WO2024101483A1 - 범용 보석 커팅 감별 장치 및 방법 - Google Patents

범용 보석 커팅 감별 장치 및 방법 Download PDF

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WO2024101483A1
WO2024101483A1 PCT/KR2022/017719 KR2022017719W WO2024101483A1 WO 2024101483 A1 WO2024101483 A1 WO 2024101483A1 KR 2022017719 W KR2022017719 W KR 2022017719W WO 2024101483 A1 WO2024101483 A1 WO 2024101483A1
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WO
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rotation axis
gem
theta
laser beam
angle
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/017719
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English (en)
French (fr)
Inventor
박재훈
김재유
Original Assignee
포항공과대학교 산학협력단
재단법인 막스플랑크 한국포스텍연구소
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/87—Investigating jewels

Definitions

  • the present invention relates to gemstone identification, and more specifically, to a device and method for general-purpose gemstone cutting identification.
  • gemstones such as diamonds can be evaluated, graded, and have their value determined by various evaluation standards.
  • diamond is the hardest material on earth, has a high refractive index, high reflectivity when polished, and has beauty due to the light scattering effect, making it the most expensive of the jewelry materials.
  • diamond evaluation methods such as magnification analysis through an optical microscope, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), UV-VIS-NIR, PL (PhotoLuminescence), and Raman analysis have been attempted.
  • FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
  • UV-VIS-NIR UV-VIS-NIR
  • PL PhotoLuminescence
  • Raman analysis the diamond is observed under dark field illumination, which allows the inclusions in the diamond to be clearly observed.
  • synthetic diamonds metal inclusions caused by metal catalysts required during synthesis and internal graining caused by defects in the lattice structure can be found.
  • FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
  • PL PhotoLuminescence
  • Raman is a method of confirming the state of a material by checking the Raman phenomenon, in which when energy is irradiated into a molecule undergoing inherent vibrational motion, a wavelength of a different form from the irradiated energy is scattered.
  • Appraisal methods such as magnification analysis using an optical microscope, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), UV-VIS-NIR, PL (PhotoLuminescence), and Raman analysis are used to distinguish natural diamonds from synthetic diamonds.
  • FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
  • UV-VIS-NIR UV-VIS-NIR
  • PL PhotoLuminescence
  • Raman analysis is used to distinguish natural diamonds from synthetic diamonds.
  • grading through diamond evaluation and appraisal was not achieved.
  • the purpose of the present invention to solve the above-mentioned problems is to measure the angle between the gem cutting surfaces using the principle of diffraction analysis, thereby measuring the angle between the measurement target faces of the gem with low-cost equipment and simple calculations to provide quantitative and accurate information on gem cutting.
  • the goal is to provide a general-purpose gem cutting identification method that enables numerical evaluation.
  • Another purpose of the present invention to solve the above-mentioned problems is to measure the angle between the gem cutting surfaces using the principle of diffraction analysis, thereby measuring the angle between the measurement target faces of the gem with low-cost equipment and simple calculations, thereby providing quantitative information on gem cutting. and to provide a general-purpose gem cutting identification device that enables numerical evaluation.
  • a general-purpose gem cutting identification method for achieving the above-described object includes mounting a cut gem sample on a gem sample supporter; irradiating a laser beam to the boundary between the first and second sides of the gem to be measured; And it may include measuring the angle between the first surface and the second surface based on the angle difference between the first and second diffraction components of the laser beam diffracted from the boundary line.
  • the gem sample support unit may be a four-axis rotation device having four rotation axes including a theta rotation axis, a 2 theta rotation axis, a chi rotation axis, and a pi rotation axis.
  • theta rotation axis and the two theta rotation axes are configured to rotate about the same axis
  • the chi rotation axis is perpendicular to the theta rotation axis
  • the pi rotation axis is an intersection of the theta rotation axis and the chi rotation axis. It may be configured to pass through and be perpendicular to the chi rotation axis.
  • a beam sensor that detects the laser beam may be mounted on the 2 theta rotating body rotating along the 2 theta rotating axis.
  • the 2 theta rotation along the 2 theta rotation axis may be performed independently of the rotation of the theta rotation axis, the chi rotation axis, and the phi rotation axis.
  • chi rotation according to the chi rotation axis may be performed dependently on rotation of the theta rotation axis.
  • pi rotation along the pi rotation axis may be performed dependently on rotation of the theta rotation axis and the chi rotation axis.
  • the step of irradiating the laser beam includes passing a rotation center (RC) where the theta rotation axis, 2 theta rotation axis, chi rotation axis, and pi rotation axis intersect, and the laser beam so as to be orthogonal to the 2 theta rotation axis. It may be configured to radiate a beam.
  • RC rotation center
  • the laser beam may be visible light.
  • the position in the 2 theta rotation where the beam of maximum intensity is detected by the beam sensor may be configured to be set to zero.
  • the step of irradiating the laser beam may be configured to irradiate the laser beam to the center of the boundary line between the first and second surfaces of the gem to be measured.
  • the step of irradiating the laser beam may be configured to irradiate the laser beam to the rotation center (RC).
  • the step of mounting the gem sample includes: a first camera whose sensor surface is perpendicular to the 2 theta rotation axis; Or it may further include adjusting the center of the boundary line between the first and second surfaces to be located at the rotation center based on at least one of the 2 theta rotation axis and a second camera whose sensor surface is parallel to the laser beam. You can.
  • the measuring step includes measuring the angle of the first diffraction component along the first surface based on the beam sensor; measuring the angle of a second diffraction component along the second surface based on the beam sensor; And it may include determining the angle difference based on the angle of the first diffraction component and the angle of the second diffraction component.
