АППАРАТ И СПОСОБ АНАЛИЗА ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ, АППАРАТ ДЛЯ СОРТИРОВКИ РАССЫПНОГО МАТЕРИАЛА И ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМАЯ МАШИНОЧИТАЕМАЯ СРЕДА Российский патент 2018 года по МПК B07C5/36 

Область техники

Изобретение относится к аппаратам и способам измерения параметра и/или сортировки рассыпного материала. Более конкретно, изобретение относится к аппаратам и способам измерения параметра и/или сортировки материала в виде драгоценных камней, такого как материал в виде необработанных алмазов.

Уровень техники

Пакет необработанных алмазов может быть получен как результат процесса добычи (в рамках которого он именуется, как "рядовая добыча ("Run of Mine", RoM)). Кроме того, такие пакеты можно приобрести коммерческим путем. Как правило, входящие в состав пакета необработанные алмазы будут просеяны, так что размеры содержащихся в пакете камней находятся в конкретном интервале. Например, пакет необработанных алмазов -7+5 RoM будет, в основном, содержать алмазы, которые могут пройти через пластинчатое сито номер 7, но не сито номер. 5 (названные номера пластинчатых сит де факто являются стандартами в алмазной торговле).

Хотя такой пакет в типичном случае стандартизован по размеру, содержащийся в нем материал может сильно различаться в терминах прозрачности, цвета, размера и формы. Поэтому человек, оценивающий целесообразность приобретения или продажи пакета, может плохо представлять справедливую цену, на которую следует согласиться. Цена будет определяться, в основном, ценностью полированных драгоценных камней, которые могут быть изготовлены из камней в составе пакета.

Чтобы оценить стоимость пакета, покупатель должен каким-то образом произвести его инспекцию и сформировать свое мнение, опираясь на оценку необработанных камней, что является времяемкой процедурой с большой вероятностью ошибок.

Раскрытие изобретения

Согласно одному аспекту изобретения создан аппарат для анализа драгоценных камней, содержащий:

измерительную ячейку, содержащую по меньшей мере один датчик и измерительную зону, причем по меньшей мере один датчик сконфигурирован для измерения одного или более параметров драгоценного камня, когда он находится в измерительной зоне; и

транспортирующее средство для транспортирования драгоценного камня к измерительной зоне, сконфигурированное с возможностью удерживания или поддерживания драгоценного камня в измерительной зоне неподвижным на время измерения по меньшей мере одним датчиком одного или более параметров драгоценного камня.

Как вариант, транспортирующее средство представляет собой диск.

Как вариант, имеется шаговый двигатель, способный осуществлять пошаговое вращение диска.

Как вариант, аппарат дополнительно содержит процессор, сконфигурированный, как управляющее средство для управления вращением диска.

Как вариант, диск содержит прозрачный или просвечивающий материал, а аппарат дополнительно содержит источник света, сконфигурированный для освещения сквозь диск драгоценного камня, находящегося в измерительной зоне.

Как вариант, источник света содержит один или более светодиодов (СД), сконфигурированных для испускания света, имеющего один или более из следующих цветов: красный, синий и зеленый.

Как вариант, датчик находится рядом с измерительной зоной, у ее стороны, по существу, противоположной источнику света.

Как вариант, аппарат дополнительно содержит питатель, сконфигурированный для поштучной подачи драгоценных камней на транспортирующее средство.

Как вариант, питатель содержит роликовый бункер, содержащий два противолежащих ролика и сконфигурированный для подачи драгоценного камня на диск при вращении роликов.

Как вариант, роликовый бункер сконфигурирован для подачи драгоценного камня в зону во внутренней области диска. При этом диск дополнительно содержит кулачок, зафиксированный по отношению к вращению диска и сконфигурированный для смещения, при вращении диска, драгоценных камней к периферии диска.

Как вариант, управляющее средство сконфигурировано для управления вращением противолежащих роликов в зависимости от вращения диска так, что драгоценные камни при их подаче в указанную зону во внутренней области диска, по существу, касаются друг друга.

Как вариант, по меньшей мере один датчик содержит первую камеру, сконфигурированную для формирования изображения драгоценного камня, находящегося в неподвижном состоянии в измерительной зоне.

Как вариант, по меньшей мере один датчик дополнительно содержит вторую камеру, сконфигурированную для формирования изображений под прямым углом к изображениям, формируемым первой камерой.

Как вариант, по меньшей мере один датчик сконфигурирован для измерения группы параметров драгоценного камня, когда он находится в неподвижном состоянии в измерительной зоне.

Как вариант, указанная группа параметров включает два или более из следующих параметров: цвет, прозрачность, размер, форма, флуоресценция, местоположение на диске и ориентация.

Как вариант, аппарат дополнительно содержит сортирующее средство для захватывания драгоценного камня с транспортирующего средства с целью подачи его в одно или более мест в зависимости от измеренного параметра.

Как вариант, сортирующее средство содержит вакуумное сопло для захватывания драгоценного камня с транспортирующего средства, причем транспортирующее средство сконфигурировано для удерживания или поддерживания драгоценного камня в неподвижном состоянии в месте, пригодном для захвата драгоценного камня вакуумным соплом.

Как вариант, сортирующее средство содержит поворотный кронштейн, несущий, с возможностью качания по дуге, вакуумное сопло.

Как вариант, аппарат дополнительно содержит, по существу, круглый приемный массив, содержащий множество приемных бункеров (контейнеров), расположенных вдоль наружной кромки, по существу, круглого компонента.

Как вариант, поворотный кронштейн сконфигурирован таким образом, что дуга, вдоль которой способно двигаться сопло, пересекает траекторию движения каждого приемного бункера за полный оборот приемного массива. При этом сопло сконфигурировано с возможностью освобождения драгоценного камня в момент, выбранный в зависимости от одного или более из измеренных параметров и обеспечивающий попадание освобожденного драгоценного камня в один из приемных бункеров.

Как вариант, поворотный кронштейн выполнен с возможностью поворачиваться со скоростью, по существу, равной скорости вращения приемного массива, так что сопло отслеживает положение приемного бункера в процессе вращения приемного массива.

Как вариант, сопло поворачивается в направлении, противоположном направлению вращения приемного массива.

Как вариант, управляющее средство способно обеспечить повторное приведение драгоценного камня в измерительную зону для повторного измерения одного или более из его параметров в случае, если измерение одного или более параметров драгоценного камня окажется неудовлетворительным.

Как вариант, измеренный параметр включает местоположение и/или ориентацию драгоценного камня в измерительной зоне, а аппарат сконфигурирован с возможностью управления сортирующим средством с целью настройки сортирующего средства для захватывания драгоценного камня с учетом его местоположения и/или ориентации.

Как вариант, аппарат содержит группу измерительных зон, каждая из которых сконфигурирована для измерения одного или более параметров драгоценного камня.

Как вариант, сортирующее средство содержит переносящий узел, содержащий вакуумные сопла, расположенные по его периферии и сконфигурированные с возможностью подхватывать и устанавливать драгоценные камни.

Как вариант, переносящий узел сконфигурирован для подхватывания драгоценного камня в первой зоне и для поворота на заданный угол с целью транспортирования драгоценного камня в одну или более зон, соответствующих одной или более измерительным ячейкам.

Как вариант, расстояние между соплами выбрано таким, что при нахождении одного из сопел у измерительной ячейки другое сопло находится в первом положении, подходящем для подхватывания другого драгоценного камня.

Как вариант, переносящий узел выполнен с возможностью вращения для транспортирования драгоценного камня к каждой из измерительных ячеек.

Как вариант, переносящий узел выполнен с возможностью остановки вращения при подходе драгоценного камня к каждой из измерительных ячеек.

Как вариант, переносящий узел сконфигурирован для установки драгоценного камня в одну или более измерительных ячеек с целью проведения соответствующим датчиком измерения одного или более параметров драгоценного камня.

Как вариант, переносящий узел сконфигурирован для сортировки частиц рассыпного материала (далее именуемых также камнями) с доставкой в одно или более мест в зависимости от результата измерения, проведенного в измерительной ячейке.

Согласно другому аспекту изобретения создан способ анализа драгоценных камней, включающий: транспортирование драгоценного камня к измерительной зоне в измерительной ячейке, содержащей датчик, сконфигурированный для измерения одного или более параметров драгоценного камня, когда он находится в измерительной зоне, измерение одного или более параметров драгоценного камня и удерживание или поддерживание драгоценного камня в измерительной зоне неподвижным, пока по меньшей мере один датчик измеряет один или более из его параметров.

Согласно еще одному аспекту изобретения предлагается энергонезависимая машиночитаемая среда, содержащая машиночитаемый код, обеспечивающий при его считывании компьютером осуществление описанного способа.

Изобретение предлагает также аппарат (и способы) для инспектирования или анализа рассыпного материала. Данный аппарат снабжен измерительной ячейкой, содержащей чувствительное средство и измерительную зону, в которой чувствительное средство может получать информацию об одном или более физических свойствах или параметрах любого или каждого из объектов, присутствующих в данной зоне. Аппарат может также содержать транспортирующее средство для транспортирования частиц рассыпного материала к измерительной зоне. Частица может оставаться в контакте с элементом транспортирующего средства и оставаться неподвижной во время проведения измерения.

Аппарат может использоваться для инспектирования или анализа всего пакета рассыпного материала, представленного для инспектирования или анализа содержащихся в нем частиц, и, в качестве опции, для определения ценности данного материала в соответствии с прейскурантом, включающим соответствующие расчетные формулы, таблицы или другие средства для преобразования измеренных параметров или физических свойств в финансовую или рыночную оценку пакета или входящих в него частиц.

Аппарат может быть использован для инспектирования или анализа только части (выборки из) пакета, а полученные результаты или оценка могут быть применены ко всему пакету.

Согласно аспекту изобретения создан аппарат для сортировки рассыпного материала. Аппарат может содержать измерительную ячейку, содержащую датчик и измерительную зону. Датчик может быть сконфигурирован для измерения одного или более параметров камня (частицы рассыпного материала), находящегося (находящейся) в измерительной зоне. Аппарат может содержать также транспортирующее средство для транспортирования частицы рассыпного материала к измерительной зоне. Аппарат может содержать сортирующее средство для захватывания частицы рассыпного материала с транспортирующего средства с целью доставки ее в одно или более мест в зависимости от измеренного параметра. Транспортирующее средство может быть сконфигурировано с возможностью удерживать или поддерживать указанную частицу неподвижной, чтобы облегчить ее захват сортирующим средством.

Как вариант, транспортирующее средство может представлять собой конвейер.

Как вариант, питатель сконфигурирован для подачи индивидуальных камней (частиц рассыпного материала) на транспортирующее средство.

Как вариант, сортирующее средство содержит вакуумное сопло для подхватывания частицы рассыпного материала с транспортирующего средства. Транспортирующее средство может быть сконфигурировано с возможностью удерживать или поддерживать частицу неподвижной в месте, в котором она может быть подхвачена вакуумным соплом.

