BE1014212A3

BE1014212A3 - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de hoek tussen facetten van een transparant object.

Info

Publication number: BE1014212A3
Application number: BE2001/0382A
Authority: BE
Inventors: Johan Verbeke; Maxime Blanchaert; Peter Cooke
Original assignee: Wetenschappelijk En Tech Onder
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2003-06-03
Also published as: WO2002099359A1

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het bepalen van de hoek tussen facetten (6,7,9) van een transparant object (1) dat door deze facetten (6,7,9) begrensd wordt, waarbij men een zogenaamde ingaande lichtbundel (15) van een lichtbron (22) volgens een bepaalde oriëntatie laat invallen op het object (1) zodanig dat deze lichtbundel inwendig op een te meten facet (6) gereflecteerd wordt en het object (1) onder vorm van een zogenaamde uitgaande lichtbundel (20) verlaat, waarbij de oriëntatie van deze uitgaande lichtbundel (20) gemeten wordt en de oriëntatie van genoemd te meten facet (6) berekend wordt op basis van de oriëntatie van de ingaande lichtbundel (15) en deze van de uitgaande lichtbundel (20) en de breking van deze lichtbundels (15,20) aan het oppervlak van het object (1)

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET BEPALEN VAX DE HOEK
TUSSCN FACETTEN VAN EEN TRANSPARANT OBJECT.
EMI1.1
De uitvinding heeft betrckking c Z > i zz het bepalen van de hoek tussen facetten van een transparant object dat door deze facetten begrensd wordt. Dit transparant object bestaat bijvoorbeeld uit een edelsteen zoals een diamant.

De waarde van edelstenen, zoals diamanten, wordt grotendeels bepaald door de slijpvorm ervan. Aldus is het belangrijk dat bij het slijpen de facetten onderling
EMI1.2
een correcte oriëntatie vertonen en dat een geslepen edelsteen verkregen wordt die bijvoorkeur nagenoeg perfect symmetrisch is. De onderlinge positie van de facettcn ervan bepalen namelijk grotendeels de schittering van de edelsteen.

Tot op heden is het echter zeer moeilijk om tijdens het slijpcn \'an dc edelsteen de onderlinge hoeken van de facetten ervan te bepalen. De edelsteen dient namelijk ingeklemd te worden in een slijptang zodanig dat de oriëntatie van de Facetten van de edelsteen die zieh aan de zijde van de slijptang bevinden niet kan worden
EMI1.3
gemeten zonder de edelsteen uit de slijptang te verwijderen. Wanneer de edelsteen echter uit de slijptang wordt verwijderd om een dergelijke meting uit te voeren. is het nagenoeg deze terug exact dezelfde positie in te k) onmogelijk omslijptang.

De hoek tussen de verschillende facetten van een edelsteen die uit dc
EMI1.4
slijptang is kan, volgens de stand van de techniek, c c 1-D verwijderdbehulp van mechanische kalibers, ecn proportiescoop of een scanner.

Bij gebruik van een proportiescoop wordt het schaduwbeeld \''an de edelsteen op een scherm geprojecteerd. Het te meten facet wordt dan manueel iii proficl

EMI2.1
geplaatst. Door het schaduwbeeld te vergelijken met meetlijnen die op het scherm afgebeeld, wordt de hoek tussen het facet en een referentievlak gemeten. c
7. ijnScannersystemen maken eveneens gebruik van het schaduwbeeld van een edelsteen om een meting uit te voeren. Het schaduwbeeld wordt via een lens geprojecteerd op een camera. De edelsteen wordt dan in klein discrcte stappen rond CCI1 as geroteerd.

Voor elke stand wordt een beeld geregistreerd van het voorwerp met behulp val1 ecn computer. Aan de hand van deze metingen wordt bepaald waar de facetten liggen en kunnen de hoeken ervan bepaald worden ten opzichtc van een referentievlak.

Deze technieken laten bijgevolg niet toe om de hocken tussen de facetten van een in een slijptang bevestigde edelsteen te bepalen. Daarenboven kunnen de hoeken tussen de facetten slechts met een geringe nauwkeurighcicl worden bepaald.

De uitvinding wil aan deze nadelen verhelpen door een inrichting en cen werkwijze voor te stellen die toelaten om op een heel nauwkeurige wijze de hocken
EMI2.2
tussen de facetten te bepalen van een edelsteen niettegenstaande deze via bcpaalde facetten in een slijptang is bevestigd. Aldus is het niet vereist om de edelsteen uit de slijptang te verwijderen om de onderlinge oriëntatie van de facetten ervan te bepalen en is het mogelijk om de edelsteen veel te slijpen.

