一种翡翠三维成像检测装置及其检测方法与流程

文档序号:11197347阅读:969来源:国知局
一种翡翠三维成像检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及一种翡翠质量检测装置,更具体地说涉及一种翡翠三维成像检测装置以及该装置的检测方法。



背景技术:

翡翠是一种优质的玉石品种,为世界宝石玉中一个举足轻重的品种,喜欢翡翠的人群也越来越多,翡翠由于其价格及品种富于变化,具有极大的跨越性,使得翡翠市场得到快速的发展。

但是随着科技的发展,新技术新材料的发现,仿真翡翠技术也得以发展起来。翡翠市场是纯天然的翡翠称为a货,经过酸洗和充胶处理后的翡翠称为b货,经过人工切磨成型在进行颜色填充的翡翠制品称为c货,价格也依次降低,市场上对翡翠级别和质量的鉴定十分必要。

目前常规的鉴别方法有两个,一个是通过肉眼进行判断,观察结构是否松散,表面是否有微小裂纹,这种方法完全依照专家的经验,受主观因素影响大;另一种是红外光谱分析方法,通过对相关吸收峰分析翡翠内的共价键类型来判断是天然还是人工处理,但是却不能对翡翠内部结构纹理以及色度进行观察,而且红外光谱仪结构复杂,制作成本以及检测成本昂贵。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是:提供一种用于检测翡翠质量的翡翠三维成像检测装置及其检测方法。

本发明解决其技术问题的解决方案是:

一种翡翠三维成像检测装置,包括装置机壳,还包括处理器、激光光源、相机以及驱动电机,所述处理器输出端与驱动电机相连,所述处理器输入端与相机相连,所述激光光源以及相机分别置于装置机壳两个相对的内侧面,所述驱动电机驱动翡翠旋转,所述激光光源、翡翠以及相机处于同一光轴。

作为上述技术方案的进一步改进,所述驱动电机通过调整架与翡翠相连,所述调整架用于调整翡翠所在平面位置,所述驱动电机驱动调整架旋转。

作为上述技术方案的进一步改进,所述驱动电机是步进电机。

作为上述技术方案的进一步改进,所述激光光源点光源,所述激光光源是卤素冷光源。

作为上述技术方案的进一步改进,所述激光光源与翡翠之间的光轴安装有扩束镜。

作为上述技术方案的进一步改进,所述翡翠与相机之间的光轴安装有远心镜头。

作为上述技术方案的进一步改进,所述相机是cmos相机。

本发明的有益效果是:本发明通过激光光源产生光束,所述光束通过翡翠透射到相机中,相机将采集得到的图像数据传输到处理器进行图像处理,实现翡翠内部的三维图像重建,通过三维图像能够轻易判断翡翠的等级质量,准确度高,人为主观因素少,同时本发明所述检测装置成本低,性价比高。

本发明还公开了一种上述翡翠三位成像检测装置的检测方法,包括以下步骤:

步骤a:调整翡翠的二维位置,使驱动电机转动的中心轴与翡翠自身的中心轴重合;

步骤b:启动激光光源,所述激光光源所发出的光照射在翡翠上,翡翠透射出来的光进入相机中,所述相机将采集到的数据传输到处理器中,得到一张该角度的投影层析图像;

步骤c:驱动电机驱动翡翠逐次转动一定角度,判断是否已转动累积360度,如果不是,返回步骤b,如果是,继续往下执行;

步骤d:将获得的全部角度的投影层析图像通过反投影算法,获得各个角度的切面图;

步骤e:将全部角度的切面图,通过amira软件重建,获得三维投影层析图像;

步骤f:对步骤e中得到的三维投影层析图像进行定标,建立空间坐标系。

作为上述方案的进一步改进,所述步骤a包括以下步骤:

步骤a01:标记翡翠的中心轴位置,定义为初始标定位置;

步骤a02:驱动电机带动翡翠旋转180度,记录旋转后的中心轴位置,定义为后标定位置;

步骤a03:移动翡翠位置,使翡翠向初始标定位置和后标定位置的中点移动,完成一维方向调整;

步骤a04:驱动电机带动翡翠转动90度,重复步骤a01至a03,完成二维方向调整。

作为上述方案的进一步改进,所述步骤c中驱动电机驱动翡翠逐次转动1.8度。

本发明的有益效果是:本发明所述检测方法通过对激光光源所发出的激光束照射在翡翠上,激光束穿透翡翠后进入相机并得到该角度下的投影层析图像,之后通过驱动电机使翡翠逐次旋转一定角度,直到旋转一周,得到多个角度下的投影层析图像,之后对所有投影层析图像通过反投影算法,获得各个角度的切面图,最后通过amira软件重建,获得三维投影层析图像,通过所述三维投影层析图像可清楚识别出翡翠的内部结构,能够轻易判断翡翠的等级质量,准确度高,人为主观因素少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然,所描述的附图只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明所述检测装置的结构示意图;

