CN105228760B - 测量颗粒材料的参数 - Google Patents

Abstract

一种用于对宝石进行鉴定的设备，所述设备包括：测量单元，所述测量单元包括测量位置和至少一个传感器，所述至少一个传感器被布置成当所述宝石定位在所述测量位置处时测量宝石的一个或多个参数；以及运输装置，所述运输装置用于将所述宝石运输至所述测量位置；其中所述运输装置被构造成当所述至少一个传感器测量所述宝石的一个或多个参数时促使或允许所述宝石在测量位置处静止。

Description

测量颗粒材料的参数

技术领域

本发明涉及用于测量颗粒材料的参数和/或对颗粒材料进行分类的设备和方法。更具体地，本发明涉及用于测量例如为未加工的钻石材料的宝石材料的参数和/或对该宝石材料进行分类的设备和方法。

背景技术

一批次未加工的钻石可以作为采矿过程的输出而获得，在此情况下其被称作原矿(ROM)。此外，商业上可以获得这批次未加工的钻石。通常，这批次未加工的钻石将经过筛选，使得包含在其中的颗粒基本位于指定的尺寸范围内。例如，一批次-7+5ROM的未加工的钻石将主要包括将穿过7号筛板但不能穿过5号筛板的未加工的钻石。在钻石交易中这种筛板尺寸实际上是一种标准。

虽然这批次钻石通常被相对于尺寸进行标准化，然而包含在其中的材料可能在净度、颜色、尺寸和形状上明显不同。因此，考虑购买或销售这批次钻石的人可能对应该达成的公平的价格知之甚少。价格将由从这批次未加工的钻石生产得到的抛光宝石的价值决定。

为了评估这批次钻石的价值，购买者必须以某种方法检查这些钻石，并基于对未加工的货物的鉴定形成结论，该鉴定是耗时并容易出错的程序。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种用于对宝石进行鉴定的设备，所述设备包括：测量单元，所述测量单元包括测量位置和至少一个传感器，所述至少一个传感器被布置成当所述宝石定位在所述测量位置处时测量宝石的一个或多个参数；以及运输装置，所述运输装置用于将所述宝石运输至所述测量位置；其中所述运输装置被构造成当所述至少一个传感器测量所述宝石的一个或多个参数时促使或允许所述宝石保持静止在测量位置处。

可选地，运输装置为圆盘。

可选地，步进马达被构造成以不连续的角度步长旋转所述圆盘。

可选地，该设备还包括处理器，所述处理器被构造为用于控制所述圆盘的旋转的控制装置。

可选地，所述圆盘包括透明的或半透明的材料，所述设备还包括光源，所述光源被构造成当所述宝石位于所述测量位置处时穿过输送机照射所述宝石。

可选地，所述光源包括一个或多个LED，所述一个或多个LED被构造成发射具有下列颜色的一种或多种的光：所述颜色例如为红色、蓝色和绿色。

可选地，所述传感器被定位成邻近所述测量位置并且位于所述测量位置的与所述光源大体相对的一侧。

可选地，所述设备还包括进料器，所述进料器被构造成将单个的宝石进送至所述运输装置。

可选地，所述进料器包括滚筒斗，所述滚筒斗包括两个相对的滚筒，所述两个相对的滚筒被构造成当所述滚筒旋转时将宝石供应至所述圆盘上。

可选地，所述滚筒斗被构造成将所述宝石进送至在所述圆盘的内部区域中的位置，所述圆盘还包括凸轮，所述凸轮相对于所述圆盘的旋转被固定，并且被构造成随着所述圆盘旋转而将所述宝石移动到所述圆盘的外围。

可选地，所述控制设备被构造成基于所述圆盘的旋转而控制所述相对的滚筒的旋转，使得当所述宝石被进送至所述圆盘的内部区域中的位置时所述宝石充分接触。

可选地，所述至少一个传感器包括第一照相机，所述第一照相机被构造成当宝石在所述测量位置处静止时采集宝石的图像。

可选地，所述至少一个传感器还包括第二照相机，所述第二照相机被构造成采集与所述第一照相机采集的图像成直角的图像。

可选地，所述至少一个传感器被构造成当所述宝石在所述测量位置处静止时测量多个参数。

可选地，所述多个参数包括以下的两个或多个：颜色、净度、尺寸、形状、在圆盘上的荧光位置和取向。

可选地，该设备还包括分类设备，所述分类设备用于根据测量参数从用于移动的运输装置上将所述宝石取回至一个或多个位置。

可选地，所述分类设备包括真空吸嘴，所述真空吸嘴用于从所述运输装置上拾取宝石，并且其中所述运输装置被构造成在通过所述真空吸嘴拾取所述宝石的位置处促使或允许所述宝石静止。

可选地，所述分类设备包括能够枢转的臂，所述真空吸嘴定位在所述臂上，使得所述喷嘴能够沿弧线摆动。

可选地，该设备还包括大体上圆形的分配器阵列，所述分配器阵列包括以大体圆形的阵列布置的多个分配容器。

可选地，所述能够枢转的臂被构造成使得在所述分配器阵列的完全旋转期间，所述吸嘴沿着摆动的弧线与多个分配容器中的每一个所经过的点相交，并且其中所述吸嘴被构造成在确定的时间释放宝石，使得所述宝石被放入一个分配容器中，所述确定的时间基于所述一个或多个测量参数而确定。

可选地，所述能够枢转的臂被构造成以基本等于所述分配器阵列的旋转速度的速度旋转，使得当分配器阵列旋转时所述吸嘴跟踪分配容器的位置。

可选地，所述吸嘴以与所述分配器阵列的旋转方向相反的方向旋转。

可选地，所述宝石的一个或多个参数的测量是不满意的，所述控制设备被构造成使所述宝石重新循环到所述测量位置，以便能够再次测量所述一个或多个参数。

可选地，测量参数包括所述宝石的在所述测量位置处的位置和/或取向，所述设备被构造成基于所述宝石的位置和/或取向控制所述分类设备，以对准所述分类设备用于所述宝石的取回。

可选地，该设备包括多个测量位置，每个所述测量位置被构造成测量宝石的一个或多个参数。

可选地，所述分类设备包括进料毂，所述进料毂包括围绕所述进料毂的外围定位并且用于拾取和放下宝石的多个真空吸嘴。

可选地，所述进料毂被构造成在第一位置处拾取宝石，并且旋转设定量，使得所述宝石被运输到与一个或多个测量单元对应的一个或多个位置。

可选地，所述多个吸嘴被间隔开，使得当所述多个吸嘴中的一个定位在所述测量单元处时，所述多个吸嘴中的另一个位于所述第一位置处，用于拾取另一个宝石。

可选地，所述进料毂被构造成旋转以将宝石运输至多个测量单元中的每一个测量单元。

可选地，所述进料毂被构造成当宝石到达所述多个测量单元中的每一个测量单元时停止旋转。

可选地，所述进料毂被构造成位于用于对应的传感器的所述多个测量单元的一个或多个测量单元处放下宝石，以测量所述宝石的一个或多个参数。

可选地，所述进料毂被构造成基于在所述测量单元处执行的测量将颗粒分类至一个或多个位置。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于对宝石进行鉴定的方法，所述方法包括：将宝石运输至测量单元的测量位置，所述测量单元包括传感器，所述传感器被布置成当所述宝石定位在所述测量位置处时测量宝石的一个或多个参数；测量所述宝石的一个或多个参数；以及当所述至少一个传感器测量所述宝石的一个或多个参数时促使或允许所述颗粒在所述测量位置处静止。

根据本发明的另一方面，提供了一种非瞬时计算机可读介质，包括计算机可读代码，所述计算机可读代码被构造成当运行在计算机上时执行上述方法。

本发明提供了一种用于对颗粒材料进行检查或鉴定的设备(和方法)。该设备提供包括感测装置和测量位置的测量单元，在所述测量位置处感测装置可以获得关于在其中出现的任何颗粒或每个颗粒的一个或多个物理性质或参数的信息。该设备可以包括用于将颗粒材料的颗粒运输到测量位置的运输装置。颗粒可以与运输装置的元件保持接触，并且可以在进行测量时静止。

该设备可以用于对提供的整批次颗粒材料进行检查或鉴定，以提供对包含在其中的颗粒的检查或鉴定以及可选地对所述材料的基于价格薄的估值，所述定价包括合适的公式、表格或从测量参数或物理性质转化为包含在其中的材料或元件的金融的或市场价值的估算的其它手段。

该设备可以用于检查或鉴定或仅检查一批次材料的一部分或切下来部分，并且如此获得的鉴定或估值可以应用于整批次材料。

根据本发明的一方面，提供了一种用于对颗粒材料进行分类的设备。所述设备可以包括具有传感器和测量位置的测量单元。所述传感器被布置成当颗粒定位在所述测量位置处时测量颗粒材料的颗粒的一个或多个参数。所述设备可以包括运输装置，用于将颗粒材料的颗粒运输至所述测量位置。所述设备可以包括分类设备，用于根据测量参数从用于移动的运输装置上将颗粒取回至一个或多个位置。所述运输装置可以被构造成促使或允许所述颗粒静止，以用于分类设备取回所述颗粒。