Tot dit doel laat men een zogenaamde ingaande lichtbundel van een lichtbron volgens een bepaalde oriëntatie laat invallen op het object zodanig dat dczc
EMI2.3
lichtbundel inwendig op een te meten facet gereflecteerd wordt vorm van een zogenaamde uitgaande lichtbundel verlaat, waarbij de oriëntatie van uitgaande lichtbundel gemeten wordt en de oriëntatie van genoemd te meten facet berekend wordt op basis van de oriëntatie van de ingaande lichtbundel en de oricntatic van de uitgaande en de breking van deze lichtbundels aan het oppers lak van cn het object ondcthet object.

Doelmatig laat men genoemde ingaande lichtbundel invallen op een eerste facet van het object zodanig dat deze lichtbundel inwendig in het object gereflecteerd wordt door een tweede facet en het object verlaat en aldus genoemde
EMI2.4
uitgaande lichtbundel vormt waarvan men de oriëntatie meet, waarbij de oriëntatie \an genoemd wordt bepaald van de brekingsindex

de oriëntatie van genoemd eerste facet, de oriëntatie van de ingaande lichtbundel en de oriëntatie van de uitgaande lichtbundel.

Op een voordelige wijze wordt genoemde lichtbundel inwendig in het object gereflecteerd door een derde facet en verlaat deze lichtbundel het object via genoemd cerste facet en vormt aldus genoemde uitgaande lichtbundel waarvan men de
EMI3.1
oriëntatie meet. De oriëntatie van genoemd derde facet wordt dan bepaald uitgaande van de brekingsindex van het object, de oriëntatie van genoemd eerste facet, de oriëntatie van de ingaande lichtbundel, de oriëntatie van de uitgaande lichtbundel en de oriëntatic van genoemd tweede facet.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de
EMI3.2
uitvinding, laat men genoemde ingaande op genoemd eerste facet c 9 1 : > van het object zodanig dat deze lichtbundel inwendig in het object gereflecteerd wordt door een tweede facet en vervolgens het object verlaat via een derde facet cn atdus genoemde uitgaande lichtbundel vormt waarvan men de orientatie meet, waarbij de oriëntatie van genoemd tweede facet wordt berekend op basis van de brekingsindex van het object, de oriëntatie van genoemd eerste en derde facet, de oriëntatie van de ingaande lichtbundel en de oriëntatie van de uitgaande lichtbundel.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, wordt genoemde lichtbron relatief ten opzichte van het object verplaatst om
EMI3.3
de orientate van genoemde facetten te bepalen, waarbij in een eerste positie de lichtbundel invalt op genoemde eerste facet en in een tweede positie deze lichtbundel invalt op dit eerste facet en gereflecteerd wordt door genoemd tweede facet, terwijl in een dcrdc positie de lichtbundcl invalt op genoemd derde facet, waarbij de hoekverplaatsing van de lichtbundel en/ofvan de lichtbron wordt gemeten
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het mctcn
EMI3.4
van de onderlinge oriëntatie van de facetten van een object,

met een lichtbron die toehapt om een lichtbundel te genereren, waarbij deze lichtbron verplaatsb2lar genoemd object gemonteerd is teneinde toe te laten dat genoemde georiënteerd kan worden dat deze invalt op een van genoemde facetten zodat de ten op/ichtc \ anlichtbundel gereflecteerd wordt, waarbij, enerzijds, middelen voorzien om de orientate van de lichtbundel die invalt op genoemde facetten te bepalen. cn, anderzijds, middelen voorzien zijn om de oriëntatie van de gereflecteerde lichtbundel te meten.

Volgens een voordelige uitvoeringsvorm van de inrichting, volgens de uitvinding, wordt genoemde lichtbron gevormd door een autocollimator.

Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van enkele specifieke uitvoeringsvormen van de werkwijzc en de inrichting volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt cnkc) als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte niet van de gevorderde bescherming ; de hierna gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegdc figuren.

Figuur 1 is een schematisch zijaanzicht van een diamant die m briljantvorm is geslepen.

Figuur 2 is een schematisch bovenaanzicht van de briljant uit figuur- 1.

Figuur 3 is een schematisch onderaanzicht van de briljant uit figuur 1.

Figuur 4 is een schematische principetekening die de wcrking van een autocollimator illustreert.

Figuur 5 is een schematisch perspectiefaanzicht van een transparant object dat in de dop van een slijptang is gemonteerd tezamen met een autocollimator in een eerste positie.

