专利名称：宝石定位和分析系统的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及宝石评估系统的领域。更特别地，本发明涉及具有宝石自动居中的附加特征和附加窄带分光光度计以确定宝石真实性的宝石评估系统。背景
宝石的商业价值取决于许多因素，包括宝石的重量、切割、透明度、颜色以及也许最重要的真实性。传统上，评估那些和其他这样的特征是被称为“等级宝石学家”的、高度训练的专业人员的工作。最近，已经开发许多计算机控制的机器来进行许多与等级宝石学家相同的功能。当其开始测量存在于宝石中的微小细节和特征时，机器更加一致且精确。特别地，机器用于评估甚至连等级宝石学家高度训练的眼睛都察觉不到的顔色差异。在美国专利第5，615, 005号中描述了ー种这样的机器,为了所有的目的，美国专利第5，615, 005号通过引用以其整体并入本文。如同专利第5，615，005号中所述机器类似的机器通常包括光源、光学带通滤波器、照相机或宽带分光光度计和分析室。操作员将宝石放在观察室，且来自光源的光通过带通滤波器发出，使得特定波长的光线照射宝石。光源还可以被操纵为使得光束从不同角度照射宝石，因此像宝石学家一样进行相同的测试将手动地进行。目前在宝石评估机器中使用的照相机通常是电荷耦合器件(CCD)照相机或宽带分光光度计。这些照相机胜过人类的眼睛，但不能检测例如钻石或立方体的锆之间的差异。更确切地，目前在宝石评估机器中使用的照相机仅可以确定宝石所属的颜色/透明度等级。为了确定宝石例如钻石是否真实(不是人造的或机器制造的)，必须常常在単独的实验室进行单独的测试。単独的测试可以包括窄带分光光度法，其标的是本领域已知的波长范围，通常具有l_3nm宽的扫描帯。概述本发明涉及用于测量宝石特征的宝石定位和分析系统，该宝石定位和分析系统包括具有适合于容纳宝石的分析室的箱。分析室具有上部半球形部分和下部半球形部分，在半球形部分之间具有安装板。每个半球形部分具有反射的内表面。下部半球形部分在其最低的点处具有适合于允许光进入分析室的孔。清洁安装板(clear mounting plate)包括一系列标记以利于将宝石居中于分析室内。包括对准装置，该对准装置具有至少ー个线性推动器且适合于自动地将宝石居中于清洁安装板的最中心点。可运动的光源适合于从多个角度照射宝石，且照相机适合于记录宝石的图像。照相机还适合于向计算机系统提供数据，计算机系统分析该数据并输出宝石的材料特征。本发明的宝石评估系统包括宝石的自动定位和窄带分光光度计(“NBS”)，窄带分光光度计允许机器检测宝石的材料特征，例如宝石是天然的还是人造的。自动定位功能解决了操作员将宝石不准确地放置在观察面上的问题，该问题可能导致错误的测试結果。NBS的加入还允许使用者同时进行当前系统的测试和通过次级エ序正在进行的其他测试。同时进行测试大大地降低了欺诈或欺骗的可能性，遗憾地是，当常常在不同的实验室分别进行测试时，此欺诈或欺骗是可能的。在分析完成之后，使用者被提供显示宝石特征的报告，包括窄带分光光度计分析的结果连同宝石的照片。此报告实际上消除了目前存在的欺骗的机
O
本领域技术人员将理解，本发明的ー个或多个方面可以满足某些目的，而ー个或多个其他方面可以弓I起某些其他目的。本发明的其他目的、特征、益处和优势在本概述和所公开的实施方式的描述中将是明显的，且对本领域技术人员来说将是容易明白的。从结合附图得出的上述内容和从其引申的所有合理推论中，这些目的、特征、益处和优势将是明显的。附图简述图I是根据本发明的宝石评估系统的ー个实施方式的透视图。图2是根据图I的宝石评估系统的宝石定位致动器的透视图，其中致动器处于打开位置。图3是图2的宝石定位致动器的另一透视图，其中致动器处于延伸位置。图4是图2的宝石定位致动器的顶部详图，其中致动器处于接合宝石的位置。图4A是图2的宝石定位致动器的另ー顶部详图，其中致动器从宝石脱离接合。图5是图2的宝石定位致动器的另ー顶部详图，其中致动器处于居中位置。图6是根据本发明的宝石评估系统的另ー实施方式的透视图。图7是根据图6的宝石评估系统的宝石定位致动器的透视图，其中致动器处于缩回位置。图8是根据图6的宝石评估系统的宝石定位致动器的透视图，其中致动器处于延伸位置。图9是根据本发明的宝石定位致动器的另ー实施方式的透视图，其中致动器处于打开位置。图9A是接合宝石的图9宝石定位致动器的顶部详图。