可选地，运输装置为输送机。

可选地，进料器被构造成将颗粒材料的单个颗粒进送至运输装置上。

可选地，所述分类设备包括真空吸嘴，所述真空吸嘴用于从所述运输装置上拾取颗粒材料的颗粒。所述运输装置可以被构造成在可以通过所述真空吸嘴拾取所述颗粒的位置处促使或允许所述颗粒材料的颗粒静止。

可选地，所述分类设备包括能够枢转的臂，所述真空吸嘴定位在所述臂上，使得所述喷嘴可以沿弧线摆动。

可选地，所述能够枢转的臂或其它这种装置可以被用于将所述颗粒分配至多个位置中的参考测量参数或物理性质而选定的一个。

替代地或额外地，所述能够枢转的臂或其它这种装置可以被用于在参考测量参数或物理性质和接收装置的出现而确定的时间来在预定位置处分配颗粒。

替代地或额外地，所述能够枢转的臂或其它这种设备可被用于跟随路径，使得其在空间中的位置基本与接收装置的参考测量参数或物理性质选定的位置匹配，该接收装置在一段时间内也处于运动之中，以允许颗粒在所述时间内的任意时刻从真空吸嘴等传送至接收装置，以便该颗粒能够以相对于接收装置可忽略的侧向速度落入或直接被推入接收装置中。

接收装置可以包括围绕大体圆形的分配器阵列的外围布置的多个可移动容器中一个，分配器阵列被促使在分类过程中围绕竖直轴线连续旋转。

可选地，测量位置被定位为使得当颗粒在输送机上时传感器能够测量颗粒的一个或多个参数。

可选地，输送机被构造成当颗粒到达测量位置时停止。

可选地，输送机为循环的。

可选地，如果石子的一个或多个参数的测量是不满意的，则所述输送机被构造成使所述颗粒重新循环到所述测量位置，以便能够再次测量所述一个或多个参数。

可选地，测量参数包括所述颗粒的在所述测量位置处的位置和/或取向，所述装置被构造成基于所述颗粒的位置和/或取向来控制所述分类装置，以对准所述分类设备用于所述颗粒的取回。

可选地，所述测量单元被构造成在取回所述颗粒以后检测所述颗粒不再位于所述测量位置上，以验证所述颗粒已经被取回。

可选地，所述输送机包括透明的或半透明的材料，所述装置还包括光源，所述光源被构造成当所述颗粒在所述测量位置处时穿过输送机照射所述颗粒。

可选地，所述传感器被定位成在与所述光源大体相对的一侧邻近所述测量位置的位置。

可选地，颗粒材料包括未加工的钻石，并且所述装置被构造成测量所述钻石的颜色、形状和净度，以确定特征向量。

可选地，所述设备包括多个测量位置，所述多个测量位置中的每个测量位置被构造成测量颗粒材料的颗粒的一个或多个参数。

可选地，所述运输装置和/或所述分类装置被构造成将颗粒材料的颗粒运输至多个测量位置中每个。

可选地，所述分类设备包括进料毂，所述进料毂包括围绕所述进料毂的外围定位并且用于拾取和放下颗粒材料的颗粒的多个真空吸嘴。

可选地，所述进料毂被构造成在第一位置处拾取颗粒，并且旋转设定量，使得所述颗粒被运输到与一个或多个测量单元对应的一个或多个位置。

可选地，所述多个吸嘴被间隔开，使得当所述多个吸嘴中的一个定位在一个或多个测量单元中的一个处时，所述多个吸嘴中的另一个位于所述第一位置处，用于拾取另一个颗粒。

可选地，所述进料毂被构造成旋转以将颗粒运输至多个测量单元中的每个测量单元。

可选地，所述进料毂被构造成当颗粒到达所述多个测量单元中的每个测量单元时停止旋转。

可选地，所述进料毂被构造成在用于对应的传感器的所述多个测量单元的一个或多个测量单元处放下颗粒，以测量所述颗粒的一个或多个参数。

可选地，所述进料毂被构造成基于在所述测量单元处执行的测量而将颗粒分类至一个或多个位置。

可选地，所述传感器被构造成具有足够的视场以测量颗粒材料的多个颗粒的一个或多个参数。

可选地，所述分类设备被构造成取回所述多个颗粒中的一个或多个，并且根据一个或多个参数将所述一个或多个颗粒移动到一个或多个位置。

根据本发明的一方面，提供了一种用于对颗粒材料进行分类的方法。所述方法可以包括将颗粒材料的颗粒运输至测量单元的测量位置。所述测量单元可以包括传感器，所述传感器被布置成当所述颗粒定位在所述测量位置处时测量颗粒材料的颗粒的一个或多个参数。所述方法可以包括测量所述颗粒材料的颗粒的一个或多个参数的步骤。所述方法可以包括促使或允许所述颗粒静止，以允许分类装置根据测量参数从用于移动的运输装置将所述颗粒取回至一个或多个位置。

根据本发明的一方面，提供了一种用于测量宝石材料的颗粒的参数的设备。该设备可以包括至少一个测量单元，所述至少一个测量单元包括传感器和测量位置。所述传感器可以被布置成当颗粒定位在测量位置处时测量宝石材料的颗粒的一个或多个参数。该设备可以包括运输装置，所述运输装置被构造成将宝石材料的颗粒运输至测量位置。所述传感器可以被构造成测量颗粒的颜色、净度和形状，以确定与颗粒相关的特征向量。

根据本发明的一方面，提供了一种用于测量宝石材料的颗粒的参数的方法。该方法可以包括将宝石材料的颗粒运输至至少一个测量单元，所述至少一个测量单元包括传感器和测量位置。所述传感器可以被布置成当颗粒定位在测量位置处时测量宝石材料的颗粒的一个或多个参数。该方法可以包括测量颗粒的颜色、净度和形状，以确定特征向量。该方法可以包括将特征向量与颗粒相联系。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量宝石材料的参数的设备。该设备可以包括测量单元，所述测量单元包括传感器和测量位置。所述传感器可以被布置成当颗粒定位在测量位置处时测量颗粒材料的颗粒的一个或多个参数。该设备可以包括运输装置，所述运输装置被构造成将颗粒材料的颗粒运输至测量位置，用于测量一个或多个参数。所述运输装置还被构造成如果颗粒的一个或多个参数的测量不令人满意则重新循环所述颗粒。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量颗粒材料的参数的方法。该方法可以包括将颗粒材料的颗粒运输至测量单元，所述测量单元包括传感器和测量位置。所述传感器可以被布置成当颗粒定位在测量位置处时测量颗粒材料的颗粒的一个或多个参数。该方法可以包括测量颗粒材料的颗粒的一个或多个参数。该方法包括如果颗粒的一个或多个参数的测量不令人满意则重新循环所述颗粒。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量颗粒材料的参数的设备。该设备可以包括测量单元，所述测量单元包括传感器和测量位置。所述传感器可以被布置成当颗粒定位在测量位置处时测量颗粒材料的颗粒的一个或多个参数。该方法可以包括运输装置，所述运输装置被构造成将颗粒材料的颗粒运输至测量位置。该设备被构造成当传感器测量所述颗粒的一个或多个参数时促使或允许所述颗粒静止。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量颗粒材料的参数的方法。该方法可以包括将颗粒材料的颗粒运输至测量单元，所述测量单元包括传感器和测量位置。所述传感器可以被布置成当颗粒定位在测量位置处时测量颗粒材料的颗粒的一个或多个参数。该方法可以包括当传感器测量所述颗粒的一个或多个参数时促使或允许所述颗粒静止。

根据本发明的一个方面，提供了一种包括计算机可读代码的计算机可读介质，所述计算机可读代码被构造成当运行在计算机上时执行上述任一方法。

根据本发明的一方面，提供了一种用于对颗粒材料进行分类的设备，所述设备包括：传送机构，所述传送机构用于拾取所述颗粒材料的颗粒，并且将它放在包括多个分配容器的移动的分配器阵列的分配容器中，其中所述传送机构被构造成移动所述颗粒，使得在所述颗粒被放在所述分配容器中时所述颗粒的速度与所述分配容器的速度基本匹配。