图2是本发明所述检测方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。另外,文中所提到的所有联接/连接关系,并非单指构件直接相接,而是指可根据具体实施情况,通过添加或减少联接辅件,来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征,在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1,本发明创造提供了一种用于检测翡翠内部结构的翡翠三维成像检测装置,一种翡翠三维成像检测装置,包括装置机壳1,还包括处理器2、激光光源3、相机4以及驱动电机5,所述处理器2输出端与驱动电机5相连,所述处理器2输入端与相机4相连,所述激光光源3以及相机4分别置于装置机壳1两个相对的内侧面,所述驱动电机5安装在激光光源3与相机4中间并驱动翡翠9旋转,所述激光光源3、翡翠9以及相机4处于同一光轴。具体地,本发明创造利用光学成像原理检测翡翠9的内部结构,所述激光光源3发出光束,所述光束通过翡翠9透射到相机4中,由于翡翠9内部各个位置的物质成份、结构等方面均不相同,对所照射光束的发射、折射和吸收效果均有所差异,光束穿透翡翠9后,进入相机4并垂直照射在相机4内部的感光元件中,不同的感光元件所接收到的光信号强度有所区别,所述相机4再将感光元件所述接收的光信号转变成电信号再转变成数字信号,传输到处理器2进行图像处理;为了能够得到翡翠9内部整体三维结构,需要通过电机将翡翠9绕着其中心轴旋转360度,从而得到不同角度的投影层析图像,实现翡翠9内部三维结构的重建。本发明创造所述的检测装置利用光学成像原理重组翡翠9内部的三维结构,检测装置结构原理简单,易于实现,在翡翠9检测过程中不受人为因素干扰,准确度高,相比于红外光谱仪等检测仪器,本装置性价比高。

进一步作为优选的实施方式,由于本发明创造在检测过程中需要使翡翠9能够绕着自身中心轴旋转,实际中难以将翡翠9一步固定到位,因此需要不停地调节翡翠9的旋转中心。为解决上述问题本发明创造具体实施方式中所述驱动电机5通过调整架6与翡翠9相连,所述调整架6用于调整翡翠9所在平面位置,进而调整驱动电机5驱动调整架6旋转时翡翠9的旋转中心位置。

进一步作为优选的实施方式,本发明创造所述检测装置在对翡翠9进行检测过程中,需要通过驱动电机5实现翡翠9的转动,而且是逐次转动某个角度。为实现上述功能,本发明创造具体实施例中所述驱动电机5是步进电机,所述步进电机能够将处理器2传输过来的电脉冲信号转化为角位移,步进电机的转动角度只与电脉冲信号的个数有关,精确度高。

进一步作为优选的实施方式,本发明创造具体实施例中所述激光光源3是点光源,所述激光光源3是卤素冷光源,有效降低检测装置运行时的功率,同时所述卤素冷光源所发出的激光束频率单一,相干性好,成像效果佳,大大地提高相机4所采集的图像质量。

进一步作为优选的实施方式,由于激光光源3所发射出来的激光束半径较小,需要将所述激光束半径扩大以便激光束能够照射到整个翡翠9,为实现上述功能,本发明创造具体实施方式中,所述激光光源3与翡翠9之间的光轴安装有扩束镜7,检测操作前需要调整扩束镜7与激光光源3间的距离,使激光束通过扩束镜7后正好照射到整个翡翠9上。

进一步作为优选的实施方式,本发明创造具体实施例中所述翡翠9与相机4之间的光轴安装有远心镜头8,所述远心镜头8作用是物距在一定范围变化的情况下,使得到的成像大小保持不变。本发明创造实施例通过在翡翠9与相机4之间设置远心镜头8,因此在翡翠9安装位置要求上无需过于苛刻,只要保证翡翠9能固定在某个范围内即可,既能保证成像质量,也能降低对翡翠9安装位置的要求,从而降低整个装置的结构尺寸要求。

进一步作为优选的实施方式,本发明创造具体实施方式中所述相机4是cmos相机,所述cmos相机中的感光元件采用金属氧化物半导体材料制作而成,所述cmos相机价格低,性价比高,感光能力强,灵敏度大,图像整合效果佳。

本发明创造同时还公开了一种使用上述翡翠三维成像检测装置检测翡翠的方法,包括以下步骤:

步骤a:调整翡翠的二维位置,使驱动电机转动的中心轴与翡翠自身的中心轴重合;

步骤b:启动激光光源,所述激光光源所发出的光照射在翡翠上,翡翠透射出来的光进入相机中,所述相机将采集到的数据传输到处理器中,得到一张该角度的投影层析图像;

步骤c:驱动电机驱动翡翠逐次转动一定角度,判断是否已转动累积360度,如果不是,返回步骤b,如果是,继续往下执行;

步骤d:将获得的全部角度的投影层析图像通过反投影算法,获得各个角度的切面图;

步骤e:将全部角度的切面图,通过amira软件重建,获得三维投影层析图像;