Как вариант, сортирующее средство содержит поворотный кронштейн, несущий, с возможностью качания по дуге, вакуумное сопло.

Как вариант, поворотный кронштейн или аналогичное средство можно использовать для выдачи камня (частицы) в одно из множества мест, выбранное в зависимости от измеренных параметров или физических свойств.

Альтернативно или в дополнение, поворотный кронштейн или аналогичное средство можно использовать для выдачи камня в место, определенное заранее с учетом как измеренных параметров или физических свойств, так и присутствия приемного средства.

Альтернативно или в дополнение, поворотный кронштейн или аналогичное средство можно перемещать по такой траектории, чтобы его положение в пространстве, по существу, совпадало с положением приемного средства, которое выбрано с учетом измеренных параметров или физических свойств и которое также находится в движении в течение периода времени, позволяющего перенести камень с вакуумного сопла или аналогичного элемента на приемное средство в любой момент в пределах указанного периода. В результате камень может упасть или переместиться непосредственно в приемное средство при малой боковой скорости относительно приемного средства.

Приемное средство может содержать один из множества съемных бункеров, распределенных по периферии, по существу, круглого приемного массива, который в процессе сортировки приводится в непрерывное вращение вокруг вертикальной оси.

Как вариант, измерительная зона расположена так, что датчик способен измерять один или более параметров камня, когда он находится на конвейере.

Как вариант, конвейер сконфигурирован с возможностью остановки, когда камень подходит к измерительной зоне.

Как вариант, конвейер представляет собой циркулирующий конвейер.

Как вариант, если измерение одного или более параметров камня окажется неудовлетворительным, конвейер способен обеспечить повторное приведение камня в измерительную зону для повторного измерения одного или более из его параметров.

Как вариант, измеренный параметр включает местоположение и/или ориентацию камня в измерительной зоне, а аппарат сконфигурирован для управления сортирующим средством с целью настройки сортирующего средства для захватывания камня с учетом его местоположения и/или ориентации.

Как вариант, измерительная ячейка сконфигурирована с возможностью детектировать, с целью верификации захвата камня, что он после проведения его захвата больше не находится в измерительной зоне.

Как вариант, конвейер содержит прозрачный или просвечивающий материал, а аппарат дополнительно содержит источник света, сконфигурированный для освещения сквозь конвейер камня, находящегося в измерительной зоне.

Как вариант, датчик находится рядом с измерительной зоной, у ее стороны, по существу, противоположной источнику света.

Как вариант, рассыпной материал содержит необработанные алмазы, а аппарат сконфигурирован для измерения их цвета, формы и прозрачности с целью определения вектора свойств.

Как вариант, аппарат содержит группу измерительных зон, каждая из которых сконфигурирована для измерения одного или более параметров камня.

Как вариант, транспортирующее средство и/или сортирующее средство сконфигурированы с возможностью транспортирования камней к каждой измерительной зоне.

Как вариант, сортирующее средство содержит переносящий узел, содержащий вакуумные сопла, расположенные по его периферии и сконфигурированные с возможностью подхватывать и устанавливать камни (частицы рассыпного материала).

Как вариант, переносящий узел сконфигурирован для подхватывания камня в первой зоне и для поворота на заданный угол с целью транспортирования камня в одну или более зон, соответствующих одной или более измерительным ячейкам.

Как вариант, расстояние между соплами выбрано таким, что при нахождении одного из сопел у измерительной ячейки другое сопло находится в первом положении, подходящем для подхватывания другого камня.

Как вариант, переносящий узел выполнен с возможностью вращения для транспортирования камня к каждой из измерительных ячеек.

Как вариант, переносящий узел выполнен с возможностью остановки вращения при подходе камня к каждой из измерительных ячеек.

Как вариант, переносящий узел сконфигурирован для установки камня в одну или более измерительных ячеек с целью проведения соответствующим датчиком измерения одного или более параметров драгоценного камня.

Как вариант, переносящий узел сконфигурирован для сортировки камней с доставкой в одно или более мест в зависимости от результата измерения, проведенного в измерительной ячейке.

Как вариант, датчик сконфигурирован с полем зрения, достаточным для измерения одного или более параметров группы камней.

Как вариант, сортирующее средство сконфигурировано для захватывания одного или более из множества камней и перемещения одного или более камней в одно или более мест в зависимости от одного или более параметров.

Согласно аспекту изобретения создан способ сортировки рассыпного материала. Способ может включать транспортирование частицы рассыпного материала (камня) в измерительную зону измерительной ячейки. Измерительная ячейка может содержать датчик, сконфигурированный для измерения одного или более параметров камня, когда он находится в измерительной зоне. Способ может также включать измерение одного или более параметров камня и удерживание или поддерживание камня в измерительной зоне неподвижным, чтобы сортирующее средство могло осуществить захват камня с транспортирующего средства с целью доставки его в одно или более мест в зависимости от измеренного параметра.

Согласно другому аспекту изобретения создан аппарат для измерения параметра драгоценного камня в составе множества драгоценных камней. Аппарат может содержать по меньшей мере одну измерительную ячейку, содержащую по меньшей мере один датчик и измерительную зону. Датчик может быть сконфигурирован для измерения одного или более параметров драгоценного камня, когда он находится в измерительной зоне. Аппарат может также содержать транспортирующее средство для транспортирования драгоценного камня к измерительной зоне. Датчик может быть сконфигурирован для измерения цвета, прозрачности и формы камня с целью определить ассоциированный с ним вектор свойств.

Согласно еще одному аспекту изобретения создан способ измерения параметра драгоценного камня в составе множества драгоценных камней. Способ может включать транспортирование драгоценного камня по меньшей мере к одной измерительной ячейке, содержащей датчик и измерительную зону. Датчик может быть сконфигурирован для измерения одного или более параметров драгоценного камня, находящегося в измерительной зоне. Способ может включать измерение цвета, прозрачности и формы камня с целью определения вектора свойств. Способ может также включать ассоциирование вектора свойств с камнем.

Согласно другому аспекту изобретения создан аппарат для измерения параметра рассыпного материала. Аппарат может содержать измерительную ячейку, содержащую датчик и измерительную зону. Датчик может быть сконфигурирован для измерения одного или более параметров частицы рассыпного материала, когда эта частица находится в измерительной зоне. Аппарат может также содержать транспортирующее средство, сконфигурированное для транспортирования частиц рассыпного материала к измерительной зоне с целью измерения одного или более параметров. При этом транспортирующее средство сконфигурировано с возможностью повторного транспортирования частицы рассыпного материала, если измерение одного или более из его параметров окажется неудовлетворительным.

Согласно следующему аспекту изобретения создан способ измерения параметра рассыпного материала. Способ может включать транспортирование частицы рассыпного материала к измерительной ячейке, содержащей датчик и измерительную зону. Датчик может быть сконфигурирован для измерения одного или более параметров частицы рассыпного материала, когда эта частица находится в измерительной зоне. Способ может также включать измерение одного или более параметров частицы рассыпного материала, а также повторное транспортирование частицы рассыпного материала, если измерение одного или более из ее параметров окажется неудовлетворительным.

Согласно еще одному аспекту изобретения создан аппарат для измерения параметра рассыпного материала. Аппарат может содержать измерительную ячейку, содержащую датчик и измерительную зону. Датчик может быть сконфигурирован для измерения одного или более параметров частицы рассыпного материала, когда эта частица находится в измерительной зоне. Аппарат может также содержать транспортирующее средство, сконфигурированное для транспортирования частицы рассыпного материала к измерительной зоне. При этом аппарат сконфигурирован с возможностью удерживания или поддерживания данной частицы неподвижной, пока датчик измеряет один или более из ее параметров.

Согласно аспекту изобретения создан способ измерения параметра рассыпного материала. Способ может включать транспортирование частицы рассыпного материала к измерительной ячейке, содержащей датчик и измерительную зону. Датчик может быть сконфигурирован для измерения одного или более параметров частицы рассыпного материала, когда эта частица находится в измерительной зоне. Способ может включать удерживание или поддерживание данной частицы неподвижной, пока датчик измеряет один или более из его параметров.

Согласно аспекту изобретения разработана машиночитаемая среда, содержащая машиночитаемый код, обеспечивающий при его считывании компьютером осуществление любого из вышеописанных способов.

Согласно другому аспекту изобретения создан аппарат для сортировки рассыпного материала, содержащий: механизм переноса для подхватывания частицы рассыпного материала и помещения ее в приемный бункер в составе движущегося приемного массива, содержащего множество приемных бункеров. При этом механизм переноса сконфигурирован для перемещения указанной частицы со скоростью, по существу, совпадающей со скоростью приемного бункера в момент помещения указанной частицы в указанный бункер.

Как вариант, множество приемных бункеров распределено, по существу, по кругу, а приемный массив выполнен вращающимся.

Как вариант, механизм переноса содержит вакуумное сопло, находящееся на поворотном кронштейне и сконфигурированное для подхватывания частицы рассыпного материала, причем поворотный кронштейн выполнен с возможностью поворота вокруг оси таким образом, что скорость вакуумного сопла соответствует скорости приемного бункера.

Как вариант, механизм переноса сконфигурирован с возможностью перемещать частицу рассыпного материала так, что его скорость, по существу, совпадает со скоростью приемного бункера в момент помещения указанной частицы в указанный бункер.

Краткое описание чертежей

Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, будут описаны варианты изобретения, приводимые в качестве примеров.

На фиг. 1 представлен, в перспективном изображении, аппарат для измерения параметра рассыпного материала.

На фиг. 2 аппарат для измерения параметра рассыпного материала представлен в частичном перспективном изображении, со снятым питателем.

На фиг. 3 аппарат для измерения параметра рассыпного материала показан на виде сверху.

На фиг. 4 представлено схематичное изображение аппарата для измерения параметра рассыпного материала.

На фиг. 5 представлено схематичное изображение, на виде сверху, варианта аппарата для измерения параметра рассыпного материала.

На фиг. 6 представлен, в перспективном изображении, переносящий узел.

На фиг. 7 переносящий узел и приемное устройство показаны на виде сверху.

На фиг. 8а-8с схематично иллюстрируется вариант с независимо вращающимися соосными дисками.

На фиг. 9а схематично изображен, на виде сверху, аппарат для измерения параметра рассыпного материала.

На фиг. 9b и 9с показаны варианты изображений, формируемых камерой.

Осуществление изобретения

Авторы изобретения выявили потребность в практичном и удобном в работе аппарате, способном проводить, в автоматическом режиме, анализ пакета алмазов с получением оценки алмаза по любому или, предпочтительно, по всем параметрам, определяющим его ценность.

Существует большое количество сортирующих устройств промышленного назначения. Многие из них, рассчитанные на работу с большими объемами относительно крупных объектов, таких как картофелины или томаты, обычно конструируются как высокопроизводительные устройства, работающие в непрерывном режиме. Некоторые устройства сконфигурированы для работы с материалом, содержащим более мелкие объекты, такими как зерна риса или кофе. Однако такие устройства обычно используются, например, чтобы удалять небольшую долю продуктов, имеющих нежелательную окраску или какие-либо дефекты, без необходимости рассортировывать весь материал или его основную часть на различные группы в зависимости от набора критериев.