可选地，所述多个分配容器被布置在大体圆形的阵列中，并且其中所述分配器阵列旋转。

可选地，所述传送机构包括真空吸嘴，所述真空吸嘴定位在旋转臂上并且被构造成拾取所述颗粒，其中所述臂被构造成围绕轴线旋转，使得所述真空吸嘴与所述分配容器的速度匹配。

可选地，所述传送机构被构造成移动所述颗粒，使得在所述颗粒被放在所述分配容器中时所述颗粒的速度与所述分配容器的速度基本匹配。

附图说明

现在将参考附图说明本发明的示例性实施例，其中：

图1为用于测量颗粒材料的参数的装置的透视图；

图2为用于测量颗粒材料的参数的装置的透视图；

图3为用于测量颗粒材料的参数的装置的平面图；

图4为用于测量颗粒材料的参数的装置的示意图；

图5为用于测量颗粒材料的参数的装置的平面示意性图；

图6为进料毂的透视图；

图7为与分配毂共同使用的进料毂的平面图；

图8a-c示出了包括多个同轴且独立的旋转圆盘的装置；

图9a示出了用于测量颗粒材料的参数的装置的平面图；以及

图9b和9c示出了由照相机采集的可能的图像。

具体实施方式

本发明人已经意识到人们期望获得一种实用而便利的装置，该装置能够以自动化的方式检查一批次钻石并关于任何或优选地所有的确定参数而形成钻石的鉴定。

工业应用中有大量分类装置。其中许多涉及处理大量相对较大的物体，例如马铃薯或西红柿，并且趋向于为大型的连续运行的装置。一些装置被构造成处理包括例如为大米或咖啡豆的较小物体的材料。然而，这种装置通常用于例如移除小部分错误着色的或有瑕疵的产品，而不需要根据一组标准对大部分或所有材料分类至一些目标范围。

已经设计了许多装置，所述许多装置借鉴了其它材料的处理和分级的概念，并被应用于钻石分类。这些机器源自体现在它们更多的同类中的概念。这种装置的一个示例性群组包含许多原动机，例如漏斗、滚球、轮式喷嘴、圆盘传送带等，该原动机全部为同步地移动以通过测量单元将货物从供应源传送至多个分配箱。单个石子的实际路线通常在运动中由拍动、空气喷射、真空的释放等方式执行。装置的另一示例性的群组可以凭借异步地投放石子通过测量单元并且稍后凭借空气喷射使石子偏离而起作用。

本发明人已经意识到这种装置通常体积庞大、笨重、昂贵、耗费大量能源、具有许多机械危险并且难于维护。本发明人还意识到通过采用连续运动的示例，装置能够处理相对大量的货物，例如每秒10-15颗石子，然而装置仅能够测量石子的一种性质，例如颜色、形状或净度。因此，通常需要将石子进送通过多个机器，以形成多于一种性质的精确的鉴定。因此，这些装置没有满足对相对较低成本的并且实用的装置的需要。

大体上，本文公开了用于测量颗粒材料的颗粒的参数的设备和方法，该设备更紧凑、重量更轻、并且具有更低的成本。该方法和设备也可基于测量参数对颗粒进行分类。这可以通过明显反常的并且非显而易见的放弃连续的运动的步骤而实现。此外，可以引入额外的原动机。

本发明人已经意识到，通过包含运输装置的开启和停止运动，装置可以比以前的装置显著地更轻并且更廉价。而且，这种装置可以允许石子容易地处理以进行原位测量，或运输以用于进一步的测量，或在运输装置(例如圆盘)上不需要跟踪石子以能够拾取石子的复杂设计的吸嘴或真空吸笔而放置。

此外，通过使用静止的运输装置而进行测量，该运输装置能够在例如100毫秒的大量时间内积聚例如为光电子的信号，，而未出现运动模糊的复杂化或者不需要例如为100微秒的闪光时间的频闪照射。

由本文公开的装置处理的石子的数量可以少于已知的装置，这可能与直觉上的认为不一致。例如，本文公开的装置可以每4秒钟处理约1个石子。然而，本发明人已经意识到本文公开的装置的资本成本被极大地降低。因此操作可以仅通过使用额外的装置而获得期望的能力。而且，由于每个装置更简单，因而它们更易于通过生产线技术来制造，并且由此从规模经济中获得了效益。

图1示出了设备10，其用于测量又称作颗粒材料的分离物体(未示出)的参数。设备10包括进料器12、处理器16和分配系统18。一些示例性的设备可以包括搅拌器14。

图4中最佳地示出了进料器12，并且进料器包括较小轮廓的塑料漏斗20，塑料漏斗20被构造成接收预定尺寸的部分的分离物体，在本情况下该分离物体被设置成一批次未加工的钻石材料的形式。在使用时，将未加工的钻石从样品罐、包或相似的容器轻轻地倒入漏斗20中，并且漏斗20的比例和材料已被选定为确保未加工的钻石之间的最小磨损。

在漏斗20的基部处设置有间隙22，未加工的钻石通过该间隙将落入设置在一对协作的纵向滚筒26之间的井部中。滚筒26被布置成在相反的方向上旋转，以便逐渐地通过滚筒并且在滚筒26之间的井部中拉进未加工的钻石。滚筒26具有较高弹性的表面28，使得未加工的钻石嵌入表面28中，而无需在滚筒26之间打开间隙。滚筒26的速度被构造成使石子分开，以便优选地在任何特定的时间只允许一个单独的石子穿过进料器22。所述分开保证装置10不被一次充满过多石子，并且减小了石子彼此接触的时间，以最小化磨损的风险。

可以在英国专利GB 2162828、GB 2194518或GB 2194779中发现合适的进料器的其它实例。

应当注意的是，滚筒26的需要速度可以根据未加工的钻石材料中的石子的尺寸的范围而改变。一般地说，对于石子吞吐量而言，对于小石子(接近0.01克拉)期望更慢的速度，并且对于更大的径谱端值(接近0.20克拉)期望更快的速度。然而，应当注意的是，可以处理例如高达1克拉或10克拉的更大的石子，1克拉为0.2克。

当单个的石子从滚筒26中露出，它们落在设置在进料器12下面的塑料斜坡30上，如图2所示。斜坡30将石子引入在到斜坡30的端部下面经过的旋转圆盘32上，如图3所示。旋转圆盘32可以由机器加工的硬塑料制成，并且可以被构造成提供适当高的摩擦系数(将在下面讨论)。

旋转圆盘32提供圆形运输路径，石子可沿该运输路径以约924mm/min的速度输送到处理区34。如下所述，处理区可以包括测量单元。

在包括搅拌器14的示例性的装置中，并且如图3所示，旋转圆盘32以顺时针方向旋转，使得石子穿过搅拌器14，如图5最好地示出。这种示例性的设备可以与切割宝石一起使用。搅拌器14包括一对相对的平行的竖直壁38，竖直壁38在一半的旋转圆盘32上形成半圆形通道36。因此壁38大体沿着石子在圆盘32上行进的路径的方向延伸。在所示的实施例中，通道36具有9mm的宽度和45mm的长度。

该对壁38连接至振荡器40，所述振荡器被构造成使该对壁38(保持它们的相对位置)在大体横向于行进路径方向的方向上振动。在该情况下，该对壁38的中心42被构造成沿着旋转圆盘32的半径振动。因此，壁38穿过行进路径的相对横向运动在通道36的入口和出口处被最小化，并且在通道36的中心处被最大化。

在使用时，振动壁38与在行进路径上的石子碰撞。壁38的撞击强度被小心地配置，使得撞击强度足够高以将石子的亭部切面撞掉，但不高至撞掉石子的最稳定的台面。因此，石子在通道36内被反复地撞击，直至石子最后台面朝下地放置。应当注意的是，当石子正在移动通过振动通道36时，旋转圆盘32的较低摩擦表面降低了振动通道36从石子的台面重新取向每个石子的可能性。

申请人已经发现最佳的撞击强度至少取决于下面的因素：石子的尺寸、通道36的宽度、振动的行程长度、振动频率、通过通道运输的速度、通道路径和长度、以及运输表面和石子之间的摩擦强度。因此在本实施例中，人们已经确定4.9Hz的振动频率和14mm的行程长度是合适的。

一旦退出振动通道36后，石子在旋转圆盘32上继续它们的路径，直至石子在处理区34中对准。

该设备包括对准装置，该对准装置被构造成在石子到达处理区34之前将石子在旋转圆盘32上对准。该对准装置可以包括相对于石子的行进方向成角度的表面。该成角度的表面可以被构造成将石子在旋转圆盘32上径向对准。

处理器包括枢转地安装在设备10上并且具有在其自由端处设置的真空吸笔52的可旋转臂50。在示例性的装置中，臂50为分类装置，该分类装置被构造成从旋转圆盘32取回石子用于根据石子的测量参数放置在别处。真空吸笔52被构造成与支撑在旋转圆盘32上的石子结合，并且当臂50枢转到新的位置时施加吸力以将石子保持在吸笔52上。在示例性的装置中，臂50可以用于在石子穿过测量位置时拾取并重定位石子(将在下面讨论)。在示例性的装置中，旋转圆盘32可被构造成当石子到达指定位置后停止，使得臂50可以从旋转圆盘取回石子。在这种装置中，石子通过旋转圆盘32的停止来静止，使得臂50能够在真空吸笔(或吸嘴)52上拾取石子。