  • the measuring step may be configured to calculate the angle between the first surface and the second surface based on the following equation.
  • a general-purpose gem cutting identification device for achieving the above-described object includes: a gem sample support unit for mounting a cut gem sample; A light source configured to irradiate a laser beam to the boundary between the first and second faces of the gem to be measured; And it may include a control unit that measures the angle between the first surface and the second surface based on the angle difference between the first and second diffraction components of the laser beam diffracted from the boundary line.
  • a computer-readable storage medium for achieving the above-described object is a computer-readable storage medium containing instructions executable by a processor of a computer, and the instructions are executed by the processor. , controlling the processor to irradiate a laser beam to the boundary between the first and second surfaces of the gem to be measured; And the laser beam may be configured to measure the angle between the first and second surfaces based on the angle difference between the first and second diffraction components diffracted from the boundary line.
  • the disclosed technology can have the following effects. However, since it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, the scope of rights of the disclosed technology should not be understood as being limited thereby.
  • the angle between the gem cutting surfaces is measured using the principle of diffraction analysis, so that the angle between the measurement target faces of the gem can be determined with low-cost equipment and simple calculations. Measurements can be made to enable quantitative and numerical evaluation of gem cutting.
  • the angle between the cut/cut surface for jewelry such as diamonds can be automatically measured, and quantitative and numerical evaluation of diamond cutting is possible.
  • the cutting accuracy can automatically measure the angle between the cut/cutting surface within a fairly accurate range, for example within ⁇ 0.05°.
  • the general-purpose gem cutting identification device unlike equipment using conventional 3D morphology, can have a simplified device size of about the desktop size, and data processing using measurement automation and physical laws. can be simplified. By using beam alignment technology related to scattering experiments, much simplified data processing and improved measurement accuracy can be achieved, which has the advantage of being cost-effective and easy to use by non-experts.
  • Figure 1 explains the shape and evaluation items of an ideal model of a diamond.
  • Figure 2 shows a tool for visually distinguishing the angle between gem facets according to the prior art.
  • Figure 3 is an exemplary diagram of a single crystal diffraction device.
  • Figure 4 shows a general-purpose gem cutting identification procedure according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 shows an exemplary form of a general-purpose gem cutting identification device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 shows the shape of the diffraction component according to the incidence of the laser beam.
  • Figure 7 is a conceptual diagram of angle measurement between cutting surfaces based on the angle difference between diffraction components.
  • Figure 8 is a flowchart of a general-purpose gem cutting identification method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a detailed flowchart of the inter-plane angle measurement step of Figure 8.
  • Figure 10 is a block diagram showing the configuration of a general-purpose gem cutting identification device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 11 shows an exemplary implementation of a general-purpose gem cutting identification device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is an oblique view of the gem cutting discrimination device of Figure 11.
  • Figure 13 is an example of a photographic view of a jewelry sample including the measurement results of the interplanar angle for the jewelry sample.
  • Figure 15 is a block diagram showing an exemplary configuration of a computing device capable of performing a general-purpose gem cutting identification method according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention.
  • the term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.
  • gemstones such as diamonds
  • gemstones, including diamonds are evaluated for their quality by a designated appraisal agency, and the value of the jewel is determined based on the contents of the appraisal report.
  • the GIA Geographic Institute of America
  • GIA has established the 4C standard as an evaluation standard for diamonds.
  • the 4Cs which are the evaluation criteria for gemstone appraisal, include color, clarity, carat weight, and cut.
  • GIA divides color grades from D (completely colorless) to Z (light yellow or brown). Completely colorless diamonds are very rare, and most diamonds used in jewelry have a pale yellow or brown tint. The color grade is determined by comparison to a reference stone, and the alphabetic letter grade can indicate the color range. Some diamonds emit visible light when exposed to ultraviolet rays, and this is called fluorescence, and some weight is given to this.
  • GIA divides it into 11 grades ranging from Flawless to I3. It refers to the relative absence of clarity features (inclusions and blemishes) in a gemstone, with inclusions being completely contained in the diamond or extending from the surface to the interior, and blemishes being features limited to the surface of the diamond. . Flawless refers to a grade in which no inclusions or blemishes are visible when observed by an experienced grader under 10x magnification. Internally Flawless [IF] indicates that there is no inclusion and only fine blemishes are visible.
  • VVS1, VVS2 contains a very small inclusion that is very difficult to find
  • Carat Weight refers to the weight of a diamond. In other words, the weight of a diamond is expressed in carats, where 1 carat represents 0.2 grams (g).
  • GIA provides cut grades for standard round brilliant diamonds in the D to Z color range, ranging from Excellent to Poor.
  • the quality of diamonds is determined by complex factors such as the path of light hitting the surface, the degree of light transmission, and the form of reflection.
  • Brightness represents the harmony of all white light reflected from the surface and inside of a diamond
  • fire represents the phenomenon in which light appears to burn like a flame in a diamond.
  • Scintillation refers to the flash that appears when the diamond, light source, or observer moves.
  • Figure 1 explains the shape and evaluation items of an ideal model of a diamond. As shown in Figure 1, research on a mathematically ideal diamond model is already in progress, and each part of the diamond is given a name such as table, crown, and pavilion, and the ideal angle, ratio, and consistency of each part are based on the criteria. Evaluation can be made.
  • Figure 2 shows a tool for visually distinguishing the angle between gem facets according to the prior art.