Figuur 6 is een schematisch perspectiefaanzicht van cen transparant object dat in de dop van een slijptang is gemonteerd tezamen met een autocollimator in een tweede positie.

Figuur 7 is een schematisch perspectiefaanzich). van een transparant object dal in de dop van een slijptang is gemonteerd tezamen met een autocollimator in een derde positie.

Figuur 8 is een schematisch perspectiefaanzicht van een orthogonaal assenkruis waarin een vlak is voorgesteld.

Figuur 9 is een schematische tweedimensionale doorsnede van een transparant object met drie vlakken, waarbij de lichtbundel, die in het object invalt en dit terug verlaat, door vectoren is voorgesteld.
EMI4.1

In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers j j op dezelfde of analoge elementen.

betrckkingDe uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een werkwijzc voor het metcn van de hoeken tussen de facetten van een transparant object zoals een edelsteen, bijvoorbeeld een diamant, met behulp van een lichtbundel.

In de figuren 1 tot 3 is een diamant in de vorm van een briIjant 1 weergegeven. Deze briljant vertoont opeenvolgend een tafelzone 2, cen kroonzone 3. een rondistzone 4 en een paviljoenzone 5. De tafelzone 2 bevat cen facet 6 dat een zogenaamd tafelvlak vormt. De tafelzone 2 wordt zijdelings begrensd door facetten van de kroonzollc 3 die aansluit op de rondistzone 4. De paviljoenzone 5 vertoont een
EMI5.1
aantal facetten die aan de zijde van de briljant 1 tegenovcrliggcnd aan de tarcl/, z : D zDt > samenlopen in een punt. De facetten van de paviljocnzone 5 worden paviljoenfacetten 7 genoemd. De schittering van een avi br'Ijatit wordt in-rote iiiate p bepaald door de oriëntatie van deze paviljoenfacetten 7 ten opzichte van het tafelvlak 6.

Wanneer bij het slijpen van de diamant I de paviljoenfacettcn 7 worden geslepcn, is deze, zoals voorgesteld in figuur 5, aan de zijde van het tafc ! vlak 6
EMI5.2
bevestigd in een dop 8 van een niet in de figuren voorgesteld slijptang. Bijgevoig is het niet mogelijk om de oriëntatie van het tafelvlak 6 te meten met de klassieke meettechnieken wanneer de briljant 1 in een slijptang is bevestigd.

Ln de werkwijze, volgens de uitvinding, wordt de oriëntatie van tv\ ce facetten, waarvan het oppervlak minstens gedeeltelijk vrij is en dus niet volledig door de dop 8 wordt afgeschermd, gemeten. Dit gebeurt door op elk van deze facetten een lichtbunde] in te laten vallen en de hoek op te meten onder dewelke deze lichtbundel wordt gcreflecteerd.

Om de oriëntatie van het tafelvlak 6 te bepalen laat men deze lichtbundel invallen op een eerste van de facetten waarvan men de oriëntatie heeft bepaald zodanig
EMI5.3
dat deze lichtbundel in het object dringt en gereflecteerd wordt op het tafelvlak 6. Deze lichtbundel verlaat het object vervolgens langs het twecdc facet de orientate eveneens reeds werd opgemeten. Hierbij wordt de hoek van dc invallende el1 de uitgaande lichtbundel opzichte van het respectievelijk facet bepaald.

Aldus kan uit de oriëntatie van de twee facetten en uit de hoeken van waarvanlichtbundel, die gereflecteerd wordt op het tafelvlak, ten opzichte van deze faccttcn, evenals uit de hoekverplaatsing van de lichtbundel bij het bepalen van de orientable van deze facetten, de oriëntatie van het tafelvlak worden berekcnd.

Bij voorkeur wordt de lichtbron die genoemde lichtbundel genercert gemonteerd via een zogenaamde hoekencoder zodanig dat de hoekverplaatsing \an de lichtbundel, teneinde deze te laten invallen op de verschillende facetten, eenvoudig is te bepalen.

Deze lichtbron wordt bij voorkeur gevormd door een op zichzelf bekende autocollimator. In figuur 4 is schematisch het werkingsprincipe van een autocollimator weergegeven. Deze bevat een lichtbron 10 waarvan het licht via een condensorlens ll invalt op een halfdoorlaatbare spiegel 12 die een hoek van 45 maakt met de as 13 van de condensorlens 11.