示例性的装置可以被构造成使得当石子移动经过传感器44时，关于石子的位置的信息被传感器记录。石子可以被重定位至处理区34中的处理位置上。在示例性的装置中，可以利用旋转圆盘32的基于关于石子相对于处理区的位置的信息而在任一方向上进行的位置的微小调整来执行该重定位。示例性的装置可以被构造成使得当石子移动经过传感器44时，圆盘的旋转停止，并且反转以将石子移回到处理区中的位置，以允许石子被例如真空吸笔或吸嘴52的分类装置在处理区中的已知位置处拾取。在旋转圆盘的任一方向上可以有数种调整，直至石子停止在处理区的该位置处。

示例性的装置可以被构造成使得关于石子的位置的信息被传感器44记录，并且当圆盘停止以允许石子在处理区34中被拾取时，真空吸笔或吸嘴52自身可以相对于石子的在旋转圆盘32上的位置重新定位。

图4示出了用于测量颗粒材料的颗粒的参数的装置400的简化的示意图。进料器12和斜坡30被构造成将石子引导至旋转圆盘32上。测量位置402位于当圆盘32旋转时石子所沿的路径上的一点处。传感器404定位成接近测量位置402，并且被构造成测量定位在测量位置402处的石子的参数。在示例性的装置中，传感器404位于测量位置402的上方。即当石子在测量位置402处时，传感器404在石子的相对于圆盘32的相反侧。

装置400被构造成使得圆盘32旋转以将石子从进料器12运输至测量位置402。设备400进一步被构造成使得当石子已经到达测量位置402后圆盘32停止旋转。以这种方式，石子可以被保持在测量位置402处足够的时长，以允许进行更加精确的测量。

期望的是在圆盘32的运动期间石子与圆盘保持接触，并且不滑动。一旦石子被固定(例如，在它已经被进料器12进送至圆盘32上后)，如果圆盘32的旋转速度并不太高并且任何加速度或减速度并不太大，则石子将与圆盘32保持接触。一种例外的情况是当未加工的钻石材料包括非常圆的石子(例如球面的石子)，该石子没有稳定的平衡位置或有非常低的稳定度的位置，并且因此将在相对较低的圆盘速度和/或加速度下转动。幸运的是这种石子在自然界很少。这个问题可以通过在圆盘32上提供多个微小的凹陷(或凹坑)使得这些棘手的石子将固定在一个该凹坑中来克服。

从基本的运动学知识将知道，希望阻止钻石滑动将会将能够容忍的加速度和减速度限制至较小部分的重力加速度。该较小部分基于圆盘32和石子之间的摩擦系数而被确定，该摩擦系数理想地应与符合光学约束条件的实际一样大。

圆盘32的支撑石子的表面因此可以被构造成具有相对较高的摩擦系数。即使圆盘32被构造成具有较高的摩擦系数，圆盘32的加速度和减速度也将被限制在适中的水平。这是在现有技术中已经避免基于不稳定的或间歇的运动的装置的一个原因，因为这限制了最终的进送速率。采用当石子到达测量位置402时停止圆盘32的旋转的方法的进一步的障碍是，现有技术中的装置在它们的运动部件中通常具有相对高值的惯性，并且因此将需要更大的驱动力和制动力或者扭矩，以产生需要的加速度和减速度。这导致过大的并且昂贵的原动机。

替代地，并且与现有技术的教导相反，本发明人已经自由地使用最新的轻质材料来构建机器，所以原动机非常小并且它们的动力消耗可以忽略(已经达到如果需要则可以用电池驱动该机器的程度)。虽然进送速率很低，但是这可以通过使用多个设备来克服，这提供了更大的操作灵活性。

当石子到达测量位置时停止圆盘32的额外的优点是，圆盘32允许在对石子而言必须静止的位置处的测量(例如使用照相机、光谱技术等等)。由于需要积分时间和/或石子的运动将导致测量问题的情况，因而这种测量需要石子静止。

在示例性的装置中，测量单元406可以被认为包括测量位置402和传感器404。示例性的装置通过测量单元的认真设计而能够测量每个未加工的钻石的有用度的品质，颜色、形状和质量或净度。在示例性的装置中，可以估计从未加工的钻石材料获得的抛光石子的颜色(可能还包括其它性质，例如它们的净度和尺寸)。

示例性的装置可以被构造成例如在单独的测量中同时确定石子的一个或多个性质。就这一点而言，单独的测量包含执行以下的测量，该测量导致石子的多于一个的固有的物理参数的确定，并且能够将这些参数与该具体的石子联系起来。在示例性的设备和方法中，测量或允许进行确定的数据的获得可以同时发生在单独的测量位置402处。可替代地，在其它示例性的设备和方法中，测量可以在不同时间发生在相同的测量位置处。可替代地，示例性的设备和方法可以包括执行一个或多个测量的多个测量位置。因此，虽然在示例性的装置中公开了单独的测量位置，但是其它示例性的装置可以在第一测量位置处进行第一测量，并且在第二测量位置处和/或在之后的时间进行随后的测量。还可以是，从第一测量的确定能够确定第二测量是否完全未执行。

在本文公开的具体的示例性的装置中，当特定石子的多个测量被执行时，测量中的每一个都可以与该特定的石子相关。将可以立即明白的是，例如由于石子可能在第一装置的输出箱中已经被混合，因而该特征在用两个不同的装置上进行测量时不会出现，并且对单个的石子的识别在两个装置之间失效。

示例性的装置可以生成关于每个石子的大量参数的数据(数据可以被称作但是不限于特征向量)。以这种方式，装置能够智能地工作，以产生大量期望的结果，该结果可以没有限制地用在组合中。

例如：

·每个石子的特征向量可以被处理以产生例如基于测量的尺寸、颜色和形状的对每个石子的价值的估计。

·特征向量可以被处理以产生可以从每个未加工的石子获得的对抛光石子的价值的估计。

·特征向量可以被用于根据这些性质将石子划分到多个种类中的一个中。

·石子可以根据特征向量或来源于对特征向量的分析或分类被引导至多个目标位置中的一个。

·在一种极端情况下，所有石子可以被引导至一个位置，使得该设备和每个石子的特征向量和/或来源于该特征向量的分析或分类与该位置相关，以在不进行物理分类的情况下得出整批次石子的估值或鉴定。

·在一种过渡情况下，石子可以被引导至由特征向量或其分析确定的位置，并且可选地该特征向量或所述分析还可以与该位置相关，以可选地使用对每个位置的详细的分析或评价产生部分地分类输出，这可以考虑并非专门用于确定位置的其它参数。

·在另一种极端的情况下，每个石子可以被移动至分开的位置，并且其特征向量分析与该位置相关。随后，当该批次中的全部石子已经被检查后，该石子例如可以被分配至设计的更小数量的一批中，使得每个石子都为该批次石子的适当例样。

在示例性的设备中，可以同时在不同测量位置处测量多个石子，形成每个石子的结论。因此，示例性的设备可以包括多个测量位置，其中可以在每个测量位置处进行多个测量。更具体地，示例性的装置可以被构造成同时确定多个石子的特征向量，其中每个石子都在不同的测量位置处。示例性的装置可以进一步地被构造成单独地取回任意或每个石子，并且将它们引导到期望的位置，或者如果有人只关注所观测的批次的构成，可以使它们传送到单一的位置。

在示例性的设备中，石子被传送到测量单元406，优选地在移动基板(例如，圆盘32)上。基板可由任何适当的材料制成，但是期望的是基板由透明或者半透明的材料制成。有利的是，基板的上表面(其支撑石子)并非是完全平坦而是具有一些纹理，以使得镜面反射漫射，镜面反射否则将在例如为晶体的具有平坦表面的石子上导致杂散干涉色(牛顿条纹)。

根据照射设备的设计，该材料可以基本上为透明的，或者可以被构造成例如通过具有乳白色的或乳白玻璃的外观而使得光漫射通过该材料。

在测量单元处进行的测量结果的质量很大程度上取决于提供给石子的照射的质量。虽然可以使用任何照射，然而在示例性的设备中，用于照射石子的光实质上是漫射的。而且，所用的光可以从后面照射石子，即从石子相对于传感器的相反侧。如果使用透明的基板，则光可在它照在基板上之前被漫射。然而，光源实质上可以是有方向性的，并且通过乳白色基板或乳白玻璃基板传播以漫射光。这产生了明显相似的结果，但是对图像的仔细检查将趋于展示出，通过将光反射回漫射器基板，石子对在其附近的背景光强度有微秒的影响，这可以使最关键的测量复杂化。

在示例性的装置中，石子搁置在表面上并且通过位于石子上方的传感器进行测量。这种限制趋于以可预见的和一致的方式取向或呈现特定形状的石子。而且这种限制自然地呈现石子，使得进入石子的任何窗口被有利地取向。应当注意的是，示例性的设备还可被构造成用于使用透明基板从下面观测和从上面照射。对于自由下落的石子或安装在吸嘴上的石子不会获得该优点。

