BE1025522B1

BE1025522B1 - Verbeterde werkwijze voor het controleren van het slijpen van edelstenen

Info

Publication number: BE1025522B1
Application number: BE2017/5612A
Authority: BE
Inventors: Sergey Borisovich Sivovolenko
Original assignee: Octonus Finland Oy
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-04-04
Also published as: EP3676049A1; CN111051001B; US20210129286A1; CN111051001A; IL272594A; EP3676049B1; WO2019042850A1; BE1025522A1; US11673228B2

Abstract

Een werkwijze voor het controleren van het slijpen van een edelsteen, omvattende: het verkrijgen van een driedimensionaal model van de edelsteen; het bevestigen van de edelsteen in een dop, waarbij een te slijpen initieel facet uitgelijnd is; het verkrijgen van ten minste één beeld van het initieel facet: het op basis van het verkregen ten minste één beeld en het verkregen driedimensionaal model bepalen van ten minste eerste dopinstelparameters voor een eerste gepland facet dat gepositioneerd is tussen het initieel facet en een gewenst finaal geslepen facet; het instellen van de dop voor het verkrijgen van een geslepen edelsteen met een geslepen facet dat het eerste gepland facet benadert; het verkrijgen van ten minste één beeld van het geslepen facet; het op basis van het verkregen ten minste één beeld van het geslepen facet en het driedimensionaal model, bepalen van ten minste verdere dopinstelparameters voor een verder gepland facet; het instellen van de dop voor het verkrijgen van een geslepen edelsteen met een geslepen facet dat het verder gepland facet benadert.

Description

Verbeterde werkwijze voor het controleren van het slijpen van edelstenen

VAKGEBIED VAN DE UITVINDING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een systeem voor het controleren van het slijpen van een edelsteen, en op een computerprogramma voor het uitvoeren van bepaalde stappen van de werkwijze. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op het vakgebied van het controleren van edelsteenfacetparameters tijdens het slijpen; zoals een hellingshoek, een azimuthoek en een diepte tijdens het slijpproces, terwijl de edelsteen bevestigd is in een dop van een slijpinrichting. Uitvoeringsvormen van de uitvinding worden hier beschreven met bijzondere verwijzing naar het controleren van het slijpen van diamanten, maar de vakman zal begrijpen dat de uitvinding eveneens toepasbaar is op andere types edelstenen en halfedelstenen. Verder is de uitvinding zowel toepasbaar op ruwe edelstenen, geslepen edelstenen als half geslepen edelstenen.

ACHTERGROND

Voor het bereiken van de optische/esthetische performantie van een ruwe edelsteen, worden individuele facetten geslepen in een ontworpen richting voor het verkrijgen van de vereiste interfacethoeken en ratio’s. Tot op heden gebeurt dit door slijpers terwijl de edelsteen bevestigd is in een slijpdop van een tang van een slijpinrichting. De dop is een manipuleerbare edelsteenbevestigingsinrichting. De tang is naast een slijpwiel of schijf gepositioneerd, zodanig dat de edelsteen die bevestigd is op de dop boven het slijpwiel geplaatst kan worden met een te slijpen facet in contact met het slijpwiel. De tang is typisch voorzien van een meetschaal om een maat voor de oriëntatie van het facet dat geslepen wordt te tonen. De hoofdschaal kan een kleinste gradatie van 1 graad hebben, terwijl een optische vernierschaal een kleinste gradatie van 0,1 graad kan hebben. Dit zijn geen absolute waarden, aangezien de hellingshoek van de dop grotendeels afhankelijk is van de uitlijning van de dopas met het vlak van het slijpwiel.

Wanneer een slijper de steen slijpt, bevestigt hij deze in de dop. Voor het slijpen van een voorafbepaald facet is het belangrijk om zowel de hellingshoek als de azimuthoek correct in te stellen, en om het facet te slijpen tot de gewenste diepte. De tot op heden beschikbare technologie laat niet toe om de gewenste nauwkeurigheid te bereiken voor ten minste een aantal slijpsels zoals een niet ronde fancy steen en een asymmetrische ronde stenen, zie tabel 1 hieronder.

Tabel 1. Benaderende waarde voor dopresolutie en nauwkeurigheid voor ronde en fancy slijpsels

Dop hellingshoek herhaalbaarheid

Dop azimut herhaalbaarheid

Dop hellingshoek nauwkeurigheid

Dop azimuth nauwkeurigheid

BE2017/5612

Ronde slijpsels	0.1 graad	0.5 graad*	0.5 graad	1
Fancy slijpsels	1 graad	0.5 graad*	~1 graad	1-2

*gebruikmakend van de zijschroefregeling

Verder heeft de slijper niet de mogelijkheid om te verifiëren of het facet correct geslepen wordt met nauwkeurigheid groter dan de dopnauwkeurigheid terwijl de steen nog steeds bevestigd is in de dop. Ook heeft de slijper geen werktuigen om de slijpdiepte te controleren met uitzondering van het markeren van lijnen en een ratio tussen het facet dat geslepen wordt en andere geslepen facetten.

Volgens bekende slijpwerkwijzen moet de steen verwijderd worden uit de pot van de dop om het geslepen facet te verifiëren, bijvoorbeeld door de edelsteen in een geschikte 3D scanner te scannen. Het verwijderen van de steen uit de pot van de dop voor het scannen in een 3D scanner of het verifiëren van de optische symmetrie door de slijper, en het terug in de dop plaatsen verlaagt aanzienlijk de processnelheid. Verder garandeert dit geen verbetering van het slijpproces, i.e. dit waarborgt niet dat het gewenste geslepen facet met de ontworpen parameters wordt verkregen. Het scannen van de steen in de 3D scanner laat toe om te bepalen of de steen slijpparameters al dan niet correct zijn, en wat een fout is voor een bepaald facet. Wanneer deze bepaalde informatie werd verzameld, kan de slijper de steen opnieuw in de dop bevestigen om verder te gaan met het slijpen en om te proberen om de gevonden fouten te herstellen. Een willekeurige positioneringsfout kan toegevoegd worden tijdens het herhaald fixeren van de steen in de dop. Wanneer de slijper de steen terug in de dop bevestigd en de facetparameters regelt, heeft hij nog steeds niet de mogelijkheid om te verifiëren of hij de facetparameters op een correcte wijze wijzigt, tenzij hij de steen opnieuw uit de dop verwijdert. Dit verificatie- en correctieproces is lang en iteratief en niet steeds convergent.

Een gedeeltelijke oplossing om de nauwkeurigheid te verbeteren kan bestaan uit het verhogen van de nauwkeurigheid van de dop. Echter, het is geen voor de hand liggende taak. Het is immers moeilijk om een dop te maken met een hoge absolute nauwkeurigheid door het feit dat het slijpproces een verwarmen van de toestellen en een hoge temperatuursgradiënt in de dop veroorzaakt. Hierdoor kunnen de mechanische delen van de dop op een niet egale wijze uitzetten. Verder, aangezien de edelstenen die geslepen worden verschillend zijn, zullen deze een verschillende opwarming van de dop veroorzaak. Het is dus onmogelijk om een dop te maken die op dezelfde manier verwarmd wordt wanneer verschillende stenen geslepen worden. Verder laten de hoge temperaturen niet toe om een elektronische schaal te gebruiken voor een precieze relatieve

BE2017/5612 meting. Ook zal het verhogen van de absolute nauwkeurigheid van de dop leiden tot een toename van de afmetingen, wat de manipulatie door de slijper bemoeilijkt. Bovendien zou een verhoging van de absolute nauwkeurigheid van de dop leiden tot een significante toename van de kostprijs. Verder is de absolute nauwkeurigheid van de oriëntatie van een te slijpen facet afhankelijk van de dophellingshoek tussen de dopazimutas en het schijfoppervlak waarop de edelsteen wordt geslepen. De slijper moet proberen om de dopazimutas loodrecht op het schijf-oppervlak te richten en dit op regelmatige basis, aangezien een wijziging van het facet of de diepte van het facet deze hoek zal wijzigen.

Tot op heden bestaat een systeem met een hoge absolute nauwkeurigheid, een laag gewicht en een aanvaardbare kostprijs dus niet. Bovendien is het ook voor gerobotiseerde systeem waar gewichtsbeperkingen minder strikt zijn, moeilijk om een systeem te creëren met een hoge absolute nauwkeurigheid in het licht van enkele van de hierboven genoemde problemen. Bestaande gerobotiseerde systemen werken enkel voor een symmetrisch rond briljantslijpsel met een vaste azimutpositie voor de facetten. Het gebruiken van een vaste azimutpositie zet de waarde optimalisatie onder druk. Zelfs voor een typische rond briljantslijpsel (round brilliant cut, RBC) zal het toelaten van een asymmetrie tot een bepaalde grens, het mogelijk maken om de waarde van de steen te verhogen met 2 tot 3%. Meer en meer slijpers willen bijgevolg diamant slijpen met een bekende (ontworpen) asymmetrie. Het produceren van asymmetrische RBC’s in de heden beschikbare doppen is een uitdaging.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Uitvoeringsvormen van de uitvinding hebben als doel een werkwijze en systeem te verschaffen voor het controleren van het slijpen van een edelsteen, en in het bijzonder een werkwijze en systeem waarmee een verbeterde instelling van de slijpparameters mogelijk is, resulterend in een hogere nauwkeurigheid.