Het licht van de lichtbron 10 wordt via deze spiegel 2 saar con
EMI6.1
objectlens 14 weerkaatst die de lichtstroom omvormt tot een paradeur lichtbundc ! [5.Wanneer men deze lichtbundel 15 laat invallen op een vlak 16 dat loodrecht op de as 17 van de objectlens 14 staat, wordt deze lichtbundel 15 loodrecht weerkaatst naar de objectlens 14 en valt deze via de halfdoorlaatbare spiegel 12 in op een OCLl lair ] 8 dal zieh in het brandpunt van de objectlens 14 bevindt. Op deze positie is een merkpunt 24 aangebracht in het oculair 18.

Wanneer de lichtbundel 15 invalt op een vlak 19 dat niet loodrecht staal
EMI6.2
op de as 17 en een hoek a maakt met het loodrechte vlak 16 de op het vlak valtweerkaatste lichtbundel 20 in op de objectlens 14 onder een hock 2a. Deze wccrkaatste lichtbundel 20 wordt aldus op het oculair 18 gcfocusseerd op een afstand d \an genoemd merkpunt 24. Teneinde deze positie zichtbaar tc maken op het oculair 18 is tussen de condensorlens 11 en de halfdoorlaatbare spiegel 12 een zogenaamde kruisdraad 21 voorzien waarvan aldus een beeld gevormd wordt op het oculair na weerkaatsing van de lichtbundel op het vlak 19.

De afstand d tussen genoemd merkpunt 24 en het gevormd beeld van de kruisdraad 21 is evenredig met de hoek ri.

Bij voorkeur wordt genoemd oculair 18 vervangen door een camera zodanig dat het mogelijk is om het gevormde beeld weer te geven op een scherm en Lc verwerken met een computer.

Aldus kan met behulp van een dergelijke autocollimator de hock die een vlak maakt met de as 17 van de objectieflens 14, of m. a. w. met de langsas van de autocollimator, gemeten worden.

In de figuren 5 tot 7 zijn schematisch drie positics van een autocollimator 22 weergegeven voor de meting van de oriëntaties van de facetten van een in cen dop 8 van een slijptang bevestigd transparant object 1 met facetten 7 en 9.

De autocollimator 22 is via een niet in de figuren voorgesteldc arm roteerbaar gemonteerd ten opzichte van een rotatieas waarvan het verlengde bij
EMI7.1
voorkeur de diamant 1 snijdt. is het mogelijk om de autocollimator ii ID opzichte van deze rotatieas te roteren om de lichtbundel 15, die door de autocollimator 22 gegencrcerd wordt, op het facet 7 of 9 van het object 1 te laten invallen. Het vlak waarin de lichtbundel 15 aldus gcrotccrd kan worden tezamen mct de autocollimalor 22 wordt het lichtvlak genoemd.

In een eerste positie van de autocollimator 22. zoals voorgesteld is in figuur 5, valt de lichtbundel 15 in op een eerste facet 7 teneinde de oriëntatie ervan le bepalen. De door dit facet 7 rechtstreeks gereflecteerde lichtbundel 20 vormt ecn bccld 23 van genoemde kruisdraad 21 op het oculair 18 dat gevormd wordt door een camera. Het waargenomen beeld wordt dan weergegeven op een computerscherm 25 z. oafs schematisch is voorgesteld in figuur 5. Hierbij bevindt het beeld 23 van de kruisdraad
EMI7.2
21 op een horizontale afstand A en op een verticale afstand B van genoemd merkpunt Deze afstanden A en B zijn bijgevolg evenredig de hoek die het facet 7 maakt met twee orthogonale lijnen die in een vlak liggen dat loodrecht staat op dc invallende 15.

Aldus kan uit deze afstanden A en B de orientate van het facet 7 ten zichopzichte van genoemd lichtvlak berekend worden via op zieh bekende driehoeksmeetkunde.

Vervolgens wordt, zoals voorgesteld in figuur 6, de autocollimator 22 in het lichtvtak geroteerd over een hoek p naar een tweede positie waarbij de lichtbundel 15 invalt op genoemd facet 7 zodanig dat deze lichtbundel inwendig in het objcct 1 gereflecteerd wordt door een facet 6, dat niet zichtbaar is doordat het zieh in de dop 8
EMI7.3
bevindt. Dit laatste facet 6 vormt bijvoorbeeld het tafelvlak van een briljant.

