Система для определения оптических характеристик драгоценного камня
Изобретение относится к системе для просмотра драгоценных камней и определения оптических характеристик драгоценных камней. Заявленная система для просмотра и определения оптических характеристик драгоценных камней содержит: первую и вторую интегрирующие сферы, причём каждая интегрирующая сфера находится в оптическом сообщении друг с другом и имеет разделительный участок, расположенный между ними, первый источник света, сцепленный с первой сферой и обеспечивающий свет во внутренней части первой сферы, и второй источник света, сцепленный со второй сферой и обеспечивающий свет во внутренней части второй сферы; по меньшей мере одно устройство получения оптического изображения в сообщении с внутренней частью одной из сфер для получения оптического изображения драгоценного камня, расположенного в области между сферами; прозрачную платформу для поддержки драгоценного камня между двумя интегрирующими сферами; модуль управления в сообщении с устройством получения оптического изображения, для управления получением оптических изображений бриллиантов;. Причём указанное оптическое изображение драгоценного камня обрабатывают процессором для определения одной или нескольких оптических характеристик драгоценного камня; управляемый модулем управления механический рычаг для доставки драгоценного камня извне интегрирующих сфер к платформе с целью поддержки драгоценного камня между двумя интегрирующими сферами; и подвижную дверь, расположенную на разделительном участке, которая выполнена с возможностью открываться, чтобы позволять драгоценному камню перемещаться к опорной платформе и от нее механическим рычагом. Технический результат – обеспечение системы для просмотра драгоценного камня и определения оптических свойств драгоценного камня, а именно системы для определения категории цвета и чистоты драгоценного камня, в частности бриллианта. 19 з.п. ф-лы, 9 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системе для просмотра драгоценных камней и определения оптических характеристик драгоценных камней. Более конкретно, настоящее изобретение предлагает систему для определения оптических характеристик бриллианта.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Драгоценные камни, особенно бриллианты, являются ключевыми компонентами, используемыми в предметах роскоши, в частности, в ювелирных изделиях, и могут иметь очень высокую стоимость. Стоимость бриллианта зависит от нескольких физических свойств бриллианта.
Существует четыре общепринятых стандарта, используемых для оценки качества бриллианта, как правило, известные как 4C, а именно: чистота, цвет, огранка и вес в каратах.
Категория цвета
Для бриллианта, за исключением цвета бриллианта, который может иметь определённый или фантазийный цвет, стоимость бриллианта сильно зависит от того, что известно как его бесцветность. Чем бесцветнее бриллиант, тем она выше.
Например, Американский геммологический институт (GIA) имеет шкалу цвета от D до Z, для которой степень D обозначает бриллиант, который является полностью бесцветным, и варьируется до степени Z, которая обозначает бриллиант, имеющий значительное количество нежелательного цвета.
Фиг. 9a иллюстрирует цветовую шкалу Американского геммологического института (GIA), по которой применяют цветовую градацию, со степенями, показанными от бесцветных до светлых.
Хотя визуальное распознавание человеком различного цвета бриллианта не является особенно чувствительным, в частности в отношении бриллиантов аналогичных категорий, лишь незначительное изменение цвета может существенно влиять на стоимость бриллианта.
Несколько факторов вносят вклад в цвет бриллианта, причём наиболее распространенным и важным фактором являются примеси внутри бриллианта. Примеси могут легко внедряться во время процесса образования алмазов. Азот является наиболее распространенной примесью, обнаруживаемой в природных бриллиантах, которая производит нежелательный желтый цвет. Чем выше содержание азота в бриллианте, тем глубже цвет и, следовательно, ниже категория цвета камня. Бор также может влиять на цвет бриллианта, но является менее распространенным. Бриллианты с примесью бора имеют светло-голубой цвет. Есть и другие примеси, также влияющие на цвет бриллианта, но они редки.
Помимо примесей, дефекты вакансий внутри бриллианта также вносят вклад в цвет бриллианта. Существуют различные формы вакансий, такие как изолированная вакансия, комплекс мультивакансий и вакансия, объединенная с примесями и т.д.
В некоторых бриллиантах из-за условий давления окружающей среды во время процесса образования глубоко в земле, атомы углерода могут не образовывать идеальные тетраэдрические структуры, и тетраэдрические структуры могут деформироваться. Такие остатки деформации кристалла в природном бриллианте могут также вызывать изменения цвета. Для оценки цвета бриллианта наиболее принятым отраслевым стандартом и практикой определения цвета бриллианта являются подготовленные человеческие глаза.