Volgens een eerste aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het controleren van het slijpen van een edelsteen, welke werkwijze omvat:

a. het verkrijgen van een driedimensionaal model van de edelsteen;

b. het bevestigen van de edelsteen in een dop van een tang van een slijpinrichting, waarbij een te slijpen initieel facet (F0) uitgelijnd is in de dop;

c. het verkrijgen van ten minste één beeld van het te slijpen initieel facet terwijl de edelsteen zich in de tang bevindt, zodanig dat een omtrek van het initieel facet bepaald kan worden uit het ten minste één beeld;

BE2017/5612

d. het op basis van het verkregen ten minste één beeld en het verkregen driedimensionaal model bepalen van ten minste eerste dopinstelparameters voor een eerste gepland facet dat gepositioneerd is tussen het te slijpen initieel facet (F0) en een gewenst finaal geslepen facet (FD);

e. het op basis van de eerste dopinstelparameters voor het eerste gepland facet, instellen van de dop voor het verkrijgen van een geslepen edelsteen met een geslepen facet (Fl) dat het eerste gepland facet benadert; en het dienovereenkomstig slijpen van de edelsteen;

f. het verkrijgen van ten minste één beeld van het geslepen facet terwijl de edelsteen zich in de tang bevindt, zodanig dat een omtrek van het geslepen facet bepaald kan worden uit het ten minste één beeld;

g. het op basis van het verkregen ten minste één beeld van het geslepen facet (Fl) en het driedimensionaal model, bepalen van ten minste verdere dopinstelparameters voor een verder gepland facet;

h. het op basis van de verdere dopinstelparameters voor het verder gepland facet, instellen van de dop voor het verkrijgen van een geslepen edelsteen met een geslepen facet (F2) dat het verder gepland facet benadert; en het dienovereenkomstig slijpen van de edelsteen;

i. indien nodig, het herhalen van de stappen f-h tot het gewenste finaal geslepen facet (FD) van de edelsteen wordt verkregen.

Gebruikmakend van uitvoeringsvormen van de werkwijze van de uitvinding wordt het probleem van de stand van de techniek opgelost, niet door een verhoging van de absolute nauwkeurigheid van de vooraf ingestelde facetparameters, maar door een analyse van de oriëntatie van het geslepen facet op basis van zijn omtrek, i.e. op basis van zijn vorm. Aangezien een geslepen facet vergeleken wordt met een gepland facet, en verder dopinstelparameters bepaald worden op basis daarvan, maakt de werkwijze dus gebruik van relatieve metingen, bij benadering op dezelfde manier als wanneer de slijper dit met het blote oog doet. Tijdens de hierboven beschreven stappen c tot i blijft de edelsteen bevestigd in de dop (i.e. de edelsteen blijft in dezelfde positie in de dop) en is het instellen van de dop (i.e. het regelen van de positie van de dop zelf) gebaseerd op het verkregen ten minste één beeld van een geslepen facet en het driedimensionaal model van de edelsteen.

Gebruikmakend van uitvoeringsvormen van de werkwijze van de uitvinding kan ook de taak bestaande uit het slijpen van de randen van een steen tot een punt gemakkelijk opgelost worden door een slijper door de relatieve hoeken van de facetten te analyseren. De slijper kan definiëren wanneer hij het facet moet kantelen om de randen tot een punt te brengen en op welk ogenblik hij moet stoppen met slijpen door opeenvolgende iteraties met een toenemende verificatiefrequentie. Merk op dat het zeer moeilijk is om dit probleem op te lossen door het instellen van de absolute hoek, azimut en diepte van het facet.

BE2017/5612

Verder laten uitvoeringsvormen van de uitvinding toe om de steen zodanig te slijpen dat de facetten geslepen worden met de correcte parameters (hellingshoek, azimut en diepte van het facet), en zodanig dat aangrenzende facetten geslepen worden met een overgang (junctie) in de vorm van een punt.

Uitvoeringsvormen van de werkwijze van de uitvinding gebruiken de vorm (omtrek) van een geslepen facet eerder dan een instelling met absolute facetcoördinaten. Het berekenen van de dopinstelparameters voor een verdere slijpstap gebeurt gebruikmakend van de facetvorm die afgeleid is uit het ten minste één beeld van het geslepen facet en het verkregen 3D model.

In oplossingen van de stand van de techniek is het controleren van de diepte door een directe meting zeer moeilijk, in het bijzonder wanneer aangrenzende facetten een zeer kleine interfacethoek vormen. Een overslijpen van slechts 5 micron kan een aangrenzende facetovergang openen met meer dan 25 micron. In overeenstemming met uitvoeringsvormen van de werkwijze van de uitvinding, is het mogelijk om door het controleren van de facetdiepte door middel van het gebruik van beelden zoals hierboven beschreven, overgangen te meten met een nauwkeurigheid van 10 micron en beter, waardoor voldoende nauwkeurigheid wordt verschaft om de facetdiepte te controleren.

Volgens een uitvoeringsvorm omvat stap g: het updaten van het driedimensionaal model op basis van het verkregen ten minste één beeld van het geslepen facet Fl en het driedimensionaal model; en het gebruiken van het geüpdate driedimensionaal model voor het verkrijgen van de verdere dopinstelparameters.

Volgens een uitvoeringsvorm omvat het verkrijgen van ten minste één beeld van het initieel facet in stap c en/of het verkrijgen van ten minste één beeld van het geslepen facet in stap f, het verkrijgen van een reflectiebeeld door het belichten van het initieel/geslepen facet met coaxiaal licht met een optische as die loodrecht gericht is op het facet en door het meten van gereflecteerd licht in de richting van de optische as. De beeldvormingsinrichting die gebruikt wordt voor het uitvoeren van stap c en f kan een commercieel beschikbare reflectiebeeldvormingsinrichting zijn. De beeldvormingsinrichting kan ook een beeldvormingsinrichting zijn die in staat is om zowel een reflectiebeeld als een structureel lichtbeeld te verkrijgen, een reflectiescanner, of elke andere geschikte beeldvormingsinrichting die in staat is om een omtrek te verkrijgen van het geslepen facet van de edelsteen dat bevestigd is in de dop.

BE2017/5612

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het instellen van de dop in stap e en/of f ten minste één van: het regelen van een hellingshoek van de dop ten opzichte van een lap van de slijpinrichting, het regelen van een azimuthoek van de dop en het instellen van een slijpdiepte. Doorgaans hangt de slijpdiepte af van zowel de slijpduur als de druk, en kan het instellen van een slijpdiepte het instellen van een slijpduur en/of het regelen van een slijpdruk, omvatten.

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm zijn de dopinstelparameters voor het eerste gepland facet representatief voor een verschil in hellingshoek van de dop tussen het eerste gepland facet en het initieel facet F0, een verschil in azimuthoek van de dop tussen het eerste gepland facet en het initieel facet F0, en de slijpdiepte van het eerste gepland facet.

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm zijn de instellingen voor het verder gepland facet representatief voor een verschil in hellingshoek van de dop tussen het eerste geslepen facet F1 en het verder gepland facet, een verschil in azimuthoek van de dop tussen het eerste geslepen facet F1 en het verder gepland facet, en de slijpdiepte van het verder gepland facet.

De meeste slijpinrichtingen hebben een dop die roteerbaar is rond een eerste horizontale as voor het regelen van een hellingshoek van de dop ten opzichte van de lap van de slijpinrichting, en rond een tweede azimutas die overeenstemt met een as van de dop. Echter, ook andere slijpinrichtingen worden beoogd waarbij de oriëntatie van een te slijpen facet geregeld kan worden gebruikmakend van bijvoorbeeld translatiebewegingen in combinatie met rotatiebewegingen, meer algemeen kan elk geschikt middel gebruikt worden voor het oriënteren van een te slijpen facet van een edelsteen in een dop.

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm worden tijdens stap (d) de eerste dopinstelparameters voor het eerste gepland facet evenals verdere dopinstelparameters voor één of meer verdere geplande facetten tussen het te slijpen initieel facet en een gewenst geslepen facet (FD), bepaald; en omvat tijdens stap (g) het bepalen van ten minste verdere instelparameters voor een verder gepland facet: het op basis van het verkregen ten minste één beeld in stap (f), verifiëren of de voorheen bepaalde verdere dopinstelparamaters voor het verder gepland facet correct zijn, en, indien nodig, het regelen van de verdere dopinstelparameters voor het verder gepland facet.

