Способ и система для детектирования идентификатора алмаза



Способ и система для детектирования идентификатора алмаза
Способ и система для детектирования идентификатора алмаза
Способ и система для детектирования идентификатора алмаза
Способ и система для детектирования идентификатора алмаза
Способ и система для детектирования идентификатора алмаза
Способ и система для детектирования идентификатора алмаза
Способ и система для детектирования идентификатора алмаза
Способ и система для детектирования идентификатора алмаза
Способ и система для детектирования идентификатора алмаза
G01N2021/8592 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание
B07C5/3425 - Сортировка по параметрам или свойствам сортируемых изделий или материалов, например сортировка, выполняемая с помощью устройств, которые воспринимают или измеряют эти параметры или свойства; сортировка с помощью устройств, приводимых в действие вручную, например переключателей (сортировка вручную B07C 7/00, разделение твердых материалов путем просеивания, грохочения, с использованием газовых потоков или других видов разделения сыпучих материалов сухими способами B07B; сортировка монет G07D)

Владельцы патента RU 2702803:

ТОМРА СОРТИНГ ГМБХ (DE)

Группа изобретений относится к добыче алмазов. Способ идентификации присутствия частично высвобожденных алмазов в потоке материала включает следующие операции: освещают материал пучком многоволнового излучения, включающим в себя по меньшей мере один пучок монохроматического коротковолнового ИК (КВИК) излучения лазера и по меньшей мере один ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом. Принимают часть по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера после того, как указанный пучок был отражен или рассеян материалом, формируют КВИК-сигнал, соответствующий принятой части по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера. Принимают первую часть по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян и, как вариант, отражен указанным материалом. Отделяют, с последующим приемом, отраженную часть по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был отражен указанным материалом, от части указанного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян материалом. Формируют, на основе принятой первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сигнал ИК рассеяния. Формируют, на основе принятой отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сигнал ИК отражения. Классифицируют материал как содержащий алмаз при условии присутствия идентификатора алмаза в комбинации КВИК-сигнала, сигнала ИК отражения и сигнала ИК рассеяния. Технический результат заключается в увеличении надежности обнаружения алмазов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к детектированию алмаза, например к детектированию невысвобожденных алмазов в потоке фрагментов породы, такой как кимберлит.

Уровень техники

В процессе работы в области добычи алмазов и разработки технологий, применяемых при такой добыче, была выявлена проблема с невысвобожденными и частично высвобожденными алмазами Невысвобожденные алмазы - это алмазы, остающиеся связанными с породой/частицами/щебнем, например с кимберлитом или другими минералами. Эти невысвобожденные алмазы могут быть затем неправильно классифицированы в процессе обогащения, что может привести к их неверной классификации на этапе сепарации в тяжелой среде (СТС) (поскольку их плотность ниже точки отсечения циклонного уловителя, применяемого при СТС), так что они попадают в хвосты.

Невысвобожденные алмазы могут также повреждаться/подвергаться напряжениям или разламываться в технологическом процессе, поскольку они не попадают в секцию извлечения добычного комплекса, а поступают в секцию измельчения с последующим измельчением материала, что приводит к дальнейшему повреждению алмазов. Это составляет устранимую и необязательную потерю возможных доходов для горной компании, которая осуществляет добычу на месторождении, и для правительства, которое получает арендную плату за разработку недр и налоги на продажу алмазов.

Известные методы детектирования алмаза включают возбуждение лазерным пучком и измерение лазерного излучения, рассеянного кристаллической структурой алмазов. Способность алмазов рассеивать оптическое излучение (свет) внутри их кристаллической структуры и эффект "свечения" вокруг зоны непосредственного отражения позволяют использовать эти свойства в качестве идентификатора, т.е. признаков, отличающих алмазы от фрагментов породы (такой как кимберлит и другие минералы или частицы/щебень), даже если алмаз является только частично высвобожденным и все еще удерживаемым в объекте породы. Недостаток этого базового принципа детектирования состоит в том, что другие прозрачные минералы, такие как кварц, некоторые виды кальцита и др., также рассеивают излучение и могут быть ошибочно классифицированы в процессе сортировки, что приведет к завышенному полезному выходу.

Другие документы, характеризующие уровень техники, описывают другие способы детектирования целевого материала в потоке материала. Один такой способ, описанный в ЕР 2392414, включает освещение материала потоком света в заданном спектральном интервале, соответствующем значению полной ширины на полувысоте спектрального пика целевого материала (который требуется детектировать), с приемом и анализом той части данного потока, которая соответствует отражению и рассеянию излучения данным материалом.

Раскрытие изобретения

С учетом изложенного изобретение предлагает высокоскоростной процесс для улучшенного извлечения частично высвобожденных алмазов, которые иначе были бы повреждены или потеряны. Изобретение направлено также на улучшение детектирования алмаза и на улучшенное управление экономикой добычи алмазов путем разработки эффективных технологий добычи алмазов, охватывающих более широкий ассортимент типов руд.

Целью изобретения является преодоление или ослабление по меньшей мере одной из рассмотренных проблем. Эта цель достигнута созданием способа, охарактеризованного в независимом пункте прилагаемой формулы. Предпочтительные варианты изобретения раскрыты в зависимых пунктах и в нижеследующем описании.

Неожиданно было обнаружено, что для точного и надежного извлечения частично высвобожденных алмазов может эффективно использоваться излучение по меньшей мере одного монохроматического пучка лазера, излучающего в коротковолновой области инфракрасного (ИК) диапазона (далее - КВИК-лазер). Это обнаружение является удивительным потому, что выбор спектрального интервала облучающего пучка обычно производится в соответствии со значением полной ширины на полувысоте спектрального пика целевого материала, который требуется детектировать. Обоснование такого выбора состоит в том, что специалист знает, что выбор определенной ширины полосы необходим, чтобы обеспечить надежность детектирования алмаза в потоке материала. Специалисту известно, что использование меньшей ширины полосы означает, что существует риск пропустить алмазы, которые, по тем или иным причинам, могут иметь спектральный пик, слегка отличающийся от пика, на обнаружение которого настроен детектор алмаза.

Таким образом, изобретение предлагает способ идентификации присутствия частично высвобожденных алмазов в потоке материала, включающий следующие операции:

освещают материал пучком многоволнового излучения, включающим в себя по меньшей мере один пучок монохроматического коротковолнового ИК (КВИК) излучения лазера и по меньшей мере один ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом;

принимают часть по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера после того, как указанный пучок был отражен или рассеян указанным материалом;

формируют КВИК-сигнал, соответствующий принятой части по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера;

принимают первую часть по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян и, как вариант, отражен указанным материалом;

отделяют, с последующим приемом, отраженную часть по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был отражен указанным материалом, от части указанного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян указанным материалом;

формируют, на основе принятой первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сигнал ИК рассеяния;

формируют, на основе принятой отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сигнал ИК отражения;

классифицируют материал как содержащий алмаз при условии присутствия в комбинации КВИК-сигнала, сигнала ИК отражения и сигнала ИК рассеяния идентификатора алмаза.

В одном варианте сигнал ИК рассеяния представляет собой комбинацию сигнала ИК отражения и сигнала ИК рассеяния на основе принятой первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, и принятой второй части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как вторая часть по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, была отражена указанным материалом. Специалист легко поймет, что при классифицировании материала может быть использован либо сигнал ИК рассеяния, либо комбинированный сигнал ИК отражения и рассеяния.