Используя GIA в качестве примера, персонал по определению категории цвета подготавливают в течение нескольких месяцев, используя стандартные образцовые камни из набора образцовых камней с различными цветовыми категориями. Кроме того, во время процесса определения категории цвета оцениваемый бриллиант сравнивают в непосредственной близости с образцовыми камнями в управляемой среде.
Управляемая среда представляет собой стандартный световой короб с белой плиткой для размещения позади образцовых камней и бриллианта для исследования в качестве фона. В этой стандартизированной среде можно определять категорию цвета бриллианта путем отнесения его к образцовому камню ближайшего цвета.
Бриллиант, как правило, просматривают снизу под углом около 45 градусов к павильону, причём сортировщик цвета смотрит в основном в направлении к площадке бриллианта.
Применяют повторную подготовку сортировщиков цвета с тем, чтобы разные сортировщики могли воспроизводить одинаковые результаты оценки с тем, чтобы обеспечивать однородность и согласованность между персоналом по определению категории цвета. Хотя такой процесс определения категории цвета широко используют и в соответствии с этими строгими процедурами определения категории цвета, надежность и повторяемость методологии определения категории цвета все еще подвержены несоответствиям, и такие несоответствия могут приводить к неправильному определению категории, что может отрицательно влиять на стоимость бриллианта.
Шкала чистоты
Например, Американский геммологический институт (GIA) имеет шкалу чистоты, как показано на фиг. 9b.
Для оценки чистоты бриллианта необходимо определять количество, размер и положение дефектов внутри камня.
От условий образования алмаза под землей до прикладных процессов, выполняемых человеком на бриллианте, могут образовываться различные дефекты.
Внутри тела бриллианта могут быть примеси, пустоты и трещины, которые считаются внутренними дефектами. На поверхности бриллианта могут быть недополированные неровности и царапины, которые считаются внешними дефектами.
Эти внутренние и внешние характеристики также важны в отношении бриллианта, так как они могут быть одной из уникальных идентификационных меток или «родимых пятен», которые могут использоваться для идентификации бриллианта.
В настоящее время наиболее принятая практика определения чистоты бриллианта является подготовленными человеческими глазами при 10-кратном увеличении микроскопа. Геммологов подготавливают в течение нескольких месяцев по стандартным образцам с различными типами дефектов с тем, чтобы камень, при оценке разными людьми, воспроизводил один и тот же результат оценки.
Однако даже при стандартизованных процедурах подготовки и оценки, повторяемость не может быть гарантирована из-за неизбежного субъективного суждения человека.
Оценка одного и того же бриллианта одним и тем же человеком в разное время может также приводить к тому, что к одному и тому же бриллианту будут применены разные категории чистоты. Из-за усталости человеческого зрения могут быть приняты разные суждения об одном и том же бриллианте до и после оценки многих разных камней.
Поэтому даже подготовленные и опытные профессиональные геммологи все еще испытывают трудности с обеспечением повторяемости при оценке чистоты.
Задача изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении системы для просмотра драгоценного камня и определения оптических свойств драгоценного камня, и более точнее, системы, полезной для определения категории цвета и чистоты драгоценного камня, в частности бриллианта, которая преодолевает или по меньшей мере частично устраняет по меньшей мере некоторые недостатки, связанные с предыдущим уровнем техники.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система для просмотра и определения оптических характеристик драгоценных камней, причём указанная система включает в себя первую и вторую интегрирующие сферы, где каждая интегрирующая сфера находится в оптическом сообщении друг с другом и имеет разделительный участок, расположенный между ними, первый источник света, сцепленный с первой сферой, и для обеспечения света во внутреннюю часть первой сферы, и второй источник света, сцепленный со второй сферой, и для обеспечения света во внутреннюю часть второй сферы; по меньшей мере, одно устройство получения оптического изображения в сообщении с внутренней частью одной из сфер для получения оптического изображения драгоценного камня, расположенного в области между сферами; прозрачную платформу для поддержки драгоценного камня между двумя интегрирующими сферами; и модуль управления в сообщении с устройством получения оптического изображения для управления получением оптических изображений драгоценных камней, в которой указанное оптическое изображение драгоценного камня обрабатывают процессором для определения одной или нескольких оптических характеристик драгоценного камня.
Внутренние части интегрирующих сфер покрыты диффузионным отражающим покрытием, чтобы световые лучи, падающие на любую точку внутренней поверхности, были многократными рассеивающими отражениями распределены равномерно по всем остальным точкам, а влияния исходного направления источников света были минимизированы.
Система может дополнительно включать в себя механический рычаг, управляемый модулем управления, для доставки драгоценного камня извне интегрирующих сфер к платформе для поддержки драгоценного камня между двумя интегрирующими сферами.
Механические рычаги позволяют перемещение в вертикальном направлении для захвата и отпускания драгоценного камня, и вращение вокруг оси для перемещения драгоценного камня из одного положения в другое.