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm, gebeurt in stap (g) het bepalen van ten minste verdere dopinstelparamaters voor een verder gepland facet door:

BE2017/5612 het berekenen van meerdere verschillende mogelijke facetten tussen het initieel facet (F0) en het gewenst finaal geslepen facet (FD) op basis van het driedimensionaal model van de edelsteen;

het vergelijken van omtrekken van de meerdere verschillende mogelijke facetten met een omtrek van het geslepen facet dat afgeleid is van het verkregen ten minste één beeld;

het bepalen van de verdere dopinstelparameters op basis van het resultaat van de vergelijking.

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm wordt na stap (i) het driedimensionaal model van de edelsteen gewijzigd op basis van het verkregen finaal geslepen facet, en wordt de werkwijze herhaald voor een volgend te slijpen facet.

Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een systeem verschaft voor het controleren van het slijpen van een edelsteen, welk systeem omvat:

een 3D scanner ingericht voor het verkrijgen van een driedimensionaal model van de edelsteen;

een slijpinrichting omvattende een tang met een dop, en een slijpwiel;

een beeldopname-inrichting ingericht voor het verkrijgen van ten minste één beeld van een geslepen facet van de edelsteen terwijl de edelsteen zich in de tang bevindt, zodanig dat een omtrek van het gepolijst facet bepaald kan worden uit het ten minste één beeld;

een controle-eenheid die ingericht is om, op basis van het verkregen ten minste één beeld en het verkregen driedimensionaal model, dopinstelparamaters te bepalen voor een gepland facet dat gepositioneerd is tussen een te slijpen initieel facet en een gewenst finaal geslepen facet.

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm is de controle-eenheid ingericht om op basis van het verkregen ten minste één beeld van het geslepen facet (Fl) en het driedimensionaal model, het driedimensionaal model te updaten; en om het geüpdate driedimensionaal model te gebruiken voor het verkrijgen van dopinstelparameters.

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm is de beeldopname-inrichting ingericht voor het verkrijgen van ten minste één beeld van het geslepen facet door het belichten van het initieel/geslepen facet met coaxiaal licht met een optische as die loodrecht gericht is op het geslepen facet en door het meten van licht dat gereflecteerd is in de richting van de optische as. De beeldopname-inrichting kan een commercieel beschikbare reflectiebeeldvormingsinrichting zijn. De beeldvormingsinrichting kan ook een beeldvormingsinrichting zijn die in staat is om zowel een

BE2017/5612 reflectiebeeld als een structureel lichtbeeld te verkrijgen, een reflectiescanner, of elke andere geschikte beeldvoriningsinrichting die in staat is om een omtrek te verkrijgen van het geslepen facet van de edelsteen dat bevestigd is in de dop.

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm heeft de beeldopname-inrichting een steunstructuur voor de tang, en is de beeldopname-inrichting zodanig ingericht dat een optische as daarvan in hoofdzaak loodrecht gericht is op een geslepen facet van een edelsteen die aangebracht is in de tang wanneer de tang gepositioneerd is op de steunstructuur.

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de beeldopname-inrichting een transparante plaat die aangebracht is om op een afstand van een edelsteen die geplaatst is in de tang op de steunstructuur gelegen te zijn, waarbij de optische as (O) van de beeldopname-inrichting verticaal op de transparante plaat gericht is. Een dergelijke transparante plaat zal de optische delen van de beeldopname-inrichting bijvoorbeeld tegen stof beschermen. Verder geniet het de voorkeur om een afstand tussen de transparante plaat en de edelsteen te hebben teneinde een meer helder beeld te verkrijgen.

Volgens een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de tang een frame dat ondersteund is op een steunvoet, en de steunstructuur omvat een steunoppervlak voor de steunvoet van de tang en een steunelement voor het frame van de tang, waarbij de steunvoet en/of het steunelement bij voorkeur ingericht zijn om een regelen van de positie van het frame van de tang toe te laten, zodanig dat de oriëntatie van het geslepen facet aangepast kan worden. Dit zal toelaten om de oriëntatie te finetunen zodat deze loodrecht is op de optische as van de beeldopname-inrichting.

Voorkeursuitvoeringsvormen van de werkwijze en het systeem worden beschreven in de afhankelijke conclusies. De voordelen die hierboven genoemd worden voor uitvoeringsvormen van de werkwijze gelden mutatis mutandis voor het systeem.

Volgens een verder aspect van de uitvinding, wordt een computerprogramma verschaft omvattende door een computer uitvoerbare instructies voor het uitvoeren van één of meer stappen van één van uitvoeringsvormen van de hierboven beschreven werkwijze, wanneer dit programma gedraaid wordt op een computer. Volgens een verder aspect van de uitvinding wordt een computerinrichting of andere hardware-inrichting verschaft die geprogrammeerd is voor het uitvoeren van één of meer stappen van eender welke uitvoeringsvorm van de hierboven beschreven werkwijze. Volgens een ander aspect wordt een data-opslaginrichting verschaft waarop een programma gecodeerd is in door een machine leesbare en door een machine uitvoerbare vorm voor het uitvoeren van één of meer stappen van eender welk van de uitvoeringsvormen van de hierboven beschreven werkwijze.

BE2017/5612

Korte beschrijving van de figuren

De tekeningen in bijlage worden gebruikt om niet beperkende voorkeursuitvoeringsvoorbeelden van een inrichting van de onderhavige uitvinding te illustreren. De hierboven genoemde en andere voordelen van de kenmerken en doelstellingen van de uitvinding zullen duidelijker worden en de uitvinding zal beter begrepen worden uit de volgende gedetailleerde beschrijving wanneer deze gelezen wordt in samenspraak met de tekeningen in bijlage, waarin:

Figuur 1 is een stroomschema dat schematisch een eerste uitvoeringsvorm van de werkwijze van de uitvinding illustreert voor geblokte, half-geslepen of ruwe edelstenen;

Figuur 2 is een stroomschema dat schematisch een tweede uitvoeringsvorm van de werkwijze van de uitvinding illustreert voor geblokte, half-geslepen of ruwe edelstenen;

Figuren 3A-3G illustreren een uitvoeringsvorm van een stap-per -stap verwerking van een facet in een half-geslepen steen gebruikmakend van bijvoorbeeld de stappen van figuur 1 of 2, waarbij een draadframe edelsteenmodel getoond is samen met een reflectiebeeld van het facet uitgelijnd met een 3D model van de edelsteen;

Figuur 4 illustreert schematisch een slijpinrichting;

Figuur 5 illustreert schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van een deel van een systeem van de uitvinding met een reflectiebeeldopname-inrichting die toelaat om het facetreflectiebeeld te verkrijgen terwijl een diamant bevestigd is in de dop;

Figuren 6A-6J illustreren een ander uitvoeringsvoorbeeld van een proces voor het schatten van facetparameters op basis van facetreflectiebeelden, voor gebruik in uitvoeringsvormen van de werkwijze van de uitvinding;

Figuur 7 illustreert schematisch een voorbeelduitvoeringsvorm van een deel van een systeem van de uitvinding met een reflectiebeeldopname-inrichting die toelaat om het facetreflectiebeeld van het facet samen met het ASET-beeld van de steen te verkrijgen terwijl de diamant bevestigd is in de dop;

Figuren 8A-8C tonen voorbeelden van diamantreflectie en structureel licht (ASET) beelden die verkregen zijn met de beeldopname-inrichting die getoond is in figuur 7; en

Figuren 9A en 9B illustreren schematisch twee andere voorbeelduitvoeringsvormen van een deel van een systeem van de uitvinding met een reflectiebeeldopname-inrichting die toelaat om een facetreflectiebeeld te verkrijgen.

Beschrijving van uitvoeringsvormen

Figuur 1 illustreert een eerste voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het controleren van het slijpen van een edelsteen. De werkwijze omvat hoofdstappen (a)-(i) die hieronder in detail worden besproken.

BE2017/5612

De werkwijze is geschikt voor geblokte, half-geslepen en de meeste ruwe stenen. Er wordt aangenomen dat het verband tussen de initiële steen en de geplande edelsteen bekend is. Typisch is deze informatie beschikbaar in software van het systeem.

Stap (a) - verkrijgen van een driedimensionaal model van de edelsteen

In stap (a) wordt een driedimensionaal (3D) model van de edelsteen verkregen, gebruikmakend van een geschikte scanner. In een voordelige uitvoeringsvorm kan dit een 3D scanner zijn zoals beschreven in US 9,292,966 waarvan de inhoud hier opgenomen is door verwijzing.