在示例性的装置中，照射被控制并且完全来自石子的相对于传感器404的位置的后面。这意味着在测量过程中来自从石子的被传感器404收集的光已经穿过石子并且因此将已经获得了在下面的石子材料的颜色信号。相反，在已知为了确定颜色的装置中，照射至少部分来自前方。这样，在已知的装置中，被传感器采集的图像可以包括已经从石子的前方反射的光和已经穿过石子的光的混合物(通常是两倍，因为光被反射)，并且不能将这两种光组分分开。情况通常是这样，当来自前方的光的颜色与来自后面的光的颜色有细微的差别时，这可以存在严重的校准问题。

在示例性的装置中，由于穿过石子的光已经穿过了基板，因此进入石子中的光与从背景基板观测到的光具有完全相同的颜色。这意味着在石子与基板之间观测到的任何颜色上的差异(除了由于色散的差异导致的非常轻微差异的菲涅尔损耗)是由于石子的着色的结果。基板的任何轻微着色不会影响结果。相反在已知的装置中，一些光进入石子，并且在没有进入基板的情况下而被反射回来，而其它光仅进入基板中。这样，已知的装置对基板的着色敏感，基板的着色必须小心地控制和校准，导致装置较低的可靠性。

可以使用任何适当的传感器404测量石子的参数。然而，在示例性的装置中，传感器404可以包括成像系统，例如为具有CCD或CMOS传感器的彩色照相机。在其它的示例性的装置中，可以采用具有不同光谱灵敏度的其它传感器。

在示例性的装置中，照射源的光谱成分可以与传感器相配，优选地使得在不存在物体的情况下每个通道内的光强度平衡。然而，可能存在某种情况，在该情况下上述要求是不切实际的或者是不需要的，例如当传感器404被构造成用于荧光性的测量的情况。

在示例性的装置中，照射可以为连续的或准连续的，就这个意义而言，虽然照射可以例如由电源闪烁调制，但是这些波动可以在传感器404的积分时间内被平滑。替代地，照射可以以闪光或有限时长的单脉冲提供，如果有任何移动，则这将使移动停止。

应当注意的是，示例性的测量单元可以在传感器的视场内提供有颗粒材料的多个颗粒。可以以任何方式将颗粒提供给测量单元。然后该测量单元能被用于例如从包含所有所述颗粒的单个图像中确定任何或所有颗粒的至少一个固有的物理性质。可选地，特征向量可以与经由从所述图像中推断的场中的位置而被描述的每个颗粒相关。可选地，可以采用额外的装置以从颗粒的由该图像推断的场中的位置取回任何或所有颗粒，并使颗粒被移动到由相关的特征向量中的数据确定的位置。替代地，可以确定也许描述所述颗粒的整体性质的合成的特征向量。在这种情况下或者其它情况下，所有颗粒能够通过运输装置传送到一个位置、容器等，所有单独的特征向量、合成的向量或至少部分从例如它们的平均值的所述数据估计的性质能够被相关联，因而提供了对颗粒进行鉴定的快速方法。

替代地或额外地，可以在测量位置402处或其他测量位置处设置其它的传感器。没有限制地，下面的装置可以是有利的：

·代替或者除了上述测量，可以采用其变化例，其中不是如上面所述的单独地从石子的后面提供照射。这种测量虽然缺少所描述的好处，但是可以充分提供有用的信息。变化例可以包括使用不透明的基板从前方照射，使用有意地取向的光源以获得影子或其它效果。

·可以采用被构造成从并非上述竖直方向的方向测量石子的参数的传感器或多个传感器。在示例性的装置中，额外的传感器可以与表面的法线成直角地取向。这种传感器的视野提供了近似于在技术附图的正视图中所示出的图像的投影，以补充平面图(从位于石子上方的传感器获得的)。应当注意的是，以其最简单的方式，这种视图可以提供物体的高度的直接测量，而这在平面图中会漏掉。还应当注意的是，在某些情况下，假设宝石具有规则的晶体形状，常常可以从平面图中推断它的尺寸。

·可以使用例如行扫描传感器的一维(优选地为线性的)传感器并且依靠物体的运动以提供实时扫描来采用上述布置中的任何一个。

在示例性的装置中，在石子已经穿过一个或多个测量位置之后，可以确定测量参数是不合适的。例如，测量参数可能被确定为是不准确或不成功的。在这种情况下，示例性的装置可以被构造成使圆盘32旋转，使得石子再次通过测量位置。这提供了如下优势，即如果前一次的测量和分类被证明是有问题的或者例如如果石子的取向是不理想的，则其提供了另一次机会以对石子进行测量和分类。

在进一步的示例性的装置中，只具有一个吸嘴的臂50(图1和2中示出)可以由具有几个真空吸嘴的进料毂替代。因此，在这种设备中，进料毂为分类装置。这的优点在于，由于测量单元的利用率更高，因而这种构造允许更大的吞吐量，并且还在于这种构造使其自身更易于多于一个测量的单元的用途。

参考图5和6，进料毂500包括旋转主体，该旋转主体具有多个能够利用真空拾取石子的吸嘴502。吸嘴502还能够竖直移动和气动控制，以从吸嘴的端部到表面拾取或放下石子以用于测量目的。

如上所述，石子利用进料器12(图1-3)被放在旋转圆盘32上。当石子位于圆盘32上时，石子的参数被传感器(其可以为照相机)504测量。该圆盘可以在对应于传感器504的测量位置处停止。而且，圆盘32可以被停止以促使或允许石子静止，以允许进料毂500从圆盘32上拾取石子。当第一石子已准备从圆盘32(例如，在点A处)上被拾取时，被竖直地放置在相应的吸嘴502之上的线性致动器506被致动，促使吸嘴502向下行进到圆盘32的表面，以利用真空来拾取石子。致动器506然后被致动以将吸嘴502返回到其原始的竖直位置。

一旦石子被拾取，则进料毂500旋转设定量，使得第一石子搁置在点B处，在点B处第一石子等候在第一测量位置C处的传感器508准备用于呈现给传感器508的石子。该初始旋转也已经使第二吸嘴502进入位置A，随后第二石子在位置A处以与上述的相同方式被拾取。

一旦传感器508在测量位置C处准备好，则进料毂500第二次旋转以带动第一吸嘴502上的第一石子，以定位在测量位置C上方。定位在测量位置C上方的第二致动器506促使第一吸嘴502携带第一石子竖直向下行进至表面上的测量位置C。此时真空被移除，并且可选地，负压被施加，以从第一吸嘴502释放第一石子。线性致动器506允许第一吸嘴502返回到其原始的竖直位置。第一石子的参数现在在测量位置C处由传感器508测量。

进料毂500的第二旋转已经将第三吸嘴502带到位置A。当第一石子正在点C处被测量时，第三吸嘴如上所述从点A处拾取第三石子。当测量完成后，第一吸嘴502再次使用线性致动器506拾取测量的第一石子，并且进料毂500绕某一位置旋转，以将第一石子带到对应于另一个传感器510的第二测量位置D上方的点处，将第二石子带到测量位置C上方的点处，并且将第三石子带到点B处。可以具有一个或多个以这种方式布置的测量位置。当石子位于吸嘴502的端部上时，测量位置可以要求石子被释放或可以进行测量。

当石子旋转通过位置E，通过移除真空并且可选地施加负压，石子被从吸嘴502的端部排出进入多个分配容器512中的一个，每个分配容器都基于由一个或多个传感器504、508、510测量的物理性质来表示石子种类。

该机器以这种启动-停止的方式连续地运转，此时石子仍然被拾取，并且以这种方式，进料毂的移动被最慢的测量的持续时间控制，但是保证该测量位置被完全利用。

在示例性的设备中，并且参考图7，固定的分配容器被大量的容器700取代，容器700被布置在第三旋转圆盘702上。这种构造的优点在于，可以为测量石子指定比固定的容器构造所允许的分类更多的分类。在石子释放之前，正确的容器700旋转进入该位置。

在示例性的装置中，并且参考图8，可以采用多个同轴的旋转圆盘800、802、804。图8a示出了通过同轴圆盘800、802、804的截面。圆盘800、802、804的上表面错开使得石子具有不同的竖直位置。在示例性的装置中，在圆盘800、802、804的上表面之间的高度的差别可以在2mm-7mm的范围内，具体地，可以为5mm。圆盘800、802、804可以被构造成以不同的角速度旋转，或者替代地，可以被构造成以相同的角速度旋转。

在包括多个独立的圆盘的示例性装置中，多个进料器12中的每一个可以被构造成分别将石子进送至圆盘800、802、804中的每一个上。

此外，传感器806(其可为照相机)定位在最外面的圆盘800的外围上，用于测量位于每个圆盘800、802、804的上表面上的石子的参数。在示例性的装置中，传感器806包括三个传感器806a-c，其中每个传感器都被构造成测量位于对应的圆盘800、802、804上的石子的一个或多个参数。