Система может дополнительно включать в себя подвижную дверь, расположенную на разделительном участке, которая выполнена с возможностью открываться, чтобы позволять драгоценному камню перемещаться к опорной платформе и от нее механическим рычагом.
Система может включать в себя одно из множества устройств получения оптического изображение в сообщении с внутренней частью по меньшей мере одной из сфер.
Система может включать в себя первое устройство получения оптического изображения в сообщении с внутренней частью первой сферы на полюсе сферы.
Система может включать в себя дополнительное устройство получения оптического изображения в сообщении с внутренней частью второй сферы на полюсе сферы.
Система может включать в себя одно или несколько устройств получения оптического изображения для получения бокового изображения драгоценного камня, причём одно или несколько устройств получения оптического изображения получает указанное боковое изображение драгоценного камня через отверстие, проходящее через разделительный участок.
Система может включать в себя одно или несколько устройств получения оптического изображения для получения наклонного изображения драгоценного камня, причём одно или несколько устройств получения оптического изображения направлены к драгоценному камню и наклонены к оси, проходящей через полюсы сфер.
Одно или несколько устройств получения оптического изображения может быть направлено к драгоценному камню и наклонено под углом в диапазоне от 40 градусов до 50 градусов к оси, проходящей через полюсы сфер.
По меньшей мере, одно устройство получения оптического изображения может быть расположено на расстоянии от драгоценного камня в диапазоне от 100 мм до 300 мм.
По меньшей мере, одно устройство получения оптического изображения может быть расположено от драгоценного камня на расстоянии около 200 мм.
По меньшей мере, одно устройство получения оптического изображения может быть расположено на расстоянии от драгоценного камня в диапазоне от 20 мм до 100 мм.
Источники света предпочтительно обеспечивают указанный заданный постоянный уровень света с цветовой температурой 6500 K.
Источник света может быть выбран из группы, включающей в себя светодиодный (светоизлучающий диод) источник света, источник света с ксеноновой лампой, и источник света с лампой накаливания, и источник света с флуоресцентной лампой, имитатор солнечного излучения или тому подобное.
Платформа может быть выполнена с возможностью вращаться вокруг центральной оси, проходящей между полюсами сфер, и в пределах системы интегрирующих сфер, и обеспечивает вращение драгоценного камня вокруг центральной оси, чтобы множество оптических изображений драгоценного камня могло быть получено, по меньшей мере, одним из устройств получения оптического изображения.
Устройство получения оптического изображения представляет собой цифровую камеру. Устройство получения оптического изображения может быть монохромным или полихромным.
Система может обеспечивать определение цвета драгоценного камня, или может обеспечивать определение чистоты драгоценного камня.
Предпочтительно, драгоценный камень представляет собой бриллиант.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для получения более точного понимания вышеизложенного изобретения, более конкретное описание изобретения, кратко описанное выше, будет представлено со ссылкой на конкретные варианты его выполнения, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Чертежи, представленные в данном документе, могут быть выполнены не в масштабе, а любая ссылка на размеры на чертежах или в последующем описании является конкретной для раскрытых вариантов выполнения.
Фиг. 1a показывает схематичное представление системы согласно настоящему изобретению;
Фигуры 1b-1d показывают схематичные представления системы с фиг. 1, где драгоценный камень, в этом примере - бриллиант, перемещается снаружи в систему интегрирующих сфер;
Фиг. 2 показывает схематичное представление вида сверху варианта выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 3 показывает схематичное представление вида в сечении варианта выполнения системы интегрирующих сфер согласно настоящему изобретению;
Фиг. 4 показывает схематичное представление вида в сечении дополнительного варианта выполнения системы интегрирующих сфер согласно настоящему изобретению;
Фиг. 5 показывает эталонное фотографическое представление разделительного участка в предпочтительном варианте выполнения согласно настоящему изобретению;
Фиг. 6 показывает эталонное фотографическое представление устройства получения оптического изображения в предпочтительном варианте выполнения согласно настоящему изобретению;
Фиг. 7 показывает эталонное фотографическое представление узла механического рычага в предпочтительном варианте выполнения согласно настоящему изобретению;
Фиг. 8 показывает эталонное фотографическое представление в увеличенном масштабе вида когтевого участка механического рычага в предпочтительном варианте выполнения согласно настоящему изобретению; и
Фиг. 9a показывает шкалу цвета Американского геммологического института (GIA), которую применяют для определения категории цвета, с категориями, показанными от бесцветной до светлой; фиг. 9b показывает, что Американский геммологический институт (GIA) имеет шкалу чистоты.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящие изобретатели выявили недостатки в методе, которым выполняют определение категории цвета и чистоты бриллиантов, и после идентификации проблем с известным уровнем техники, предложили систему, которая является более последовательной и надежной и преодолевает проблемы известного уровня техники.