Stap (b) - bevestigen en uitlijnen van de edelsteen in een dop van een tang

In stap (b) wordt de edelsteen bevestigd in een dop van een tang van een slijpinrichting en wordt een te slijpen initieel facet geselecteerd en uitgelijnd in de dop van de tang van de slijpinrichting. Een voorbeeld van een slijpinrichting is getoond in figuur 4. De slijpinrichting 1000 omvat een tang 100 en een slijpwiel 200 (ook genaamd lap of schijf). De tang 100 omvat een frame 110 met een steunvoet 150 en een dop 120 die scharnierend bevestigd is aan het frame 110. In gebruik staat de tang op de steunvoet 150 en is de edelsteen D bevestigd in de dop 120. De dop 120 is scharnierend bevestigd aan het frame 110, zie pijl S. Op die manier is een hellingshoek tussen het slijpwiel 200 en azimutas A van de dop 120 instelbaar. Verder is het edelsteenbevestigingsdeel 121 waarop de diamant D bevestigd is, roteerbaar rond de azimutas A van de dop 120. Op die manier kan de diamant zodanig georiënteerd worden dat het te slijpen facet evenwijdig georiënteerd is aan het slijpwiel. Verder laten regelmiddelen 140 en veer 130 toe om de hoogte H van het frame 110 te regelen. Een te slijpen facet kan ingesteld worden door het instellen van de dophellingshoek, een dopazimuthoek en een slijpdiepte. Door het roteren van de dop 120 rond een horizontale as (zie pijl S) evenwijdig aan het slijpwiel 200, kan de dophellingshoek aangepast worden, en door het roteren van het edelsteenbevestigingsdeel 121 rond azimutas A kan de dopazimuthoek aangepast worden. Door het aanpassen van de slijptijd en/of de slijpwerkingsparameters kan een slijpdiepte aangepast worden.

Zoals hierboven uiteengezet is de uitvinding eveneens toepasbaar voor andere slijpinrichtingen die gebruik maken van verschillende bewegingsmiddelen en verschillende instelparameters voor het plaatsen van het bevestigingsmiddel waarop een edelsteen is bevestigd in een geschikte positie voor het slijpen.

Stap (c) — verkrijgen van een rej'lecliebeeld

BE2017/5612

In stap (c) wordt een reflectiebeeld van het te slijpen initieel facet verkregen terwijl de edelsteen zich in de tang bevindt. Het verkrijgen van het reflectiebeeld kan uitgevoerd worden met een beeldopname-inrichting met een optische as die loodrecht gericht is op het te slijpen facet. Een geschikte beeldopname-inrichting voor het verkrijgen van een reflectiebeeld is de Avalon Plus inrichting die gecommercialiseerd wordt door Lexus. In het reflectiebeeld zullen zowel het te slijpen initieel facet als een omgevende regio (niet in focus) van dit facet zichtbaar zijn. Typisch wordt het reflectiebeeld van het facet zodanig verkregen dat de focus op het facet is waarvan beeldvorming nodig is (hier het te slijpen initieel facet) en zodanig dat de andere delen van de steen naast dit facet niet in focus zijn. Doorgaans wordt dus enkel het precieze reflectiebeeld van het gedefinieerd vlakfacet (hier het te slijpen initieel facet) verkregen. Bij voorkeur zal het reflectiebeeld toelaten om zowel absolute als relatieve metingen van de facetgeometrie te verkrijgen.

Figuur 3A illustreert een beeld van een initieel facet F0 van de edelsteen D. In figuren 3A-3G en 6A-6J, verwijzen de gebruikte termen naar het volgende:

“hoek” verwijst naar de hellingshoek zoals hierboven gedefinieerd; “azimut” verwijst naar de azimuthoek zoals hierboven gedefinieerd; “diepte” verwijst naar een dieptewaarde van het facet zoals hierboven gedefinieerd. Merk op dat elk geschikt coördinatensysteem gebruikt kan worden om de positie van een facet te definiëren, en dat de hier beschreven uitvoeringsvorm slechts een voorbeeld is.

Stap (d) - bepalen van ten minste een eerste gepland facet

In stap (d) worden eerste dopinstelparameters voor een eerste gepland facet dat gepositioneerd is tussen het slijpen initieel facet F0 en een gewenst geslepen facet FD, op basis van het verkregen reflectiebeeld (stap (c)) en het verkregen driedimensionaal model (stap (a)). Dit bepalen kan gebeuren door software of door een ervaren slijper. De software kan eerst bevestigen dat het initieel facet F0 teruggevonden is in het 3D model van de edelsteen.

In een mogelijke uitvoeringsvorm die geïllustreerd is in figuur 1 wordt een voorspellingsplan gecreëerd om de gewenste doelstelling te bereiken, i.e. om het gewenste geslepen facet te verkrijgen. In deze stap kan bepaald worden in hoeveel opeenvolgende stappen het slijpen zal worden uitgevoerd, en voor elke opeenvolgende stap kunnen het overeenstemmend gepland facet en dopinstelparameters bepaald worden. Merk echter op dat dit geen vereiste is. De verdere dopinstelparameters voor verdere slijpstappen kunnen eveneens later bepaald worden, zie verder.

BE2017/5612

De eerste dopinstelparameters voor het eerste gepland facet kunnen een verschilwaarde voor de dophellingshoek, de dopazimuthoek en de slijpdiepte van het eerste gepland facet omvatten, of overeenstemmende parameters die geschikt zijn voor het uitvoeren van de instellingen van de slijpinrichting, i.e. geschikt voor het aanpassen van een positie en/of oriëntatie van het edelsteenbevestigingsdeel van de dop ten opzichte van een lap van de slijpinrichting.

Stap (e) - instellen van de positie van de dop op basis van de bepaalde eerste dopinstelparameters; en slijpen van de edelsteen

In stap (e) wordt de positie en oriëntatie van een edelsteenbevestigingsdeel van de dop ingesteld op basis van de eerste dopinstelparameters voor het eerste gepland facet, zoals bepaald in stap (d) voor het verkrijgen van een geslepen edelsteen met een geslepen facet dat het eerste gepland facet benadert. Vervolgens wordt de edelsteen dienovereenkomstig geslepen.

De instelling in stap (e) kan ten minste één van de volgende omvatten: het regelen van een hellingshoek van de dop ten opzichte van een lap van de slijpinrichting; het regelen van een azimuthoek van de dop en het instellen van een slijpdiepte.

Stap (f) - verkrijgen van een reflectiebeeld van het geslepen facet terwijl de edelsteen zich in de tang bevindt

In stap (f) wordt een verder reflectiebeeld verkregen terwijl de edelsteen zich in de tang bevindt, maar nu zal dit een beeld zijn van het geslepen facet. Dit is geïllustreerd in figuur 3B, zie het geslepen facet Fl van de edelsteen D. In figuur 3B is ook het gewenste facet FD geïllustreerd. Het zal duidelijk zijn dat het eerste geslepen facet Fl gelegen is tussen het initieel facet F0 en het gewenste geslepen facet FD.

Stap (g) - bepalen van ten minste een verder gepland facet

In stap (g) worden verdere dopinstelparameters voor een verder gepland facet bepaald op basis van het verkregen reflectiebeeld van het geslepen facet Fl.

Merk op dat de software of de slijper een aangepaste voorspelling/plan kan maken op welke verdere één of meer ogenblikken in de tijd de voortgang van het slijpen geverifieerd moet worden door het verkrijgen van een reflectiebeeld. Dit kan afhankelijk zijn van andere parameters zoals de slijpsnelheid. Indien een verder gepland facet reeds werd bepaald in stap (d), dan bepaalt de software, op basis van het reflectiebeeld van het eerste geslepen facet, indien de voorheen bepaalde instelparameters gebruikt kunnen worden of indien deze aangepast moeten worden, zie nr. 12 in figuur 1. Indien de facetparameters (bijvoorbeeld hellingshoek, azimuthoek, diepte) van het eerste

BE2017/5612 geslepen facet Fl binnen een voorafbepaald nauwkeurigheidsbereik liggen, dan gaat het slijpen verder volgens het plan bepaald in stap (d). Indien er facetparameters buiten het voorafbepaald nauwkeurigheidsbereik liggen, dan wordt het voorheen bepaalde plan aangepast, resulterend in een aanpassing van de voorheen bepaalde verdere parameterinstellingen.

Stap (h) - instellen van de positie van de dop op basis van de voorafbepaalde verdere dopinstelparameters; en slijpen van de edelsteen

In stap (h) wordt de positie en oriëntatie van het edelsteenbevestigingsdeel van de dop ingesteld op basis van de verdere dopinstelparameters voor het verder gepland facet, voor het verkrijgen van een geslepen edelsteen met een geslepen facet dat het verder gepland facet benadert. Vervolgens wordt de edelsteen dienovereenkomstig geslepen.