在其它的示例性的装置中，传感器可以包括被构造成测量位于任一个圆盘800、802、804上的石子的参数的单独的传感器。在这种装置中，传感器的视场深度可以被改变以测量圆盘800、802、804上的对应位置处的石子的参数。例如，圆盘800、802、804中的每一个可以旋转直至位于每个圆盘800、802、804上的石子在传感器806的视场中位于相应的测量位置处。圆盘800、802、804可以被停止以促使或允许石子在该测量位置处静止。传感器可以被构造成具有适合于测量在第一圆盘800上的第一石子的一个或多个参数的视场深度，并且可以对第一石子进行一次或多次测量。在已经进行完一次或多次测量后，传感器806可以被重构造成具有适合于测量在第二圆盘802上的第二石子的一个或多个参数的视场深度，并且可以对第二石子进行一次或多次测量。在已经进行对第二石子的一次或多次测量后，传感器806可以被重构造成具有适合于测量在第三圆盘804上的第三石子的一个或多个参数的视场深度，并且可以对第三石子进行一次或多次测量。

下面参考附图9a-c描述示例性的设备。

包括例如透明的缎光整理的有机玻璃(缎光整理的表面可为最上面的表面)的半透明的圆盘901在其中心902处连接到步进马达920。在图9中步进马达920被示出与圆盘901分开，但是应当注意的是，这是为了清楚的目的，并且步进马达920可以通过例如机械联动装置来连接至圆盘，并且被构造成901以不连续的角度步长旋转圆盘。圆盘901可以在控制设备922的控制下由步进马达920驱动围绕与圆盘中心902一致的竖直轴线旋转。控制装置922例如可以为计算机处理器，该计算机处理器被构造成执行计算机程序代码以控制圆盘901的旋转以及可选地控制滚筒斗的滚筒的旋转。圆盘901可以具有150mm的直径和3mm的厚度，并且占据一个水平面。控制装置922可以促使步进马达920向前推动圆盘901的相对于任意初始位置的角位置，使得圆盘在给定时间具有某一角位置。

包括前面描述的滚筒斗机构(图9a中未示出)的进料器可以被定位成使得进料器将颗粒放置在圆盘901的中心区中的位置903的附近。滚筒斗将颗粒放置在圆盘901上，并且在随后的一段时间，圆盘901在控制装置922和步进马达920的控制下旋转至不同的角位置，并且颗粒被带离位置903。例如，颗粒B1表示已经刚刚放在该位置903处的颗粒，并且颗粒A1表示在早一点的时间当圆盘901的角位置略微不同时放置的颗粒。

在漏斗中的滚筒的运动和圆盘901的运动可以关联起来，即如果圆盘901顺时针旋转某一角度，滚筒也可以前进某一比例的量。圆盘901的运动和漏斗的滚筒的运动之间的比例可以由控制设备922控制。圆盘901的旋转和漏斗滚筒的旋转之间的关联可以由控制设备922而非由机械联动装置设置。这样，效果是在位置903附近将一系列颗粒(例如A1、B1)放在圆盘901上，并且圆盘901的运动和漏斗滚筒的运动之间的比例可以设定为使得圆盘901足够向前行进以便例如由漏斗滚筒释放的颗粒通常刚刚触碰。

随着圆盘901旋转，颗粒A1、B1与安装在圆盘正上方的固定凸轮904接触。固定凸轮904相对于圆盘901的旋转被固定。当圆盘901旋转时，凸轮904将颗粒朝向圆盘901的外围905推动远离圆盘901的中心。这在图9中由颗粒A2、B2、A3、B3示出。在外围905处，凸轮轮廓成锥形。随着在颗粒的半径增加的同时颗粒的相对于圆盘901的平均角位置得以保持，这种过程自然地促使颗粒分开。在特别的示例性的设备中，圆盘901的外围905是半透明的，并且可以使用透明的缎光整理的有机玻璃而被制造。

因而，上面公开的机构在圆盘901上大约在由凸轮904的外表面所确定的半径加上颗粒的典型半径的一半处提供了一系列分开的颗粒。由于后续的处理能够容忍一些变化，因此间隔和定位不需要非常准确。

测量单元设置有由盒906限定的视场。测量单元可以包括例如由Nikon或Canon提供的数字照相机的数字照相机924和合适的透镜，以形成具有至少与视场906一样大的视场的图像。照相机924在图9中用虚线示出，以识别出其定位在圆盘901上方。因此照相机924为由控制设备922控制的平面观察照相机，并且可以将图像传回到图像处理装置926。图像处理装置926可以包括计算机处理器，该计算机处理器被构造成执行计算机程序代码，以对照相机采集的图像进行处理。图像处理装置926和控制装置922可以被体现在相同的计算机处理器中。视场906的整个合适的尺寸可以在切向方向上为30mm并且在径向方向上为20mm，但是这些尺寸可以改变。

从圆盘的下面由发光二极管(LEDs)陈列提供照射，该发光二极管(LEDs)陈列可以包括提供红光、绿光和蓝光中的一个或多个的装置。LEDs可安装在例如由蛋白石有机玻璃(Opal Perspex)制成的漫射器下方，漫射器例如可以在圆盘901的下表面以下10mm处。LEDs可以被布置成照射比盒906限定的视场更大的视场。

视场906在切向方向上的长度和它与圆盘901的中心902的距离将图9a中图形地示出的圆盘901的角增量限定为907。控制装置922可以被构造成使得圆盘901在后续的图像之间被旋转该角度或小于该角度，以便没有颗粒能够在不被照相机924观测到的情况下穿过该测量单元。

此外，另外的轮廓照相机908被布置，使得它生成定位在测量单元处的石子或颗粒的侧面视图。可以提供相关联的照射装置(未示出)。轮廓照相机908具有与圆盘901相切的根据切线长度匹配906的视场，并且将圆盘901上方的二维图像场设置成大于待观测的颗粒的高度的方便高度，例如10mm。

为了操作图9a的示例性的设备，圆盘901以小于或等于907示出的角度前进，并且使用一个或两个照相机908、924从场906采集图像。这被重复直到物体在场906中被图像处理装置926识别。在图9a示出的实例中，A4和B4都已进入场906中，但是图像处理装置926能够记录它们各自的位置以及它们的其它物理性质，例如它们的颜色、表面形状、尺寸和/或净度。

可以从轮廓照相机908获得其它数据，例如物体的高度。

为了说明从照相机908、924获得的数据(照片)的一般性质，认为图9b表示由观察场906的照相机924产生的图像。可以推断物体A4在平面图中基本上为方形，并且相对较暗，而物体B4在平面图中基本上为圆形，并且明显更清晰。图9c表示由轮廓摄像机908从侧面获得的数据，并且提供另外的信息，使得当前似乎，物体A4呈金字塔的形式，而B4近似为圆柱形状。系统可以被校准和/或视场尺寸可以是已知的，使得图像处理装置926能够确定视场906中的颗粒的尺寸。

这些数据可以由自动图像处理装置926推断出来，以提供每个物体的特征向量。

可以确定每个物体在圆盘901上相对于该场的位置(例如质心)以及由此它们的角位置和半径位置。这与物体的高度一起限定了每个物体相对于圆盘901的位置。

该信息被用来控制安装在臂911上并且在水平面内绕竖直轴线912旋转的真空吸嘴912。臂911还设置有高度调节运动。控制设备922提供臂911和吸嘴912的控制。

一旦物体已经被识别和分析，则用于该物体的分类位置就被确定。分类位置可以为例如多个分配容器913的一个。每个分配容器913例如都可以为在基部处密封但在顶部处打开的竖直管的形式。分配容器913可以形成大体圆形的分配器阵列的一部分。在具体的示例性设备中，分配容器913可以附接至分配圆盘的或其它围绕中心轴线旋转的大体圆形构件914的外围上。

没有限制地，分配器阵列914可以以恒定的并且相对较高的角速度旋转，例如每一秒或两秒一圈。分配器阵列914可以在控制装置922的控制下由马达928驱动旋转。控制装置922可以被构造成使得可以在任意给定时间计算出任一分配器容器913的位置。

控制装置922将最后使得圆盘901前进，使得例如颗粒A5接近拾取位置915。即，颗粒A5与拾取位置915的距离小于一个角度步长907。在下一步骤中，而不是前进全部的量，控制装置922使得圆盘901前进控制装置922所确定的较小的角度，以将物体A5的质心放在位于吸嘴912的弧线下方的位置915处。

吸嘴912然后在由轮廓照相机908获取的并在图9c中示出的图像确定的合适的高度处被驱动到位置915的附近，或者真空可以被施加以拾取颗粒。可以从包含在图9b所示出并且由观察场906的平面观察照相机924获得的位置数据中确定沿着需要拾取颗粒的吸嘴910的运动弧线的准确位置。

在一个替代的设备中，拾取位置915和吸嘴912、臂911以及由此的吸嘴的弧线能移动以更接近测量单元和视场906。在具体的示例性的设备中，吸嘴912和臂911可被构造成使得吸嘴912的运动弧线穿过视场906。这降低了颗粒的相对于圆盘901从基于由平面观察照相机和轮廓照相机908获得的图像所确定的位置而移动的可能性。