Были разработаны также устройства, которые используют концепции, реализованные в более крупных устройствах при обращении с другими материалами, и применяют эти концепции к сортировке алмазов. Рассматриваемое в качестве примера семейство таких устройств может содержать большое количество главных приводов, связанных с загрузочными и приемными бункерами, дисками, несущими сопла, карусельными и другими узлами, синхронно перемещающимися, чтобы переносить объекты от средства подачи к множеству приемных бункеров с проходом через измерительные ячейки. Фактическая маршрутизация индивидуальных камней в процессе их движения в типичном случае осуществляется посредством щитков, струй воздуха, снятия вакуума и т.д. Другое семейство устройств может функционировать с использованием асинхронного падения камней через измерительную ячейку с последующим отклонением камней посредством воздушных струй.

Авторы изобретения пришли к выводу, что такие устройства, как правило, являются громоздкими, тяжелыми, дорогими, потребляют много энергии, создают многочисленные опасности механических повреждений и сложны в обслуживании. Кроме того, авторы пришли к выводу, что принятие парадигмы непрерывного движения позволит обеспечить высокую производительность, составляющую, например, 10-15 камней в секунду. Однако соответствующие устройства будут способны измерять только одно свойство камня, например цвет, форму или прозрачность. Поэтому камни, как правило, нужно будет пропускать через несколько устройств, чтобы обеспечить точный анализ более чем одного свойства. Следовательно, такие устройства не смогут удовлетворить потребность в сравнительно недорогом и практичном аппарате.

Далее будут описаны аппараты (устройства) для измерения параметра камня (частицы рассыпного материала), которые являются более компактными и легкими и имеют меньшую стоимость. Предлагаемые аппараты и способы позволяют также сортировать эти частицы на основании измеренных параметров. Эти результаты могут быть достигнуты благодаря, с первого взгляда, ошибочному и неочевидному решению, заключающемуся в отказе от непрерывного движения. Кроме того, могут быть введены дополнительные главные приводы.

Авторы изобретения установили, что в результате введения стартстопного режима движения транспортирующего средства аппарат может быть сделан значительно более легким и недорогим, чем известные устройства. Кроме того, такие аппараты упростят обращение с камнями при измерениях in-situ или при транспортировании для следующих измерений, или при выдаче без использования сопел сложной конструкции или вакуумных стержней, отслеживающих положение камня на транспортирующем средстве, таком как диск, чтобы иметь возможность забрать с него камень.

Далее, благодаря проведению измерения при неподвижном транспортирующем средстве становится возможным осуществлять накопление сигналов, например фотоэлектронных, в течение значительных периодов, например 100 мс, без осложнений, связанных с размытием вследствие движения, или необходимости в стробоскопическом освещении с длительностью вспышки, например, 100 мкс.

Количество камней, пропускаемых через описываемый далее аппарат, может быть меньше, чем у известных устройств, что может рассматриваться как недостаток. Например, производительность описываемых далее аппаратов может соответствовать примерно одному камню за каждые четыре секунды. Однако авторы установили, что предлагаемые аппараты позволяют значительно уменьшить капитальные затраты. Благодаря этому желательная производительность может быть достигнута просто использованием дополнительных аппаратов. Кроме того, поскольку такие аппараты являются более простыми, их легче приспособить к изготовлению на производственной линии, что позволит получить преимущество эффекта масштаба.

На фиг. 1 представлен аппарат 10 для измерения параметра дискретных объектов (не изображены), образующих рассыпной материал. Аппарат 10 содержит питатель 12, устройство подачи и перемещения (манипулятор) 16 и систему 18 выдачи с накопителями 56. Некоторые варианты аппарата могут содержать корректор 14 ориентации.

Питатель 12, показанный также на фиг. 4, содержит низкопрофильный пластиковый загрузочный бункер 20, сконфигурированный для приема порции заданного объема дискретных объектов, которая применительно к рассматриваемому аппарату соответствует пакету необработанных алмазов. При использовании аппарата необработанные алмазы будут осторожно насыпаться в загрузочный бункер 20 из пакета, стаканчика с образцами или аналогичного бункера, причем форма и размеры, а также материал бункера 20 выбираются такими, чтобы минимизировать абразивное трение между необработанными алмазами.

В нижней части бункера 20 предусмотрено отверстие, через которое необработанные алмазы будут падать в канал, образованный между парой взаимодействующих роликов 26. Ролики 26 установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях таким образом, чтобы постепенно втягивать необработанные алмазы в сквозной канал между ними. Поверхности 28 роликов 26 обладают высокой упругостью, так что необработанные алмазы вдавливаются в эти поверхности без открывания зазора между роликами 26. Скорость роликов 26 подобрана из условия разделения камней таким образом, чтобы в каждый момент предпочтительно только единственный камень мог проходить через питатель 12. Такое разделение гарантирует, что аппарат 10 не будет перегружен слишком большим разовым поступлением камней, и сокращает продолжительность нахождения камней в контакте друг с другом, т.е. минимизирует риск появления царапин.

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

Следует отметить, что требуемая скорость роликов 26 может варьировать в зависимости от интервала размеров камней в необработанном алмазном материале. В целом желательно, чтобы производительность питателя была ниже для мелких камней (около 0,01 карата) и выше для верхнего края интервала размеров (около 0,20 карата).

Однако следует отметить, что могут приниматься и более крупные камни, например вплоть до 1 или 10 карат (1 карат соответствует 0,2 г).

Индивидуальные камни, прошедшие через ролики 26, падают на наклонную пластиковую поверхность 30, которая (как это показано на фиг. 2) расположена под питателем 12. Эта поверхность направляет камни на вращающийся диск 32 (см. фиг. 3), который проходит под концевой частью поверхности 30. Вращающийся диск 32 может быть изготовлен, с высокой точностью, из твердого пластика и сконфигурирован (как это будет описано далее) для получения достаточно высокого коэффициента трения.

Вращающийся диск 32 обеспечивает траекторию транспортирования в форме окружности, по которой камни могут транспортироваться со скоростью около 924 мм/мин в зону 34 контроля, которая, как это будет описано далее, может содержать измерительные ячейки.

В вариантах аппарата имеется корректор 14 ориентации и, как можно видеть из фиг. 3, вращающийся диск 32 вращается по часовой стрелке, так что камни проходят через корректор 14 ориентации. Наиболее наглядно это показано на фиг. 3. Такие варианты могут использоваться с ограненными драгоценными камнями. Корректор 14 ориентации содержит пару противолежащих параллельных вертикальных стенок 38, которые образуют полукруглый канал 36 над половиной вращающегося диска 32. Таким образом, стенки 38 расположены, по существу, вдоль траектории, по которой движутся камни, находящиеся на диске 32. В представленном варианте ширина канала 36 равна 9 мм, а длина 45 мм.

Две стенки 38 подсоединены к осциллятору 40, сконфигурированному для придания осцилляций стенкам 38 (при сохранении их взаимного положения) в направлении, по существу, поперечном по отношению к направлению траектории. В рассматриваемом варианте средняя часть 42 пары стенок 38 сконфигурирована для осциллирования по радиусу вращающегося диска 32. Как следствие, поперечное движение стенок 38 относительно указанной траектории минимально у входа и выхода канала 36 и максимально у его центра.

В процессе использования аппарата осциллирующие стенки 38 соударяются с камнями на траектории движения камней. Уровень ударного воздействия стенок 38 тщательно подбирается достаточным, чтобы опрокинуть камень, лежащий на своей павильонной грани, и ориентировать его случайным образом, но недостаточным, чтобы перевернуть камень, лежащий на своей самой стабильной грани, таблице. В результате камни неоднократно опрокидываются в канале 36 до тех пор, пока они не установятся таблицей вниз. Следует отметить, что низкое трение поверхности вращающегося диска 32 уменьшает вероятность того, что при движении камней через осциллирующий канал 36 любой из камней изменит свою ориентацию гранью-таблицей вниз.

Заявитель установил, что оптимальный уровень ударного воздействия зависит по меньшей мере от следующих факторов: размеров камней, ширины канала 36, длины хода при осцилляции, частоты осцилляции, скорости транспортирования через канал, траектории и длины канала, а также уровня трения между транспортирующей поверхностью и камнем. Применительно к рассматриваемому варианту приемлемыми оказались частота осцилляции 4,9 Гц и длина хода 14 мм.

Выходя из осциллирующего канала 36, камни продолжают свое движение на вращающемся диске 32 до тех пор, пока они не поступят в зону 34 контроля.

Аппарат содержит средство юстировки, сконфигурированное для юстировки положения камней на вращающемся диске 32 до того, как они поступят в зону 34 контроля. Средство юстировки может содержать поверхность, расположенную под углом к направлению движения камней. Эта поверхность может быть сконфигурирована для установки камней на вращающемся диске 32 в заданное радиальное положение.

Манипулятор содержит кронштейн 50, установленный в аппарате 10 с возможностью поворота и имеющий на своем свободном конце вакуумный стержень 52. В некоторых вариантах аппарата кронштейн 50 является сортирующим средством, сконфигурированным для снятия (захватывания) камней с вращающегося диска 32 с целью переноса их в другое место в зависимости от результата измерения параметра камня. Вакуумный стержень 52 сконфигурирован для контактирования с камнем, находящимся на вращающемся диске 32, и для приложения к камню присасывающего усилия, чтобы удерживать камень на стержне 52 при поворотном перемещении кронштейна 50 в новое положение. В некоторых вариантах аппарата кронштейн 50 может быть использован для того, чтобы снимать и перемещать камни после того, как они прошли через измерительную зону (рассматриваемую далее). В некоторых вариантах вращающийся диск 32 может быть сконфигурирован с возможностью остановки при приходе камня в определенное место, в котором кронштейн 50 может снять камень с вращающегося диска. В таких вариантах камень удерживается в неподвижной позиции за счет остановки вращающегося диска 32, что позволяет кронштейну 50 захватить и приподнять (подхватить) камень, зафиксированный на вакуумном стержне (или сопле) 52.

Варианты аппарата могут быть сконфигурированы так, чтобы при проходе камня мимо датчика 44 этот датчик регистрировал информацию о положении камня.

Камень может быть перемещен в требуемое положение в зоне 34 контроля. В некоторых вариантах аппарата такое перемещение может осуществляться пошаговыми настройками положения вращающегося диска 32 в любом направлении, основываясь на информации о положении камня относительно зоны контроля. Некоторые варианты аппарата можно сконфигурировать так, чтобы при проходе камня мимо датчика 44 вращение диска приостанавливалось, а затем реверсировалось для возврата камня в его предыдущее (известное) положение в зоне контроля, из которого камень может быть захвачен сортирующим средством, таким как вакуумный стержень (или вакуумное сопло) 52. При этом настроечные перемещения вращающегося диска в любом направлении могут продолжаться до тех пор, пока камень не будет остановлен в требуемом положении в зоне контроля.