Dit kan op een manier gebeuren die gelijkaardig is aan deze die hierboven werd beschreven voor stap (e).

Stap (i) - herhalen van de vorige stappen (f) -(h)

Indien nodig worden de stappen (f) - (h) herhaald tot het gewenste geslepen facet is verkregen.

Een voorbeeld van een stap-per-stap verwerking van een facet in een half-geslepen steen gebruikmakend van de stappen hierboven is getoond in figuren 3A-3G. Het draadframe edelsteenmodel is getoond in figuren 3A-3G samen met een reflectiebeeld van een facetbeeldopname die uitgelijnd is met het 3D draadframe edelsteenmodel. Figuur 3A toont het te slijpen initieel facet F0 in het 3D draadframe edelsteenmodel. Figuren 3B-3G tonen opeenvolgende geslepen facetten Fl, F2, F3, F4, F5, F6, waarbij facet F6 overeenstemt met het finaal geslepen facet.

Nadat het slijpen van het facet voltooid is (F6 gelijk aan FD binnen de vereiste toleranties), kan het gescande 3D model gewijzigd worden met het finaal geslepen facet F6 gebruikmakend van de bepaalde positie van het facet. De slijper kan nu verdergaan met het volgende facet.

Het beschreven proces kan gebruikt worden voor het controleren van het volledig slijpproces stap per stap van een geblokte of half-geslepen steen. De facetparameters kunnen gecontroleerd worden zonder dat de steen verwijderd wordt uit de dop, gebruikmakend van de procedure van figuur 1. Dit schema laat aan de slijper toe om zijn werk voor het verwerken van de steen aan te passen zonder dat deze verwijderd moet worden uit de dop en om de geplande steenparameters te

BE2017/5612 verkrijgen. Dit leidt tot een verhoging van de snelheid en nauwkeurigheid van de verwerking van de steen.

Deze verwerkingswerkwijze laat toe om een nieuw type van geautomatiseerde slijpsysternen te ontwikkelen, waaronder systemen voor het finaal slijpen van de steen. Dergelijke nieuwe systemen zullen niet de nadelen hebben van de bestaande systemen die werken via absolute parameterinstellingen (hoeken, azimuts en hoogtes van de facetten), tijdens het slijpproces. Voor huidige geautomatiseerde systemen bestaan er significante problemen voor het controleren van de parameters van de bepaalde facetten. De facetslijpdiepte wordt gecontroleerd door het meten van de absolute diepte, wat een lage nauwkeurigheid heeft als gevolg van verwarmingsproblemen die voorheen werden beschreven, evenals het feit dat edelstenen zoals diamanten een directionele hardheid hebben die resulteert in grote verschillen van de snijsnelheid van een facet. Facetjuncties zijn vaak onvoldoende geslepen of te veel geslepen met deze machines van de stand van de techniek.

Het beschreven proces kan gebruikt worden voor het controleren van het slijpproces voor ruwe stenen. Het stroomschema van figuur 1 is ook toepasbaar voor ruwe diamanten, in het bijzonder indien hun vorm voldoet aan bepaalde vereisten. De werkwijze zal bijvoorbeeld mogelijk zijn wanneer de vorm van de ruwe steen enkele afzonderlijke kenmerken heeft die toelaten om de facetpositie te identificeren. Indien een ruwe steen een vorm heeft die nagenoeg rond of ovaal is (waardoor het proces voor het ondubbelzinnig identificeren van de facetpositie wordt bemoeilijkt), dan kan ten minste één facet geslepen worden op de steen gebruikmakend van een werkwijze volgens de stand van de techniek, waarna een uitvoeringsvorm van de werkwijze van de uitvinding gebruikt kan worden. Immers, het toegevoegde facet kan een voldoende grote afmeting hebben om te helpen met het identificeren van de toekomstige geslepen facetten.

Figuur 2 illustreert een ander uitvoeringsvoorbeeld van een werkwijze voor het controleren van het slijpen van een edelsteen terwijl de steen gemonteerd is in de dop. In deze uitvoeringsvorm wordt aangenomen dat het slijpvlak bekend is bij de slijper, maar dat het niet noodzakelijk aanwezig is in dezelfde software als de software waarin de 3D scan van de steen en de reflectiebeelddata worden geanalyseerd. Stappen (a) tot (c) zijn gelijkaardig aan de stappen (a) tot (c) van figuur 1. In stap (d) kan de slijper de gewenste parameters ingeven (bijvoorbeeld de hellingshoek, de azimuthoek, de diepte) voor een gewenst geslepen facet en kan de software vervolgens het verschil berekenen tussen de parameters die afgeleid zijn van het reflectiebeeld en de invoerparameters. Stap (e) is gelijkaardig aan stap (e) van figuur 1. In stap (f) is het de slijper die bepaalt of het nodig is om het reflectiebeeld van het geslepen facet te verkrijgen, en die vervolgens het 3D model van de steen

BE2017/5612 update op basis van de data in het reflectiebeeld. In stap (g) bepaalt de slijper op basis van het geüpdate 3D model de verdere te gebruiken parameterinstellingen. In stap (h) stelt de slijper de positie en oriëntatie van een edelsteenbevestigingsdeel van de dop in op basis van de bepaalde verdere parameterinstellingen, en gaat verder met het slijpen. In stap (i) worden indien nodig de stappen (f) en (g) herhaald. Wanneer de slijper bepaalt dat het slijpen van het huidig facet voltooid is, selecteert de slijper het volgende te slijpen facet volgens zijn plan.

Met andere woorden, laat het systeem toe dat facetparameters gemeten worden tijdens het slijpen terwijl de diamant bevestigd is in de dop, zelfs indien het finaal plan niet gedefinieerd is in software, maar bekend is bij de slijper (dit plan kan ook aanwezig zijn in software van een derde partij, of het kan een manueel gecreëerd plan zijn). In een der gelijk geval zal het systeem de werkelijke parameters van het geslepen facet meten terwijl de edelsteen gemonteerd is in de dop, en deze informatie overbrengen naar de slijper, terwijl de slijper kan bepalen hoe hij deze informatie kan gebruiken om zijn plan uit te voeren.

Figuur 5 illustreert een uitvoeringsvoorbeelden van delen van een systeem van de uitvinding omvattende een tang 100 die aangebracht is in een reflectiebeeldopname-inrichting 300 die toelaat om een facetreflectiebeeld te verkrijgen terwijl de diamant bevestigd is in de top 120 van de tang 100. De reflectiebeeldopname-inrichting 300 omvat een lichtbron 301, een focuslens 302, een opening 303, een eerste oppervlaktespiegel 304, een bundelsplitter 305, een macrolens 306, een camera 307, een transparante plaat in de vorm van een vlakke glastafel 308, en een steunstructuur omvattende een steunoppervlak 310 en een steunelement in de vorm van een actuator 309 voor het ondersteunen van de tang 100, zodanig dat een facet van een diamant die bevestigd is in de dop 120 van de tang, waarvan een beeld gevormd moet worden, in hoofdzaak loodrecht georiënteerd is op de optische as O. De actuator 309 en eender welk ander regelmiddel in de tang 100 kan een finetuning van de oriëntatie van het geslepen facet toelaten.

In uitvoeringsvormen van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, wordt een te slijpen facet geslepen in de slijpinrichting 1000 met een tang 100 van figuur 4, waarna de tang 100 overgebracht wordt naar de reflectiebeeldopname-inrichting 300 van figuur 5 voor het verkrijgen van een reflectiebeeld van het geslepen facet. Deze stappen kunnen een aantal keer herhaald worden zoals hierboven werd geïllustreerd en uitgelegd met verwijzing naar figuren 3A-3G, voor het verkrijgen van een reeks reflectiebeelden van geslepen facetten Fl, F2, enz.

Figuren 6A-6J illustreren een uitvoeringsvoorbeeld van een proces met facetparameterschatting op basis van een facetreflectiebeeld, voor gebruik in uitvoeringsvormen van de werkwijze van de

BE2017/5612 uitvinding. Volgens het geïllustreerde uitvoeringsvoorbeeld gebeurt het bepalen van dopinstelparameters voor een verder gepland facet door:

- het berekenen van meerdere mogelijke facetten tussen het initieel facet (F0) en het gewenst finaal gepolijst facet (FD) bijvoorbeeld met verschillende dieptes en/of azimuthoeken en/of hellingshoeken op basis van het driedimensionaal model van de edelsteen; dit kan in verschillende stappen gebeuren zoals hieronder toegelicht zal worden; in het voorbeeld hieronder wordt eerst de diepte gevarieerd, en vervolgens de azimut- en hellingshoeken, maar andere optimalisatiestrategieën zijn eveneens mogelijk;

- het vergelijken van omtrekken van de meerdere verschillende mogelijke facetten met een omtrek van het geslepen facet dat afgeleid is uit het reflectiebeeld; dit kan gebeuren gebruikmakend van meerdere verschillende werkwijzen zoals hieronder wordt uitgelegd;

- het bepalen van de verdere dopinstelparameters op basis van een resultaat van de vergelijking; typisch hier wordt eerst één van de meerdere mogelijke facetten geselecteerd, waarbij het geselecteerde facet het facet is waarvoor de overeenstemming het beste is; waarna de verdere dopinstelparameters bepaald worden.