图10是图9的宝石定位致动器的另一透视图，其中致动器处于关闭位置。图IOA是图10的宝石定位致动器的顶部详图。详细描述现转向图1，示出了根据本发明构造的宝石颜色评估系统或装置10的透视图。装置10包括照射和信号获取箱12。箱12包含光源14和控制系统16。控制系统16控制光线运动系统18。箱12还包括分析室20和环形的光环22。环形的光环22安装于通过光线运动系统18运动的平台24。可以以各种方式照射光环22,但在不出的实施方式中，光是通过光纤连接器25从光源14输送至环形的光环22。分析室20是两件式単元，该两件式単元包括形成球体的上部半球形构件26和部分下部半球形构件28，在上部构件26和下部构件28的内部具有反射涂层。单个进入/退出孔30形成在下部构件的最低部分。进入/退出孔30具有足够的尺寸以允许光线进入分析室20，且允许CXD照相机组件34能够观察分析室20中的宝石46，但足够小以使得光在分析室20内被有效地反射以提供准确的测试結果。在室内居中的是玻璃板32，待评估的宝石台侧向下放置在玻璃板32上。台侧向下的定向是优选的，因为目前宝石按穿过宝石台的折射光分级。在任何支撑结构中，虽然玻璃是优选的，但可以使用其他的清洁、透明材料。图案33被蚀刻或以其他方式标记于玻璃板32上，图案33允许系统在任何给定的时间准确地測量宝石46的尺寸和位置。在示出的实施方式中，图案33是牛眼图案，但可以使用任何合适的图案而不偏离本发明。图案33的中心是中心点36。光线运动系统18配置成使环形的光环22运动，使得当平台24运动时，来自环形的光环22的光从一角度范围来照射宝石46。宝石通常由宝石学家从多个角度相对于光源观察，以获得宝石的品质和颜色。多位置光源提供了具有相同性能的装置。CXD照相机组件34直接位于环形的光环22下方，CXD照相机组件34包括固定焦距透镜31、带通滤波器37和CXD照相机39。CXD照相机组件34定向成对准分析室20的中心。分析室20、环形的光环22和CXD照相机组件34的中心线g在是共同的。CXD照相机组件34用于分析宝石46的品质和颜色两者，但还用于准确地定位宝石46，使得宝石46的 中心线还与分析室20、环形的光环22和CXD照相机组件34的中心线是共同的。对准装置40适合于自动地使宝石与该共同的中心线对准，而不需要操作员定位该中心线和尝试简单地用手放置宝石来手动地使宝石的中心线与该中心线对准。对准装置40包括通过线性致动器44操作的推动器构件42，线性致动器44接着连接于控制系统16并由控制系统16控制。图2示出处于缩回位置的推动器构件42，且图3示出处于延伸位置的推动器构件42。如图4-5中所示的，宝石46放置在玻璃板32上，且对准装置40被致动，使得连接于推动器构件42的线性致动器44延伸，因此推动器构件开始接合宝石46，使其轻微地运动。然后推动器构件42缩回，与宝石46脱离接合。通过使推动器构件42移离宝石46，包括在本发明中的软件使用作为计算机成像系统35 —部分的CCD照相机组件34，来測量宝石46的直径以及宝石46偏离中心线的距离。计算机成像系统35通过感应宝石46的外部边缘并在宝石46的相对侧上产生虚拟切线38来測量宝石46的直径。通过计算的直径，系统然后可以确定宝石46的中心点离玻璃板32上图案33的中心点36的距离。在完成測量之后，对准装置40伸出推动器构件42，与宝石46再次接合并使宝石运动到与中心线对准。图4示出处于不在中心线上位置的宝石46，图4A示出推动器构件42从宝石46脱离接合，且图5示出推动器构件42已经使宝石46运动至中心线。因此，通过使用计算机成像系统35以“看见”玻璃板32上的宝石46来实现自动定位。现转向图6，示出进ー步的改进，其中窄带分光光度计(“NBS”)50加入箱12的内部。探针52优选地安装于推动器构件42，以便充分接近地定位到宝石46，且通过光纤连接器54连接于NBS 50，以便使NBS 50能够分析宝石。图7和图8示出NBS 50、连接器54和探针52的示意性布置。