Варианты аппарата могут быть сконфигурированы так, что информация о положении камня регистрируется датчиком 44, а вакуумный стержень (или сопло) 52 может перемещаться относительно положения камня на остановленном диске 32, чтобы захватить камень, находящийся в зоне 34 контроля.

На фиг. 4 представлена упрощенная схема аппарата 400 для измерения параметра камня (частицы рассыпного материала). Питатель 12 и наклонная поверхность 30 сконфигурированы так, чтобы направлять камни на вращающийся диск 32. Измерительная зона 402 находится на траектории, по которой движется камень при вращении диска 32. Датчик 404, который установлен вблизи измерительной зоны 402, сконфигурирован для измерения параметра камня, находящегося в этой зоне. В некоторых вариантах аппарата датчик 404 находится над измерительной зоной 402. Это значит, что, когда камень находится в измерительной зоне 402, датчик 404 находится со стороны камня, противолежащей диску 32.

Аппарат 400 сконфигурирован так, что диск 32 при своем вращении транспортирует камни от питателя 12 к измерительной зоне 402. При этом конфигурация аппарата 400 обеспечивает прекращение вращения диска 32 при приходе камня в измерительную зону. Это позволяет удерживать камень в измерительной зоне 402 в течение периода времени, достаточного для проведения точных измерений.

Желательно, чтобы при движении диска 32 камни оставались в контакте с ним без какого-либо проскальзывания. После занятия камнем неподвижного положения (например после его подачи на диск 32 питателем 12) он будет оставаться в контакте с диском 32 при условии, что скорость вращения диска 32 не является слишком высокой, а любые ускорения и торможения не слишком велики. Исключением является случай, когда необработанный алмазный материал содержит очень круглые (например сферические) камни, которые вообще не имеют стабильного положения равновесия или имеют положения с очень низкой стабильностью, так что они будут перекатываться при относительно низких скоростях и/или ускорениях диска. К счастью, в природе такие камни встречаются редко. Данная проблема может быть решена путем формирования на диске 32 множества мелких углублений (карманов), так что проблемный камень будет фиксироваться в одном из них.

Из основ кинематики должно быть понятно, что стремление предотвратить проскальзывание алмазов приведет к ограничению допустимых ускорений и торможений до доли ускорения силы тяжести. Значение этой доли определяется на основе коэффициента трения между диском 32 и камнем, которое в идеале должно быть наибольшим из практически совместимых с оптическими требованиями.

Таким образом, поверхность диска 32, несущая камни, может быть сконфигурирована для получения относительно высокого коэффициента трения. Даже если диск 32 сконфигурирован согласно этому требованию, ускорения и торможения диска 32 должны быть сведены к небольшим значениям. В этом состоит одна из причин, по которым устройства, использующие нестабильное или прерывистое движение, не применялись в данной области техники, поскольку, в конечном итоге, это снижает производительность подачи. Еще одним барьером для принятия вращения диска 32 с остановкой при входе камня в измерительную зону 402 является то, что инерция движущихся частей в известных устройствах обычно является относительно высокой, а это требует использования больших приводных усилий или моментов при ускорении и больших усилий или моментов при торможении, чтобы обеспечить требуемые параметры ускорения и торможения. В результате главные приводы оказываются крупногабаритными и дорогостоящими.

Вопреки такому подходу, вытекающему из уровня техники, авторы изобретения смогли построить аппарат, использующий новейшие легкие материалы, что сделало главные приводы малогабаритными, а их энергопотребление пренебрежимо малым (так что, если это представляется желательным, аппарат может иметь батарейное питание). Хотя производительность уменьшилась, это можно компенсировать использованием нескольких устройств, что дополнительно повысит функциональную гибкость.

Дополнительное преимущество останавливания диска 32 при входе камня в измерительную зону состоит в том, что это делает возможным измерения (например с применением камер, спектроскопии и т.д.), при которых камень должен быть неподвижным. Такие измерения требуют неподвижности камня, если нужны большое время интегрирования и/или если движение камня создаст трудности для измерений.

В некоторых вариантах аппарата измерительная ячейка 406 может включать измерительную зону 402 и датчик 404. Варианты аппарата могут быть способны измерять, в требуемом объеме, цвет, форму и качество (или прозрачность) каждого необработанного алмаза благодаря выбору соответствующей конструкции измерительной ячейки. В некоторых вариантах аппарата может обеспечиваться возможность оценивания (возможно, вместе с другими их свойствами, такими как прозрачность и размеры) цвета полированных камней, которые могут быть получены из необработанного алмазного материала.

Варианты аппарата могут быть сконфигурированы для одновременного определения, например в процессе единственного измерения, одного или более свойств камня. В данном контексте единственное измерение подразумевает измерения, ведущие к определению более одного присущего камню физического параметра, и возможность ассоциирования измеренных параметров с конкретным исследованным камнем. В вариантах аппарата и способа по изобретению подобные измерения (обеспечивающие получение данных, которые позволяют осуществить оценку камня) могут производиться одновременно в единственной измерительной зоне 402. Альтернативно, в других вариантах аппарата и способа измерения могут производиться в одной и той же измерительной зоне, но в различные моменты времени. В качестве еще одного варианта аппарат и способ по изобретению могут использовать группу измерительных зон, в которых выполняются одно или более измерений. Таким образом, хотя применительно к некоторым вариантам аппарата может быть описана единственная измерительная зона, в других вариантах первое измерение может производиться в первой измерительной зоне, а последующее измерение - во второй измерительной зоне и/или через некоторое время. Возможно также, что результат первого измерения будет определять, нужно ли вообще производить второе измерение.

В конкретных вариантах рассматриваемого аппарата, в котором на одном камне выполняется ряд измерений, каждое из них требуется ассоциировать именно с этим камнем. Естественно, должно быть понятно, что это требование не применяется, когда измерения производятся на двух различных аппаратах и идентичность индивидуальных камней теряется при их переходе между двумя аппаратами, в частности, потому что происходит перемешивание камней, например, в выходных бункерах первого аппарата.

Варианты аппарата могут обеспечивать для каждого камня данные по ряду параметров (такой ряд может именоваться вектором свойств). Другими словами, аппараты могут функционировать как интеллектуальные устройства, выдающие большое количество желательных данных для использования в любых комбинациях. Можно привести следующие примеры.

- Вектор свойств для каждого камня можно обработать, чтобы получить оценку ценности каждого камня, например, на основе измерений его размера, цвета и формы.

- Вектор свойств можно обработать с целью получить оценку ценности полированных камней, которые могут быть получены из каждого необработанного камня.

- Вектор свойств может быть использован с целью отнести камень, в зависимости от его свойств, к одной из ряда возможных категорий.

- В зависимости от вектора свойств или основанных на нем результатов анализа или классифицирования камень может быть направлен в один из ряда пунктов назначения.

- В одном предельном варианте все камни могут быть направлены в единственный пункт назначения, так что устройство и вектора свойств для каждого камня и/или результаты анализа или классифицирования на базе векторов свойств будут ассоциированы с этим конечным пунктом, чтобы получить оценку пакета в целом без физической сортировки.

- В промежуточном варианте камень может быть направлен в пункт назначения, определяемый вектором свойств или результатами его анализа. При этом вектор свойств или указанные результаты также могут быть ассоциированы с этим пунктом с целью осуществить частичную сортировку, которая, как вариант, может сопровождаться в каждом пункте детальным анализом или оцениванием, принимающим во внимание другие параметры, которые не были использованы при определении пункта назначения.

- В другом предельном варианте каждый камень может доставляться в отдельный пункт назначения и проводимый анализ вектора свойств камня будет ассоциирован именно с этим пунктом. Затем, по завершении проверки всех камней в составе пакета, камни могут быть распределены, например, по меньшему количеству лотов, каждый из которых подбирается так, чтобы получить приемлемый пакет.

В некоторых вариантах можно одновременно производить измерения группы камней, находящихся в различных измерительных зонах, и делать соответствующие выводы по измерениям в каждой зоне. Таким образом, варианты аппарата могут содержать группу измерительных зон, причем большинство требуемых измерений может производиться в каждой измерительной зоне. Более конкретно, варианты аппарата могут быть сконфигурированы для определения вектора свойств одновременно для группы камней, каждый из которых находится в отдельной измерительной зоне. Варианты аппарата могут быть также сконфигурированы для захватывания любого или каждого камня по отдельности и направления его в желательный пункт назначения. Если же интерес представляет только состав исследуемой партии, образующие ее камни могут направляться в единственный пункт назначения.

В некоторых вариантах аппарата камень предпочтительно доставляется к измерительной ячейке 406 на мобильном носителе (например на диске 32). Носитель может быть изготовлен из любого подходящего материала; однако, желательно, чтобы он был прозрачным или просвечивающим. Верхнюю поверхность носителя (на которой лежат камни) целесообразно сделать не идеально плоской, а придать ей текстуру, рассеивающую зеркально отраженное излучение, которое иначе могло бы создать, в результате интерференции, цветные помехи (кольца Ньютона) на камнях с плоскими поверхностями, таких как кристаллы.

В зависимости от конструкции осветительного средства материал может быть, по существу, прозрачным или способным рассеивать проходящий сквозь него свет, например, иметь вид молочного или матового стекла.

Качество результатов измерений, выполняемых в измерительной ячейке, зависит, в значительной степени, от качества освещения камня. Хотя допустимо любое подходящее освещение, в некоторых вариантах аппарата свет, применяемый для освещения камня, должен быть рассеянным. Кроме того, камень может освещаться источником 46 сзади, т.е. со стороны, противоположной стороне камня, обращенной к датчику. При использовании прозрачного носителя рассеяние света может производиться до его падения на носитель. Однако можно воспользоваться и источником направленного света, который проходит через молочный или матированный носитель, обеспечивающий его рассеяние. Такой подход, на первый взгляд, дает аналогичные результаты; однако, тщательный анализ изображения, как правило, показывает, что камень, отражая свет обратно в рассеивающий носитель, оказывает малозаметное влияние на уровень рассеянного света вблизи камня, что может усложнить наиболее критичные измерения.

В некоторых вариантах камень лежит на поверхности, а измерения производятся датчиком, находящимся над камнем. Такое выполнение способствует ориентированию или представлению камней конкретной формы предсказуемым и воспроизводимым образом. Кроме того, при таком выполнении камни представляются таким образом, что любые их прозрачные участки имеют желательную ориентацию.

Следует отметить, что варианты аппарата можно также сконфигурировать для наблюдения снизу при освещении сверху и при наличии прозрачного носителя. Такая возможность недоступна для камней, измеряемых в свободном падении или установленных на сопла.