De aidusgereflecteerde lichtbundel 20 verlaat het object 1 dan via het facet 9 dat aansluit op genoemde facet 7. Hierbij vertoont de uitgaande lichtbundel 20 cen andere oricntat. ic dan de ingaande lichtbundel 15 ingevolge de breking van de lichtbundel bij hel binnendringen en bij het verlaten van het object l en ingevolge de inwendige reflectie

EMI8.1
op het facet 6. Aldus wordt met behulp van de autocoJ1imator 22 de oriëntatie van een virtueel v) dat loodrecht staat op de uitgaande lichtbundel 20 gemeten.

De oriëntatie van dit virtueel wordt bepaald door de horizontale afstand A'en de verticale akafstand B'tussen het beeld 23'van de kruisdraad 21 en het merkpunt 24 dat weergegeven wordt op het scherm 25.

Teneinde de oriëntatie van het facet 9 te bepalen wordt de autocollimator 22 uit cle tweede positie geroteerd naar een derde positic over cen hoek # zodat de lichtbundel 15 van de autocollimator 22 invalt op dit facet 9, zoals weergegeven in figuur 7. De oriëntatie van het facet 9 wordt op een analoge manier bepaald als deze van het facet 7. Op het scherm 25 wordt de oriëntatie van het facet 9 aldus weergegeven door de afstanden A"en B"van het beeld 23"van de kruisdraad 21 tcn opzichte van het merkpunt 24.

De oriëntatie van het niet zichtbare facet 6 van het object 1, of m. a. w. van het tafelvlak 6, wordt vervolgens berekend uitgaande van de oriëntatie van genoemd virtueel vlak, de brekingsindex van het object 1, de oriëntatie van de3 t\\ec gemeten facetten 7 en 9 en de verplaatsing p en # van de autocollimator 22. Op basis van de oriëntatie van het niet zichtbare facet 6 en van de twee facetten 7 en 9 wordt dan de hoek tussen deze facetten bepaald.

Niettegenstaande in de beschrijving van de werkwijze, volgens de uitvinding, aan de hand van de figuren 5 tot 7 gesproken wordt van een ccrstc, een tweede en een derde positie van de autocollimator 22, is het duidelijk dat deze posities eveneens in een willekeurige volgorde kunnen worden toegepast bij de werkwijze volgens de uitvinding.

Daarenboven is het niet noodzakelijk dat men de lichtbundel ! 5 op meerdere facetten van het object 1 laat invallen. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om de lichtbundel 15 volgens drie verschillende oriëntaties op eenzelfde facet te laten invallen. Voor elle van deze oriëntaties van de lichtbunde] 15 wordt de oriëntatie van de gereflecteerde bunde) 20 gemeten.

Bij een eerste oriëntatie van de lichtbundel valt deze in op een zichtbaar facet van het object 1 en wordt aan de hand van de oriëntatie van de op dit facet gereflecteerde lichtbundel 20, de oriëntatie van dit facet bepaald.

Een tweede oriëntatie van de invallende lichtbundel wordt bijvoorbeeld zodanig gekozen dat deze inwendig in het object gereflecteerd wordt door een cerstc
EMI9.1
niet zichtbaar facet, waarbij de lichtbundel het object 1 verlaat via c facet. De oriëntatie van deze uitgaande lichtbundel wordt gemeten teneinde de oriëntatie van genoemd eerste niet zichtbaar facet te berekenen. o rl ID
Een derde oriëntatie van de ingaande lichtbundel 15 wordt zodanig gekozen dat de lichtbundel inwendig in het object 1 wordt gereflecteerd op gcnoemd
EMI9.2
eerste niet zichtbaar facet en op een tweede niet zichtbaar facet. De oriëntatie van deze lichtbundel wordt gemeten bij het verlaten van het object 1 via het zichtbaar facet.

Aldus wordt de oriëntatie van het tweede niet zichtbaar facet berekend uit de oriëntatie van het eerste niet zichtbaar facet, de oriëntatie van dc ingaande en de uitgaande lichtbundel en de oriëntatie van het zichtbaar facet.

Hiemavolgend wordt een theoretische berekening gemaakt voor het
EMI9.3
bepalen van de hoeken tussen twee zichtbare faccttcn en cen niet zichtbaar facet object 1 uitgaande van de metingen die verricht werden met de autocollimator 22 voor de drie posities crvan die weergegeven zijn in de figuren 5 tot 7.

Hierbij wordt ervan uitgegaan dat de oriëntatie van elk facet bepaald wordt door twee hoeken. Dit is schematisch weergegeven in figuur 8 waarbij een
EMI9.4
orthogonaal xyz en een vlak V zijn V snijdt de x-as li het punt A, de y-as in het punt B en de z-as in het punt C. Verder wordt aangenomen dat genoemd lichtvlak waarin de ingaande lichtbundel 15 zieh bevindt samcnvalt met het vlak gevormd door de x-as en de y-as. Aldus is de z-as evenwijdig aan de rotatieas waarrond de autocollimator 22 kan geroteerd worden.