在示出的实施方式中，NBS是在频率范围内产生输出的扫描NBS。软件然后分析峰值的NBS输出，其表明特定波长的光线已经被宝石46吸收。通过该数据，系统能够确定宝石46是否是真实的。可以使用其他NBS，即非扫描NBS，而不偏离本发明。图7示出处于缩回位置的推动器构件42和探针52，而图8示出处于延伸位置的推动器构件42和探针52，在延伸位置处，NBS 50能够进行其分析。图9-10示出使用两个推进器62来使宝石46居中的可选择的双推动器对准装置60。姆一个推动器62连接于框架63,且姆一个框架63在一端上具有带齿的齿条64。齿条64接合适当带齿的小齿轮66，当旋转小齿轮66吋，使推进器62朝向或远离中心线运动。双推动器对准装置60可以手动操作或通过连接以使小齿轮以ー个方向或另ー个方向旋转的外部电源例如电动机来用电操作。为了手动操作双推动器对准装置60，操作员操纵从框架63中的ー个延伸的拇指杠杆68。弹簧69附接于框架63中的一个且适合于将对准装置60偏置在打开位置。因此，当操作员释放拇指杠杆68吋，对准装置60自动地返回到打开位置。如果双推动器对准装置60通过外部电源操作，可以利用与在前实施方式中描述的自动对准系统相似的自动对准系统。虽然本文已经在被理解为最实用且最优选的实施方式中描述了本发明，但应理 解，本发明不是要限于上文阐明的具体实施方式
。更确切地，认识到，可以由本发明领域的技术人员做出修改，而不偏离本发明的精神或意图，且因此，本发明被视为包括本发明所附权利要求和说明书的主题的所有合理等效物。
权利要求
1.一种用于测量宝石的特征的宝石定位和分析系统，包括 箱； 安装板，其安装在所述箱中并具有包括最中心点的一系列标记，以利于将所述宝石居中于所述安装板上；和 对准装置，其包括至少一个线性推动器且适合于将所述宝石自动地定位在所述最中心点处。
2.根据权利要求I所述的宝石定位和分析系统，其中所述对准装置包括单个推动器臂，所述推动器臂连接于计算机控制的线性致动器。
3.根据权利要求I所述的宝石定位和分析系统，其中所述对准装置包括两个推动器臂，所述推动器臂使用齿条和小齿轮手动地操纵。
4.根据权利要求I所述的宝石定位和分析系统，还包括适合于测量所述宝石的吸光度的窄带分光光度计。
5.一种用于测量宝石的特征的宝石分析系统，包括 安装板，其包括最中心点，用于支撑所述宝石； 窄带分光光度计，其适合于测量所述宝石的吸光度； 可运动的光源，其适合于从多个角度照射所述宝石； 宽带分光光度计，其适合于记录所述宝石的图像；且 所述宽带分光光度计和所述窄带分光光度计还适合于向计算机系统提供数据，所述计算机系统适合于分析所述数据并输出所述宝石的材料特征。
6.根据权利要求5所述的宝石分析系统，还包括对准装置，所述对准装置包括至少一个线性推动器且适合于将所述宝石自动地定位在所述安装板的所述最中心点。
7.一种用于测量宝石的特征的宝石定位和分析系统，包括 箱； 清洁安装板，其包括一系列标记以利于将所述宝石居中于所述安装板上； 对准装置，其包括接近于所述清洁安装板的至少一个线性推动器且能够使所述宝石在所述安装板上运动； 照相机，其适合于记录所述宝石的图像；和 控制系统，其适合于使用来自所述照相机的所述宝石的图像，且控制所述对准装置以便自动地将所述宝石居中于所述清洁安装板的最中心点处。
8.根据权利要求7所述的宝石定位和分析系统，其中所述控制系统包括计算机系统，所述计算机系统适合于分析来自所述照相机的所述图像并控制所述对准装置以便将所述宝石自动地居中于所述清洁安装板的所述最中心点。
9.根据权利要求7所述的宝石定位和分析系统，还包括适合于测量所述宝石的吸光度的窄带分光光度计。
10.一种用于测量宝石的特征的宝石定位和分析系统，包括 箱，其包括适合于容纳所述宝石的分析室； 所述分析室具有上部半球形部分和下部半球形部分，在所述半球形部分之间具有清洁安装板； 所述半球形部分具有反射的内表面；所述下部半球形部分在其最低的点处具有孔，所述孔适合于允许光线进入所述分析室; 所述清洁安装板包括一系列标记以利于将所述宝石居中于所述分析室内； 对准装置，其包括至少一个线性推动器且适合于将所述宝石自动地居中于所述清洁安装板的最中心点； 可运动的光源，其适合于从多个角度照射所述宝石； 照相机，其适合于记录所述宝石的图像；且 所述照相机还适合于向计算机系统提供数据，所述计算机系统适合于分析所述数据并 输出所述宝石的材料特征。