В некоторых вариантах аппарата освещение является контролируемым и, относительно положения датчика 404, исходит только с задней стороны камня. Это означает, что в процессе измерения получаемый датчиком 404 свет, идущий от камня, прошел сквозь камень и, следовательно, несет информацию о "цветовой подписи" материала камня. По контрасту, в известных устройствах для определения цвета освещение, по меньшей мере частично, направлено спереди. Как следствие, в известных устройствах изображение, формируемое датчиком, может соответствовать смеси света, который был отражен от передней стороны камня, и света, который прошел сквозь камень (в типичном случае дважды, поскольку он является отраженным светом), причем разделить эти два компонента света невозможно. Это может создавать значительные трудности при калибровке, при которой часто цветовой состав света, отраженного от передней стороны, отличается от цветового состава света, идущего от задней стороны.

В некоторых вариантах свет, проходящий внутрь камня, имеет точно такой же цвет, что и фоновый свет, принимаемый от носителя, поскольку свет, проходящий через камень, уже прошел сквозь носитель. Это означает, что любое наблюдаемое различие в цвете между камнем и носителем (за исключением очень слабо различающихся френелевских потерь, обусловленных различиями в хроматической дисперсии) является результатом окрашенности камня. Любая незначительная окрашенность носителя на результат не влияет. В отличие от этого, в известных устройствах часть света проходит внутрь камня и отражается обратно, не входя в носитель, тогда как другая часть света входит только в носитель. Поэтому известные устройства чувствительны к окрашиванию носителя, которое требуется тщательно контролировать и калибровать, что делает эти устройства менее надежными.

Параметры камней могут быть измерены любым подходящим для этого датчиком 404. Однако в некоторых вариантах аппарата датчик 404 может содержать систему, формирующую изображение, такую как цветную камеру с ПЗС- или КМОП-датчиком. В других вариантах могут применяться другие датчики с различными спектральными чувствительностями.

В некоторых вариантах аппарата спектральный состав света от источника освещения может быть согласован со свойствами датчика, предпочтительно так, чтобы уровни света в каждом канале в отсутствие объекта были сбалансированы. Однако возможны ситуации, когда это требование является бесполезным или нежелательным, например, если датчик 404 сконфигурирован для измерения флуоресценции.

В некоторых вариантах освещение может быть постоянным или квазипостоянным в том смысле, что, если и присутствуют какие-либо флуктуации, например, вследствие нестабильности сети питания, они могут быть сглажены увеличением времени интегрирования для датчика 404. Альтернативно, освещение может осуществляться в форме вспышки или единственного импульса ограниченной длительности, что позволит устранить влияние движения (если оно имеется).

Следует отметить, что в одном варианте в поле зрения датчика измерительной ячейки может находиться группа частиц рассыпного материала (камней), которые могут быть доставлены в измерительную ячейку любыми подходящими средствами. При этом измерительная ячейка может быть использована для определения по меньшей мере одного физического свойства любого (любых) или всех присутствующих камней, например, по единственному изображению, на котором имеются все эти камни. Как опция, с каждым камнем, охарактеризованным таким способом, можно ассоциировать вектор свойств, используя положение камня в поле, сформированном изображением. Как вариант, можно использовать дополнительное средство, чтобы забирать любые или все камни из их положений в указанном поле с целью их перемещения в пункт назначения, задаваемый данными в релевантном векторе свойств. Альтернативно, может быть определен агрегированный вектор свойств, возможно, характеризующий свойства множества камней в целом. В этом или аналогичном случае все камни могут быть доставлены транспортирующим средством в пункт назначения, бункер или иную емкость, с которым (которой) можно ассоциировать все индивидуальные векторы свойств, агрегированный вектор или свойства, определенные, по меньшей мере частично, из указанных данных, например среднюю ценность камней. Это позволит получить быстрый метод суммарной оценки камней.

Альтернативно или в дополнение, в измерительной зоне 402 или в других измерительных зонах могут иметься и другие датчики. В качестве неограничивающих примеров, полезными могут оказаться следующие устройства.

- Вместо или в дополнение к описанному измерению, может использоваться его модификация, в которой освещение, в отличие от описанного варианта, производится не только с задней стороны камня. Такое измерение, хотя и не обладающее описанными преимуществами, может оказаться приемлемым для получения полезной информации. Варианты могут включать применение непрозрачного носителя, освещение спереди и использование источника света, формирующего направленный пучок, чтобы получить силуэт или создать другие эффекты.

- Можно сконфигурировать датчик или датчики для измерения параметров камней по направлениям, отличным от направления строго сверху вниз. В некоторых вариантах аппарата дополнительные датчики могут быть ориентированы под прямыми углами к нормали к поверхности. Соответствующий датчик будет формировать вид, аналогичный видам спереди или сбоку в черчении, чтобы дополнить вид в плане (получаемый, когда датчик находится над камнем). Следует отметить, что в простейшем варианте такой вид может обеспечить прямое измерение высоты объекта, которую обычно нельзя получить из вида в плане. Можно, однако, отметить, что в некоторых случаях, с учетом правильной формы кристаллов, образующих драгоценные камни, имеется возможность определить данный параметр по виду в плане.

- Любую из описанных схем измерения можно реализовать, используя одномерный (предпочтительно линейный) датчик, такой как линейный сканирующий датчик, с осуществлением сканирования за счет движения объекта.

В некоторых вариантах после того, как камень прошел через одну или более измерительных зон, может быть установлено, что измеренные параметры являются непригодными. Так, может быть обнаружено, что измеренные параметры определены неточно или неудачно. В таких обстоятельствах варианты аппарата могут быть выполнены с возможностью вращения диска 32 таким образом, чтобы камень совершил еще один проход через измерительную зону. Тем самым будет обеспечена возможность провести еще одно измерение и классифицировать камень, что оказалось проблематичным в предыдущий раз, например, из-за того что ориентация камня была неидеальной.

В других вариантах аппарата кронштейн 50 (показанный на фиг. 1 и 2), который имеет только одно сопло, может быть заменен переносящим узлом, несущим группу вакуумных сопел. Следовательно, в таких вариантах переносящий узел является сортирующим средством. Преимущество такого решения состоит в том, что данная конфигурация повышает производительность, поскольку измерительная ячейка используется более интенсивно; кроме того, такую конфигурацию легче использовать при наличии более одной измерительной ячейки.

Как показано на фиг. 5 и 6, переносящий узел 500 содержит вращающуюся деталь (в форме диска), которая несет сопла 502, способные захватывать камень под действием вакуума. Сопла 502 способны также к вертикальному перемещению и используют пневматическое управление подъемом или опусканием камня с конца сопла на поверхность для целей измерения.

Как было описано выше, камни помещают на вращающийся диск 32 посредством питателя 12 (см. фиг. 1-3). Параметры камней измеряются датчиком (которым может быть камера) 504, когда они лежат на диске 32. Диск может быть остановлен в измерительной зоне, соответствующей датчику 504. Кроме того, диск 32 может быть остановлен с целью перевести камень в неподвижное состояние, чтобы переносящий узел 500 мог забрать камень с диска 32. Когда первый камень можно будет забрать с диска 32 (например, в точке А), активируется линейный актуатор 506, расположенный непосредственно над соплом 502 и обеспечивающий опускание сопла 502 к поверхности диска 32, чтобы забрать с него камень под действием вакуума. После этого актуатор 506 получает команду вернуть сопло 502 в его исходное положение по вертикали.

После того как камень поднят, переносящий узел 500 поворачивается на заданный угол, так что первый камень переносится в точку В, в которой он ожидает момента, когда датчик 508 в первой измерительной зоне С будет готов для подачи к нему камня. Этот, начальный поворот приводит также второе сопло 502 в положение А, в котором может быть позднее захвачен второй камень точно так же, как это было описано выше.

Как только датчик 508 в измерительной зоне С будет готов к работе, переносящий узел 500 поворачивается второй раз, чтобы перенести первый камень на первом сопле 502 в положение над измерительной зоной С. Второй актуатор 506, находящийся над измерительной зоной С, заставляет первое сопло 502, несущее первый камень, опуститься вертикально вниз к измерительной зоне С на поверхности. В этот момент вакуум снимается и, как вариант, подается положительное давление, чтобы отделить первый камень от первого сопла 502. Линейный актуатор 506 обеспечивает первому соплу 502 возможность вернуться в свое исходное положение по вертикали. Затем датчиком 508 в измерительной зоне С производится измерение параметра первого камня.

Второй поворот переносящего узла 500 приведет третье сопло 502 в положение А. Пока производится измерение первого камня в зоне С, третий камень захватывается третьим соплом из точки А, как это было описано выше. Когда измерение завершено, измеренный первый камень поднимается первым соплом 502, снова с использованием линейного актуатора 506, а переносящий узел 500 поворачивается на один шаг, чтобы перенести первый камень к точке над второй измерительной зоной D (соответствующей еще одному датчику 510), второй камень к точке над измерительной зоной С и третий камень к точке В. Аналогичным образом можно ввести еще одну или более измерительных зон. Измерительные зоны могут требовать освобождения камня, или измерение может проводиться при удерживании камня на конце сопла 502.

Когда камни проходят через зону Е, они сбрасываются с конца сопла 502 (в результате снятия вакуума и, как вариант, приложения положительного давления) в одно из множества выходных гнезд 512, каждое из которых соответствует категории камня, определенной на основании его физических свойств, измеренных одним или более датчиками 504, 508, 510.

В описанном стартстопном режиме аппарат функционирует постоянно, пока имеются камни, которые нужно захватывать посредством сопла. При этом движение переносящего узла определяется длительностью самого медленного измерения при полном использовании положения, соответствующего этому измерению.

В некоторых вариантах аппарата, в том числе в проиллюстрированном на фиг. 7, фиксированные выходные гнезда заменены большим количеством гнезд 700, находящихся на третьем вращающемся диске 702. Преимущество этой конфигурации состоит в том, что она позволяет задать большее количество категорий для измеренных камней, чем это возможно в фиксированной конфигурации. Перед сбросом камня к нему подводится, вращением, требуемое гнездо 700.

В других вариантах аппарата, в том числе в проиллюстрированном на фиг. 8, может быть использована группа независимо вращающихся концентричных дисков 800, 802, 804. На фиг. 8а диски 800, 802, 804 схематично изображены в сечении. Верхние поверхности этих дисков взаимно смещены по вертикали, так что камни занимают различные вертикальные положения. В вариантах аппарата разница по высоте между верхними поверхностями дисков 800, 802, 804 может составлять 2-7 мм, например 5 мм. Диски 800, 802, 804 могут быть сконфигурированы для вращения с различными или, альтернативно, с одинаковыми угловыми скоростями.

В вариантах аппарата, содержащих взаимно независимые диски, каждый из питателей 12 может быть сконфигурирован для подачи камней на каждый соответствующий ему диск 800, 802 или 804.