De oriëntatie van het vlak V is dan bepaald door een eerste hoek &alpha;en een
EMI9.5
tweede hoek ss, waarbij a de hoek is tussen de x-as en de loodlijn OD op de lijn AB en waarbij ss de hellingshoek is van het vlak V ten opzichte van het lichtvlak xy. Hierbij valt de lijn AB samen met de snijlijn tussen het vlak V en het lichtvlak xy.

De hoeken a en ss komen overeen met de waarden die gemeten worden met de autocollimator 22. Deze zijn met name evenredig met de vcrptaatsing van hel beeld 23 van de kruisdraad 21 ten opzichte van het merkpunt 24 wanneer met de autocollimator 22 de oriëntatie van het vlak V gemeten wordt.

EMI10.1

Indien H de afstand is tussen het snijpunt 0 van de assen x, y cn z en hei snijpunt C van de z-as met het vlak V, kunnen de volgende vergelijkingen c c c worden
EMI10.2
voordedriehoekODC OD tu ÖD voor de driehoek OB Sill (X tgss S OB voor OA cosa
EMI10.3
De vergeiijking van het vlak V in het assenstelsel xyz is dan 1-1 tgss'cosa x.+y.+H H hi of x
EMI10.4
waarbij = H. sinss. hierbij vormt de de nonnaal op het vlak V. cosss
EMI10.5
Wanneer aldus twee paviljoenfacetten 7 cn 9 van een briljant gcmctcn worden met dc autocallimator de oriëntatie gegeven is door de hucken een asscnstelse] dat vast is met de briljant, dan is de cosinus van de hoek tussen deze paviljoenfacetten 7 en 9 gelijk cos (, tg ss). . + 1 cos 0 = 2 2 tg2 1). (C0S2 2 2 2 (cos-cc [ + ofm. cos 0 = cos -0. ss2 + cos ss).

Teneinde de oriëntatie van het niet zichtbare of dus van tafelvlak 6, te bepalen wordt eerst de oriëntatie van de lichtbundel in het object l berekend. Hierbij is het vlak 16, dat loodrecht op de langsas de autocollil staat, en bijgevolg op de invallende lichtbundel 15, bepaald door de ic ID

EMI11.1
hoeken a. De hoeken a3 en ss3 bepalen de oriëntatie van bovengenoemd virtueel vlak.

In figuur 9 zijn schematisch het tafeiviak 6 en twee Cacetvlakken 7 cn 9 van een transparant object 1 in twee dimensies weergegeven. Genoemd vlak 16 dat loodrecht staat op de invallende lichtbundel 15 en schematisch weergegeven in streeplijn.

De wordt vooraeste)ddooreenvector!.terwi) de uitgaande) lichtbundel 20 weergegeven is door een vector is dc rcl1cctic van de lichtbundel op het tafelvlak 6 voorgesteld door De vectoren NI en N2 vormen de normaal op respectievelijk het facetvlak 7 en hel facctvlak 9.

Aldus de oriëntatie van het tafelvlak 6 bepaald door de normaal
EMI11.2
ervandiegelijkisaanT=T) sinsso.

Voor cossso sinss. terwijl Lcosss, 1
EMI11.3
aldus is de cosinus van de hoek tussen NI en-I vectorcn cossai = !. = sinss). . . of cossez = sinss sso cos (a.

De vcctor de aan het facetvlak c de formule T) = cos 80 - [1 Voor deze formule wordt verwezen naar /o < r/MC//o Tracing Glassner (Academic Press, A)

EMI12.1
2 (1 ¯ C0S2 001)] V2 S,], ss,. COS T1= n. sinssi. n. sin ss - ) 11. cas sso e 2 20 Y,, J Il cossso- 0o]'cos i
EMI12.2
waarbij 11 de brekingsindex is voor het betreffende object is deze ZD brekingsindex bijvoorbeeld gelijk aan n = 2, Aan de hand van de oriëntatie van de uitgaande lichtbundel die loodrecht Staat op genoemd virtueel kan men op een analoge manier de vector T2 bepalen die overeenstemt met de op het tafelvlak 6 weerkaatste lichtbundel.