  • evaluation using conventional primitive tools requires great expertise of the evaluator, but is nevertheless non-quantitative and can be problematic in terms of repeatability and fairness.
  • sellers of jewelry such as diamonds are showing a need to have diamond evaluation tools that can be easily evaluated on their own.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram of a single crystal diffraction device, and according to embodiments of the present invention, it is possible to more easily and quantitatively evaluate gem cutting by using some features of diffraction analysis as illustrated in Figure 3.
  • the angle between the cut/cut surface for jewelry such as diamonds can be automatically measured, and quantitative and numerical evaluation of diamond cutting is possible.
  • the cutting accuracy can automatically measure the angle between the cut/cutting surface within a fairly accurate range, for example within ⁇ 0.05°.
  • the general-purpose gem cutting identification device unlike equipment using conventional 3D morphology, can have a simplified device size of about the desktop size, and data processing using measurement automation and physical laws. can be simplified. By using beam alignment technology related to scattering experiments, much simplified data processing and improved measurement accuracy can be achieved, which has the advantage of being cost-effective and easy to use by non-experts.
  • FIG. 4 shows a general-purpose gem cutting identification procedure according to an embodiment of the present invention.
  • the gem cutting identification process according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 4.
  • the gem cutting identification process includes four-axis diffraction device configuration (step 110), laser beam alignment (step 120), sample alignment (step 130), and beam irradiation and reflection. It may be performed through at least one of (step 140) or measurement and analysis (step 150). Through this step, it is possible to measure the angle between the cutting surfaces of jewelry such as diamonds that have undergone cutting processing.
  • a 4-axis diffraction device can be configured (step 110).
  • some features of a four-axis diffraction device can be utilized that can also be used for diffraction analysis, for example as illustrated in Figure 3.
  • Figure 5 shows an exemplary form of a general-purpose gem cutting identification device according to an embodiment of the present invention.
  • the 4-axis rotation device may also be referred to as a 'jewel sample support unit'.
  • the general-purpose gem cutting identification device may be provided with a gem sample support portion.
  • the gem sample support may be a four-axis rotation device with four rotation axes including theta rotation axis 410, 2 theta rotation axis 420, chi rotation axis 430, and phi rotation axis 440.
  • theta rotation axis 410 and the two theta rotation axis 420 may be configured to rotate about the same axis.
  • theta rotation and 2 theta rotation are based on the same rotation axis, but the theta rotation and 2 theta rotation can be performed independently of each other.
  • the theta rotating body 411 may rotate based on the theta rotating axis 410, and independently, the 2 theta rotating body 421 may rotate based on the 2 theta rotating axis 420, which is the same as the theta rotating axis 410. It can be configured to rotate.
  • the chi rotation axis 430 may be configured to be perpendicular to the theta rotation axis 410.
  • the chi rotation body 431 may be configured to rotate based on the chi rotation axis 430.
  • one plane can be created due to the two straight lines of the chi rotation axis 430 and the theta rotation axis 410.
  • the phi rotation axis 440 may be configured to pass through the intersection of the theta rotation axis 410 and the chi rotation axis 430.
  • the pi rotation axis 440 may be configured to be perpendicular to the chi rotation axis 430 and the theta rotation axis 410 and lie on a plane formed by the chi rotation axis 430 and the theta rotation axis 410.
  • chi rotation according to the chi rotation axis 430 may be performed dependently on the rotation of the theta rotation axis 410.
  • pi rotation along the pi rotation axis 440 may be performed dependently on the rotation of the theta rotation axis 410 and chi rotation axis 430.
  • a motor for chi rotation may be placed above a motor for theta rotation
  • a motor for pi rotation may be placed above that. That is, the configurations for chi and pi rotations can be configured to be rotated together by theta rotation, and the configurations for pi rotation can be rotated together by chi rotation.
  • the phi rotation can be configured to depend on the chi and theta rotation, and the chi rotation can be configured to depend on the theta rotation.
  • the 2 theta rotation along the 2 theta rotation axis 420 can be performed independently of the rotation of the theta rotation axis 410, the chi rotation axis 430, and the pi rotation axis 440. That is, the 2 theta rotation can be configured to be independent of the remaining three rotations.
  • a beam sensor 423-1 that detects a laser beam may be mounted on the 2-theta rotating body 421 that rotates along the 2-theta rotating axis 420.
  • Alignment of the rotation center can be performed on the four rotation axes of the four-axis diffraction device.
  • the rotation center may refer to an imaginary point where four rotation axes intersect, and the alignment of the rotation center may actually refer to aligning each rotation axis of the four-axis diffraction device so that the four rotation axes intersect at one virtual point. .
  • the 4-axis diffraction device may use a goniometer of a conventional diffraction analyzer.
  • a device for identifying gem cutting may include a light source 480 that emits a laser beam 481.
  • allowing the laser beam 481 emitted from the light source to pass through the rotation center and be perpendicular to the 2 theta rotation axis 420 may be referred to as laser beam alignment.
  • the light source 480 is such that the laser beam emitted from the light source 480 intersects the theta rotation axis 410, the two theta rotation axis 420, the chi rotation axis 430, and the phi rotation axis 440. It passes through the Rotation Center (RC) 490 and may be arranged orthogonal to the 2-theta rotation axis 420.
  • the cross-section of the laser beam may be circular, and the center of this circle may coincide with the center of rotation.
  • the midpoint of the cross section of the laser beam may be aligned with the center of rotation.
  • the position 423-1 in the 2 theta rotation where the beam of maximum intensity is sensed by the beam sensors 423-1 and 423-2 may be configured to be set to zero.