При этом на периферии наружного диска 800 (см. фиг. 8b) установлен датчик 806 (которым может быть камера) для измерения параметра камней, находящихся на верхней поверхности каждого из дисков 800, 802, 804. В некоторых вариантах аппарата (см. фиг. 8 с) датчик 806 содержит три датчика 806а-806 с, каждый из которых сконфигурирован для измерения одного или более параметров камня, находящегося на соответствующем диске 800, 802, 804.

В других вариантах датчик может состоять из единственного датчика, сконфигурированного для измерения параметров камней, находящихся на любом из дисков 800, 802, 804. В таких вариантах глубина поля зрения датчика может изменяться, чтобы обеспечить измерение параметров камня в соответствующем месте на диске 800, 802 или 804. Например, каждый из дисков 800, 802, 804 может поворачиваться до тех пор, пока камни, находящиеся на каждом из них, не пройдут в соответствующие измерительные зоны в поле зрения датчика 806. После этого диски 800, 802, 804 могут быть остановлены, чтобы камни в измерительных зонах пришли в неподвижное состояние. Датчик может быть выполнен с глубиной поля зрения, подходящей для измерения одного или более параметров первого камня на первом диске 800, так что он сможет выполнить одно или более измерений этого камня. По завершении одного или более измерений датчик 806 может быть перестроен так, чтобы глубина его поля зрения подходила для измерения одного или более параметров второго камня, находящегося на втором диске 802, чтобы провести одно или более измерений этого камня. По завершении одного или более измерений второго камня датчик 806 может быть перестроен так, чтобы глубина его поля зрения подходила для измерения одного или более параметров третьего камня, находящегося на третьем диске 804, чтобы провести одно или более измерений этого камня.

Следующий пример аппарата будет далее описан со ссылками на фиг. 9а-9с.

Просвечивающий диск 901, имеющий, например, прозрачную полированную поверхность из перспекса (которая может быть верхней), присоединен у своего центра 902 к шаговому двигателю 920. На фиг. 9 шаговый двигатель 920 показан отделенным от диска 901, но это сделано только для наглядности, тогда как этот двигатель может быть связан с диском, например, механической связью и выполнен с возможностью вращения диска 901 дискретными угловыми шагами. Шаговый двигатель 920 может под управлением управляющего средства 922 приводить диск 901 во вращение вокруг вертикальной оси, проходящей через центр 902 диска. Управляющим средством 922 может быть, например, процессор компьютера, сконфигурированный для выполнения программного кода с целью управления вращением диска 901 и, как вариант, вращением роликов роликового бункера. Диск 901 может иметь диаметр 150 мм и толщину 3 мм и располагаться в горизонтальной плоскости. Управляющее средство 922 может обеспечивать, посредством шагового двигателя 920, изменение углового положения диска 901 относительно произвольно заданного исходного положения, так чтобы в определенный момент времени диск имел определенное угловое положение.

Питатель, содержащий описанный выше роликовый бункер (на фиг. 9а не изображен), может быть установлен с возможностью помещать камни вблизи зоны 903 в центральной области диска 901. Через некоторое время после того, как роликовый бункер поместит камни на диск 901, диск 901 будет поворачиваться шаговым двигателем 920 под управлением управляющего средства 922 в различные угловые положения и камни будут забираться из зоны 903. Например, на фиг. 9а камень В1 - это камень, только что помещенный в зону 903, а камень А1 - это камень, помещенный в эту зону раньше, при немного ином угловом положении диска 901.

Движения роликов бункера и диска 901 могут быть согласованы. Другими словами, если диск 901 повернулся по часовой стрелке на определенный угол, перемещение роликов будет пропорционально этому углу. Соотношение между движением диска 901 и движением роликов бункера может задаваться управляющим средством 922. Связь между вращением диска 901 и вращением роликов бункера через управляющее средство 922 предпочтительнее, чем механическая связь. Результат описанной операции может состоять в размещении последовательности камней, включающей, например, камни А1, В1 в зоне 903 на диске 901. При этом соотношение между движениями диска 901 и роликов бункера может задаваться таким, чтобы обеспечить перемещение диска 901, достаточное, например, для того, чтобы камни, выданные роликами бункера, в типичном случае только соприкасались.

При вращении диска 901 камни А1, В1 приходят в контакт с фиксированным кулачком 904, установленным на небольшом расстоянии над диском. Этот кулачок зафиксирован относительно вращающегося диска 901. В результате вращения диска кулачок 904 выталкивает камни из центральной области диска на его периферию, как это показано на фиг. 9а для камней А2, В2, A3, В3. Профиль кулачка в зоне периферии выполнен сужающимся. Процесс выталкивания приводит к пространственному разделению камней, т.к. их среднее угловое положение относительно диска 901 остается неизменным, тогда как в радиальном направлении они удаляются от центра диска. В конкретном примере аппарата периферия диска 901 выполнена просвечивающей, причем она может быть изготовлена из прозрачного полированного перспекса.

Описанный механизм обеспечивает формирование на диске 901 последовательности пространственно разделенных камней на радиальном расстоянии, соответствующем наружной поверхности кулачка 904 плюс половина типичного диаметра камней. Расстояние между камнями и их позиционирование необязательно должны быть идеальными, поскольку последующий процесс допускает определенное варьирование этих параметров.

Поле зрения измерительной ячейки проиллюстрировано в виде прямоугольника 906. Эта ячейка может содержать цифровую камеру 924, например типа выпускаемых фирмами Nikon или Canon, снабженную объективом, обеспечивающим формирование изображения с полем, по меньшей мере равным полю 906. Камера 924 проиллюстрирована на фиг. 9 штриховым прямоугольником, чтобы показать, что она расположена над диском 901. Таким образом, камера 924 - это камера для получения видов в плане под управлением управляющего средства 922, которая может передавать изображения средству 926 обработки изображений. Это средство может содержать процессор, сконфигурированный для выполнения компьютерного программного кода для обработки изображений, сформированных камерой. Средство 926 обработки изображений и управляющее средство 922 могут быть реализованы в одном процессоре. Подходящие размеры поля 906 могут составлять 30 мм в тангенциальном направлении и 20 мм в радиальном направлении; однако, возможны и другие размеры.

Освещение осуществляется с нижней стороны диска посредством массива светодиодов (СД), которые могут включать СД, испускающие свет одного или более из красного, зеленого и синего цветов. СД могут быть установлены под рассеивающим свет элементом, изготовленным, например, из матированного перспекса и находящимся, например, на 10 мм ниже поверхности диска 901. СД могут быть размещены так, чтобы освещать поле, большее, чем обозначенное, как 906.

Длина поля 906 (его размер в тангенциальном направлении) и его расстояние от центра 902 диска 901 задают угловое приращение поворота диска 901, обозначенное на фиг. 9а, как 907. Управляющее средство 922 может быть сконфигурировано так, чтобы диск 901 поворачивался между последующими изображениями на этот или меньший угол. В результате ни один из камней не сможет пройти через измерительную ячейку без получения информации о нем камерой 924.

В дополнение, имеется профильная (боковая) камера 908, установленная для получения вида камня (частицы материала) в измерительной ячейке сбоку. Может иметься также ассоциированное осветительное средство (не изображено). Поле зрения профильной камеры 908 расположено тангенциально по отношению к диску 901, а его длина в тангенциальном направлении согласована с длиной поля 906. Камера 908 создает двумерное изображение поля над диском 901 с высотой, превышающей высоту анализируемых камней и составляющей, например, 10 мм.

При функционировании аппарата по фиг. 9а диск 901 поворачивается на угол, меньший или равный углу 907, и изображение поля 906 формируется с помощью одной или обеих камер 908, 924. Эта операция повторяется до тех пор, пока объект, находящийся в поле 906, не будет идентифицирован средством 926 обработки изображений. В примере, проиллюстрированном фиг. 9а, в поле 906 находятся два объекта А4 и В4, при этом средство 926 обработки изображений способно зарегистрировать их индивидуальные положения и другие их физические свойства, например цвет, наблюдаемую форму, размеры и/или прозрачность.

Дополнительные данные, например высота объекта, могут быть получены от профильной камеры 908.

Чтобы проиллюстрировать данные (в виде фотографий), которые могут быть получены от камер 908, 924, на фиг. 9b представлено изображение, полученное от камеры 924, наведенной на поле 906. По этому изображению можно сделать вывод, что объект А4 является, по существу, квадратным в плане и относительно темным, тогда как объект В4, по существу, круглый в плане и более прозрачный. На фиг. 9 с иллюстрируются данные, полученные от профильной камеры 908 и соответствующие виду сбоку. На основании этой, дополнительной информации объект А4 представляется имеющим форму пирамиды, а объект В4 - примерно цилиндрическую форму. Система может быть прокалибрована, и/или может быть известен размер поля, так что средство 926 обработки изображений будет способно определить размер частиц в поле 906.

Подобные данные могут быть выведены в процессе автоматической операции, выполняемой средством 926 обработки изображений с целью получить вектор свойств для каждого объекта.

Можно, например, определить положение центроида каждого объекта относительно поля и, следовательно, угловое и радиальное положения объектов на диске 901. Эти данные вместе с высотой объекта задают положение каждого объекта по отношению к диску 901.

Такая информация используется для управления вакуумным соплом 912, которое установлено на кронштейн 911 и может поворачиваться вокруг вертикальной оси 910 в горизонтальной плоскости. Кронштейн 911 выполнен также с возможностью юстировочного перемещения по высоте. Управление кронштейном 911 и соплом 912 осуществляется управляющим средством 922.

После того как объект был идентифицирован и проанализирован, определяется местоположение этого объекта по результатам сортировки. Этим местоположением может быть, например, один из группы приемных бункеров 913. Каждый приемный бункер 913 может быть выполнен, например, в форме вертикальной трубки, герметично перекрытой у основания, но открытой сверху. Приемные бункеры 913 могут образовывать, по существу, круглый приемный массив. В конкретном примере приемные бункеры 913 могут крепиться к периферии носителя приемного массива 914 или другого, по существу, круглого компонента, поворотного вокруг центральной оси.

Приемный массив может вращаться с постоянной и относительно высокой угловой скоростью, например совершать один оборот за одну или две секунды. Данный массив может приводиться во вращение двигателем 928 под управлением управляющего средства 922. Это средство может быть сконфигурировано с возможностью рассчитать положение любого из приемных бункеров 913 в любой момент времени.

Управляющее средство 922 будет пошагово поворачивать диск 901, так что, например, камень А5 окажется вблизи позиции 915 снятия. Другими словами, камень А5 будет отделен от позиции 915 снятия менее чем одним угловым шагом 907. На следующем шаге, вместо осуществления полного шагового перемещения, управляющее средство 922 продвинет диск 901 на меньший угол, рассчитанный управляющим средством 922 так, чтобы центроид объекта А5 оказался в позиции 915, которая находится под дугой, по которой перемещается сопло 912.