Прием отраженного от материала КВИК-излучения может включать отражение КВИК-излучения на КВИК-детектор.

Отделение рассеянного излучения от отраженного излучения и прием только отражения падающего пучка может включать детектирование при поле зрения, размер которого соответствует размеру падающего пучка.

Способ может включать фокусирование отраженного излучения перед его приемом. Чтобы обеспечить и сигнал ИК отражения, и сигнал ИК рассеяния, способ может включать также расщепление пучка излучения после того, как оно было отражено или рассеяно указанным материалом. Кроме того, способ может включать преобразование каждого из КВИК-сигнала, сигнала ИК рассеяния и сигнала ИК отражения в цифровые сигналы.

Согласно одному варианту способ дополнительно включает операцию отделения первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сформированной после того, как указанный лазерный пучок был рассеян указанным материалом, от части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сформированной после того, как указанный лазерный пучок был отражен указанным материалом, и последующий прием указанной первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом.

Таким образом, отраженная часть по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, может быть отделена от рассеянной части указанного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, и наоборот. Отраженная часть указанного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка может быть затем принята и использована для формирования сигнала ИК отражения. Рассеянная часть указанного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка также может быть затем принята и использована для формирования сигнала ИК рассеяния.

Согласно одному варианту операцию отделения отраженной части ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, осуществляют, оптически отфильтровывая рассеянное излучение от отраженного излучения. Альтернативно, эту операцию можно осуществить путем приема и отраженной, и рассеянной частей ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, с вычитанием из них принятой отраженной части данного ИК лазерного пучка. Таким образом, сигнал рассеяния может быть получен посредством механического отфильтровывания (например посредством маски) отраженного излучения от рассеянного излучения или посредством вычитания отраженного излучения из комбинированного отраженного и рассеянного излучения.

Согласно варианту изобретения операцию отделения первой части ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, осуществляют путем оптического отфильтровывания рассеянного излучения от отраженного излучения.

Согласно одному варианту по меньшей мере один ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом, представляет собой по меньшей мере один монохроматический ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом.

Согласно другому варианту способ дополнительно включает операцию отфильтровывания излучения, имеющего ту же поляризацию, что и падающий пучок, обеспечивающую прием только излучения со скрещенной поляризацией.

Согласно еще одному варианту способ дополнительно включает операцию расщепления ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом.

Согласно следующему варианту способ дополнительно включает операцию нормировки КВИК-сигнала и сигнала ИК рассеяния путем деления каждого из них на сигнал ИК отражения.

Согласно одному варианту способ дополнительно включает операцию сканирования потока материала указанным пучком многоволнового излучения.

Согласно другому варианту поток материала содержит по меньшей мере один объект породы с частично высвобожденным алмазом.

Согласно еще одному варианту способ дополнительно включает формирование, с использованием нормированного КВИК-сигнала и нормированного сигнала ИК рассеяния, двумерного пространства для отображения материала.

Согласно одному варианту двумерное пространство отображает группу объектов породы.

Согласно следующему варианту способ дополнительно включает классифицирование пикселей внутри двумерного пространства как соответствующих алмазу или другим классам материала.

Согласно одному варианту способ дополнительно включает выведение объектов, содержащих материал, классифицированный как алмаз, с траектории транспортирования указанного потока материала.

Пучок многоволнового ИК излучения может содержать группу пучков ИК излучения, объединенных в один общий пучок. Пучок многоволнового ИК излучения может содержать объединенные в один общий пучок три пучка ИК излучения, по меньшей мере один из которых является пучком КВИК-излучения. При этом способ может включать сканирование материала пучком излучения.

Материал может содержать группу объектов породы, которые могут составлять часть потока объектов породы.

Способ может включать формирование, с использованием нормированного КВИК-сигнала и нормированного сигнала ИК рассеяния, двумерного пространства для отображения материала. Способ может также включать классифицирование пикселей внутри двумерного пространства как соответствующих алмазу или другим классам материала. Двумерное пространство может отображать единственный объект породы или группу таких объектов.

Способ может быть использован в процессе сортировки, в котором объекты, содержащие материал, классифицированный как алмаз, могут быть выведены с траектории объектов, подлежащих сортировке.

Согласно другому аспекту изобретения предлагается аппарат, содержащий:

средство для освещения материала пучком многоволнового излучения, содержащего по меньшей мере один пучок монохроматического излучения КВИК-лазера и по меньшей мере один ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом;

средство для приема части по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера после отражения или рассеяния указанного пучка материалом;

средство для формирования КВИК-сигнала, соответствующего принятой части по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера;

средство для приема первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян и, как вариант, отражен материалом;

средство для отделения, с последующим приемом, отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был отражен указанным материалом, от части указанного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, после того как указанный лазерный пучок был рассеян материалом;

средство для формирования сигнала ИК рассеяния на основе принятой первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом;

средство для формирования сигнала ИК отражения на основе принятой отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, и

средство для классифицирования материала как содержащего алмаз при условии присутствия идентификатора алмаза в комбинации КВИК-сигнала, сигнала ИК отражения и сигнала ИК рассеяния.

Средство для приема КВИК-излучения, отраженного от материала, может содержать средство для направления отраженного КВИК-излучения на КВИК-детектор. Данное средство может содержать дихроичное зеркало. Средство для отфильтровывания рассеянного излучения и приема только отражения падающего пучка может содержать средство для детектирования при поле зрения, размер которого соответствует размеру падающего пучка. Данное средство может содержать детектор, диаметр входного отверстия которого соответствует, по существу, диаметру поперечного сечения падающего пучка. Указанное отверстие может быть выполнено в пластине или диафрагме. Каждое из средств для приема остального излучения, отраженного или рассеянного материалом, и для формирования комбинированного сигнала ИК отражения и рассеяния или сигнала ИК рассеяния может содержать детектор, у которого поле зрения больше, чем у детектора для приема только отражения падающего пучка и который снабжен оптическим фильтром или механической маской для отфильтровывания излучения, направленно отраженного материалом. Данный фильтр или данная маска может представлять собой круглый диск, установленный соосно с отраженной частью падающего пучка.

Дополнительно или альтернативно, средство для отделения отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как этот лазерный пучок был отражен материалом, от части данного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка после того, как указанный лазерный пучок был рассеян указанным материалом, является, например, точечным отверстием, диафрагмой или иным известным средством. Данное точечное отверстие или данную диафрагму можно выполнить и установить так, чтобы центральная часть отраженного пучка проходила через него (нее) при блокировании рассеянной части излучения.

Аппарат может содержать средство для отфильтровывания излучения, имеющего ту же поляризацию, что и падающий пучок, и обеспечения приема только излучения со скрещенной поляризацией. Данное средство может содержать поляризационный светоделитель. Аппарат может содержать также средство для фокусирования отраженного излучения перед его приемом. Данное средство может содержать по меньшей мере одну фокусирующую линзу. Аппарат может содержать, кроме того, средство для расщепления пучка излучения, отраженного и рассеянного указанным материалом, чтобы обеспечить формирование как сигнала ИК отражения, так и сигнала ИК рассеяния. Данное средство может представлять собой неполяризационныйсветоделитель.

Далее, аппарат может содержать средство для преобразования КВИК-сигнала, сигнала ИК рассеяния и сигнала ИК отражения в цифровые сигналы. Данным средством может являться аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Аппарат может содержать также средство для нормировки КВИК-сигнала и сигнала ИК рассеяния путем деления каждого из них на сигнал ИК отражения.