  • the beam sensor may be installed on the 2 theta rotator 421 and configured to perform a 2 theta rotation, including, for example, a first position 423-1 or a second position 423-2. It can move within a 2 theta rotation range. While performing 2 theta rotation within this movement range, the position where the beam sensor recorded the maximum value (for example, 423-1) can be designated as 0 of 2 theta.
  • the laser beam may be visible light.
  • the beam sensor may be a sensor that detects visible light.
  • the laser beam may have various wavelengths, and the beam sensor is configured to detect the corresponding laser.
  • the present invention also includes emitters and detectors capable of generating and detecting diffraction, such as a diffraction analyzer that irradiates and detects X-rays or neutrons. It should be understood as being included within the scope of.
  • a device for identifying gem cutting may include at least one of a first camera 460 or a second camera 470.
  • the sample alignment may be configured to radiate a laser beam to the center of the boundary between the first and second surfaces of the gem to be measured. Additionally, it may be configured to radiate a laser beam to a rotation center (RC). Specifically, the sample can be aligned so that the midpoint of the line segment where one side of the sample intersects the other side is the center of the laser beam, that is, the center of rotation.
  • RC rotation center
  • the first camera 460 or the second camera 470 may be used.
  • the sensor surface of the first camera 460 may be disposed perpendicular to the 2 theta rotation axis.
  • the second camera 470 may be disposed with its sensor surface parallel to the 2 theta rotation axis and the laser beam.
  • the position of the gem to be measured can be adjusted so that the center of the boundary line between the first and second faces of the gem to be measured is located at the center of rotation. . That is, alignment can be performed by recognizing how far the sample is from the center of rotation using at least one of the first camera and the second camera.
  • beam irradiation and reflection can be performed.
  • the laser beam 481 can be irradiated to the gem to be measured and reflected from the gem to be measured.
  • the laser beam 481 may measure the angle between the first surface and the second surface based on the angle difference between the first and second diffraction components diffracted from the boundary line.
  • FIG. 6 shows the shape of a diffraction component according to the incidence of a laser beam
  • FIG. 7 is a conceptual diagram of measuring the angle between cutting surfaces based on the angle difference between the diffraction components.
  • the laser beam 481 from the light source 480 may be incident light and incident on the boundary between the first surface 510 and the second surface 520 of the gem to be measured.
  • the measurement It may be configured to measure the angle 530 between the first side 510 and the second side 520 of the object of jewelry.
  • the angle of the first diffraction component 483 along the first side based on the beam sensor and measure the angle of the second diffraction component 485 along the second side based on the beam sensor.
  • the angle 530 between the first surface 510 and the second surface 520 can be determined based on the angle of the first diffraction component and the angle of the second diffraction component.
  • it may be configured to calculate the angle between the first surface and the second surface based on the following equation.
  • Interplanar angle 180 - 0.5 * (angular difference between the first and second diffraction components)
  • Figure 7 is a conceptual diagram of angle measurement between cutting surfaces based on the angle difference between diffraction components.
  • the angle ⁇ between the first and second surfaces can be calculated using ⁇ , which is the angle difference between the first and second diffraction components.
  • the angle ⁇ between the first and second surfaces can be calculated by subtracting ⁇ , the angle difference between the first and second diffraction components at 180 degrees, times 1/2.
  • FIG. 8 is a flowchart of a general-purpose gem cutting identification method according to an embodiment of the present invention.
  • the general-purpose gem cutting identification method according to an embodiment of the present invention may include mounting a cut gem sample on a gem sample supporter (step 810).
  • the gem sample support may be a four-axis rotation device with four rotation axes including a theta rotation axis, a 2 theta rotation axis, a chi rotation axis, and a phi rotation axis.
  • theta rotation axis and the two theta rotation axes are configured to rotate about the same axis
  • the chi rotation axis is perpendicular to the theta rotation axis
  • the phi rotation axis passes through the intersection of the theta rotation axis and the chi rotation axis, and is configured to be perpendicular to the chi rotation axis.
  • 2 theta rotation along the 2 theta rotation axis can be performed independently of the rotation of the theta rotation axis, chi rotation axis, and phi rotation axis, and chi rotation along the chi rotation axis can be performed dependently on the rotation of the theta rotation axis.
  • the pi rotation according to the pi rotation axis may be performed dependently on the rotation of the theta rotation axis and the chi rotation axis.
  • a beam sensor that detects a laser beam may be mounted on the 2-theta rotating body that rotates along the 2-theta rotating axis.
  • Mounting the gemstone sample comprises at least one of a first camera with its sensor face perpendicular to the 2 theta rotation axis or a second camera with its sensor face parallel to the 2 theta rotation axis and the laser beam, with the first face and a second camera centered on the rotation. This may include adjusting the center of the border of two sides to be located.
  • a laser beam may be irradiated to the boundary between the first and second surfaces of the gem to be measured (step 820).
  • the laser beam passes through a rotation center (RC) where the theta rotation axis, the 2 theta rotation axis, the chi rotation axis, and the pi rotation axis intersect, and may be irradiated so as to be perpendicular to the 2 theta rotation axis.
  • the position in the 2 theta rotation at which the beam of maximum intensity is sensed by the beam sensor may be configured to be set to zero.
  • the laser beam may be irradiated to the center of the boundary between the first and second sides of the gem to be measured. Additionally, it may be configured to radiate a laser beam to a rotation center (RC).