Ссылаясь на Фигуру 1a, где показано схематичное представление системы 100 в соответствии с настоящим изобретением, причём система 100 обеспечивает оптически управляемую среду для получения оптических изображений с целью определения оптических свойств драгоценного камня, например, определение категории цвета и чистоты бриллиантов.
Как показано на фиг. 1a, система 100 включает в себя две полые интегрирующие сферы 150 и 150a в оптическом сообщении друг с другом, примыкающие к разделительному участку 116 и разнесенные друг от друга разделительным участком 116. Источники 118 и 118a света расположены на каждой сфере для обеспечения заданного постоянного уровня света в пределах системы интегрирующих сфер.
Разделительный участок 116 имеет подходящий размер, чтобы обеспечивать область для доставки и удерживания драгоценного камня для получения изображения, и может иметь высоту, например, 100 мм, или около 50 мм, или менее, или более, в зависимости от устройства.
Внутренняя часть интегрирующих сфер 150 и 150a покрыта диффузионным отражающим покрытием, чтобы световые лучи, падающие на любую точку внутренней поверхности, были, многократными рассеивающими отражениями, распределены равномерно по другим точкам, а влияния исходного направления источников 118 и 118a света были минимизированы.
Устройство 110 получения оптического изображения в системе интегрирующих сфер находится в сообщении с устройством 120 управления. Устройство 120 управления может управлять получением оптических изображений драгоценного камня, который изображен, например, в виде бриллианта 115, когда он расположен между интегрирующими сферами 150, 150a, как показано на фиг. 1c, и как ниже описано со ссылкой на Фигуру 1d.
Изображение может быть получено с заданным углом и заданной стороной драгоценного камня, в зависимости от того, где расположено устройство 110 получения оптического изображения, которое показано в этом примере как расположенное ниже драгоценного камня и направленное наружу под углом к центральной оси бриллианта 115. Альтернативно, может быть более одного устройства 110 получения оптического изображения под разным углом выше, ниже, или и выше, и ниже бриллианта 115.
Полученные изображения могут быть дополнительно проанализированы для определения оптических свойств драгоценного камня, например категории цвета и чистоты бриллиантов.
Система 100 также может включать в себя, как показано на фиг. 1a-1d и фиг. 2, узел 130 механического рычага для перемещения драгоценного камня, такого как бриллиант 115, автоматически в интегрирующие сферы и из них, и устройство исполнительного механизма, такое как пневматическая система, для работы механического рычага 130a.
Ссылаясь на фиг. 1a, механический рычаг 130a выполнен с возможностью перемещаться в вертикальном направлении для захвата и отпускания бриллианта 115, а также выполнен с возможностью вращаться вокруг центральной оси 131 для перемещения бриллианта 115 из одного положения в другое.
Такая точность перемещения и положения механического рычага 130a управляется и определяется модулем 120 управления.
Для инициализации процесса получения изображения системы 100, требуется технический специалист или еще одно автоматизированное устройство для первого размещения бриллианта 115 на поверхности 140, которая расположена снаружи интегрирующих сфер 150 и 150a, как это очевидно с Фигуры 2, которая описана дополнительно ниже.
Бриллиант 115, как правило, размещен площадкой вниз на поверхности 140, с павильоном, направленным вверх, хотя в других вариантах выполнения он может быть расположен в альтернативных ориентациях.
После размещения бриллианта 115 на поверхности 140, механический рычаг 130a затем вращают вокруг оси 131 до тех пор, пока когтевые участки 135 механического рычага 130a не окажутся прямо над бриллиантом 115. Затем бриллиант 115 готов быть захваченным когтевым участком 135 механического рычага 130a.
Процесс захвата бриллианта 115 проиллюстрирован на фиг. 1b, где два когтя 135a и 135b механического рычага 130a перемещаются наружу друг от друга, опять же, что может быть пневматически управляемым, в то время как механический рычаг 130a опускается вниз для достижения того же горизонтального уровня, что и бриллиант 115 на поверхности 140.
Два когтя 135a и 135b затем с принуждением перемещают внутрь в направлении к бриллианту 115 для надежного закрепления бриллианта 115 в них, а механический рычаг 130 перемещается вертикально вверх, чтобы поднимать бриллиант 115 вертикально с поверхности 140.