Пучок многоволнового ИК излучения может состоять из различных пучков ИК излучения, объединенных в один общий пучок. Соответственно, аппарат может содержать первый, ИК лазер, второй, КВИК-лазер и средство для объединения пучков ИК излучения в один общий пучок. Данное средство может содержать одно или более дихроичных зеркал. Пучок многоволнового ИК излучения может содержать три объединенных в один общий пучок пучка ИК излучения, по меньшей мере один из которых является пучком КВИК-излучения.

Аппарат может содержать средство для сканирования материала указанным пучком излучения, которое может содержать вращающееся зеркало-многогранник.

Указанный материал может представлять собой группу объектов породы, которая может представлять собой часть потока объектов породы.

Аппарат может содержать средство для формирования, с использованием нормированного КВИК-сигнала и нормированного сигнала ИК рассеяния, двумерного пространства для отображения материала.

Аппарат может обеспечивать классифицирование пикселей внутри двумерного пространства как соответствующих алмазу или другим классам материала. При этом двумерное пространство может отображать единственный объект породы или группу таких объектов.

Согласно одному варианту изобретения описанный способ по изобретению осуществляется аппаратом, содержащим:

средство для освещения материала пучком многоволнового излучения, содержащего по меньшей мере один пучок монохроматического излучения КВИК-лазера и по меньшей мере один ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом;

средство для приема части по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера после отражения или рассеяния указанного пучка материалом;

средство для формирования КВИК-сигнала, соответствующего принятой части по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера;

средство для приема первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян и, как вариант, отражен материалом;

средство для отделения, с последующим приемом, отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был отражен указанным материалом, от части указанного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, после того как указанный лазерный пучок был рассеян материалом;

средство для формирования сигнала ИК рассеяния на основе принятой первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом;

средство для формирования сигнала ИК отражения на основе принятой отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом;

средство для классифицирования материала как содержащего алмаз при условии присутствия идентификатора алмаза в комбинации КВИК-сигнала, сигнала ИК отражения и сигнала ИК рассеяния.

При этом указанный способ включает операцию выведения материала, классифицированного как содержащий алмаз, из потока материала, подлежащего сортировке.

Согласно одному варианту изобретения указанный аппарат дополнительно содержит средство для сканирования материала указанным пучком излучения.

Согласно конкретному варианту изобретения данное средство содержит вращающееся зеркало-многогранник.

Согласно другому варианту изобретения средство для освещения материала пучком многоволнового излучения представляет собой по меньшей мере один монохроматический КВИК-лазер и по меньшей мере один монохроматический ИК лазер.

Согласно еще одному варианту изобретения средство для приема части по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера после отражения или рассеяния указанного пучка указанным материалом представляет собой единственный PIN-диод.

Согласно следующему варианту изобретения средство для приема первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян и, как вариант, отражен материалом, также представляет собой единственный PIN-диод.

Согласно одному варианту изобретения средство для приема отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того, как указанный лазерный пучок был отражен материалом, тоже представляет собой единственный PIN-диод.

Согласно одному варианту изобретения средство для отделения отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, от рассеянной части указанного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка является оптическим фильтром.

В контексте изобретения предлагается также сортировочная система, содержащая описанный аппарат и дополнительно снабженная средством для выведения объектов, содержащих материал, классифицированный как алмаз, с траектории потока объектов, подлежащих сортировке. Данное средство может быть сконфигурировано для выведения объектов, находящихся в падении.

Изобретение предлагает также машиночитаемый носитель информации, хранящий программные команды, выполнение которых процессором обеспечивает осуществление способа по изобретению.

Аппарат для распознавания идентификатора алмаза может составлять часть лазерного сканера. В состав сортировочной системы может входить группа лазерных сканеров.

В случае использования группы лазеров, каждый из них может генерировать узкий пучок излучения, причем все пучки излучения могут быть объединены в один общий пучок. Для устранения любых отклонений излучения в общем пучке от требуемой поляризации может быть использован поляризационный светоделитель.

Может иметься также средство для направления пучка на объект, содержащее по меньшей мере одно зеркало, которое может являться вращающимся зеркалом, имеющим несколько рабочих поверхностей. Вариантом такого зеркала является зеркало-многогранник.

По меньшей мере один лазер предпочтительно излучает в спектральном интервале 700-1000 нм, например в интервале 800-900 нм, или у 730 нм, или у 830 нм. По меньшей мере один лазер излучает в спектральном интервале 1100-1700 нм, например в интервале 1110-1600 нм или 1450-1550 нм, или у 1490 нм. Может иметься также по меньшей мере один дополнительный лазер, излучающий, например, в спектральном интервале 1100-1700 нм, например в интервале 1110-1600 нм или 1400-1600 нм, или у 1550 нм.

Комбинируя сигнал ИК рассеяния, сигналы ИК отражения и КВИК-сигнал, можно получить идентификатор алмаза, являющийся четко выраженным и уникальным. Это позволяет минимизировать попадание щебня (или гравия), "разбавляющего" концентрат, что приводит к более высокой чистоте концентрата без ухудшения высокого уровня извлечения алмазов.

Согласно предлагаемому способу, который может быть использован, чтобы детектировать алмаз в потоке объектов породы, по меньшей мере один лазерный пучок может быть направлен в сторону потока объектов породы, когда он проходит через зону детектирования. Лазерные пучки могут составлять часть области излучения, ориентированной поперек траектории объектов породы, а по меньшей мере один детектор может быть установлен так, чтобы детектировать отраженное и рассеянное излучение.

Под "рассеянным излучением" в контексте данного описания понимается, как излучение, диффузно отраженное от поверхности объекта, так и излучение, испускаемое объектом в результате по меньшей мере частичного проникновения в него излучения указанной области и распространения этого излучения в объекте, приводящего к высвечиванию соответствующей части объекта, т.е. к эффекту "свечения".

Объекты породы могут присутствовать в виде монослоя, имеющего определенную ширину и скорость. Этот слой можно сформировать посредством конструкции типа желоба или конвейерной ленты. Каждый лазерный пучок может быть направлен на фрагменты породы, когда они падают с желоба или ленты, посредством устройства на основе зеркала-многогранника, возбуждающего или освещающего поступающие объекты. Излучение, которое направленно отражено поверхностью объекта, как и излучение, рассеянное внутри объекта и, в результате, освещающее область вокруг зоны направленного отражения, могут быть приняты с использованием того же зеркала-многогранника и измерены посредством фотоэлектрических элементов, преобразующих излучение в соответствующий электрический сигнал. Каждый из этих фотоэлектрических элементов может представлять собой, например, фотодиод. Отношение интенсивностей отражения и рассеяния может быть определено, если измерять отраженное излучение отдельно от рассеянного.

Сигнал, формируемый указанным детектором, может быть соотнесен или связан с положением пучка относительно потока материала. Например, чтобы определить, какая именно часть потока материала освещена в данный момент, может быть использовано угловое положение вращающегося зеркала-многогранника. Следовательно, два последовательных сигнала от одного и того же датчика могут быть известным образом пространственно связаны друг с другом.

Сигнал, исходящий от указанного детектора, может быть модифицирован электронным путем, например, путем его умножения на коэффициент, зависящий от положения области излучения таким образом, чтобы полученный сигнал не зависел от положения этой области.