Затем сопло 912 будет подведено к позиции 915 на нужную высоту, определяемую по изображению, полученному профильной камерой 908 (и показанному на фиг. 9с), и к соплу может быть приложен вакуум, чтобы поднять (подхватить) камень. Точное положение на дуге перемещения сопла 912, в котором нужно поднять камень, может быть определено по позиционным данным, содержащимся в изображении (показанном на фиг. 9b), которое получает камера 924, наведенная на поле 906.

В альтернативном варианте позиция 915 снятия, а также сопло 912, кронштейн 911 и, следовательно, дуга перемещения сопла могут быть сдвинуты ближе к измерительной ячейке и полю 906. В конкретном варианте аппарата сопло 912 и кронштейн 911 могут быть сконфигурированы так, чтобы дуга перемещения сопла 912 проходила через поле 906. Это снижает вероятность смещения камня относительно диска 901 из положения, определенного по изображениям, полученным камерой, рассчитанной на вид в плане, и профильной камерой 908.

После этого управляющее средство 922 определяет момент освобождения (выдачи), т.е. момент, когда выбранный приемный бункер 913 окажется в определенном положении, таком как положение, показанное на фиг. 9а, т.е. под дугой перемещения вакуумного сопла 912. Производится расчет движения кронштейна 911, необходимого, чтобы расположить вакуумное сопло 912 над указанным положением в момент выдачи, и кронштейн 911 перемещается соответствующим образом. Кронштейн можно перемещать так, чтобы его скорость соответствовала скорости приемного массива. Линейная скорость кронштейна может также соответствовать линейной скорости приемного бункера приемного массива. Таким образом, сопло 912 может отслеживать положение приемного бункера в зоне, в которой дуга перемещения сопла 912 совпадает с периферией приемного массива 914. В нужный момент вакуум снимается или заменяется подаваемым под давлением воздухом, так что объект падает с сопла 912 в приемный бункер 913.

Описанный процесс продолжается до тех пор, пока в течение нескольких полных оборотов диска не будет обнаружено ни одного камня или не будет обнаружено, что один из приемных бункеров 913 заполнен.

В то время как на фиг. 9а схематично показан один вариант аппарата, должно быть понятно, что задачи изобретения могут быть решены и при многих других расположениях элементов этого аппарата. Во-первых, вблизи точки 915 снятия дуга перемещения вакуумного сопла 912 может быть ориентирована относительно центра 902, по существу, в радиальном направлении, так что положение выдачи может быть выбрано так, чтобы учесть соответствующие вариации в положении камня, который должен быть снят. Во-вторых, вблизи точки сбрасывания (например вблизи бункера 913) камень может двигаться, по существу, по касательной к кругу, образованному массивом 914, так что движения сопла 912 и, например, приемного бункера 913 могут совпадать в течение определенного периода, что облегчит операцию переноса камня.

На фиг. 9а представлена схема, в которой три центра 902, 910 и 918 траекторий движения (через 918 обозначен центр вращения приемного массива 914) находятся на одной линии. Хотя такое расположение удобно, оно не является обязательным. Действительно, чтобы надежно управлять переносом камня, важно обеспечить управление силами, которые сопло должно прикладывать к камню в горизонтальной плоскости в процессе ускорения (иначе камень может упасть). Кинематика и интуиция приводят к выводу, что радиус дуги (т.е. длину кронштейна 911) не следует делать слишком коротким (короткой) и в других схемах, причем смещение точки 910 поворота с центральной линии других движений может облегчить эту или другие задачи.

Должно быть также понятно, что важная цель переноса может быть достигнута и при использовании траекторий, отличных от дуги. Например, вакуумное сопло или аналогичный компонент может перемещаться по прямой линии, отходящей от диска 901 в радиальном направлении и доходящей по касательной до приемного массива 914 (положение которого должно быть соответственно изменено). Таким образом, должно быть понятно, что выбор траектории и реализующих ее средств, а также взаимное расположение компонентов, включающее практические конструктивные компромиссы, чтобы приблизиться к описанным идеальным схемам, полностью соответствует главным идеям изобретения.

Описанный аппарат обладает многими преимуществами по сравнению с уровнем техники.

Легко видеть, что функция диска 901 состоит в том, чтобы пространственно разделить, обеспечить наблюдение и, возможно, переместить камень в единственную позицию, из которой он может быть снят с диска. Например, согласно RU 2424859 С1 для диска предусмотрены и другие функции, включая обеспечение достаточно эффективного распределения камней, что делает диск более массивным, менее функционально гибким и удобным. За счет устранения этих функций весь оборот на 360° может быть посвящен функциям, сохраненным за диском.

Известно, что увеличение радиуса расположения камней на диске на некоторую долю приведет к увеличению расстояния между их центрами, в среднем, на ту же долю. Однако, если размеры кулачка ограничены до малого сектора диска, например составляющего 10°, значительное увеличение радиуса и, следовательно, расстояния между камнями становится нереализуемым, т.к. кулачок стал бы слишком крутым, что привело бы к нестабильной работе, проскальзываниям, заклиниваниям и т.п.Именно поэтому известные устройства ограничены достижением минимальных или незначительных (несущественных) приращений в пространственном разделении камней посредством этого, полезного в других отношениях механизма.

По контрасту, предлагаемый аппарат может использовать значительный угол поворота, в пределах которого камень находится в контакте с кулачком, например равный 90° или 120°. Путем увеличения угла, который перекрывает кулачок 904, авторы изобретения смогли увеличить изменение его радиуса и, следовательно, радиуса движения камней, не нуждаясь при этом в непрактично крутом профиле кулачка.

Должно быть также понятно, что для аппарата приемлемо некоторое взаимное наложение камней, поскольку их удаление с диска производится под управлением, учитывающим положения камней. Воздействие сжатым воздухом не может обеспечить такую степень селективности и различить два близкорасположенных, возможно, касающихся камня.

Благодаря измерению камня, лежащего на поверхности, а не в свободном падении или зафиксированного на вакуумном сопле, уменьшается вариабельность ориентации. Как правило, объекты будут находиться в положении, которое минимизирует высоту их центра тяжести над диском, часто на плоской грани. Как следствие симметрии, присущей кристаллам, например алмазам, другая плоская грань будет в этом случае находиться сверху, что увеличит возможности прибора наблюдать внутренний объем объекта.

Второй, профильный (боковой) вид под прямым углом к первому виду (в плане) позволяет легко измерить высоту (или толщину) объекта. Применительно к необработанным алмазам это позволяет измерять толщину "плоских" алмазов, т.е. тонких камней с двумя большими плоскими гранями. Эта задача с трудом решается в устройствах с произвольной ориентацией, например, при свободном падении или на сопле даже при использовании нескольких видов.

Должно быть также понятно, что измерение может быть усилено путем получения серии изображений камней в одном положении, но при различном освещении. Так, использование для освещения ультрафиолетового излучения (например с длиной волны 365 или 385 нм) от СД позволяет измерить уровень флуоресценции в исследуемых алмазах, который является важным фактором при их оценивании. Благодаря тому что камни в измерительной ячейке неподвижны, имеется, в принципе, достаточно времени для получения серии неразмытых изображений, каждое из которых соответствует одному и тому же виду.

Поскольку аппарат может измерять группу свойств, таких, например, как цвет, форма, прозрачность, размер и флуоресценция, и выводить из них другие свойства, такие как цвет полированных камней, выход и прозрачность полированных камней и т.д., полученные данные могут быть достаточны, чтобы полностью рассортировать камни, например на необработанные или ограненные драгоценные камни, по их финальным категориям или приемным бункерам. Обычно это составляет проблему, особенно если требуется физически распределить продукцию на индивидуальные объекты (например имеющие индивидуальную цену) по цвету, форме и категории. Такой процесс может потребовать, например, 10, 30, 100 или более приемных бункеров.

Введение приемного массива, включающего в себя множество приемных бункеров, установленных на непрерывно движущийся круглый компонент, позволяет решить эту проблему с помощью бункеров, которые можно установить достаточно близко друг к другу, чтобы добиться приемлемых размеров приемного массива.

Если приемный массив непрерывно вращается, а выдача объектов происходит, когда под соплом находится нужный бункер, средняя задержка для поступления объекта в конкретный бункер будет соответствовать времени, за которое под соплом пройдет половина бункеров. Поэтому желательно перемещать бункеры быстро и обеспечить малый зазор между ними. При этом возникают две проблемы. Во-первых, момент освобождения становится весьма критичным, и им нелегко управлять путем снятия вакуума,. Во-вторых, когда камень освобождают, он имеет большую горизонтальную скорость относительно бункера и способен удариться о боковую стенку трубчатого бункера и отскочить от нее несколько раз или выскочить в другой бункер, что приведет к ошибкам выдачи, которых следует избегать.

Описанный вариант устраняет эти трудности или существенно ослабляет их путем согласования движения сопла с движением приемного бункера, так что в точке освобождения камень имеет ту же линейную скорость, что и бункер в момент поступления в него камня. Это гарантирует, что камни будут падать прямо в трубки бункеров. Положение трубки относительно сопла сохраняет свою важность, но этим параметром относительно легко управлять, тогда как момент отпускания и последующее движение, которыми трудно управлять, становятся относительно неважными. Авторы изобретения обнаружили, что точность выдачи значительно улучшается по сравнению с ситуацией, когда сопло при выдаче является неподвижным.

Например, в системе, имеющей приемный массив с 40 приемными трубками, распределенными по кругу с диаметром 450 мм при расстоянии между смежными трубками примерно 36 мм, аппарат способен функционировать при угловой скорости 1 об./с (средняя задержка 0,50 с) или даже 2 об./с (средняя задержка 0,25 с). При этом диск и кронштейн (который может иметь длину около 120 мм) могут приводиться в движение шаговыми двигателями относительно малой мощности с драйверами Moons MSST5-S, причем ни один из этих двигателей не будет создавать серьезной механической опасности из-за их очень низких значений момента при заторможенном двигателе.

Еще одно из преимуществ непрерывно вращающегося приемного массива состоит в том, что становится возможным подавать камни из различных систем анализа в один вращающийся приемный массив посредством отдельных для каждой системы поворотных кронштейнов, установленных в различных точках по периферии массива.

Следует отметить, что в чертежи, представленные как иллюстрации описанных выше аппарата и способа, для наглядности были включены только те компоненты, которые необходимы для пояснения конкретных функций аппарата. При этом должно быть понятно, что детали, иллюстрирующие признаки аппарата или способа на одной или более фигурах, могут быть использованы, если это необходимо, и в других вариантах. Другими словами, специалист легко убедится, что предложен аппарат, который содержит любые из раскрытых признаков, в том числе используемые совместно с другими признаками.

Может быть сконфигурирована компьютерная программа для осуществления любого из описанных вариантов способа. Такая программа может быть записана в машиночитаемой среде и являться компьютерным программным продуктом, который может содержать энергонезависимую запоминающую среду, пригодную для использования компьютером. Данный продукт может содержать машиночитаемый программный код, записанный в указанной среде и сконфигурированный для осуществления предложенного способа. Компьютерный программный продукт может быть сконфигурирован для реализации некоторых или всех вариантов данного способа с использованием по меньшей мере одного процессора.