步骤f:对步骤e中得到的三维投影层析图像进行定标,建立空间坐标系。

具体地,本发明所述检测方法首先需要按上述连接要求,安装激光光源、相机、驱动电机、调整架、扩束镜以及远心镜头,使激光光源、扩束镜、翡翠、远心镜头以及相机位于同一光轴;之后为了增大待测翡翠的被测面积,需要保证翡翠能够绕着自身的中心轴进行旋转,因此需要通过对调整架进行操作,调整翡翠的二维位置,直到旋转时翡翠不会发生偏离,即使驱动电机转动的中心轴与翡翠自身的中心轴重合;之后启动翡翠检测进程,逐次使翡翠转动一定角度,并对每个角度进行图像采集和处理,直到转动角度满360度,得到多个角度下投影层析图像;再对得到的投影层析图像进行反投影算法运算,获得各个角度的切面图,并将多个切面图组合成一个三维投影层析图像,通过所述三维投影层析图像反映所检测翡翠的内部结构,最后测量待测翡翠三个维度的实际大小以及所述远心镜头的放大倍数,对获得的三维投影层析图像进行定标,建立坐标系,判断其等级质量,准确率高,人为干扰因素少。

进一步作为优选的实施方式,本发明创造具体实施例中所述检测方法步骤a中包括以下步骤:

步骤a01:标记翡翠的中心轴位置,定义为初始标定位置;

步骤a02:驱动电机带动翡翠旋转180度,记录旋转后的中心轴位置,定义为后标定位置;

步骤a03:移动翡翠位置,使翡翠向初始标定位置和后标定位置的中点移动,完成一维方向调整;

步骤a04:驱动电机带动翡翠转动90度,重复步骤a01至a03,完成二维方向调整。

具体地本发明创造具体实施方式中需要保证驱动电机转动的中心轴与翡翠自身的中心轴重合,以免在检测过程中驱动电机驱动翡翠转动时发生偏移,导致最终得到的三维投影层析图像准确度不足,无法表征翡翠内部结构特点。本发明所述检测方法具体实施例中首先需要在相机采集到的图像a中标定出翡翠的中心轴位置,之后驱动电机驱动翡翠旋转180度,得到一个与图像a镜像对称的图像b,之后对调整架进行相关操作,控制翡翠移动,使到翡翠标定的中心轴位置与驱动电机转动的中心轴位置重合,此时完成了一维方向的调整,之后驱动电机控制翡翠转动90度,重复步骤a01至a03,完成调整翡翠的二维位置,实现驱动电机转动的中心轴与翡翠自身的中心轴重合。

另外需要说明的是,由于在通过调整架调节翡翠二维位置过程中,难以保证能够通过一次操作就实现翡翠标定的中心轴位置与驱动电机转动的中心轴位置重合,因此每个维度的调节操作可能需要根据实际情况重复多次a01至a03步骤。

进一步作为优选的实施方式,本发明创造具体实施方式所述步骤c中驱动电机驱动翡翠逐次转动1.8度。具体地,本发明创造所述检测方法中需要对驱动电机驱动翡翠逐次旋转的角度认真考虑设定,如果每次转动的角度较大,最后所得到的投影层析图像和切面图越少,最终合成的三维投影层析图像越难以反映翡翠的内部结构,但是如果每个转动的角度较小,就需要采集的投影层析图像数量大,处理时间长,降低了处理效率。基于上述问题,本发明创造所述检测方法中经过多次实验,最终设定步骤d中驱动电机驱动翡翠每次转动1.8度,获取200张投影层析图像,同时保证了合成三维投影层析图像的清晰度以及过程中的处理效率。

参照图2,本发明创造所述翡翠质量检测方法具体实施例流程步骤如下所示:

步骤s01:按要求安装激光光源、相机、驱动电机、调整架、扩束镜以及远心镜头;

步骤s02:调整各个部件的位置,使激光光源、扩束镜、翡翠、远心镜头以及相机位于同一光轴;

步骤s03:标记翡翠的中心轴位置,定义为初始标定位置;

步骤s04:驱动电机带动翡翠旋转180度,记录旋转后的中心轴位置,定义为后标定位置;

步骤s05:操作所述调整架,移动翡翠位置,使调整架向初始标定位置和后标定位置的中点移动,完成翡翠一维方向调整;

步骤s06:驱动电机控制翡翠转动90度,重复步骤s03至s05,完成翡翠二维方向的调整,使驱动电机转动的中心轴与翡翠自身的中心轴重合;

步骤s07:启动激光光源,所述激光光源所发出的光通过扩束镜照射在翡翠上,翡翠透射出来的光通过所述远心镜头进入相机;

步骤s08:相机将采集到的数据传输到处理器中,得到一张该角度的投影层析图像;

步骤s09:驱动电机驱动翡翠转动1.8度;

步骤s10:判断是否已累计转动360度,如果是,继续往下执行,如果不是,返回步骤s08;

步骤s11:将获得的全部角度的投影层析图像通过反投影算法,获得各个角度的切面图;

步骤s12:将全部角度的切面图,通过amira软件重建,获得三维投影层析图像;

步骤s13:对得到的三维投影层析图像进行定标,建立空间坐标系,判断翡翠等级质量。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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