De cosinus van de hoek 823 de vector U die de uitgaande lichtbundel 20 voorstelt en de normaal N2 op het paviljoenfacet 9 wordt verkregen door het scalair deze vectoren te berekenen Bijgevolg = U. of = sinss2. .

= sinss2'cos + cos p2.

De vector wordt dan berekend aan de hand van de volgende formule T2 = n.

(zie hiervoor het handboek Glassner (Academic Press, 1989)), Aldus is
EMI12.3
T"2 cos 823- sin ss. ) 2 (1 1/2 n. sin n-COS cosss3- cosss2)
EMI12.4
waarbij n de brekingsindex is van het transparant object 1.

Het tafelvlak 6 staat zoals hoger loodrecht op de vector = Tl

Met behulp van op zieh bekende rekenmethoden kan bijgevolg de hoek tussen het paviljoenviak 6 en de facetvlakken 7 en 9 berekend worden.

In bovenstaande theoretische afleiding geven de hoeken &alpha;0 en ss0, &alpha;1 en
EMI13.1
sst, a2 en pi en a3 en ss3 de oriëntatie van de respectievelijke viakken of een assenstelsel dat vast is met het object dat gemeten wordt. Deze hoeken worden berekend uit de hoekverplaatsing p en/of /van de invallende liehtbundel 15 cn dc respectievelijke afstanden A en B, A' en B' of A" en B" die afgelezen worden op het scherm 25 van de autocollimator 22.

Bovenstaande theoretische berekening werd a) s voorbeeld gegeven voor een meting waarbij het object twee zichtbare facetten 7 en 9 en een niet zichtbaar facet 6 vertoont. Het spreekt voor zieh dat deze berekening zonder problemen kan aangepast worden voor andere situaties, bijvoorbeeld wanneer men de lichtbundei \'oigcns
EMI13.2
meerdere oriëntaties laat invallen op een facet teneinde de onëntatie van andere facetten van het object te bepalen.

De uitvinding is natuurlijk geenszins beperkt tot de hierboven beschreven en in bijgaande figuren voorgestelde uitvoeringsvormcn van de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding. Zo kan bijvoorbeeld de autocollimator vervangen worden door een lichtbron die een laserbundel genereert waarbij dan de oriëntatie va de verschillende reflecties van de laserbundel wordt gemeten teneinde de oriëntatie van een niet zichtbaar facet van het transparant object te bepalen.

Ook is het niet noodzakelijk dat de hoeken p en # in een zelfde vlak
EMI13.3
liggen cn kan de lichtbron, of de autocollimator, verplaatsbaar zijn volgens één of meerdere een translaties of rotaties teneinde de lichtbundel op een facet van het object te laten invallen. Hierbij kunnen dan een of meerdere sensoren of encoders voorzien worden om de verplaatsing van de lichtbron of van de lichtbundel te meten.

Voor het meten van de oriëntatie van de ingaandc en van de uilguande lichtbundel kunnen allerhande technieken aangewend worden. Het gebruik van een autocollimator hiervoor werd enkel als voorbeeld gegeven.

De werkwijze, volgens de uitvinding, kan zowel toegepast worden op volledig geslepen edelstenen als op gedceltelijk geslepen cdelstenen of halfedelstenen.

Claims

CONCLUSIES l. Werkwijze voor het bepalen van de hoek tussen facetten (6, 7, 9) van een transparant object (1) dat door deze facetten (6, 7, 9) begrensd wordt, daardoor gekenmerkt dat men een zogenaamde ingaande lichtbundel (15) van een lichtbron (22) volgens een bepaalde oriëntatie laat invallen op het object (1) zodanig dat deze lichtbundel inwendig op een te meten facet (6) gereflecteerd wordt en het object (1) onder vorm van een zogenaamde uitgaande lichtbundel (20) verlaat, waarbij de EMI14.1 oriëntatie van deze uitgaande lichtbundel (20) gemeten wordt en de oriëntatie van o ri 1 c genoemd te meten facet (6) berekend wordt op basis van de oriëntatie van de ingaande lichtbundel (15) en deze van de uitgaande lichtbundel en de breking van Z :

> ID (20)lichtbundels (15, 20) aan het oppervlak van het object (1).

2. Werkwijze volgens conclusie l, daardoor gekenmerkt dat men genoemde ingaande lichtbundel (15) laat invallen op een eerste facet (7) van het object (1) zodanig dat deze lichtbundel inwendig in het object (1) gereflecteerd wordt door een tweede facet (6) en het object (1) verlaat en aldus genoemde uitgaande lichtbundel (20) EMI14.2 vormt waarvan men de oriëntatie meet, waarbij de oriëntatie van genoemd tweede facet (6) wordt bepaald uitgaande van de brekingsindex (n) van het object (1), de oriëntatie van genoemd eerste facet (7), de oriëntatie van de ingaande ] ichtbundel (15) cn de oriëntatie van de uitgaande lichtbundel (20).

3. Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat EMI14.3 genoemde lichtbundel inwendig in het object (1) gereflecteerd wordt door een derde facet (9) en het object (1) verlaat via genoemd eerste facet (7) en aldus genoemde uitgaande lichtbundel (20) vormt waarvan men de oriëntatie meet, waarbij de oriëntatie van genoemd derde facet (9) wordt bepaald uitgaande van de brekingsindex (11) van het object (l), de oriëntatie van genoemd eerste facet (7), de oriëntatie van de ingaande lichtbundel (15), de oriëntatie van de uitgaande lichtbundel (20) en de oriëntatic van genoemd tweede facet (6).

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, daardoor gekenmerkt dat EMI14.4 men genoemde ingaande lichtbundel (15) laat invallen op genoemd eerste facet (7) van zz, c ZD het object zodanig dat deze lichtbundel in het object c wordt door een tweede facet (6) en vervolgens het object (1) verlaat via een derde facet <Desc/Clms Page number 15> (9) en aldus genoemde uitgaande lichtbundel (20) vormt waarvan men de oriëntatie meet, waarhij de oriëntatie van genoemd tweede facet (6) wordt berekend op basis van EMI15.1 de brekingsindex (n) van het object (1), de oriëntatie van genoemd eerste en derde facet (7, 9), de oriëntatie van de ingaande lichtbundel (15) en de oriëntatie van de uitgaande lichtbundel (20).

5. Werkwijze volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat genoemde lichtbron (22) relatief ten opzichte van het object (l) wordt verplaatst om de oriëntatie van genoemde facetten (6, 7, 9) te bepalen, waarbij in een eerste positie de lichtbundel (15) invalt op genoemde eerste facet (7) en in een tweede positie deze lichtbundel (15) invalt op dit eerste facet (7) en gereflecteerd wordt door genoemd tweede facet (6), terwijl in een derde positie de lichtbundel (15) invalt op genoemd derde facet (9), waarbij de hoekverplaatsing van de lichtbundel (22) en/of van de lichtbron (22) wordt gemeten.

6. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 5, daardoor gekenmerkt dat de oriëntatie van genoemde facetten (7, 9) waarop de ingaande lichtbundel (15) rechtstreeks invalt, wordt bepaald door de hoek tussen deze ingaande lichtbundel (15) en de lichtbundel (20) die gereflecteerd wordt door dit facet (7, 9) tc meten.

7. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 6, daardoor gekenmerkt dat de oriëntatie van genoemde facetten (6,7,9) bepaald wordt ten opzichte EMI15.2 van een assenstelsel dat vast is met genoemd object (1).

8. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 7, daardoor gekenmerkt dat men de oriëntatie van genoemde ingaande bunde ! (15) bepaalt.

9. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 8, daardoor gekenmerkt dat voor genoemde lichtbron een autocollimator (22) wordt aangewend die toelaat om de hoek te meten tussen de lichtbundcl (15) die invalt op het object (I) cn de door dit laatste gereflecteerde lichtbundel (20).

! 0. Inrichting voor het meten van de oriëntatie van de facetten (6., 7. 9) van een transparant object (1) dat door deze facetten (6, 7, 9) begrensd wordt, meer bepaald ccn inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens een van de vorige conclusies, met een lichtbron die toelaat om een ]ichtbundel (15) te genereren, daardoor EMI15.3 gekenmerkt (22) verplaatsbaar ten opzichte van genoemd object c <Desc/Clms Page number 16> dat genoemde lichtbron(1) gemonteerd is teneinde toe te laten dat genoemde lichtbundel (15) zodanig georiënteerd kan worden dat deze invalt op een van genoemde facetten (7,9) zodat de lichtbundel gereflecteerd wordt, waarbij, enerzijds,

middelen voorzien om de oricntatie van de lichtbundel (15) die invalt op genoemde facetten (6, 7, 9) te bepalen, en anderzijds, middelen voorzien zijn om de oriëntatie van de gereflecteerde lichtbundel (20) te meten.

11. Inrichting volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat EMI16.1 genoemde lichtbron een autocollimator (22) bevat.

1. D 12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, daardoor gekenmerkt dat deze middelen bevat om een slijptang te monteren die een te meten object (1) bevat.