Когда бриллиант 115 захвачен механическим рычагом 130, то раздвижная дверь 119 скользит горизонтально в сторону системы интегрирующих сфер и раскрывает отверстие 124 в разделительном участке 116, через которое бриллианту 115 позволяют перемещаться в интегрирующие сферы 150 и 150a. Перемещением раздвижной двери 119 можно управлять модулем 120 управления, и, например, пневматическим исполнительным механизмом, или, альтернативно, вручную или посредством другой системы.
Например, такое перемещение бриллианта 215 дополнительно показано в варианте выполнения с фиг. 2, в котором механический рычаг 230 вращают вокруг оси и перемещают бриллиант 215 из положения A на поверхности 240 до заданного положения B прямо над вращающейся платформой 217, в пределах системы интегрирующих сфер.
Когти 235a и 235b механического рычага 230 затем перемещаются наружу друг от друга для отпускания бриллианта 215 в положение B на вращающуюся платформу 217, которая обычно является центром вращающейся платформы 217.
Снова ссылаясь на фиг. 1a-1d, вращающаяся платформа 117 расположена в разделительном участке 116, где примыкают две интегрирующие сферы 150 и 150a.
Вращающаяся платформа 117 выполнена с возможностью вращаться вокруг центральной оси системы и, таким образом, бриллианта 115, и в пределах интегрирующих сфер 150 и 150a, чтобы множество оптических изображений различных видов бриллианта 115 могли быть получены устройством 110 получения оптического изображения, в некоторых вариантах выполнения.
Вращающаяся платформа 117 является оптически прозрачной, чтобы она оптически не блокировала световые лучи с любой стороны платформы 117.
Управление перемещением вращающейся платформы 117 может быть выполнено модулем 120 управления.
Это автоматическое перемещение бриллианта 115 механическим рычагом 130a, позволяет бриллианту 115 всегда размещаться точно в заданном положении на вращающейся платформе 117, и таким образом обеспечивать наиболее желаемые условия освещения бриллианта 115, когда оптические изображения получают для просмотра и определения их категории.
Дополнительно, поскольку механическим рычагом 130a механически управляют устройством 120 управления, без вовлечённых в это человеческих факторов, то несоосность или неправильное положение бриллианта, и положение бриллианта 115 на вращающейся платформе 117 всегда согласованы и имеют высокую повторяемость, и, таким образом, обеспечивают управляемую среду для исследования различных бриллиантов.
Из-за визуальной природы оптических свойств чистоты и цвета, оценку чистоты чистота и цвет бриллианта должны выполнять в управляемой среде. Компьютеризированная система 100 обеспечивает одинаковые и постоянные условия освещения и фон для каждого бриллианта.
Ссылаясь теперь на фиг. 1c, показан бриллиант 115, размещенный точно на вращающейся платформе 117 в пределах системы интегрирующих сфер. Механический рычаг 130a затем поднимается и вращается вокруг центральной оси 131 для перемещения из интегрирующих сфер 150 и 150a, через отверстие 124.
Когда механический рычаг 130a перемещается из интегрирующих сфер 150 и 150a, раздвижная дверь 119 скользит горизонтально к системе интегрирующих сфер и закрывает отверстие 124, чтобы отверстие 124 было покрыто раздвижной дверью 119 снова, как проиллюстрировано на фиг. 1d, образуя там замкнутую систему, готовую для процесса получения изображения бриллианта 115.
Ссылаясь теперь на фиг. 3, показан вид в сечении системы 300 в одном из вариантов выполнения настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 3, система 300 включает в себя две интегрирующие сферы 350 и 350a, примыкающие к разделительному участку 316, и разнесенные друг от друга разделительным участком 316.
Устройство 310 получения оптического изображения в системе интегрирующих сфер находится в сообщении с устройством 320 управления. Устройство 320 управления управляет получением оптических изображений бриллианта, наклоненного под углом, например, 45 градусов по отношению к центральной вертикальной оси бриллианта 315.
Полученные изображения будут дополнительно проанализированы для определения оптических свойств драгоценного камня, например категории цвета и чистоты бриллианта 315.
Устройства 310 получения оптического изображения могут быть расположены на расстоянии около 200 мм от бриллианта 315, или менее, или более, в зависимости от требований системы и конкретных целых чисел и характеристик, используемых для формирования системы 300.
Система 300 включает в себя два источника 318 и 318a света, обеспечивающих заданный постоянный уровень света с цветовой температурой 6500K в пределах каждой интегрирующей сферы 350 и 350a. Источник света выбирают из группы, включающей в себя светодиодный (светоизлучающий диод) источник света, источник света с ксеноновой лампой, и источник света с лампой накаливания, и источник света с флуоресцентной лампой, имитатор солнечного излучения или тому подобное, чтобы обеспечивать заданный постоянный уровень света в пределах сфер 350 и 350a с цветовой температурой 6500 K.