Должно быть понятно, что некоторые или все варианты предложенного способа могут быть реализованы с использованием программных команд, которые выполняются одним или более компьютерными контурами. Эти команды могут подаваться в процессорный контур универсального назначения, специализированный компьютерный контур и/или в иной контур для обработки программируемых данных, входящий в состав аппарата, так что команды, выполняемые процессорным контуром компьютера и/или иного устройства для обработки программируемых данных, управляют или изменяют состояние транзисторов, значений, записанных в памяти и различных аппаратных компонентов в соответствующих контурах, чтобы реализовать функции/действия, проиллюстрированные в блок-схемах и/или в блоках аппарата или способа, и создать, тем самым, средство (функциональность) и/или структуру для осуществления указанных функций/действий.

Программные команды могут быть также записаны в машиночитаемой среде, которая, в результате, заставляет компьютер или иное устройство для обработки программируемых данных функционировать определенным образом, так что выполнение указанных команд, включая команды, реализующие описанные выше функции/действия, приводит к изготовлению определенного изделия.

Материальная энергонезависимая машиночитаемая среда может включать электронную, магнитную, оптическую, электромагнитную или полупроводниковую систему хранения данных. Конкретными примерами машиночитаемой среды являются: портативная компьютерная дискета, контур памяти с произвольным доступом, контур постоянной памяти, контур стираемой программируемой постоянной памяти (флэш-память), портативное запоминающее устройство на компакт-дисках и портативное цифровое запоминающее устройство на видеодисках (DVD/Blu-ray).

Программные команды могут быть также загружены в компьютер и/или в иное программируемое устройство для обработки данных, чтобы обеспечить выполнение на данном компьютере и/или ином программируемом устройстве последовательности операций с целью реализовать запускаемый посредством компьютера процесс, так что выполняемые на компьютере или другом программируемом устройстве команды обеспечивают выполнение операций, реализующих описанные функции/действия.

Таким образом, изобретение может быть реализовано с использованием аппаратных и/или программных средств (включая специализированные микросхемы, резидентные программные средства, микрокод и т.д.), которые реализуются с использованием процессора и которые могут именоваться "контурами", "модулями" и т.п.

Следует также отметить, что в некоторых альтернативных вариантах описанные функции/действия могут осуществляться в порядке, отличном от описанного.

Каждый рассмотренный в данном описании признак может осуществляться в рамках изобретения самостоятельно или в соответствующем сочетании с любым другим признаком, описанным выше или проиллюстрированном на чертежах.

Специалист в данной области сможет без труда предложить другие варианты изобретения, не выходящие за пределы прилагаемой формулы.

Аппарат для анализа драгоценных камней содержит измерительную ячейку, содержащую по меньшей мере один датчик и измерительную зону, причем по меньшей мере один датчик сконфигурирован для измерения одного или более параметров драгоценного камня, когда он находится в измерительной зоне. Аппарат содержит также транспортирующее средство для транспортирования драгоценного камня к измерительной зоне, сконфигурированное с возможностью удерживания или поддерживания драгоценного камня в измерительной зоне неподвижным на время измерения по меньшей мере одним датчиком одного или более параметров драгоценного камня. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Аппарат для анализа драгоценных камней, содержащий:

измерительную ячейку, содержащую по меньшей мере один датчик и измерительную зону, причем по меньшей мере один датчик сконфигурирован для измерения одного или более параметров драгоценного камня, когда он находится в измерительной зоне;

транспортирующее средство для транспортирования драгоценного камня к измерительной зоне, сконфигурированное с возможностью удерживания или поддерживания драгоценного камня в измерительной зоне неподвижным на время измерения по меньшей мере одним датчиком одного или более параметров драгоценного камня,

причем указанное транспортирующее средство представляет собой диск, который способен вращаться в горизонтальной плоскости и на который опираются драгоценные камни так, что обеспечена возможность транспортирования драгоценных камней к измерительной зоне; и

питатель, сконфигурированный для непрерывной поштучной подачи драгоценных камней из пакета драгоценных камней на указанный диск.

2. Аппарат по п. 1, дополнительно содержащий шаговый двигатель, способный осуществлять пошаговое вращение диска.

3. Аппарат по п. 1, дополнительно содержащий процессор, сконфигурированный как управляющее средство для управления вращением диска.

4. Аппарат по п. 1, в котором диск содержит прозрачный или просвечивающий материал, а аппарат дополнительно содержит источник света, сконфигурированный для освещения сквозь диск драгоценного камня, находящегося в измерительной зоне.

5. Аппарат по п. 4, в котором источник света содержит один или более светодиодов, сконфигурированных для испускания света, имеющего один или более из следующих цветов: красный, синий и зеленый.

6. Аппарат по п. 4, в котором датчик находится рядом с измерительной зоной у ее стороны, по существу, противоположной источнику света.

7. Аппарат по п. 1, в котором питатель содержит роликовый бункер, содержащий два противолежащих ролика и сконфигурированный для подачи драгоценного камня на диск при вращении роликов.

8. Аппарат по п. 7, в котором роликовый бункер сконфигурирован для подачи драгоценного камня в зону во внутренней области диска, при этом диск дополнительно содержит кулачок, зафиксированный по отношению к вращению диска и сконфигурированный для смещения при вращении диска драгоценных камней к периферии диска.

9. Аппарат по п. 7, в котором управляющее средство сконфигурировано для управления вращением противолежащих роликов в зависимости от вращения диска с обеспечением, по существу, взаимного касания драгоценных камней при их подаче в указанную зону во внутренней области диска.

10. Аппарат по п. 1, в котором по меньшей мере один датчик содержит первую камеру, сконфигурированную для формирования изображения драгоценного камня, находящегося в неподвижном состоянии в измерительной зоне.

11. Аппарат по п. 10, в котором по меньшей мере один датчик дополнительно содержит вторую камеру, сконфигурированную для формирования изображений под прямым углом к изображениям, формируемым первой камерой.

12. Аппарат по п. 1, в котором по меньшей мере один датчик сконфигурирован для измерения группы параметров драгоценного камня, находящегося в неподвижном состоянии в измерительной зоне.

13. Аппарат по п. 12, в котором указанная группа параметров включает два или более из следующих параметров: цвет, прозрачность, размер, форма, флуоресценция, местоположение на диске и ориентация.

14. Аппарат по п. 1, дополнительно содержащий сортирующее средство для захватывания драгоценного камня с транспортирующего средства с целью подачи его в одно или более мест в зависимости от измеренного параметра.

15. Аппарат по п. 14, в котором сортирующее средство содержит вакуумное сопло для захватывания драгоценного камня с транспортирующего средства, причем транспортирующее средство сконфигурировано для удерживания или поддерживания драгоценного камня в неподвижном состоянии в месте, пригодном для захвата драгоценного камня вакуумным соплом.

16. Аппарат по п. 15, в котором сортирующее средство содержит поворотный кронштейн, несущий с возможностью качания по дуге вакуумное сопло.

17. Аппарат по п. 16, дополнительно содержащий, по существу, круглый приемный массив, состоящий из множества приемных бункеров, расположенных вдоль наружной кромки, по существу, круглого компонента.

18. Аппарат по п. 17, в котором поворотный кронштейн сконфигурирован таким образом, что дуга, вдоль которой способно двигаться сопло, пересекает траекторию движения каждого приемного бункера за полный оборот приемного массива, а сопло сконфигурировано с возможностью освобождения драгоценного камня в момент, выбранный в зависимости от одного или более из измеренных параметров и обеспечивающий попадание освобожденного драгоценного камня в один из приемных бункеров.

19. Аппарат по п. 18, в котором поворотный кронштейн сконфигурирован с возможностью обеспечения скорости сопла, по существу, равной скорости приемного бункера приемного массива и обеспечивающей возможность сохранения соплом в процессе вращения приемного массива, по существу, фиксированного положения относительно выбранного приемного бункера.

20. Аппарат по п. 1, в котором управляющее средство способно обеспечить повторное приведение драгоценного камня в измерительную зону для повторного измерения одного или более из его параметров в случае, если измерение одного или более параметров драгоценного камня окажется неудовлетворительным.

21. Аппарат по п. 1, в котором измеренный параметр включает местоположение и/или ориентацию драгоценного камня в измерительной зоне, а аппарат сконфигурирован с возможностью управления сортирующим средством с целью настройки сортирующего средства для захватывания драгоценного камня с учетом местоположения и/или ориентации драгоценного камня.

22. Аппарат по п. 21, в котором измерительная ячейка сконфигурирована с возможностью детектировать с целью верификации захвата драгоценного камня, что он после проведения его захвата больше не находится в измерительной зоне.

23. Аппарат по п. 1, содержащий группу измерительных зон, каждая из которых сконфигурирована для измерения одного или более параметров драгоценного камня.

24. Аппарат по п. 1, в котором сортирующее средство содержит переносящий узел, содержащий вакуумные сопла, расположенные по его периферии и сконфигурированные с возможностью подхватывать и устанавливать драгоценные камни.

25. Аппарат по п. 24, в котором переносящий узел сконфигурирован для подхватывания драгоценного камня в первой зоне и для поворота на заданный угол с целью транспортирования драгоценного камня в одну или более зон, соответствующих одной или более измерительным ячейкам.

26. Аппарат по п. 24, в котором расстояние между соплами выбрано таким, что при нахождении одного из сопел у измерительной ячейки другое сопло находится в первом положении, подходящем для подхватывания другого драгоценного камня.

27. Аппарат по п. 24, в котором переносящий узел выполнен с возможностью вращения для транспортирования драгоценного камня к каждой из измерительных ячеек.

28. Аппарат по п. 27, в котором переносящий узел выполнен с возможностью остановки вращения при подходе драгоценного камня к каждой из измерительных ячеек.

29. Аппарат по п. 27, в котором переносящий узел сконфигурирован для установки драгоценного камня в одну или более из группы измерительных ячеек с целью проведения соответствующим датчиком измерения одного или более параметров драгоценного камня.

30. Аппарат по п. 24, в котором переносящий узел сконфигурирован для доставки драгоценного камня в одно или более мест в зависимости от результата измерения, проведенного в измерительной ячейке.

31. Способ анализа драгоценных камней, включающий:

непрерывную поштучную подачу драгоценных камней из пакета драгоценных камней на диск, выполненный с возможностью вращения в горизонтальной плоскости;

транспортирование каждого драгоценного камня на указанном вращающемся диске в измерительную зону измерительной ячейки, содержащей датчик, сконфигурированный для измерения одного или более параметров драгоценного камня, когда он находится в измерительной зоне,

измерение одного или более параметров драгоценного камня и

удерживание или поддерживание драгоценного камня в измерительной зоне неподвижным, пока по меньшей мере один датчик измеряет один или более из его параметров.

32. Энергонезависимая машиночитаемая среда, содержащая машиночитаемый код, обеспечивающий при его считывании компьютером осуществление способа согласно п. 31.