Чтобы обеспечить однородную чувствительность детектирования алмазов в объектах породы, поток излучения, падающий на указанный детектор и составляющий часть излучения, рассеянного частью объекта, может быть настроен таким образом, чтобы он не зависел от положения указанной части в зоне детектирования. С этой целью между указанным детектором и местом, где объект движется через зону детектирования, может быть установлен регулировочный элемент. Данный элемент пропускает только долю излучения, рассеянного частью объекта породы, таким образом, чтобы поток рассеянного излучения, падающий на указанный детектор, не зависел от положения этой доли. Желательно, чтобы данный регулировочный элемент содержал диафрагму по меньшей мере с одним калиброванным отверстием. Диафрагма может быть снабжена средством для настройки размера отверстия. Целесообразно снабдить такую диафрагму небольшими подвижными пластинками, размещенными на кромке отверстия и делающими возможным настройку размера и/или формы отверстия таким образом, чтобы поток рассеянного излучения, падающий на детектор, не зависел от положения указанной области.

Сканирующие системы предпочтительно выполнены с возможностью одновременно сканировать различные стороны объектов породы. Для этого можно использовать сдвоенную сканирующую систему, содержащую две сканирующие системы, расположенные одна напротив другой.

При использовании способов и аппарата по изобретению становится возможным уменьшить повреждения алмазов по сравнению с использованием способов детектирования алмаза согласно уровню техники благодаря тому, что фрагменты алмазосодержащей породы могут быть извлечены до их измельчения. Изобретение позволяет исключить использование сепарации в тяжелой среде, которая применительно к добыче алмазов обладает, как известно, рядом недостатков. Кроме того, такая сепарация является дорогостоящей стадией процесса извлечения, поскольку требует применения агентов для подбора плотности воды.

Кроме того, изобретение максимизирует извлечение алмазов типов I и IIa. Известный метод рентгеновской сортировки может пропускать высококачественные алмазы, имеющие малое количество инклюзий. Изобретение обеспечивает улучшение добычи алмазов из рудных тел, имеющих низкие показатели высвобождения алмазов. При этом может оказаться желательным извлекать алмазы, все еще закрепленные в кимберлите, которые повышают ценность таких объектов как геологических образцов, и изобретение может быть использовано также и с такой целью.

Пронумерованный список вариантов изобретения

Параграф 1. Способ распознавания идентификатора алмаза, включающий следующие операции:

освещают материал пучком многоволнового ИК излучения, в котором присутствует излучение по меньшей мере с одной длиной волны, лежащей в коротковолновой ИК (КВИК) области;

принимают КВИК-составляющую излучения, отраженного указанным материалом, и формируют КВИК-сигнал;

принимают остальную часть излучения, отраженного указанным материалом, и формируют КВИК-сигнал и комбинированный сигнал ИК отражения и рассеяния;

отфильтровывают излучение, рассеянное материалом, от излучения, отраженного материалом, и принимают только отражение падающего пучка, чтобы сформировать сигнал ИК отражения;

классифицируют материал как содержащий алмаз при условии присутствия идентификатора алмаза в комбинации КВИК-сигнала, сигнала ИК отражения и комбинированного сигнала ИК отражения и рассеяния.

Параграф 2. Способ согласно параграфу 1, который дополнительно включает отфильтровывание излучения, имеющего ту же поляризацию, что и падающий пучок, обеспечивающее прием только излучения со скрещенной поляризацией.

Параграф 3. Способ согласно параграфу 1 или 2, который дополнительно включает операцию нормировки КВИК-сигнала и комбинированного сигнала ИК отражения и рассеяния путем деления каждого из них на сигнал ИК отражения.

Параграф 4. Способ согласно любому предыдущему параграфу, который дополнительно включает операцию сканирования материала указанным пучком.

Параграф 5. Способ согласно любому предыдущему параграфу, в котором материал содержит по меньшей мере один объект породы.

Параграф 6. Способ согласно любому предыдущему параграфу, в котором двумерное пространство отображает группу объектов породы.

Параграф 7. Способ согласно любому предыдущему параграфу, который дополнительно включает формирование, с использованием нормированного КВИК-сигнала и нормированного комбинированного сигнала ИК отражения и рассеяния, двумерного пространства для отображения материала.

Параграф 8. Способ согласно любому предыдущему параграфу, который дополнительно включает классифицирование пикселей внутри двумерного пространства как соответствующих алмазу или другим классам материала.

Параграф 9. Способ согласно любому предыдущему параграфу, который дополнительно включает, при его использовании в процессе сортировки, обеспечение возможности выведения объектов, содержащих материал, классифицированный как алмаз, с траектории объектов, подлежащих сортировке.

Параграф 10. Аппарат для распознавания идентификатора алмаза, содержащий:

средство для освещения материала пучком многоволнового ИК излучения, в котором присутствует излучение по меньшей мере с одной длиной волны, лежащей в КВИК-области;

средство для приема КВИК-составляющей излучения, отраженного указанным материалом, и средство для формирования КВИК-сигнала;

средство для приема остального излучения, отраженного от материала, и средство для формирования комбинированного сигнала ИК отражения и рассеяния;

средство для отфильтровывания излучения, рассеянного материалом, от излучения, отраженного материалом, и средство для приема только отражения падающего пучка, чтобы сформировать сигнал ИК отражения, и

средство для классифицирования материала как содержащего алмаз при условии присутствия идентификатора алмаза в комбинации КВИК-сигнала, сигнала ИК отражения и комбинированного сигнала ИК отражения и рассеяния.

Параграф 11. Аппарат согласно параграфу 10, который содержит первый, ИК лазер, второй, КВИК-лазер и средство для объединения группы пучков ИК излучения в один общий пучок.

Параграф 12. Аппарат согласно параграфу 10 или 11, который дополнительно содержит средство для сканирования материала пучком излучения.

Краткое описание чертежей

Далее, только в качестве примеров, будут описаны варианты изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 приведена блок-схема, иллюстрирующая известный процесс обогащения и извлечения алмазов.

На фиг. 2 приведена блок-схема, иллюстрирующая улучшенный процесс обогащения и извлечения алмазов, в котором может быть использовано изобретение.

Фиг. 3 иллюстрирует вариант системы сортировки согласно изобретению.

На фиг. 4 проиллюстрирован вариант аппарата для распознавания идентификатора алмаза в соответствии с изобретением.

На фиг. 5 приведена блок-схема, иллюстрирующая вариант обработки сигналов, сгенерированных аппаратом по фиг. 4 в соответствии со способом по изобретению.

Фиг. 6 иллюстрирует определения, используемые классифицирующей функцией, чтобы возвращать идентификатор класса материала каждый раз, когда значения КВИК' и ИК_РЕФ_РА' соответствуют щебню, кварцу или алмазу.

На фиг. 7а, 8а и 9а представлены сделанные при естественном освещении фотографии, на каждой из которых представлен фрагмент породы, содержащий частично высвобожденный алмаз.

Фиг. 7b-7d, 8b-8d и 9b-9d - это полутоновые изображения породы, сформированные тремя различными детекторами, использованными в способе по изобретению.

На фиг. 7е, 8е и 9е показаны изображения соответствующих фрагментов породы, построенные, в синтезированном цвете, на основе трех полутоновых изображений по фиг. 7b-7d, 8b-8d и 9b-9d соответственно.