Аналогично, два источника 118 и 118a света с Фигур 1a-1d, также обеспечивают заданный постоянный уровень света и могут иметь цветовую температуру 6500 K в пределах каждой интегрирующей сферы 150 и 150a. Источник света может быть выбран из группы, включающей в себя светодиодный (светоизлучающий диод) источник света, источник света с ксеноновой лампой, и источник света с лампой накаливания, и источник света с флуоресцентной лампой, имитатор солнечного излучения или тому подобное, чтобы обеспечивать заданный постоянный уровень света в пределах сфер 150 и 150a с цветовой температурой 6500 K.
Снова ссылаясь на фиг. 3, система 300 дополнительно включает в себя вращающуюся платформу 317, выполненную с возможностью вращения вокруг центральной оси бриллианта 315 и в пределах интегрирующих сфер 350 и 350a, причём вращающаяся платформа 317 обеспечивает вращение бриллианта вокруг центральной оси, чтобы множество оптических изображений бриллианта 315 могло быть получено устройством 310 получения оптического изображения.
Теперь, ссылаясь на фиг. 4, показано схематичное представление еще одного варианта выполнения системы 400 в соответствии с настоящим изобретением.
Система 400 также включает в себя две интегрирующих сферы 450 и 450a, примыкающие к разделительному участку 416, и разнесенные друг от друга разделительным участком 416. Источники 418 и 418a света расположены на каждой сфере для обеспечения заданного постоянного уровня света в пределах системы интегрирующих сфер, и обеспечивают заданный постоянный уровень света с цветовой температурой 6500 K в пределах каждой интегрирующей сферы 350 и 350a. Источник света выбирают из группы, включающей в себя светодиодный (светоизлучающий диод) источник света, источник света с ксеноновой лампой, и источник света с лампой накаливания, и источник света с флуоресцентной лампой, имитатор солнечного излучения или тому подобное, чтобы обеспечивать заданный постоянный уровень света в пределах сфер 450 и 450a с цветовой температурой 6500 K.
Источники 450 и 450a света могут быть управляемыми модулем 420 управления.
Система 400 дополнительно включает в себя множество устройств 410, 410a и 410b получения оптического изображения, причём одни устройства 410a получения оптического изображения расположены перпендикулярно к вращающейся платформе 417, с возможностью перемещения в вертикальном направлении, чтобы изменять расстояние между бриллиантом 415 и устройствами 410a получения оптического изображения.
В этом варианте выполнения имеются также устройства 410b получения оптического изображения, расположенные перпендикулярно к центральной оси бриллианта, и выполненные с возможностью перемещаться в горизонтальном направлении, чтобы изменять расстояние между бриллиантом 415 и устройством 410b получения оптического изображения.
Как будет понятно, устройство 410b получения оптического изображения, хотя и обеспечено в виде пары на противоположных сторонах сфер 450, 450a, может быть единственным устройством на одной стороне.
Множеством устройств 410, 410a и 410b получения оптического изображения управляют модулем 420 управления, который позволяет получать множество оптических изображений бриллианта 415 под разными углами для определения категории цвета и чистоты бриллиантов, а также выше и ниже бриллианта 415.
Высота бриллианта 415 может быть определена оптическим изображением, полученным через дополнительное устройство 410b получения оптического изображения, расположенное перпендикулярно центральной оси бриллианта.
При получении изображения выше или ниже бриллианта 415, наблюдаемую глубину фокуса Dapparent для фокусировки корректируют согласно формуле:
D_apparent=D_real/n_diamond
где ndiamond ≈ 2,42
С учётом высоты бриллианта, выведенной из изображения вида сбоку, множество изображений с разными глубинами фокуса бриллианта может быть захвачено перпендикулярно площадке для обнаружения дефектов.
Это может быть выполнено делением высоты на соответствующие глубины фокуса. Однако, поскольку изображение вида сбоку захватывают в воздухе, а изображения, перпендикулярные площадке, должны быть захвачены в бриллианте, разница в показателях преломления в воздухе (nair ≈ 1) и в бриллианте (ndiamond ≈ 2,42) будет влиять на определение глубин фокуса. Если аппроксимация угла падения светового луча мала относительно изображений, захватываемых перпендикулярно к площадке, то наблюдаемая глубина Dapparent для фокусировки может быть скорректирована следующим образом:
D_apparent=D_real/n_diamond
вместо настоящей глубины Dreal.
Ссылаясь на Фигуру 5, показано фотографическое представление разделительного участка 516, где две интегрирующих сферы примыкают и разнесены друг от друга, аналогично тому, как обсуждалось выше со ссылкой на Фигуры 1a-1d и как таковое, может быть немедленно реализовано в системы настоящего изобретения.