11.根据权利要求10所述的宝石定位和分析系统，其中所述对准装置包括单个推动器臂，所述推动器臂连接于计算机控制的线性致动器。
12.根据权利要求10所述的宝石定位和分析系统，其中所述对准装置包括两个推动器臂，所述推动器臂使用齿条和小齿轮手动地操纵。
13.一种用于测量宝石的特征的宝石定位和分析系统，包括 箱，其包括适合于容纳所述宝石的分析室； 所述分析室具有上部半球形部分和下部半球形部分，在所述半球形部分之间具有清洁安装板； 所述半球形部分具有反射的内表面； 所述下部半球形部分在其最低的点处具有孔，所述孔适合于允许光进入所述分析室； 所述清洁安装板包括一系列标记以利于将所述宝石居中于所述分析室内； 对准装置，其包括至少一个线性推动器且适合于将所述宝石自动地居中于所述清洁安装板的最中心点； 窄带分光光度计，其适合于测量所述宝石的吸光度； 可运动的光源，其适合于从多个角度照射所述宝石； 照相机，其适合于记录所述宝石的图像；且 所述照相机还适合于向计算机系统提供数据，所述计算机系统适合于分析所述数据并输出所述宝石的材料特征。
14.根据权利要求13所述的宝石定位和分析系统，其中所述对准装置包括单个推动器臂，所述推动器臂连接于计算机控制的线性致动器。
15.根据权利要求13所述的宝石定位和分析系统，其中所述对准装置包括两个推动器臂，所述推动器臂使用齿条和小齿轮手动地操纵。
16.一种用于分析宝石的材料性质的方法，包括以下步骤 将宝石置于具有用于支撑所述宝石的清洁安装板的分析室中； 使所述宝石自动地对准所述清洁安装板的最中心点； 从多个角度照射所述分析室和所述宝石； 记录所述宝石的图像；和 使用计算机系统来分析所述宝石的所述图像以确定所述宝石的一定的材料品质和特征。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括使用窄带分光光度计分析所述宝石的吸光度的步骤。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括自动生成显示所述宝石的品质和特征的报告的步骤。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤 使用照相机自动检测所述宝石的中心和所述清洁安装板的所述最中心点；和自动地致动线性对准装置以使所述宝石的所述中心与所述清洁安装板的所述最中心点对准。
20.一种用于测量宝石的特征的宝石定位和分析系统，包括 箱； 分析室，其安装在所述箱中，且具有适合于允许光进入所述分析室的孔并具有中心占. 清洁安装板，其定位在所述分析室内并具有包括中心点的一系列标记； 可运动的光源，其适合于经由所述孔从多个角度照射所述宝石并具有中心点； 所述分析室的所述中心点、所述清洁安装板的所述中心点和所述可运动的光源的所述中心点基本上沿着共同的中心线布置； 照相机，其安装在所述箱内，并布置成使其中心线基本上与所述共同的中心线重合，且适合于记录所述宝石的图像； 所述照相机还适合于向计算机系统提供数据，所述计算机系统适合于分析所述数据并输出所述宝石的材料特征；和 对准装置，其包括适合于将所述宝石自动地居中于所述中心线的至少一个线性推动器。
全文摘要
本发明涉及宝石定位和分析系统。公开了一种用于测量宝石的各种特征的宝石定位和分析系统。该系统包括允许确定宝石的真实性以及宝石其他特征的窄带分光光度计。还包括清洁的安装板，安装板具有一系列标记以利于将宝石居中于分析室内。包括对准装置，对准装置具有至少一个线性推动器且适合于将宝石自动地居中于清洁安装板的最中心点。
文档编号G01N21/87GK102749331SQ201110408510
公开日2012年10月24日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年4月20日
发明者兰德尔·瓦格纳, 库尔特·P·斯科埃克特 申请人:捷迈克斯系统公司