  • the angle between the first and second surfaces may be measured (step 830) based on the angle difference between the first and second diffraction components of the laser beam diffracted from the boundary line. More specifically, as shown in FIG. 9, the angle of the first diffraction component along the first side is measured based on the beam sensor (step 831), and the angle of the second diffraction component along the second side is measured based on the beam sensor. It may include measuring the angle of the component (step 833) and determining the angle difference (step 835) based on the angle of the first diffraction component and the angle of the second diffraction component.
  • the angle between the first and second surfaces which are the cutting surfaces of the gem to be measured, can be measured.
  • it may be configured to calculate the angle between the first surface and the second surface based on the following equation.
  • the individual procedures of the general-purpose gem cutting identification method according to an embodiment of the present invention include four-axis diffraction device configuration (step 110), laser beam alignment (step 120), and sample alignment (step 130), which are the gem cutting identification procedures of the present invention described above. ), beam irradiation and reflection (step 140), or measurement and analysis (step 150).
  • Figure 10 is a block diagram showing the configuration of a general-purpose gem cutting identification device according to an embodiment of the present invention.
  • the general-purpose gem cutting identification device 1000 according to an embodiment of the present invention includes a gem sample support unit 1100, a light source 1200, a camera 1300, a beam sensor 1400, and a control unit ( 1500) may be included.
  • the gem sample supporter 1100 may mount a cut gem sample, and the light source 1200 may be configured to irradiate a laser beam to the boundary between the first and second faces of the gem to be measured.
  • the control unit 1500 may be configured to measure the angle between the first surface and the second surface based on the angle difference between the first and second diffraction components of the laser beam diffracted from the boundary line.
  • Control unit 1500 may be implemented by, for example, a computing device.
  • the individual configuration and technical features of the general-purpose gem cutting identification device are the four-axis diffraction device configuration (step 110), laser beam alignment (step 120), which is the gem cutting identification procedure of the present invention described above. It may include at least some of the technical features described in relation to at least one of sample alignment (step 130), beam illumination and reflection (step 140), or measurement and analysis (step 150).
  • FIG. 11 shows an exemplary implementation of a general-purpose gem cutting identification device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is an oblique view of the gem cutting identification device of FIG. 11.
  • operation and angle measurement are possible in an environment similar to that of a jewelry seller.
  • FIG. 13 is an example of a photographic view of a jewelry sample including the measurement results of the interplanar angle for the jewelry sample
  • FIG. 14 is a graph of the results of the interplanar angle measurement for the jewelry sample. As shown in Figures 13 and 14, it is possible to measure the angle between the cutting surfaces of the actual gem to be measured.
  • FIG. 15 is a block diagram showing an exemplary configuration of a computing device capable of performing a general-purpose gem cutting identification method according to an embodiment of the present invention.
  • computing system 800 may include flash storage 810, processor 820, RAM 830, input/output device 840, and power device 850.
  • flash storage 810 may include a memory device 811 and a memory controller 812.
  • the computing system 800 may further include ports capable of communicating with a video card, sound card, memory card, USB device, etc., or with other electronic devices. .
  • the computing system 800 may be implemented as a personal computer or as a portable electronic device such as a laptop computer, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), and a camera.
  • a laptop computer a mobile phone
  • PDA personal digital assistant
  • Processor 820 may perform certain calculations or tasks. Depending on the embodiment, the processor 820 may be a microprocessor or a central processing unit (CPU). The processor 820 communicates with the RAM 830, the input/output device 840, and the flash storage 810 through a bus 860 such as an address bus, a control bus, and a data bus. Communication can be performed. Flash storage 810 may be implemented using the flash storage of the embodiments shown in FIGS. 5-7.
  • processor 820 may also be connected to an expansion bus, such as a Peripheral Component Interconnect (PCI) bus.
  • PCI Peripheral Component Interconnect
  • RAM 830 can store data necessary for operation of the computing system 800.
  • any type of random access memory is called RAM, including DRAM, Mobile DRAM, SRAM, PRAM, FRAM, MRAM, and RRAM. It can be used as (830).
  • the input/output device 840 may include input means such as a keyboard, keypad, mouse, etc., and output means such as a printer, display, etc.
  • Power supply 850 may supply operating voltage necessary for operation of computing system 800.
  • Computer-readable recording media include all types of recording media storing data that can be deciphered by a computer system. For example, there may be read only memory (ROM), random access memory (RAM), magnetic tape, magnetic disk, flash memory, and optical data storage devices. Additionally, the computer-readable recording medium can be distributed to a computer system connected through a computer communication network, and stored and executed as a code that can be read in a distributed manner.
  • the described features may be implemented within digital electronic circuitry, or computer hardware, firmware, or combinations thereof.
  • the features may be executed in a computer program product embodied in storage, such as within a machine-readable storage device, for execution by a programmable processor. And the features may be performed by a programmable processor that executes a program of instructions to perform the functions of the described embodiments by operating on input data and producing output.
  • the described features include at least one programmable processor, at least one input device, and at least one output device coupled to receive data and instructions from the data storage system and to transmit data and instructions to the data storage system. It can be executed within one or more computer programs that can be executed on a programmable system including.
  • a computer program includes a set of instructions that can be used directly or indirectly within a computer to perform a specific operation with a predetermined result.
  • a computer program is written in any form of a programming language, including compiled or interpreted languages, and includes modules, elements, subroutines, or other units suitable for use in other computer environments, or as independently operable programs. It can be used in any form.
  • Suitable processors for execution of a program of instructions include, for example, both general-purpose and special-purpose microprocessors, and either a single processor or multiple processors of other types of computers.