Фиг. 7f, 8f и 9f - это изображения, иллюстрирующие классификацию по материалу объектов породы по фиг. 7а, 8а и 9а соответственно.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 приведена блок-схема, иллюстрирующая типичный известный процесс обогащения и извлечения алмазов. Данный процесс характеризуется стадией высвобождения, которая включает процессы классификации по размерам и измельчения. Задача состоит в высвобождении алмазов без их повреждения. На следующей стадии выделения концентрата проклассифицированный материал уменьшают по массе, чтобы получить концентрат, имеющий наименьший возможный объем при сохранении наивысшей возможной доли алмазов. В заключение, этот концентрат обрабатывают на стадии извлечения, на которой получают окончательный концентрат, имеющий коммерчески реализуемое содержание алмазов.

Критичными проблемами являются повреждения алмазов при высвобождении и потери невысвобожденных алмазов при получении концентрата. Как показано на фиг. 2, для решения этих проблем согласно изобретению вводится лазерная сортировочная машина (далее - лазерный сортировщик). На фиг. 2 приведена блок-схема, иллюстрирующая улучшенный процесс обогащения и извлечения алмазов, в котором может быть использовано изобретение. В результате введения процесса лазерной сортировки перед измельчением становится возможным извлечь высвобожденные и невысвобожденные алмазы из крупных фрагментов (кусков) породы до того, как они будут подвержены действию потенциально повреждающих сил. Лазерная сортировка может быть применена к продуктам (объектам) крупностью до 100 мм, что делает ее применимой даже с оборудованием для начального дробления.

Охват процессом лазерной сортировки также хвостов от стадии получения концентрата делает возможным извлечение потерянных высвобожденных и невысвобожденных алмазов. В результате могут быть охвачены объекты с крупностью до 4 мм.

Фиг. 3 иллюстрирует вариант системы сортировки (на базе сортировочной машины) в соответствии с изобретением, пригодной для использования в процессе обогащения/извлечения алмазов.

Главная рама 14 машины является несущей структурой применительно к направляющей для материала, корпусов 6 лазерных сканеров и модуля 9 выведения. В представленном варианте использована схема свободного падения перед и за зоной сканирования. Входной поток 1, состоящий, например, из фрагментов 3 кимберлита, подается на лотковый питатель 2, подвергаемый вибрации или тряске. За этим питателем, назначение которого состоит в том, чтобы равномерно распределить входной поток с учетом размеров зоны сканирования и ширины зазора между компонентами оборудования (в типичном случае составляющих 300-2000 мм), поток поступает на ускоряющий наклонный желоб 4. На этом желобе направление подачи материала изменяется от более горизонтальной к более вертикальной ориентации, задаваемой желобом 4, так что материал ускоряется примерно до скорости около 3 м/с. За счет этого ускорения расстояние между объектами в этой зоне увеличивается, и большинство объектов полностью отделяются друг от друга. Сканирование объектов посредством лазерных сканеров 7 с двух противоположных сторон происходит в выполненном в желобе отверстии, формирующем зону 5 сканирования. Второй сегмент желоба направляет объекты далее, на сопловой стержень модуля 9 выведения. При использовании изобретения в процессе добычи алмазов происходит активация одного или более электромагнитных клапанов, обеспечивающих испускание сжатого воздуха через связанные с ними сопла 8 в месте, в котором был детектирован объект - потенциальный высвобожденный или невысвобожденный алмаз 10, - чтобы продвинуть объект за разделительную пластину 11. В результате он будет выведен к выходу 13 для выведенных объектов. Все другие фрагменты кимберлита будут проходить сопловой стержень без активации и падать перед разделительной пластиной, поступая в итоге к выходу 12 сортировочной машины для свободно падающих объектов.

На фиг. 4 представлен вариант аппарата для распознавания идентификатора алмаза в соответствии с изобретением. Этот аппарат может быть встроен в систему сортировки типа представленной на фиг. 3 или использоваться совместно с ней.

В этом варианте используются три лазера 20, 22, 23, каждый из которых генерирует интенсивный пучок света; причем все эти пучки объединяются в общий пучок посредством дихроичных зеркал 19, 21. Один лазер генерирует ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом. Второй и третий лазеры генерируют на дополнительных длинах волн, чтобы было легче отличить алмазы от любого другого просвечивающего материала. При этом по меньшей мере один из этих лазеров генерирует пучок на длине волны, соответствующей коротковолновой ИК области (КВИК). Каждый из этих лазерных пучков является монохроматическим. При необходимости повысить селективность могут быть добавлены/примешаны и другие длины волн. Объединенный пучок подается на поляризационный светоделитель 18. Принцип действия поляризационного светоделителя понятен специалистам в соответствующей области, так что детального объяснения этого принципа в данном описании не требуется. При этом можно отметить, что, хотя лазерное излучение само по себе поляризовано и хотя поляризация объединенного лазерного пучка ориентирована в соответствии с направлением поляризации, пропускаемой светоделителем, при прохождении излучения через поляризационный светоделитель 18 устраняются любые отклонения от заданной плоскости поляризации пучка излучения. Объединенный пучок излучения, прошедший через поляризационный светоделитель 18, направляется на зеркало 17 в форме многогранника, вращающегося с высокой скоростью.

Данное зеркало направляет пучок (пучки) излучения в плоскость сканирования с полным перекрытием ширины зоны сканирования и далее к референтному (фоновому) элементу 15. Может оказаться желательным поместить между зеркалом-многогранником 17 и фоновым элементом 15 оптический затвор 16, который подробно описан в международной заявке WO 98/44335. Оптический затвор 16 гарантирует, что излучение, отраженное от просканированных объектов обратно, к детекторам, является "независимым" от положения объектов относительно паттерна сканирования пучком (пучками) излучения. В результате обеспечивается, по существу, однородная чувствительность при сканировании объектов в пределах полной ширины плоскости сканирования. Оптический затвор 16 может быть выполнен в форме диафрагмы, отверстие которой сужается в направлении точки максимального отражения излучения от сканируемых объектов (как правило, в середине плоскости сканирования). Это отверстие расположено в плоскости, перпендикулярной плоскости, в которой движется пучок излучения. Форму и размеры отверстия диафрагмы выбирают такими, чтобы всегда, когда пучок излучения направлен в сторону объектов, сигнал, сгенерированный детекторами, принявшими излучение, возвращенное сканируемыми объектами, не зависел от положения объектов в плоскости сканирования пучком излучения.

Фоновый элемент 15 может изготавливаться из различных материалов в зависимости от типа объектов, подлежащих сканированию. Он предпочтительно имеет цвет или структуру, который (которая) позволяет отличить любые объекты из входного потока от фона. Сканируемые объекты проходят через зону сканирования между фоновым элементом 15 и зеркалом 17.

В зоне сканирования пучки излучения попадают на объекты, и часть излучения отражается назад, к зеркалу 17 и к поляризационному светоделителю 18. В состав отраженного излучения входит излучение, имеющее ту же поляризацию, что и падающий пучок излучения, и излучение от сканируемых объектов, имеющее ортогональные поляризации. Излучение, имеющее ту же поляризацию, не представляет особой пользы для контура обработки и может даже маскировать какую-то полезную информацию о сканируемых объектах. Поляризационный светоделитель 18 будет разделять отраженное излучение на две разнонаправленные составляющие с различными поляризациями. Одна составляющая имеет ту же поляризацию, что и падающее лазерное излучение, поляризация которого была задана прохождением объединенного пучка от лазеров 20, 22, 23 через указанный поляризационный светоделитель 18. Плоскость поляризации другой составляющей развернута на 90° (т.е. является скрещенной) относительно поляризации падающего лазерного излучения. Отраженное излучение с неизменной поляризацией проходит через светоделитель 18, не меняя направления, и больше не используется. Таким образом, поляризационный светоделитель 18 может рассматриваться как выполняющий функцию "фильтрации", т.е. отфильтровывающий отраженное излучение с неизменившейся поляризацией.