Figuur 6A toont het te slijpen gedefinieerde initiële diamantfacet F0. Parameters van de diamant in de initiële stap werden gemeten door een nauwkeurige 3D scanner. Met andere woorden, de parameters (hellingshoek, azimuthoek en diepte) van alle diamantfacetten waaronder het gedefinieerde facet F0 zijn bekend in de initiële stap. De absolute parameters van het initiële facet F0 kunnen gebruikt worden als een basis voor verdere metingen.

Figuur 6B toont het reflectiebeeld van een geslepen diamantfacet F2 dat verkregen is terwijl de diamant bevestigd is in de dop, bijvoorbeeld na één of meer slijpstappen die bedoeld zijn voor het verkrijgen van een gepland facet FD (zie figuur 6C). De software kan de omtrek van het geslepen facet F2 definiëren. Figuur 6 toont het gepland facet FD dat een slijper wenst te bereiken na een aantal slijpstappen. De parameters van het gepland facet FD zijn eveneens bekend in de initiële stap.

Figuur 6D toont het symmetrisch verschil tussen de omtrek van het gepland facet FD en de omtrek van het werkelijk geslepen facet F2 berekend als de unie van veelhoeken zonder intersectie.

De oppervlakte van het symmetrisch verschil van veelhoeken gevormd door de omtrek van een geslepen facet en de omtrek van een gepland facet kan geminimaliseerd worden door het berekenen van intermediaire geplande facetten FD2, FD3, FD4, FD5, FD6 voor een reeks van opeenvolgende dieptes alvorens het finaal gepland facet FD1 (= FD) wordt bereikt en door het

BE2017/5612 berekenen van de oppervlakte van het symmetrisch verschil voor elk van de geplande facetten FD1-FD6, zie ook figuur 6E.

Figuur 6E toont meerdere intermediaire gemodelleerde facetten (FD1 tot FD6, waarbij FD1 overeenstemt met het finaal gepland facet) met een verschillende diepte die gemodelleerd is door software in een eerste stap van een gradiëntminimalisatiewerkwijze. De meerdere gemodelleerde facetten zijn niet beperkt tot de facetten FD1 tot FD6 getoond in figuur 6E, en veel meer facetten kunnen gebruikt worden. Voor elk van deze gemodelleerde facetten kan de software de facetomtrek definiëren op basis van de facetparameters en het 3D model van de edelsteen.

In plaats van het gebruik van de oppervlakte van het symmetrisch verschil als een maat om te bepalen welk gemodelleerd facet het best overeenstemt, kunnen ook andere maten gebruikt worden om een verschil te bepalen tussen de omtrek van het geslepen facet F2 en de omtrek van een gemodelleerd facet FD1-FD6, zoals de gemiddelde kwadraatafstand tussen de omtrek van het geslepen facet F2 en de omtrek van een gemodelleerd facet FD1-FD6, en andere geschikte maten. Er kunnen met andere woorden verschillende objectieve functies gebruikt worden om de overeenstemming tussen twee veelhoeken te schatten, en het gebruiken van een symmetrische verschilwaarde of een standaard deviatiewaarde zijn slechts voorbeelden.

Ook kunnen andere werkwijzen gebruikt worden om een extremum van deze objectieve functies te vinden. Dit kan bijvoorbeeld een gradiëntdaling of minimalisatiewerkwijze zijn. Met andere woorden kan zowel de objectieve functie als de werkwijze voor het vinden van een extremum verschillend zijn, en uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn niet beperkt tot deze werkwijzen. Andere werkwijzen kunnen gebruikt worden om gelijkaardige resultaten te bereiken.

Figuur 6F toont de unie- en intersectie-oppervlaktes berekend voor alle gemodelleerde facetten FD1-FD6 getoond in figuur 6E. Volgens de berekende resultaten kan de unie het minimale oppervlakteverschil tussen unie- en intersectie-oppervlaktes bereikt worden voor gemodelleerd facet FD4.

Figuur 6G toont het voorbeeld vergelijkingsproces op basis van een symmetrisch verschil tussen de werkelijke geslepen facetveelhoek F2 en de gemodelleerde facetveelhoek FD4. Voor de volledigheid wordt herhaald dat het vergelijkingsproces uitgevoerd kan worden door het uitlijnen van de omtrekken van het geslepen facet F2 en de gemodelleerde facetomtrek FD4; het berekenen van een unie-oppervlakte tussen de twee omtrekken; het berekenen van de intersectie-oppervlakte tussen de twee omtrekken; en het berekenen van het symmetrisch verschil tussen de twee omtrekken F2 en FD4. Dit verschil kan gebruikt worden voor het selecteren van het gemodelleerd

BE2017/5612 facet FD4 (met bekende parameters) dat de meeste overeenstemming vertoont met het werkelijk facet F2.

Figuur 6H toont meerdere facetten (AZ1 tot AZ8) met verschillende parameters (hellingshoek en azimuthoek) gemodelleerd door software in een tweede stap van een gradiëntminimalisatiewerkwijze. De meerdere gemodelleerde facetten zijn niet beperkt tot de in figuur 6H getoonde facetten, en veel meer gemodelleerde facetten kunnen worden berekend.

Figuur 61 toont de unie- en intersectie-oppervlaktes berekend voor de gemodelleerde facetten AZ1 tot AZ8 die getoond zijn in figuur 6H. Volgens de berekeningsresultaten kan het minimale oppervlakteverschil tussen de unie- en intersectie-oppervlaktes bereikt worden voor gemodelleerd facet KLA Zoals hierboven uitgelegd, kunnen ook andere maten gebruikt worden voor het berekenen van een verschil tussen het geslepen facet F2 en de gemodelleerde facetten AZ1 tot AZ8.

Figuur 6J toont een voorbeeldvergelijkingsproces op basis van een symmetrisch verschil tussen werkelijk geslepen facetveelhoek F2 en gemodelleerde facetveelhoek KZA. Verdere optimalisatiestappen die kleinere parameterstappen gebruiken (helling, azimut, diepte) kunnen gebruikt worden voor het berekenen van verdere gemodelleerde facetten om het verschil verder te minimaliseren voor het bereiken van een nog hogere nauwkeurigheid van de F2 facetparameterschatting.

Gebruikmakend van de kennis van de parameters van AZ4 (of van een zelfs verder geoptimaliseerd gemodelleerd facet) kunnen de verdere parameters voor een verdere slijpstap ingesteld worden voor het bereiken van het finaal gepland oppervlak FD.

Figuur 7 illustreert een andere voorbeelduitvoeringsvorm van delen van een systeem van de uitvinding omvattende een tang 100 die aangebracht is in een reflectiebeeldopname-inrichting 400 die toelaat om een facetreflectiebeeld samen met een diamant ASET (Angular Spectrum Evaluation Technology) beeld te verkrijgen terwijl de diamant bevestigd is in de dop 120 van de tang 100. De reflectiebeeldopname-inrichting 400 omvat een lichtbron 401, een spiegel 402, een ASET verlichtingskoepel 403, een ring LED verlichting 404, een camera- en lenseenheid 406; een steunstructuur voor de tang 100 omvattende een steunoppervlak 410 en een steunelement 409 in de vorm van een actuator voor hoogteregeling; en een transparante plaat 408. Een diamant D die aangebracht is in de dop 120 is gepositioneerd boven ring LED verlichting 404 op een afstand van de transparante plaat 408.

BE2017/5612

In uitvoeringsvormen van de werkwijze van de onderhavige uitvinding wordt een te slijpen facet geslepen in de slijpinrichting 1000 met een tang 100 van figuur 4, waarna de tang 100 overgebracht wordt naar de reflectiebeeldopname-inrichting 400 van figuur 7 om een reflectiebeeld en een ASET-beeld van het geslepen facet te verkrijgen. Deze stappen kunnen een aantal keer herhaald worden zoals hierboven geïllustreerd en uitgelegd werd met verwijzing naar figuren 3A3G, voor het verkrijgen van een reeks reflectie- en ASET-beelden van geslepen facetten Fl, F2, enz.