  • Storage devices suitable for implementing computer program instructions and data embodying the described features also include, for example, semiconductor memory devices such as EPROM, EEPROM, and flash memory devices, magnetic memory devices such as internal hard disks, and removable disks. It includes all types of non-volatile memory, including devices, magneto-optical disks, and CD-ROM and DVD-ROM disks. Processors and memory may be integrated within or added by application-specific integrated circuits (ASICs).
  • ASICs application-specific integrated circuits

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Abstract

범용 보석 커팅 감별 방법이 제공된다. 방법은, 보석 샘플 지지부에 커팅된 보석 샘플을 마운팅하는 단계와, 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선에 레이저 빔을 조사하는 단계 및 상기 레이저 빔이 상기 경계선으로부터 회절된 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 상기 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정하는 단계를 포함한다.

Description

범용 보석 커팅 감별 장치 및 방법
본 발명은 보석 감별에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 범용 보석 커팅 감별을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
대표적으로 다이아몬드와 같은 보석은 다양한 평가 기준에 의해 평가되어 등급화되고 가치가 결정될 수 있다. 관련하여, 다이아몬드는 지구상에서 가장 단단한 물질이며, 굴절률이 높아 연마시 높은 반사도, 빛 산란 효과로 인한 아름다움을 보유하고 있어 보석 재료 중 가장 고가의 물질이다.
근래에는 채굴 기술 발전에 따라 천연 다이아몬드의 채굴량이 증가하고 있을 뿐만 아니라, 인공 다이아몬드 생산 기술 역시 향상되고 있다. 수십년 전부터 고가의 천연 다이아몬드를 대체하고자하는 합성법에 대한 연구가 진행되고 있다. 최근에는 HPHT(고온 고압), CVD(화학기상증착) 법에 의한 합성 다이아몬드가 제조되고 있으며, 1950년대 최초의 합성 다이아몬드가 제조된 이래 많은 기술 발전을 통해 최근에는 무색 투명한 10 CTS급 다이아몬드까지 합성할 수 있게 되었다.
이와 같이 천연 다이아몬드와 합성 다이아몬드 양 측면에서 모두 보석 생산 및 유통량은 계속하여 증대가 예상된다. 관련하여, 다이아몬드의 평가 및 감정 절차에 대해서는, 폐쇄적인 감정 및 유통 과정에 대해 지속적으로 논쟁이 있어 왔으며 자체적인 평가 기술 보유에 대한 필요성이 대두되고 있다. 종래의 전통적 평가방법은 숙련자를 요구하며 그럼에도 불구하고 반복 재현 및 공정성에 대한 논란이 있어 왔다.
관련하여, 종래 평가 방법으로서, 광학 현미경을 통한 확대 분석, 푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR), UV-VIS-NIR, PL(PhotoLuminescence), 라만(Raman) 분석 과 같은 다이아몬드 감정 방법이 시도되었다. 광학 현미경을 통한 확대 분석의 경우 다이아몬드 내의 내포물을 잘 관찰할 수 있는 암시야 조명하에서 관찰한다. 합성 다이아몬드에서는 합성시 필요한 금속 촉매에 의한 금속 내포물, 격자 구조 결함에 의한 internal graining 등이 발견될 수 있다.
푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR)는 다이아몬드의 타입을 확인할 수 있는 가장 효율적인 분석기기이다. 다이아몬드의 타입은 크게 타입 Ⅰ과 타입 Ⅱ로 분류되는데, 이들의 가장 큰 차이는 질소의 혼입 여부이다. 무색의 다이아몬드에서 천연인 타입 Ⅱ 다이아몬드는 그 산출량이 0.5% 정도이며, 나머지는 모두 타입 Ⅰ인 다이아몬드이다.
PL(PhotoLuminescence)은 형광 원리를 이용하여 분석을 진행하는 것으로, 물질 내 고유의 전자 상태간 전이에 의한 흡수, 방출의 빛 에너지를 분석하는 방법이다. CVD 합성의 경우 635nm의 파장에서 여기시켜 736.6nm, 736.9nm에서 SiV에 의한 doublet 피크가 관찰될 수 있다.
라만(Raman)은 고유의 진동 운동을 하고 있는 분자 내에 에너지가 조사되면, 조사된 에너지와는 다른 형태의 파장이 산란되어 나오는 라만 현상을 확인하여 물질의 상태를 확인하는 방법이다.
이와 같은 광학 현미경을 통한 확대 분석, 푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR), UV-VIS-NIR, PL(PhotoLuminescence), 라만(Raman) 분석과 같은 감정 방법은 천연 다이아몬드와 합성 다이아몬드를 구분하기 위해 활용되는데 그쳤으며, 다이아몬드의 평가 및 감정을 통한 등급화에는 이르지 못하였다.