Излучение со скрещенной (относительно исходной) поляризацией направляется от светоделителя 18 к фокусирующей линзе 24, а затем к дихроичному зеркалу 25. Например, это зеркало может отражать излучение на длине волны КВИК и направлять его к каналу КВИК-детектора 27, в состав которого входят также компоненты 26, 28 и 29. Излучение на больших длинах волн проходит сквозь дихроичное зеркало 25. Детектор 27 вырабатывает управляющий сигнал, пропорциональный суммарному отраженному КВИК-излучению со скрещенной поляризацией, который поступает на операционный усилитель 28 (обозначенный также, как AMP) и далее на АЦП 29.

Излучение, проходящее сквозь дихроичное зеркало 25, направляется на неполяризационный светоделитель 30 (иногда именуемый специалистами, как "светоделитель 50/50"). Светоделитель 30 пропускает около 50% отраженного излучения со скрещенной поляризацией к каналу детектора 33, в состав которого входят также компоненты 31, 32, 34 и 35, а около 50% - к каналу детектора 38, в состав которого входят также компоненты 37, 39 и 40. Эти детекторы 33 и 38 имеют различные поля зрения. Диаметр поля зрения детектора 38 является достаточно большим, так что принимается, по существу, все излучение со скрещенной поляризацией, отраженное от сканируемых объектов, включая рассеянное излучение (излучение, рассеянное внутри просвечивающих объектов), и относительно интенсивную центральную часть пучка излучения, отраженную от точки падения входного лазерного пучка на объект. В другом варианте изобретения (не изображен) детектор 38 может быть снабжен пластиной или диафрагмой, диаметр поперечного сечения которой, по существу, соответствует поперечному сечению диаметра пучка излучения со скрещенной поляризацией. Это позволяет принимать только излучение, которое было рассеяно объектом, и оптически отфильтровывать излучение, которое было направленно отражено указанным материалом.

Поскольку интенсивность принятого излучения сильно зависит от яркости или отражательной способности поверхности объекта (темная поверхность дает низкий сигнал, а яркая поверхность - большой сигнал), абсолютное измерение эффекта рассеяния невозможно. Необходим референтный канал, позволяющий проводить относительное измерение эффекта рассеяния. Этот референтный канал образован каналом детектора 38, измеряющего комбинированное отраженное и рассеянное излучение. Детектор 33 измеряет только отражение падающего излучения.

Для нормировки измерений, использующих два канала, можно применять следующее простое уравнение: нормированное рассеяние = направленное отражение + рассеяние/направленное отражение.

Этот нормированный сигнал не зависит от яркости поверхности. Поле зрения детектора 38 определяется установленным перед ним задающим компонентом 36, например пластиной или диафрагмой, имеющей относительно большое отверстие, диаметр которого определяет диаметр поля зрения. В результате детектор 38 вырабатывает управляющий сигнал, пропорциональный всему отраженному излучению со скрещенной поляризацией, который поступает на операционный усилитель (AMP) 39 и далее на АЦП 40. В одном варианте изобретения у задающего компонента 36 имеется часть, способная блокировать относительно интенсивное излучение, направленно отраженное от точек падения входного лазерного пучка на объекты. В этом варианте отраженное излучение отфильтровывается от рассеянного излучения, так что может быть получен сигнал, соответствующий рассеянному излучению.

Поле зрения детектора 33, по существу, соответствует по размерам диаметру поперечного сечения падающего сканирующего пучка излучения. Таким образом, детектор 33 воспринимает только относительно интенсивное излучение, направленно отраженное от точек падения входного лазерного пучка на объекты. Поле зрения детектора 33 определяется установленным перед ним задающим компонентом 31, например пластиной или диафрагмой с отверстием, диаметр которого соответствует диаметру поперечного сечения падающего лазерного пучка излучения. Детектор 33 вырабатывает выходной сигнал, пропорциональный только направленно отраженному излучению, который поступает на операционный усилитель 34 и далее на АЦП 35.

Каждый из детекторов дополнительно снабжен установленным перед ним одним из задающих компонентов 26, 32 и 37, состоящим из поляризационного светоделителя, обеспечивающего поступление на детектор только излучения со скрещенной поляризацией. Цифровые сигналы с выходов трех детекторных каналов поступают в систему 41 обработки изображений, формирующую двумерное изображение, отображающее часть объектов, поступивших в сортировщик и движущихся от зоны сканирования к сопловому стержню модуля выведения сортировщика. Система обработки изображений производит оценку данных в реальном времени, чтобы отличать объекты от фона и классифицировать их, а также активировать канал клапанов для объектов, которые должны быть выведены с траектории свободного падения.

На фиг. 5 приведена блок-схема варианта обработки, в соответствии с изобретением, сигнала внутри системы обработки изображений.

Более конкретно, на фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая вариант обработки сигналов, формируемых аппаратом по фиг. 4, в соответствии со способом по изобретению, который может быть реализован системой обработки изображений.

На фиг. 5 использованы следующие обозначения сигналов:

ИК_РЕФ: сигнал, соответствующий отраженному излучению ИК лазера (поступает от детектора 33);

ИК_РЕФ_РА: сигнал, соответствующий комбинированному (отраженному и рассеянному) излучению ИК лазера (поступает от детектора 38);

КВИК: сигнал, соответствующий комбинированному коротковолновому ИК излучению лазеров 22 и 23 (поступает от детектора 27).

Сигналы, нормированные по яркости или по отражательной способности:

ИК_РЕФ_РА'=ИК_РЕФ_РА/ИК_РЕФ;

КВИК'=КВИК/ИК_РЕФ

В процессе, проиллюстрированном на фиг. 5, три сигнала (ИК_РЕФ, ИК_РЕФ_РА и КВИК) от соответствующих детекторов преобразуются посредством АЦП в цифровые значения с разрешением 12 бит.Управляющая логика управляет частотой преобразования и хронирования, а также синхронизацией с вращающимся зеркалом-многогранником. Как пример, за время, в течение которого одна грань зеркала осуществляет сканирование по всей ширине зоны падения материала, выполняются 2048 А/Ц-преобразований, соответствующих одной строке из 2048 пикселей. Блок-схема по фиг. 5 иллюстрирует функции, выполняемые на попиксельном уровне до завершения обработки области изображения.

Для каждого из трех указанных сигналов производится коррекция смещения и усиления, чтобы обеспечить соответствия самого темного уровня нулевому значению, а самого яркого - значению 4095 (для 12-разрядной системы). Чтобы получить сигналы, которые почти независимы от отражательной способности поверхности объекта в широком спектральном интервале, измеренные цифровые значения сигналов ИК_РЕФ_РА и КВИК на следующей стадии нормированы путем деления их значений на значение сигнала ИК_РЕФ.

Чтобы сгенерировать идентификатор класса путем формирования двумерного пространства (см. фиг. 6), используются только нормированные значения ИК_РЕФ_РА' и КВИК'. В этом пространстве признаки интересующих (выявляемых) материалов могут быть представлены, как сгустки значений ИК_РЕФ_РА', КВИК' для соответствующего материала, образующие пространство определения материалов. Для формирования этого пространства по репрезентативным образцам и для выработки функции, генерирующей класс признаков, используются аналитические средства в режиме офлайн.