现在控制装置922确定释放时间，该时间为当选定的分配容器913将在真空吸嘴912的运动弧线下的给定位置(例如图9a所示的位置)处时的时间。需要将真空吸嘴912在分配时间放置在确定的位置上方的臂911的运动被计算，并且臂911相应地被移动。该臂可被移动使得它具有与分配器阵列的速度匹配的速度。臂的线速度还可以与分配器阵列的分配器容器的线速度匹配。因此，吸嘴912可以在吸嘴912的运动弧线与分配器阵列914的外围重合的区域中跟踪分配容器的位置，并且在合适的时间真空被释放或由在压力下的空气取代，使得石子或颗粒从吸嘴910落入分配容器913中。

一般过程然后继续进行，直至在几次完整的旋转之后没有更多的石子被观察到或者确定分配容器913中的一个被填满。

虽然图9a示出了示例性的设备的示意性布置，然而可以明显看出可以提供用于本文公开的目的的元件的许多其它布置。首先，在拾取点915附近，真空吸嘴912的弧线应该沿相对于中心902基本径向方向上行进，使得拾取位置可被调整以适应待拾取的颗粒的位置的相似的变化。其次，在投放点(例如913)附近，真空吸嘴912的弧线应该在相对于圆914的基本切向方向上行进，使得吸嘴912以及例如分配管913的运动可以在一段合适的时期内匹配，以便于传送。

图9a示出了三个运动中心902、912和918(其中918为分配器阵列914的旋转中心)成一条直线的布置。虽然方便，但这并不是本质特征。实际上为了可靠地传送石子，重要的是在加速期间控制吸嘴必须水平面中施加到颗粒的力，或者颗粒可能下降。由运动学知识和直觉得出这样的结论：弧线的半径(即，臂911的长度)不应该太短，并且在其它布置中，将枢转点912放置成偏离其它运动的中心线可以有利于这种或其它考虑。传送

将进一步地意识到的是，传送的本质目的能够通过除了弧线的轨道获得。例如，真空吸嘴等能够通过装置在径向方向上被引导在从圆盘901离开的直线上并且与分配器阵列904(分配器阵列904将必须被重新定位)切线地汇合。因而，可以理解的是，轨道的选择以及提供该轨道的装置，和元件的总体布置涉及了实际工程折衷，以将近似法纳入上述公开的观点，并且完全在本发明的精神范围内。

本文公开的示例性的设备相比现有技术显示了许多优点。

可以看出，圆盘901的作用是分开颗粒、允许观测并且可选地将颗粒移动到颗粒可以被拾取的单独的位置。例如在RU2424859C1中，包括提供充分的分配方式的其它功能被提供给圆盘，使得圆盘更笨重、被限制并且很不便利。通过移除这些功能，完全的360度的旋转可以用于留下的任务。

已知的是，以一定百分比增加在圆盘上的颗粒的半径将以相同的平均百分比增加它们的中心之间的间隔。然而，如果凸轮被限制在圆盘的较小扇区内，例如10度，则半径以及由此间隔的大幅增加是不切实际的，因为凸轮将变得太陡，导致不稳定的操作滑动、干扰等。因而，现有技术被限制为通过该另外的有价值的机构产生最小的或无价值的或非实质的间距的增加。

相反，本文公开的设备能够适应较大的旋转角度，例如90度或120度，在该角度中颗粒与凸轮接触。通过增加凸轮904的表面所扫过的角度，发明人已经能够改善半径的变化以及由此颗粒的变化，而不需要不切实际的较陡的凸轮轮廓。

此外，显然的是，因为从圆盘上移除在知道颗粒的位置的控制下进行，因而该设备在一定程度上容忍颗粒之间的重叠。一阵气流不能实现这种级别的选择，并且不能区分两个相近的可能接触的颗粒。

通过对搁置在表面上而不是自由下落的或在真空吸嘴上的颗粒进行测量，取向的变化被减少。通常地，物体将位于在圆盘上方局部地最小化它们的重心的高度的位置处，通常在平面上。然后，例如钻石的潜在的晶体对称性将趋于直接在上方产生另一个平面，允许仪器更好地观察物体。

与第一平面视图成直角的第二轮廓视图提供了对石子或颗粒的高度或厚度的预备测量。对于未加工的钻石，这允许确定“扁平物”的厚度，“扁平物”即具有两个较大的平面的薄的石子。这在使用例如在自由下落中或在吸嘴上的任意呈现的机器中是不容易实现的，即使该机器有多个视角。

然而，举例来说，可以理解，可以通过在相同的位置处使用不同的照射来采集石子的多个图像以加强测量。例如，提供来自LED的(例如在365nm或385nm波长的)紫外线照射允许测量钻石中的荧光强度，该荧光强度在钻石的估值中是重要的因素。由于颗粒在测量单元中静止，因而原则上有时间采集多个图像，每个图像从相同的视角获取，并且不会模糊。

由于该设备能够测量多种性质，例如颜色、形状、净度、尺寸和荧光性，并且能够推断出其它性质，例如抛光颜色、抛光产量和净度等，获得的数据足以将例如未加工的或切割的宝石的颗粒完全地分类至它们的最终的类别或分配容器中。如果要求通过颜色、形状和种类将货物物理地分成至单独的项目(例如价格薄项目)，则这存在问题。例如，该过程可能需要10、30、100或更多个分配容器。

如果容器能够足够近地放置在一起以使分配器阵列形成合理的尺寸，则在连续移动的大体圆形构件上对合并多个分配容器的分配器阵列的包含能够克服该问题。

如果分配器阵列不断地旋转，并且货物在正确的容器在吸嘴下面就位时被分配，则对于给定的箱的平均延迟时间将为容器的一半在吸嘴下方通过所花费的时间。这样，期望快速地移动容器并且保持它们的间距较小。这产生两个问题，首先，释放时间变得非常关键，并且不容易控制何时释放真空，并且其次，当颗粒被释放时，颗粒具有相对于容器较大的水平速度，并且颗粒可能撞击管的侧面，并且到处弹跳或者跳出并跳入另一容器中，导致分配错误，这必须被避免。

本实例通过匹配吸嘴的运动和分配容器的运动使得在释放点石子具有与石子进入容器中时容器将具有的速度相同的线速度，从而克服了该困难或者极大减少了该问题。这确保石子将直接落入分配管中。管和吸嘴的相对位置是重要的，但是这相对容易控制，但是释放的准确时间以及难以控制的后续的运动变得相对不重要，并且本发明人已经发现，与在释放时吸嘴是静止的情况相比，分配的准确性明显地改善。

例如，在具有分配器阵列的系统中，其中分配器阵列具有40个直径为450mm的分配管，其中每个管与紧邻的一个管间隔约36mm，该装置能够以每秒一圈的旋转速度(平均延迟时间0.50秒)或者甚至每秒2圈的旋转速度(平均延迟时间0.25秒)操作。此外，圆盘和可以为120mm长的壁可以直接由在相对低的功率下被Moons型号的MSST5-S驱动器驱动的2”步进马达驱动，并且由于该设备提供的非常低的失速转矩因而没有呈现任何明显的机械危险。

连续旋转的分配器阵列的另一个优点是，可以通过围绕分配阵列的外周放置在不同点处的分开的枢转臂，将颗粒从多个检测系统进送至每一个旋转的分配阵列中。

应当注意的是，本文参考附图描述了示例性的设备和方法。为清楚起见，附图已经被极大地限制为只包括那些对描述设备的特定的功能而言必要的特征。然而，应当理解的是，如果需要，关于在一个或多个附图中示出的设备或方法所公开的特征也可以孤立地用在其它设备中。即，本领域技术人员容易理解本文公开了包括公开的任何特征的设备，无论该特征是孤立的还是与其它特征组合。

计算机程序可以被构造成提供任何一个上述方法。该计算机程序可以设置在计算机可读介质上。该计算机程序可以为计算机程序产品。该产品可以包括非瞬时计算机可用存储介质。计算机程序产品可以具有体现在介质中被构造成执行该方法的计算机可读程序代码。该计算机程序产品可以被构造成促使至少一个处理器执行一些或所有方法。

应当理解的是，本文公开的方法的部分能够通过计算机程序指令执行，该计算机程序指令由一个或多个计算机电路执行。这些计算机程序指令可被提供至通用计算机电路的处理器电路、专用计算机电路和/或其它可编程数据处理电路，以形成机器，使得通过计算机的处理器和/或其它可编程数据处理设备执行的指令转换并控制晶体管、在存储位置存储的值和在该电路中的其它硬件构件，以执行规定在方块图和/或流程图块或多个流程图块中的功能/作用，并且由此形成用于执行本文规定的功能/作用的设备(功能性)和/或结构。

计算机程序指令还可以被存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质能够引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定的方式起作用，使得存储在计算机可读介质中的指令产生一件包括指令的制品，其中该指令执行本文规定的功能/作用。

有形的、非瞬时计算机可读介质可以包括电子的、磁的、光学的、电磁的或半导体数据存储系统、设备或装置。计算机可读介质的更具体的示例将包括以下项目：便携式计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)电路、只读存储器(ROM)电路、可擦除编程只读存储器(EPROM或闪存)电路、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)和便携式数字视频光盘只读存储器(DVD/Blu-ray)。