관련하여, 보석의 등급 평가가 가능한 감정 방법으로서, 전통적인 평가 방법과 달리 자동화된 평가에 대한 시도가 있었으나, 자동화된 유사 기술인 3D 모폴로지 기반 기술은 구현을 위해 상당히 고가의 장비를 요구하며 큰 연산량을 요구하는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 회절 분석 원리를 이용하여 보석 절단면 간의 각도를 측정하도록 함으로써 적은 비용의 설비와 간단한 연산만으로도 보석의 측정 대상 면들 간의 각도를 측정하여 보석 커팅에 대한 정량적 및 수치적 평가를 가능하도록 하는 범용 보석 커팅 감별 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 회절 분석 원리를 이용하여 보석 절단면 간의 각도를 측정하도록 함으로써 적은 비용의 설비와 간단한 연산만으로도 보석의 측정 대상 면들 간의 각도를 측정하여 보석 커팅에 대한 정량적 및 수치적 평가를 가능하도록 하는 범용 보석 커팅 감별 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 방법은, 보석 샘플 지지부에 커팅된 보석 샘플을 마운팅하는 단계; 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선에 레이저 빔을 조사하는 단계; 및 상기 레이저 빔이 상기 경계선으로부터 회절된 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 상기 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 보석 샘플 지지부는, 세타 회전축, 2 세타 회전축, 카이 회전축 및 파이 회전축을 포함하는 4 개의 회전 축을 구비한 4 축 회전 장치일 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 세타 회전축 및 2 세타 회전축은, 서로 동일한 축을 기준으로 회전하도록 구성되고, 상기 카이 회전축은, 상기 세타 회전축과 직교하고, 상기 파이 회전축은, 상기 세타 회전축 및 상기 카이 회전축의 교점을 통과하고, 상기 카이 회전축과 직교하도록 구성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 2 세타 회전축에 따라 회전하는 2 세타 회전체에 상기 레이저 빔을 감지하는 빔 센서가 장착될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 2 세타 회전축에 따른 2 세타 회전은, 상기 세타 회전축, 상기 카이 회전축 및 상기 파이 회전축의 회전에 독립적으로 수행될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 카이 회전축에 따른 카이 회전은, 상기 세타 회전축의 회전에 종속적으로 수행될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 파이 회전축에 따른 파이 회전은, 상기 세타 회전축 및 상기 카이 회전축의 회전에 종속적으로 수행될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 레이저 빔을 조사하는 단계는, 상기 세타 회전축, 2 세타 회전축, 카이 회전축 및 파이 회전축이 교차하는 회전 중심 (Rotation Center, RC) 을 지나가고, 상기 2 세타 회전축에 직교하도록 상기 레이저 빔을 조사하도록 구성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 레이저 빔은, 가시 광선일 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 빔 센서에 의해 최대 강도의 빔이 감지되는 2 세타 회전에서의 위치가 영점으로 설정되도록 구성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 레이저 빔을 조사하는 단계는, 상기 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선의 중심에 상기 레이저 빔을 조사하도록 구성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 레이저 빔을 조사하는 단계는, 상기 회전 중심 (Rotation Center, RC) 에 상기 레이저 빔을 조사하도록 구성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 보석 샘플을 마운팅하는 단계는, 상기 2 세타 회전축에 센서 면이 수직한 제 1 카메라; 또는 상기 2 세타 회전축 및 상기 레이저 빔에 센서 면이 평행한 제 2 카메라 중 적어도 하나를 기반으로 상기 회전 중심에 상기 제 1 면과 제 2 면의 경계선의 중심이 위치하도록 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 측정하는 단계는, 상기 빔 센서를 기반으로 상기 제 1 면에 따른 제 1 회절 성분의 각도를 측정하는 단계; 상기 빔 센서를 기반으로 상기 제 2 면에 따른 제 2 회절 성분의 각도를 측정하는 단계; 및 상기 제 1 회절 성분의 각도 및 제 2 회절 성분의 각도를 기반으로 상기 각도 차를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 측정하는 단계는, 하기의 수학식을 기반으로 상기 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 산출하도록 구성될 수 있다.
면간 각도 = 180 - 0.5 * (각도 차)
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치는, 커팅된 보석 샘플을 마운팅하는 보석 샘플 지지부; 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선에 레이저 빔을 조사하도록 구성된 광원; 및 상기 레이저 빔이 상기 경계선으로부터 회절된 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 상기 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정하는 제어부를 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는, 컴퓨터의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행되었을 때, 상기 프로세서로 하여금, 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선에 레이저 빔이 조사되도록 제어하고; 그리고 상기 레이저 빔이 상기 경계선으로부터 회절된 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 상기 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정하도록 구성될 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 방법 및 장치에 따르면, 회절 분석 원리를 이용하여 보석 절단면 간의 각도를 측정하도록 함으로써 적은 비용의 설비와 간단한 연산만으로도 보석의 측정 대상 면들 간의 각도를 측정하여 보석 커팅에 대한 정량적 및 수치적 평가를 가능하도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 다이아몬드와 같은 보석류에 대한 커팅/절단면 간의 각도를 자동으로 측정할 수 있고, 다이아몬드 커팅의 정량적 및 수치적 평가가 가능하다. 커팅의 정확도는 예를 들어 ±0.05°이내와 같이, 상당히 정확한 범위 내에서 커팅/절단면 간의 각도를 자동으로 측정할 수 있다.
따라서, 종래의 정성적 다이아몬드 컷 평가 지표를 정량화하는 것이 가능하고, 객관적 및 수치적인 다이아몬드 컷 평가가 가능하다. 이를 통해 쥬얼리 셀러의고객 신뢰도 향상이 가능하며, 고객 신뢰도 향상에 기한 판매량 증대의 효과를 기대할 수 있다. 또한, 다이아몬드 보증서 관련 분쟁을 미연에 방지하고 해결하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치는 종래의 3D 모폴로지 등을 이용한 설비와 달리, 데스크탑 사이즈 정도의 간소화된 장치 크기를 가질 수 있으며, 측정 자동화와 물리 법칙을 이용하여 데이터 처리를 간소화할 수 있다. 산란 실험 관련 빔 얼라인 기술을 활용하는 것에 의해 훨씬 간소화된 데이터 처리 및 향상된 측정 정확도를 가질 수 있어, 비용 측면의 이점을 가질 수 있으며 비전문가를 수월하게 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 다이아몬드의 이상적인 모델의 형태 및 평가 항목을 설명한다.