После того как такая функция, генерирующая класс признаков, будет выработана, входную информацию будут формировать реальные пиксели, представленные значениями ИК_РЕФ_РА' и КВИК'. Классифицирующая функция будет всегда возвращать идентификатор класса материала, когда КВИК' и ИК_РЕФ_РА' соответствуют идентификатору щебня, кварца или алмаза согласно определениям, проиллюстрированным на фиг. 6. Например, идентификатор класса материала может равняться 0 для щебня, 1 для кварца и 2 для алмаза. Если это целесообразно, для других вариантов подаваемой породы могут быть заданы и другие классы.

Чтобы обеспечить возможность идентификации объектов и описания распределения классов признаков на поверхности объекта, в памяти компьютера должна быть сформирована двумерная картинка, используемая при обработке изображения интересующей области. Это требует способности различать фон и пиксели переднего плана. Для этого достаточно просто задать пороговое значение для сигнала ИК_РЕФ. Окончательное решение по сортировке на уровне объекта, т.е. решение о том, что объект является "алмазом" или, соответственно, что объект является "не алмазом", принимается по количеству "щебневых" пикселей и количеству "алмазных" пикселей по сравнению с пороговым значением. Процесс обработки области изображения генерирует также информацию о положении и размере объектов, необходимую для индивидуального управления электромагнитными клапанами средств выведения с учетом положения и размеров объекта.

На фиг. 7а, 8а и 9а представлены фотографии, которые сделаны при естественном освещении рассеянным светом и на которых представлено по одному фрагменту породы, содержащему частично высвобожденный алмаз. На фиг. 7а алмаз выступает из породы так, что его достаточно легко видеть невооруженным глазом. На фиг. 8а алмаз частично внедрен внутрь фрагмента породы, так что его труднее заметить, чем алмаз на фиг. 7а. На фиг. 9а алмаз почти полностью внедрен внутрь фрагмента породы, и поэтому его очень трудно видеть невооруженным глазом.

На фиг. 7b-7d, 8b-8d и 9b-9d представлены полутоновые изображения фрагмента породы в том виде, как они восприняты тремя различными детекторами, используемыми в способе по изобретению. Полутоновые изображения фрагмента породы соответствуют на фиг. 7b, 8b и 9b сигналу, соответствующему рассеянному ИК излучению, на фиг. 7с, 8с и 9с - сигналу, соответствующему отраженному ИК излучению, а на фиг. 7d, 8d и 9d - сигналу, соответствующему КВИК-излучению.

На фиг. 7е, 8е и 9е показаны изображения соответствующих фрагментов породы в синтезированном цвете, построенные с использованием трех полутоновых изображений по фиг. 7b-7d, 8b-8d и 9b-9d. Для построения этих фигур сигнал от рассеянного ИК излучения картировался для красного канала, сигнал от отраженного ИК излучения - для зеленого канала, а сигнал от КВИК-излучения - для синего канала. Таким образом, на базе этих трех сигналов формировались изображения в цветовой системе RGB (представленные, как черно-белые изображения).

Затем изображения по фиг. 7b-7e, 8b-8е и 9b-9е использовались при классификации материала для каждого пикселя. Для этого каждое из трех полутоновых изображений, а также RGB-изображение, имеющее синтезированный цвет, сопоставлялись с пороговыми значениями. Если пиксель соответствовал определенным заданным критериям, он классифицировался как относящийся к породе, к алмазу, к фоновому материалу, к другому просвечивающему материалу (например кварцу) или к другому материалу. Такая классификация была получена для всех пикселей в четырех изображениях объекта породы.

На фиг. 7f, 8f и 9f представлены изображения, иллюстрирующие классификацию материала объекта породы по фиг. 7а, 8а и 9а соответственно. Классификация материала проведена путем описанного анализа сигналов от рассеянного ИК излучения, от отраженного ИК излучения и от КВИК-излучения. На этих фигурах пиксели, классифицированные как относящиеся к фоновому материалу, представлены серыми, пиксели, классифицированные как относящиеся к фрагменту породы, - черными, а пиксели, классифицированные как относящиеся к алмазу (как следствие наличия идентификатора алмаза в проанализированных сигналах), - белыми. Классификация, полученная на этом этапе, использовалась для определения, какие объекты породы должны быть выведены из потока материала. Данная классификация использовалась также для ориентирования средств для выведения объектов породы, классифицированных как содержащие алмаз, из потока материала. Поскольку эти средства наиболее целесообразно ориентировать в направлении центра объекта, в котором удерживается алмаз, важно знать и профиль объектов породы, а не только, содержат они алмаз или нет.

В контексте изобретения слова "содержит/содержащий" и "имеющий/ включающий", а также производные от них используются, чтобы указать на присутствие отмечаемых признаков, операций или компонентов, но не исключают присутствие или возможность дополнения еще одного (одной) или более признаков, операций, компонентов или их групп.

Должно быть понятно, что определенные признаки изобретения, которые, для большей ясности, описаны в контексте отдельных вариантов, могут также присутствовать совместно в одном и том же варианте. И наоборот, различные признаки изобретения, которые, для краткости, описаны в контексте единственного варианта, могут также использоваться по отдельности или в любых приемлемых комбинациях.

1. Способ идентификации присутствия частично высвобожденных алмазов в потоке материала, включающий следующие операции:

освещают материал пучком многоволнового излучения, включающим в себя по меньшей мере один пучок монохроматического коротковолнового ИК (КВИК) излучения лазера и по меньшей мере один ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом;

принимают часть по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера после того, как указанный пучок был отражен или рассеян материалом,

формируют КВИК-сигнал, соответствующий принятой части по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера;

принимают первую часть по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян и, как вариант, отражен указанным материалом;

отделяют, с последующим приемом, отраженную часть по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был отражен указанным материалом, от части указанного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян материалом;

формируют, на основе принятой первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сигнал ИК рассеяния;

формируют, на основе принятой отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сигнал ИК отражения;

классифицируют материал как содержащий алмаз при условии присутствия идентификатора алмаза в комбинации КВИК-сигнала, сигнала ИК отражения и сигнала ИК рассеяния.

2. Способ по п. 1, который дополнительно включает операцию отделения первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сформированной после того, как указанный лазерный пучок был рассеян указанным материалом, от части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сформированной после того, как указанный лазерный пучок был отражен указанным материалом, и последующий прием указанной первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом, представляет собой по меньшей мере один монохроматический ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, который дополнительно включает операцию отфильтровывания излучения, имеющего ту же поляризацию, что и падающий пучок, обеспечивающую прием только излучения со скрещенной поляризацией.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором операцию отделения отраженной части ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, осуществляют, оптически отфильтровывая рассеянное излучение от отраженного излучения.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, который дополнительно включает операцию расщепления ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, который дополнительно включает операцию нормировки КВИК-сигнала и сигнала ИК рассеяния путем деления каждого из них на сигнал ИК отражения.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, который дополнительно включает операцию сканирования потока материала указанным пучком многоволнового излучения.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором поток материала содержит по меньшей мере один объект породы с частично высвобожденным алмазом.

10. Способ по п. 7, который дополнительно включает формирование, с использованием нормированного КВИК-сигнала и нормированного сигнала ИК рассеяния, двумерного пространства для отображения материала.

11. Способ по п. 10, в котором двумерное пространство отображает группу объектов породы.

