом, что центральная часть пары стенок колеблется вдоль радиального направления вращающегося диска.

7. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 5, 6, в котором две указанные стенки соединены между собой.

8. Устройство по п. 7, в котором пара стенок является частично тороидальной.

9. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 6, 8, в котором вибратор выполнен с возможностью обеспечения диапазона степени вибрации и/или расстояния или изменяющейся степени вибрации и/или расстояния.

10. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 6, 8, также содержащее питатель для подачи драгоценных камней на подвижную поверхность.

11. Устройство по п. 10, в котором питатель содержит воронку, выполненную с возможностью пространственного разделения драгоценных камней вдоль пути перемещения, чтобы минимизировать вероятность соприкосновения драгоценных камней друг с другом, пока они встряхиваются посредством вибратора.

12. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 6, 8, 11, также содержащее манипулятор, выполненный с возможностью перемещения драгоценных камней с подвижной поверхности после того, как они по меньшей мере один раз пройдут между двумя указанными стенками.

13. Устройство по п. 12, в котором указанный манипулятор содержит вакуумный захват.

14. Устройство по п. 12, в котором манипулятор выполнен с возможностью перемещения только тех драгоценных камней, которые были идентифицированы как правильно ориентированные.

15. Устройство по любому из пп. 13, 14, в котором манипулятор выполнен с возможностью перемещения драгоценных камней в соответствующий приемник или зону сбора.

16. Устройство для сортировки искусственных драгоценных камней, содержащее:

устройство для ориентации отдельных драгоценных камней по любому из пп. 1-15;

питатель для подачи драгоценных камней на подвижную поверхность;

тестирующий прибор для определения, искусственные драгоценные камни или нет;

и манипулятор для перемещения драгоценных камней к тестирующему прибору с последующим перемещением драгоценных камней в соответствующий приемник или зону сбора.

17. Способ ориентации отдельных драгоценных камней, содержащий следующие этапы:

размещение указанных драгоценных камней на пути перемещения;

использование пары противостоящих стенок, проходящих по существу вдоль пути перемещения;

и генерирование соответствующего колебательного движения между указанной парой стенок и указанным путем перемещения в направлении, по существу перпендикулярном этому пути перемещения, так что указанная пара стенок сообщает поперечную силу драгоценного камням и тем самым вынуждает их ориентироваться в наиболее устойчивое положение по мере их продвижения по пути перемещения.

18. Способ по п. 17, в котором драгоценные камни принуждают ориентироваться в такое положение, при котором они характеризуются наименьшей потенциальной энергией.

19. Способ по п. 17 или 18, в котором драгоценные камни являются драгоценными камнями, а способ содержит этап ориентации драгоценных камней площадкой вниз.

20. Способ по п. 19, в котором каждый драгоценный камень находится в интервале от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,2 карат.

21. Способ по любому из пп. 17, 18, 20, в котором путь перемещения является круговым.

22. Способ по п. 21, в котором соответствующее колебательное движение осуществляют таким образом, что центральная часть пары стенок колеблется вдоль радиального направления пути перемещения.

23. Способ по п. 22, в котором указанные две стенки являются полукруглыми.

24. Способ по любому из пп. 17, 18, 20, 22, 23, также содержащий этап проверки ориентации каждого драгоценного камня, осуществляемый после того, как драгоценные камни прошли между двумя указанными стенками.

25. Способ по п. 24, в котором этап проверки ориентации каждого драгоценного камня содержит:

получение изображения драгоценного камня;

преобразование изображения в двухградационный контур;

нанесение на график количества пикселей, отображающих драгоценный камень в каждом ряду контура, в зависимости от номера ряда,

аппроксимацию предполагаемой кривой по нанесенным данным,

расчет ошибки между аппроксимированной кривой и нанесенными данными;

и определение, входит ли ошибка в рамки заранее установленной пороговой величины, что означает, что драгоценный камень ориентирован должным образом.

26. Способ по п. 25, в котором аппроксимированная кривая представляет собой прямую линию.

27. Способ по любому из пп. 25, 26, также содержащий этап направления драгоценного камня по указанному пути перемещения во второй или последующий раз, если драгоценный камень определяют как ориентированный ненадлежащим образом.

28. Способ по любому из пп. 25, 26, также содержащий этап настройки частоты колебаний, в основе которой лежит информация, полученная во время этапа проверки ориентации каждого драгоценного камня.

29. Способ по любому из пп. 25, 26, также содержащий этап перемещения драгоценных камней, ориентированных должным образом, на тестирование, измерение или следующий этап обработки.

30. Способ по п. 29, также содержащий процедуры тестирования, измерения или обработки.

31. Способ по п. 30, в котором указанная процедура может содержать определение, является драгоценный камень синтетическим или натуральным.

32. Способ по п. 30 или 31, также содержащий распределение драгоценных камней в соответствующий приемник, в зависимости от результата указанной процедуры.