De reflectiebeelddata verschaft typisch voldoende data voor facetparameterschatting voor facetten met een driehoekige vorm. Echter, in sommige gevallen voor facetten met vierhoekige vorm, is het moeilijk om de facetparameters te schatten op basis van enkel een reflectiebeeld, aangezien de facethelling gecompenseerd kan zijn met shift en er meerdere facetposities bestaan die gelijkaardige reflectiebeelden kunnen opleveren. Echter, in dit geval, kan de gecombineerde dataset omvattende de reflectiebeelddata en de kleur-gestructureerd-licht-beeld (bijvoorbeeld ASET) data, voldoende data opleveren voor het schatten van de facetparameters, zelfs voor alle veelhoekige facetten. Een voorbeeld van een beeldopname-inrichting 400 waarmee het facetreflectiebeeld samen met een diamantbeeld in kleur-gestructureerd licht wordt verkregen, is getoond in figuur 7, zie de beschrijving hierboven. Voor kleur-gestructureerd licht wordt de lichtbronhelling en -azimut doorgaans gecodeerd in kleur, zodanig dat verschillende facetten licht van verschillende richtingen reflecteren, resulterend in facetten met verschillende kleuren. Een dergelijk kleur-gestructureerd lichtbeeld kan gebruikt worden voor het verbeteren van de nauwkeurigheid van de facetomtrek die verkregen wordt uit het reflectiebeeld.

Figuur 8A toont diamantbeelden die verkregen werden via de inrichting van figuur 7. Het beeld 521 is een diamantreflectiebeeld dat de reflectie toont van een veelhoekig facet 522 van de diamant. Beeld 523 is een diamantbeeld in gestructureerd licht (ASET) omvattende een aantal facetten in verschillende kleuren (niet zichtbaar in de zwart-wit foto maar bekend bij een vakman), waarbij bijvoorbeeld rood de meest heldere zones kan aanduiden; groen minder helder lichtreflectie van een indirecte bron kan aanduiden, en blauw een contrastpatroon kan aanduiden. De facetomtrek 522 die verkregen worden uit het reflectiebeeld 521 aan de linkerkant kan vergeleken worden met facetdata die verkregen wordt uit beeld 523 voor het verbeteren van de omtrekdata die afgeleid wordt uit het reflectiebeeld 521.

Figuur 8B toont diamantbeelden die verkregen zijn met de inrichting van figuur 7. Beeld 501 is een diamantreflectiebeeld dat de reflectie toont van veelhoekig facet 502 van de diamant. Beeld 503 is

BE2017/5612 een diamantbeeld in gestructureerd licht (ASET) omvattende eerste facetten 504, 505 (rood geeft de helderste zones aan); tweede facetten 506, 507 (groen geeft minder heldere lichtreflectie van een indirecte bron weer) en een derde facet 508 (blauw geeft een contrastpatroon) weer. De facetomtrek 502 die verkregen wordt uit het reflectiebeeld 501 aan de linkerkant kan vergeleken worden met facetdata die verkregen wordt uit beeld 503 voor het verbeteren van de nauwkeurigheid.

Figuur 8C toont een ander voorbeeld van diamantbeelden die verkregen zijn via de inrichting van figuur 7. Beeld 501 is een diamantreflectiebeeld dat de reflectie toont van een veelhoekig facet 512 van de diamant. Beeld 513 is het diamantbeeld in gestructureerd licht (ASET) omvattende een eerste facet 514 (rood), tweede facetten 515, 516, 517, 518 (groen). De facetomtrek 512 die verkregen wordt uit het reflectiebeeld 511 aan de linkerkant kan vergeleken worden met facetdata die verkregen wordt uit beeld 513 voor het verbeteren van de nauwkeurigheid.

In typische situaties geeft het reflectiebeeld voldoende nauwkeurige informatie over de huidige facetomtrek, en is het reflectiebeeld de hoofdbron van informatie. Echter, het bijkomend ASETbeeld kan informatie verschaffen over de inrichting tussen het geslepen facet en de aangrenzende facetten, en kan verder de omtreksdata die afgeleid wordt uit het reflectiebeeld verbeteren.

Een ander voorbeeld van een beeldopname-inrichting waarmee beelden genomen kunnen worden met ruimtelijk gestructureerd licht is getoond in figuren 9A en 9B. Figuur 9A illustreert een voorbeelduitvoeringsvorm van delen van een kroonreflectiesysteem. Een gelijkaardig systeem werd beschreven in US octrooi 7,259,839 B2 ten name van de uitvinder met de titel “Method and Apparatus for examining a Diamond”, welk octrooi hier opgenomen is door verwijzing. De werkwijze omvat het belichten van de diamant om een facet visueel te onderscheiden van aangrenzende facetten wanneer dit bekeken wordt vanaf een voorafbepaalde locatie, en het vervolgens nemen van een beeld van de diamant zoals gezien van de voorafbepaalde locatie. Het beeld wordt vervolgens geanalyseerd om de locatie van ten minste één punt dat gelegen is op een rand van een facet te bepalen door het identificeren van een discontinuïteit in de eigenschappen van het licht dat overgebracht wordt van de diamant naar de kijklocatie. US octrooi 7,259,839 B2 beschrijft in hoofdzaak het analyseren van een paviljoen, maar voor de onderhavige uitvinding kan het eveneens gebruikt worden voor het verkrijgen van beelddata van de kroon van een diamant. De beeldopname-inrichting van figuur 9A omvat een tafelreflectie-inrichting 600 omvattende een belichtingsscherm 601, een sferische spiegel 602, een 50-50 spiegel 603, lenzen 604 en 606, een LED verlichtingsbron 605, een registratie-optisch systeem/camera 607. Figuur 9A toont verder een voorbeeld van een reflectiebeeld 608 van de tafel. Hoewel niet geïllustreerd, begrijpt de vakman

BE2017/5612 dat het systeem van figuur 9A voorzien kan zijn van een steunstructuur voor een tang, waarbij de steunstructuur geconfigureerd is voor het plaatsen van de tang van de dop met de edelsteen in de correcte positie voor het verkrijgen van het reflectiebeeld van een geslepen facet van de edelsteen in de dop.

Figuur 9B illustreert een ander uitvoeringsvoorbeeld van delen van een beeldopnamesysteem met een kroonreflectie-inrichting 610 omvattende een belichtingsscherm 601, een sferische spiegel 602, een 50-50 spiegel 603, lenzen 604 en 606, een LED verlichtingsbron 605, een registratie-optisch systeem/camera 607. Figuur 9B toont een voorbeeld van een reflectiebeeld 611 van een bovenste helft, een reflectiebeeld 612 van een kroonhoofdfacet, en een reflectiebeeld 613 van een sterfacet.

De vakman begrijpt dat bepaalde stappen van de verschillende hierboven beschreven werkwijzen uitgevoerd kunnen worden door geprogrammeerde computers. Sommige uitvoeringsvormen zijn hier eveneens bedoeld om programma-opslaginrichtingen af te dekken, bijvoorbeeld digitale dataopslagmedia die door een machine of computer leesbaar zijn en waarop door een machine uitvoerbare of door een computer uitvoerbare programma’ s met instructies coderen, waarbij de instructies sommige of alle stappen van de hierboven beschreven werkwijzen uitvoeren. De programma-opslaginrichtingen kunnen bijvoorbeeld digitale geheugens, magnetische opslagmedia zoals magnetische schijven en magnetische tapes, harddrives, of optisch leesbare digitale dataopslagmedia zijn. De uitvoeringsvormen zijn eveneens bedoeld om computerprogramma’s die geprogrammeerd zijn om de stappen van de hierboven beschreven werkwijzen uit te voeren, af te dekken.

Hoewel de principes van de uitvinding uiteengezet werden met betrekking tot specifieke uitvoeringsvormen, zal men begrijpen dat de beschrijving louter bij wijze van voorbeeld werd opgesteld en niet als een beperking van de beschermingsomvang die bepaald wordt door de conclusies in bijlage.