12. Способ по любому из пп. 10 или 11, который дополнительно включает классифицирование пикселей внутри двумерного пространства как соответствующих алмазу или другим классам материала.

13. Способ по любому из предыдущих пунктов, который дополнительно включает, при его использовании в процессе сортировки, выведение объектов, содержащих материал, классифицированный как алмаз, с траектории транспортирования указанного потока материала.

14. Машиночитаемый носитель информации, хранящий программные команды, выполнение которых процессором обеспечивает осуществление способа согласно любому из пп. 1-13.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования природных и синтетических алмазов и может быть использовано для выявления и отделения природных алмазов от алмазных симуляций, для отделения природных алмазов от синтетических и для выявления спорных алмазов типа IIа, которые, возможно, были подвергнуты термобарической обработке с целью улучшения цвета.

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения параметров ограненного драгоценного камня. Устройство состоит из комплекта источников излучения, каждый из которых сконфигурирован для испускания оптического излучения на отдельных длинах или в интервалах длин волн таким образом, чтобы испускаемое излучение облучало, по меньшей мере, часть измерительной позиции.

Изобретение относится к области исследования и экспертизы алмазов и может использоваться в геммологии, при осуществлении геолого-поисковых работ методом поиска «алмазов по алмазам», для сравнения кристаллов из россыпей с алмазами из известных коренных и россыпных источников, а также при экспертных оценках партий кристаллов, включая обработанные камни, на предмет их принадлежности известным алмазоносным источникам.

Изобретение относится к средствам для исследования драгоценных камней. Описаны аппарат и способ исследования и, в качестве опции, сортировки драгоценных камней.

Настоящее изобретение относится к автоматической ориентации драгоценного камня. Заявленная группа изобретений включает устройство для ориентации драгоценных камней, устройство для сортировки искусственных драгоценных камней и способ ориентации отдельных драгоценных камней.

Изобретение относится к способу определения подлинности изделия в виде алмаза или бриллианта. Идентификационную маркировку невидимую невооруженным глазом наносят на алмаз или бриллиант путем воздействия лазерным излучением с длиной волны более 500 нм с одновременным воздействием ультразвуком посредством инструмента, расположенного на поверхности участка.

Изобретение относится к способам создания внутри алмазов изображений, несущих информацию различного назначения, например коды идентификации, метки, идентифицирующие алмазы.
Изобретение относится к области исследования алмаза. .

Изобретение относится к определению ценности драгоценных камней. .

Изобретение относится к приборам для измерения переменных величин, а именно для измерения интенсивности кавитации, например, при обработке гетерогенных смесей органического происхождения.

Изобретение относится к приборам для измерения переменных величин, а именно для измерения интенсивности кавитации, например, при обработке гетерогенных смесей органического происхождения.

Изобретение относится к устройству, содержащему интегрированный вычислительный элемент (ICE), расположенный для оптического взаимодействия с электромагнитным излучением от текучей среды и, таким образом, формирования оптически провзаимодействовавшего излучения, соответствующего характеристике текучей среды, и способу использования устройства.

Изобретение относится к области разработки способов и устройств для лабораторных исследований физических процессов, в частности для исследования закономерностей движения твердых частиц в жидкости.

Изобретение относится к области экологии и охране окружающей среды и может быть использовано для наблюдения за экологическим состоянием акваторий с помощью биоиндикаторов, например планктона.

Изобретение относится к области анализа веществ и касается способа и системы для анализа жидкого образца, содержащего частицы твердого вещества. Отбираемый из потока жидкости образец окрашивают для окрашивания содержащихся в образце частиц, и направляют в первую проточную камеру, снабженную средствами, обеспечивающими разделение образца на совокупности частиц в соответствии с их размерами или массами.

Группа изобретений относится к устройству и системе для контроля потока вещества. Устройство содержит первый и второй источники света, предназначенные для излучения первого и второго луча света; первый и второй детекторы; первый сканирующий элемент, приспособленный для перенаправления зоны детектирования второго детектора от одной стороны до другой поперек указанного потока, и светоделительный элемент, предназначенный для приема указанных первого и второго лучей света после их отражения от указанного вещества, причем указанный светоделительный элемент приспособлен для направления указанного отраженного первого луча света в сторону указанного первого детектора и для направления указанного отраженного второго луча света в сторону указанного второго детектора.

Использование: для детектирования вещества. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для детектирования вещества содержит: средства групповой подачи, предназначенные для подачи нескольких предметов в зону детектирования; по меньшей мере один источник света, каждый из которых имеет фокусирующий элемент и предназначен для отправки света в соответствующем первом направлении для освещения по меньшей мере одного предмета, движущегося в плоскости предмета в зоне детектирования; и первое анализирующее свет устройство, предназначенное для считывания света, излученного из указанного по меньшей мере одного источника света и прошедшего через предмет, и для установления количества света, полученного от указанного по меньшей мере одного источника света, причем указанное первое анализирующее свет устройство предназначено для считывания света, имеющего направление в пределах поля обзора указанного первого анализирующего свет устройства, и причем указанное соответствующее первое направление отличается от направлений в пределах поля обзора указанного первого анализирующего свет устройства.

Группа изобретений относится к способам определения потенциально подходящего обрабатывающего флюида. Технический результат заключается в упрощении выбора подходящего обрабатывающего флюида, способствующего увеличению добычи углеводородов.

Изобретение относится к способу мониторинга контролируемого параметра смеси, в которой протекает реакция полимеризации в гетерогенной фазе, устройству для осуществления этого способа, а также способу регулирования реакции полимеризации.

Изобретение в целом касается систем, устройств и способов наблюдения, испытания и/или анализа одного или нескольких биологических проб. Система для биологического анализа, содержащая: узел блока пробоподготовки, который содержит блок пробоподготовки, выполненный с возможностью вмещения держателя проб, причем держатель проб выполнен с возможностью приема множества проб; систему управления, выполненную с возможностью циклирования множества проб по ряду температур; и автоматизированный лоток, содержащий подвижный узел, причем лоток выполнен с возможностью реверсивного скользящего перемещения узла блока пробоподготовки из закрытой в открытую позицию для обеспечения доступа пользователя ко множеству держателей проб; лоток или узел блока пробоподготовки дополнительно содержит пластинку, выполненную с возможностью блокирования света, излучаемого от позиционного датчика.

Группа изобретений относится к добыче алмазов. Способ идентификации присутствия частично высвобожденных алмазов в потоке материала включает следующие операции: освещают материал пучком многоволнового излучения, включающим в себя по меньшей мере один пучок монохроматического коротковолнового ИК излучения лазера и по меньшей мере один ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом. Принимают часть по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера после того, как указанный пучок был отражен или рассеян материалом, формируют КВИК-сигнал, соответствующий принятой части по меньшей мере одного пучка монохроматического излучения КВИК-лазера. Принимают первую часть по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян и, как вариант, отражен указанным материалом. Отделяют, с последующим приемом, отраженную часть по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был отражен указанным материалом, от части указанного по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, после того как указанный лазерный пучок был рассеян материалом. Формируют, на основе принятой первой части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сигнал ИК рассеяния. Формируют, на основе принятой отраженной части по меньшей мере одного ИК лазерного пучка, частично рассеиваемого материалом, сигнал ИК отражения. Классифицируют материал как содержащий алмаз при условии присутствия идентификатора алмаза в комбинации КВИК-сигнала, сигнала ИК отражения и сигнала ИК рассеяния. Технический результат заключается в увеличении надежности обнаружения алмазов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Наверх