Раздвижную дверь 519 открывают в сторону, раскрывая отверстие 524 в разделительном участке 516, что позволяет бриллианту перемещаться в систему интегрирующих сфер и из нее, аналогично тому, как описано выше со ссылкой на фиг. 1a-1d.
В пределах разделительного участка 516 интегрирующих сфер, показана прозрачная вращающаяся платформа 517, которая позволяет размещать бриллиант во время процесса получения изображения. Изображения бриллианта получают устройством 510 получения оптического изображения, которое может быть цифровой камерой, и размещено перпендикулярно к прозрачной платформе 517.
Устройство 510 получения оптического изображения расположено на соответствующем расстоянии от бриллианта, например, от около 20 мм до 60 мм от бриллианта, и является подвижным в вертикальном направлении, чтобы изменять расстояние от бриллианта.
Прозрачную платформу 517 вращают шкалой 521 снаружи системы интегрирующих сфер, которая может быть управляемой внешним устройством управления, чтобы изображения различных видов бриллианта могли быть получены устройством 510 получения изображения.
Теперь, ссылаясь на фиг. 6, показано фотографическое представление устройства 610 получения изображения бокового вида, которое расположено перпендикуляно центральной оси бриллианта на вращающейся платформе в пределах разделительного участка.
Устройство 610 получения оптического изображения расположено снаружи системы интегрирующих сфер, на соответствующем расстоянии от бриллианта.
Устройство 610 получения изображения бокового вида соединено с разделительным участком 616 системы интегрирующих сфер непрозрачной трубой, которая продолжается через разделительный участок 616, что позволяет устройству 610 получения изображения лишь захватывать изображение бриллианта, расположенного в пределах системы интегрирующих сфер, и не подвергается оптическому воздействию внешней окружающей среды.
Фиг. 7 показывает фотографическое представление примера механического рычага 730, применимого для использования в системе настоящего изобретения, расположенного около аналогичного горизонтального уровня разделительного участка 716 системы интегрирующих сфер.
Механический рычаг 730 позволяет перемещать бриллиант автоматически в интегрирующие сферы и из них. Механический рычаг 730 выполнен с возможностью перемещаться в вертикальном направлении для захвата и отпускания бриллианта, и вращения вокруг центральной оси для перемещения бриллианта из одного положения в другое.
Когда бриллиант размещен на поверхности 740, когтевой участок 735 механического рычага 730 захватывает бриллиант с поверхности 740, который затем вращает и перемещает бриллиант в разделительный участок 730 интегрирующих сфер, аналогично тому, как описано выше со ссылкой на фиг. 1a-1d.
Раздвижную дверь 719 закрывают, когда нет перемещения бриллиантов в систему интегрирующих сфер и из нее. Это защищает внутреннюю часть интегрирующих сфер и обеспечивает оптически замкнутую систему для получения изображения бриллиантов.
Фиг. 8 показывает фотографическое представление в увеличенном масштабе вида механического рычага 830, который состоит из двух когтей 835a и 835b для захвата и закрепления бриллианта в них.
Поскольку металл относительно более мягкий, чем бриллиант, то во время контакта друг с другом, существует вероятность того, что металлические примеси прилипнут к поверхности бриллианта, что может загрязнять или даже создавать царапины на нем.
Крайне нежелательно для драгоценных камней, таких как бриллианты, быть поцарапанными или загрязненными во время процесса оценки категории. Любые дефекты, нанесенные на бриллиант, могут обесценить бриллиант и вызвать большие экономические потери.
Для предотвращения прилипания любых металлических примесей на поверхность бриллианта во время процесса захвата металлическими когтями 835a и 835b, покрытие 821 наносят на поверхность металлического когтевого участка 835 механического рычага 830, особенно на поверхность, где когти непосредственно контактируют с бриллиантом.
На фиг. 8 может быть показано, что поверхность когтевого участка 835 выглядит светлее по цвету, что относится к покрытию на нем для защиты любых бриллиантов, контактирующих с когтями, от загрязнения.
Покрытие может быть металлическим оксидным слоем, кварцем или тому подобным, что предотвращает прилипание металлических примесей когтей к поверхности бриллианта во время процедуры захвата.
Компьютеризированная система в соответствии с настоящим изобретением является предпочтительной по сравнению с известным уровнем техники за счет удаления проблемы усталости зрения, а наличие алгоритма для анализа цвета и дефектов может обеспечивать хорошую альтернативу с высокой воспроизводимостью, и позволяет процессору определять оптические свойства драгоценного камня, например бриллианта, такие как цвет и чистота, используя электронные изображения бриллианта, полученные системой.