Claims

Conclusies

1. Een werkwijze voor het controleren van het slijpen van een edelsteen, welke werkwijze omvat:

a. het verkrijgen van een driedimensionaal model van de edelsteen;

b. het bevestigen van de edelsteen in een dop van een tang van een slijpinrichting, waarbij een te slijpen initieel facet (F0) uitgelijnd is in de dop;

c. het verkrijgen van ten minste één beeld van het te slijpen initieel facet terwijl de edelsteen zich in de tang bevindt, zodanig dat een omtrek van het initieel facet bepaald kan worden uit het ten minste één beeld;

d. het op basis van het verkregen ten minste één beeld en het verkregen driedimensionaal model bepalen van ten minste eerste dopinstelparameters voor een eerste gepland facet dat gepositioneerd is tussen het te slijpen initieel facet (F0) en een gewenst finaal geslepen facet (FD);

e. het op basis van de eerste dopinstelparameters voor het eerste gepland facet, instellen van de dop voor het verkrijgen van een geslepen edelsteen met een geslepen facet (Fl) dat het eerste gepland facet benadert; en het dienovereenkomstig slijpen van de edelsteen;

f. het verkrijgen van ten minste één beeld van het geslepen facet terwijl de edelsteen zich in de tang bevindt, zodanig dat een omtrek van het geslepen facet bepaald kan worden uit het ten minste één beeld;

g. het op basis van het verkregen ten minste één beeld van het geslepen facet (Fl) en het driedimensionaal model, bepalen van ten minste verdere dopinstelparameters voor een verder gepland facet;

h. het op basis van de verdere dopinstelparameters voor het verder gepland facet, instellen van de dop voor het verkrijgen van een geslepen edelsteen met een geslepen facet (F2) dat het verder gepland facet benadert; en het dienovereenkomstig slijpen van de edelsteen;

i. indien nodig, het herhalen van de stappen f-h tot het gewenste finaal geslepen facet (FD) van de edelsteen wordt verkregen;

waarbij de edelsteen bevestigd blijft in de dop tijdens de stappen (c)-(i).
2. De werkwijze volgens conclusie 1, waarbij stap (g) omvat: het op basis van het verkregen ten minste één beeld van het geslepen facet (Fl) en het driedimensionaal model, updaten van het driedimensionaal model; en het gebruiken van het geüpdate driedimensionaal model voor het verkrijgen van de verdere dopinstelparameters.
3. De werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het verkrijgen van ten minste één beeld

BE2017/5612 van het initieel facet in stap (c) en/of het verkrijgen van het ten minste één beeld van het geslepen facet in stap (f) omvat: het verkrijgen van een reflectiebeeld door het belichten van het initieel/geslepen facet met coaxiaal licht met een optische as die loodrecht gericht is op het facet en door het meten van licht dat gereflecteerd is in de richting van de optische as.
4. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het instellen van de dopinstelparameters in stap e en/of f ten minste één van volgende omvat: het regelen van een hellingshoek van de dop ten opzichte van een slijpwiel van de slijpinrichting, het regelen van een azimuthoek van de dop en het instellen van een slijpdiepte.
5. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de dopinstelparamaters voor het eerste gepland facet representatief zijn voor een verschil in hellingshoek van de dop tussen het eerste gepland facet en het initieel facet (F0), een verschil in azimuthoek van de dop tussen het eerste gepland facet en het initieel facet (F0), en de slijpdiepte van het eerste gepland facet.
6. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de instellingen voor het verder gepland facet representatief zijn voor een verschil in hellingshoek van de dop tussen het eerste geslepen facet (Fl) en het verder gepland facet, een verschil in azimuthoek van de dop tussen het eerste geslepen facet (Fl) en het verder gepland facet, en de slijpdiepte van het verder gepland facet.
7. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij tijdens stap (d) de eerste dopinstelparameters voor het eerste gepland facet evenals verdere dopinstelparameters voor één of meer verdere geplande facetten tussen het te slijpen initieel facet en een gewenst geslepen facet (FD), bepaald worden; en waarbij tijdens stap (g) het bepalen van ten minste verdere instelparameters voor een verder gepland facet omvat: het op basis van het verkregen ten minste één beeld in stap (f), verifiëren of de voorheen bepaalde verdere dopinstelparamaters voor het verder gepland facet correct zijn, en, indien nodig, het regelen van de verdere dopinstelparameters voor het verder gepland facet.
8. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij in stap (g) het bepalen van ten minste verdere dopinstelparamaters voor een verder gepland facet gebeurt door:

het berekenen van meerdere verschillende mogelijke facetten tussen het initieel facet (F0) en het gewenst finaal geslepen facet (FD) op basis van het driedimensionaal model van de edelsteen; het vergelijken van omtrekken van de meerdere verschillende mogelijke facetten met een omtrek van het geslepen facet dat afgeleid is van het verkregen ten minste één beeld;

BE2017/5612 het bepalen van de verdere dopinstelparameters op basis van het resultaat van de vergelijking.
9. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij na stap (i) het driedimensionaal model van de edelsteen gewijzigd wordt op basis van het verkregen finaal geslepen facet, en waarbij de werkwijze herhaald wordt voor een volgend te slijpen facet.
10. Een computerprogramma omvattende door een computer uitvoerbare instructies voor het uitvoeren van stappen (d) en (g) van de werkwijze, wanneer het programma gedraaid wordt op een computer, volgens één der voorgaande conclusies.
11. Een digitaal data-opslagmedium waarop een door een machine uitvoerbaar programma met instructies voor het uitvoeren van de stappen (d) en (g) van de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, is gecodeerd.
12. Een systeem voor het controleren van het slijpen van een edelsteen, welk systeem omvat:

- een 3D scanner ingericht voor het verkrijgen van een driedimensionaal model van de edelsteen;

- een slijpinrichting (1000) omvattende een tang (100) met een dop (120), en een slijpwiel (200);

- een beeldopname-inrichting (300, 400) ingericht voor het verkrijgen van ten minste één beeld van een geslepen facet van de edelsteen terwijl de edelsteen zich in de tang bevindt, zodanig dat een omtrek van het gepolijst facet bepaald kan worden uit het ten minste één beeld;

- een controle-eenheid die ingericht is om, op basis van het verkregen ten minste één beeld en het verkregen driedimensionaal model, dopinstelparamaters te bepalen voor een gepland facet dat gepositioneerd is tussen een te slijpen initieel facet (F0) en een gewenst finaal geslepen facet (FD).
13. Het systeem volgens conclusie 12, waarbij de controle-eenheid ingericht is om op basis van het verkregen ten minste één beeld van het geslepen facet (Fl) en het driedimensionaal model, het driedimensionaal model te updaten; en om het geüpdate driedimensionaal model te gebruiken voor het verkrijgen van dopinstelparameters.
14. Het systeem volgens conclusie 12 of 13, waarbij de beeldopname-inrichting ingericht is

BE2017/5612 voor het verkrijgen van ten minste één beeld van het geslepen facet door het belichten van het initieel/geslepen facet met coaxiaal licht met een optische as die loodrecht gericht is op het geslepen facet en door het meten van licht dat gereflecteerd is in de richting van de optische as.
15. Het systeem volgens één der conclusies 12-14, waarbij de beeldopname-inrichting (300,

400) een steunstructuur (310, 410; 309; 409) voor de tang (100) heeft, en waarbij de beeldopnameinrichting zodanig ingericht is dat een optische as (O) daarvan in hoofdzaak loodrecht gericht is op een geslepen facet van een edelsteen die aangebracht is in de tang wanneer de tang gepositioneerd is op de steunstructuur.
16. Het systeem volgens de voorgaande conclusie, waarbij de beeldopname-inrichting (300, 400) een transparante plaat (308, 408) omvat die aangebracht is om op een afstand van een edelsteen die geplaatst is in de tang op de steunstructuur gelegen te zijn, en waarbij de optische as (O) van de beeldopname-inrichting verticaal op de transparante plaat gericht is.
17. Het systeem volgens conclusie 15 en 16, waarbij de tang een frame (110) omvat dat ondersteund is op een steunvoet (150); waarbij de steunstructuur een steunoppervlak (310, 410) omvat voor de steunvoet (150) van de tang (100) en een steunelement (309, 409) voor het frame (110) van de tang, waarbij de steunvoet en/of het steunelement bij voorkeur ingericht zijn om een regelen van de positie van het frame (110) van de tang (100) toe te laten, zodanig dat de oriëntatie van een geslepen facet van de edelsteen in de tang aangepast kan worden.
18. Het systeem volgens één der conclusies 12-17, waarbij de dopinstelparameters voor het geplande facet representatief zijn voor een verschil in hellingshoek van de dop tussen het gepland facet en een geslepen facet, een verschil in azimuthoek van de dop tussen het gepland facet en het geslepen facet, en een slijpdiepte van het gepland facet.
19. Het systeem volgens één der conclusies 12-18, waarbij de controle-eenheid het digitiaal opslagmedium van conclusie 10 omvat.
20. Het systeem volgens één der conclusies 12-19, waarbij de controle-eenheid ingericht is om dopinstelparameters te bepalen voor een gepland facet door:

het berekenen van meerdere mogelijke facetten tussen het initieel facet (F0) en het gewenst finaal geslepen facet (FD) op basis van het driedimensionaal model van de edelsteen;

het vergelijken van omtrekken van de meerdere verschillende mogelijke facetten met een omtrek van het geslepen facet dat afgeleid is uit het verkregen ten minste één beeld;

het bepalen van dopinstelparameters op basis van een resultaat van de vergelijking.