计算机程序指令还可以载入计算机和/或其它可编程数据处理设备上，以在计算机和/或其它可编程设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机执行程序，使得在计算机和/或其它可编程设备上执行的指令提供用于执行本文规定的功能/作用的步骤。

因此，本发明可以体现在硬件中和/或处理器上运行的软件(包括固件、常驻软件、微码等等)中，这些可以共同地称作“电路”、“模块”或其变化例。

还应当注意，在一些替代的执行方式中，本文提到的功能/作用可以不按照公开的顺序发生。

在本说明书中公开或图示的每个特征可以以单独地或者以与本文公开或图示的任何其它的特征合适地组合的方式结合入本发明中。

本领域技术人员能够在不脱离所附的权利要求的范围的情况下设想出其它的实施例。

Claims (35)

1.一种用于对宝石进行鉴定的设备，所述设备包括：

测量单元，所述测量单元包括测量位置和至少一个传感器，所述至少一个传感器被布置成当所述宝石定位在所述测量位置处时测量宝石的一个或多个参数；以及

运输装置，所述运输装置用于将所述宝石运输至所述测量位置；

其中，所述运输装置被构造成当所述至少一个传感器测量所述宝石的一个或多个参数时促使或允许所述宝石在测量位置处静止；

其中，所述运输装置是能够在其上支撑所述宝石的情况下在水平面内旋转的圆盘；并且

其中，所述设备还包括进料器，所述进料器被构造成将连续的一系列的各个宝石从一批宝石中进送至所述圆盘上。

2.根据权利要求1所述的用于对宝石进行鉴定的设备，还包括步进马达，所述步进马达被构造成以不连续的角度步长旋转所述圆盘。

3.根据权利要求1所述的用于对宝石进行鉴定的设备，还包括处理器，所述处理器被构造为用于控制所述圆盘的旋转的控制装置。

4.根据权利要求1所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述圆盘包括透明的或半透明的材料，所述设备还包括光源，所述光源被构造成当所述宝石位于所述测量位置处时穿过输送机照射所述宝石。

5.根据权利要求4所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述光源包括一个或多个LED，所述一个或多个LED被构造成发射具有下列颜色的一种或多种的光：红色、蓝色和绿色。

6.根据权利要求4所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述至少一个传感器被定位成邻近所述测量位置并且位于所述测量位置的与所述光源大体相对的一侧。

7.根据权利要求1所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述进料器包括滚筒斗，所述滚筒斗包括两个相对的滚筒，所述两个相对的滚筒被构造成当所述滚筒旋转时将宝石进送至所述圆盘上。

8.根据权利要求7所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述滚筒斗被构造成将所述宝石进送至位于所述圆盘的内部区域中的位置，所述圆盘还包括凸轮，所述凸轮相对于所述圆盘的旋转被固定并且被构造成随着所述圆盘旋转将所述宝石移动到所述圆盘的外围。

9.根据权利要求7所述的用于对宝石进行鉴定的设备，还包括处理器，所述处理器被构造为用于控制所述圆盘的旋转的控制装置，其中所述控制装置被构造成基于所述圆盘的旋转控制所述相对的滚筒的旋转，使得当所述宝石被进送至位于所述圆盘的内部区域中的位置时所述宝石充分接触。

10.根据权利要求1所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述至少一个传感器包括第一照相机，所述第一照相机被构造成当宝石在所述测量位置处静止时采集所述宝石的图像。

11.根据权利要求10所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述至少一个传感器还包括第二照相机，所述第二照相机被构造成采集与所述第一照相机所采集的图像成直角的图像。

12.根据权利要求1所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述至少一个传感器被构造成当所述宝石在所述测量位置处静止时测量多个参数。

13.根据权利要求12所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述多个参数包括以下的两个或多个：颜色、净度、尺寸、形状、在圆盘上的荧光位置和取向。

14.根据权利要求1所述的用于对宝石进行鉴定的设备，还包括分类装置，所述分类装置用于根据测量参数从用于移动的运输装置上将所述宝石取回至一个或多个位置。

15.根据权利要求14所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述分类设备包括真空吸嘴，所述真空吸嘴用于从所述运输装置上拾取宝石，并且其中所述运输装置被构造成在通过所述真空吸嘴拾取所述宝石的位置处促使或允许所述宝石静止。

16.根据权利要求15所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述分类设备包括能够枢转的臂，所述真空吸嘴定位在所述能够枢转的臂上使得所述真空吸嘴可以沿弧线摆动。

17.根据权利要求16所述的用于对宝石进行鉴定的设备，还包括大体上圆形的分配器阵列，所述分配器阵列包括围绕大体圆形构件的外边缘的多个分配容器。

18.根据权利要求17所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述能够枢转的臂被构造成使得在所述分配器阵列的完全旋转期间，所述真空吸嘴可以沿着摆动的弧线与多个分配容器中的每一个所经过的点相交，并且其中所述真空吸嘴被构造成在确定的时间释放宝石，使得所述宝石被放入所述多个分配容器中的一个内，所述确定的时间基于所述一个或多个测量参数而确定。

19.根据权利要求18所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述能够枢转的臂被构造成旋转使得所述真空吸嘴的速度大体等于所述分配器阵列的分配容器的速度，使得当所述分配器阵列旋转时所述真空吸嘴相对于所述分配容器大体上保持固定的位置。

20.根据权利要求3所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中，如果所述宝石的一个或多个参数的测量不令人满意，则所述控制装置构造成使所述宝石重新循环到所述测量位置，以便能够再次测量所述一个或多个参数。

21.根据权利要求14所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中测量参数包括所述宝石在所述测量位置处的位置和/或取向，所述设备被构造成基于所述宝石的位置和/或取向来控制所述分类装置，以对准所述分类装置用于所述宝石的取回。

22.根据权利要求21所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述测量单元被构造成检测在取回所述宝石以后所述宝石不再位于所述测量位置处，以验证该宝石已经被取回。

23.根据权利要求1所述的用于对宝石进行鉴定的设备，包括多个测量位置，所述多个测量位置的每一个都被构造成用于测量宝石的一个或多个参数。

24.根据权利要求14所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述分类装置包括进料毂，所述进料毂包括围绕所述进料毂的外围定位并且用于拾取和放下宝石的多个真空吸嘴。

25.根据权利要求24所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述进料毂被构造成在第一位置处拾取宝石，并且旋转设定量，使得所述宝石被运输到与一个或多个测量单元对应的一个或多个位置。

26.根据权利要求24所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述多个真空吸嘴被间隔开，使得当所述多个真空吸嘴中的一个定位在所述测量单元处时，所述多个真空吸嘴中的另一个位于第一位置处，用于拾取另一个宝石。

27.根据权利要求24所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述进料毂被构造成旋转以将宝石运输至多个测量单元中的每个测量单元。

28.根据权利要求27所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述进料毂被构造成当宝石到达所述多个测量单元中的每个测量单元时停止旋转。

29.根据权利要求27或28所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述进料毂被构造成位于用于对应的传感器的所述多个测量单元中的一个或多个测量单元处放下宝石，以测量所述宝石的一个或多个参数。

30.根据权利要求24-28中的任一项所述的用于对宝石进行鉴定的设备，其中所述进料毂被构造成基于在所述测量单元处执行的测量将宝石分类至一个或多个位置。

31.一种用于鉴定宝石的方法，所述方法包括：

将连续的一系列的各个宝石从一批宝石中进送至能够旋转的圆盘上；将在能够旋转的圆盘上的各个宝石运输至测量单元的测量位置，所述测量单元包括传感器，所述传感器被布置成当所述宝石定位在所述测量位置时测量宝石的一个或多个参数；

测量所述宝石的一个或多个参数；以及

当所述至少一个传感器测量所述宝石的一个或多个参数时促使或允许所述宝石在所述测量位置处静止。

32.一种非瞬时计算机可读介质，包括计算机可读代码，所述计算机可读代码被构造成当在计算机上运行时执行权利要求31所述的方法。

33.一种用于对颗粒材料进行分类的设备，所述设备包括：

传送机构，所述传送机构用于拾取所述颗粒材料的颗粒，并且将它放在包括多个分配容器的移动的分配器阵列的分配容器中，

其中所述传送机构被构造成移动该颗粒，使得在该颗粒被放在所述分配容器中时所述颗粒的速度与所述分配容器的速度大体匹配。

34.根据权利要求33所述的用于对颗粒材料进行分类的设备，其中所述多个分配容器被布置在大体圆形的阵列中，并且其中所述分配器阵列旋转。

35.根据权利要求33所述的用于对颗粒材料进行分类的设备，其中所述传送机构包括真空吸嘴，所述真空吸嘴定位在旋转臂上并且被构造成拾取所述颗粒，其中所述旋转臂被构造成围绕轴线旋转，使得所述真空吸嘴与所述分配容器的速度匹配。