Это также может уменьшать стоимость и время изготовления набора образцовых камней, и подготовку профессионального геммолога. Это также может уменьшать время подготовки профессионального геммолога.
Система интегрирующих сфер помогает выполнять эту роль, поскольку интенсивностью света, спектром и однородностью можно хорошо управлять и повторять.
Система интегрирующих сфер может играть эту роль, поскольку интенсивностью света, спектром и однородностью можно хорошо управлять и повторять. Система может служить для оценки чистоты и цвета бриллианта.
1. Система для просмотра и определения оптических характеристик драгоценных камней, содержащая:
первую и вторую интегрирующие сферы, причём каждая интегрирующая сфера находится в оптическом сообщении друг с другом и имеет разделительный участок, расположенный между ними,
первый источник света, сцепленный с первой сферой и обеспечивающий свет во внутренней части первой сферы, и второй источник света, сцепленный со второй сферой и обеспечивающий свет во внутренней части второй сферы;
по меньшей мере одно устройство получения оптического изображения в сообщении с внутренней частью одной из сфер для получения оптического изображения драгоценного камня, расположенного в области между сферами;
прозрачную платформу для поддержки драгоценного камня между двумя интегрирующими сферами;
модуль управления в сообщении с устройством получения оптического изображения, для управления получением оптических изображений бриллиантов;
причём указанное оптическое изображение драгоценного камня обрабатывают процессором для определения одной или нескольких оптических характеристик драгоценного камня;
управляемый модулем управления механический рычаг для доставки драгоценного камня извне интегрирующих сфер к платформе с целью поддержки драгоценного камня между двумя интегрирующими сферами; и
подвижную дверь, расположенную на разделительном участке, которая выполнена с возможностью открываться, чтобы позволять драгоценному камню перемещаться к опорной платформе и от нее механическим рычагом.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя часть интегрирующих сфер покрыта диффузионным отражающим покрытием, чтобы световые лучи, падающие на любую точку внутренней поверхности, были многократными рассеивающими отражениями, распределены равномерно по всем остальным точкам, а влияния исходного направления источников света были минимизированы.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанный механический рычаг позволяет перемещение в вертикальном направлении для захвата и отпускания драгоценного камня и вращение вокруг оси для перемещения драгоценного камня из одного положения в другое.
4. Система по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что содержит множество устройств получения оптических изображений в сообщении с внутренней частью, по меньшей мере, одной из сфер.
5. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержит первое устройство получения оптического изображения в сообщении с внутренней частью первой сферы на полюсе сферы.
6. Система по п. 4, отличающаяся тем, что содержит дополнительное устройство получения оптического изображения в сообщении с внутренней частью второй сферы на полюсе сферы.
7. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержит одно или несколько устройств получения оптического изображения для получения бокового изображения драгоценного камня, причём одно или несколько устройств получения оптического изображения получает указанное боковое изображение драгоценного камня через отверстие, проходящее через разделительный участок.
8. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержит одно или несколько устройств получения оптического изображения для получения наклонного изображения драгоценного камня, причём одно или несколько устройств получения оптического изображения направлены к драгоценному камню и наклонены к оси, проходящей через полюсы сфер.
9. Система по п. 7, отличающаяся тем, что указанное одно или несколько устройств получения оптического изображения направлено к драгоценному камню и наклонено под углом в диапазоне от 40 до 50° к оси, проходящей через полюсы сфер.
10. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно устройство получения оптического изображения расположено на расстоянии в диапазоне от 100 до 300 мм от драгоценного камня.
11. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно устройство получения оптического изображения расположено на расстоянии около 200 мм от драгоценного камня.
12. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно устройство получения оптического изображения расположено на расстоянии в диапазоне от 20 до 100 мм от драгоценного камня.
13. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что источники света обеспечивают заданный постоянный уровень света с цветовой температурой 6500 K.
14. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что источник света выбран из группы, включающей в себя светодиодный (светоизлучающий диод) источник света, источник света с ксеноновой лампой и источник света с лампой накаливания, и источник света с флуоресцентной лампой, имитатор солнечного излучения или тому подобное.
15. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что платформа выполнена с возможностью вращаться вокруг центральной оси, проходящей между полюсом сфер и в пределах системы интегрирующих сфер, и обеспечивает вращение драгоценного камня вокруг центральной оси, чтобы множество оптических изображений драгоценного камня могло быть получено по меньшей мере одним из устройств получения оптического изображения.
16. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно устройство получения оптического изображения представляет собой цифровую камеру.
17. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно устройство получения оптического изображения является монохромным или полихромным.
18. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что обеспечивает определение цвета драгоценного камня.
19. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что обеспечивает определение чистоты драгоценного камня.
20. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что драгоценный камень представляет собой бриллиант.