도 2 는 종래 기술에 따라 육안으로 보석 면 간 각도를 분간하기 위한 도구를 나타낸다.
도 3 은 단결정 회절 장치의 예시도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별의 절차를 나타낸다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치의 예시적 형태를 나타낸다.
도 6 은 레이저 빔의 입사에 따른 회절 성분의 형태를 나타낸다.
도 7 은 회절 성분 간의 각도 차이를 기반으로 하는 커팅면 간의 각도 측정의 개념도이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 방법의 흐름도이다.
도 9 는 도 8 의 면 간 각도 측정 단계의 상세 흐름도이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치에 대한 예시적인 구현 형태를 나타낸다.
도 12 는 도 11 의 보석 커팅 감별 장치에 대한 사면도이다.
도 13 은 보석 샘플에 대한 면간 각도의 측정 결과를 포함한 보석 샘플 촬영도의 예시도이다.
도 14 는 보석 샘플에 대한 면간 각도 측정 결과에 대한 그래프이다.
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 방법이 수행될 수 있는 컴퓨팅 디바이스의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
전술한 바와 같이, 대표적으로 다이아몬드와 같은 보석은 다양한 평가 기준에 의해 평가되어 등급화되고 가치가 결정될 수 있다. 실제로, 다이아몬드를 비롯한 보석은 소정의 감정 기관에 의해 그 품질에 대해 평가를 받도록 되어 있으며, 감정서의 내용으로 해당 보석의 가치가 결정되고 있다. 미국의 GIA (Gemological Institute of America) 가 전통 및 공신력 측면에 있어서 가장 큰 영향력을 행사하고 있으며, GIA 는 다이아몬드의 평가 기준으로서 4C 의 기준을 창설한 바 있다.
보석 감정의 평가 기준인 4C 는 색상 (Color), 클래리티 (Clarity), 캐럿 중량 (Carat Weight) 및 커팅 (Cut) 을 포함한다. 색상 (Color) 에 대해 GIA 는 칼라 등급을 D (완전 무색) 에서 Z (옅은 옐로우 또는 브라운) 으로 구분하고 있다. 완전한 무색의 다이아몬드는 매우 희귀하며, 쥬얼리로 사용되는 대부분의 다이아몬드들은 옅은 옐로우 또는 브라운 색조를 가진다. 칼라 등급은 기준석과 비교하여 결정되며, 알파벳 문자 등급은 칼라 범위를 나타낼 수 있다. 일부 다이아몬드들은 자외선에 노출되면서 가시광선을 방출하며, 이를 형광(Fluorescence) 이라 지칭하고 이에 대해서도 일부 비중을 두는 경우가 있다.
클래리티 (Clarity) 에 대해 GIA 는 플로리스 (Flawless) 에서 I3 까지 11개의 범위로 등급을 구분하고 있다. 보석에 클래리티 특징 (인클루젼과 블레미쉬) 이 상대적으로 없는 정도를 나타내며, 인클루젼은 다이아몬드에 완전히 내포되어 있거나 표면으로부터 내부까지 연장된 것이고, 블레미쉬는 다이아몬드의 표면에만 한정되어 있는 특징을 나타낸다. 플로리스[Flawless] 는 숙련된 등급자가 10배 확대하에서 관찰했을 때, 어떤 인클루젼이나 블레미쉬도 보이지 않는 등급을 나타낸다. 인터널리 플로리스 [IF] 는 인클루젼을 없고 미세한 블레미쉬만이 보이는 것을 나나탠다. 매우 매우 약간 내포된 [VVS1, VVS2] 는 매우 찾기 어려운 미세한 인클루젼을 포함하고, 매우 약간 내포된 [VS1, VS2] 은 다소 찾아보기 쉬운 아주 작은 인클루젼을 포함하는 정도를 나나탠다. 약간 내포된 [SI1, SI2] 은 찾아보기 쉬운 눈에 띄는 인클루젼을 포함하고, 내포된 [I1, I2, I3] 은 확실한 인클루젼을 포함하는 등급을 나타낸다.
캐럿 중량 (Carat Weight) 은 다이아몬드의 중량을 나타낸다. 즉, 다이아몬드의 중량은 캐럿으로 표시되는데 1캐럿은 0.2그램(g) 을 나타낸다.
마지막으로, 커팅 (Cut) 에 대해, GIA 는 컷트 등급을 Excellent 에서 Poor 까지로 구분하며, D~Z 칼라 범위의 표준 라운드 브릴리언트 다이아몬드 대한 컷트 등급을 제공한다. 다이아몬드는 빛의 표면에 부딪히는 경로, 광의 투과 정도, 반사 형태와 같이 복합적 요소에 의해 품질이 결정된다. 브라이트니스(Brightness) 는 다이아몬드의 표면과 내부로부터 반사되는 모든 백광의 조화를 나타내고, 파이어 (Fire) 는 다이아몬드에서 빛이 불꽃처럼 타오르는 듯한 현상을 나타낸다. 씬틸레이션(Scintillation) 은 다이아몬드, 광원 또는 관찰자가 움직일 때 나타나는 섬광을 나타낸다. 도 1 은 다이아몬드의 이상적인 모델의 형태 및 평가 항목을 설명한다. 도 1 에 도시된 바와 같이 수학적으로 이상적인 다이아몬드 모델에 대한 연구가 이미 진행되고 있고, 다이아몬드의 각 부분에 대해 테이블, 크라운, 파빌리온과 같은 명칭을 부여하고 각 부분의 이상적인 각도 및 비율, 일관성 등을 기준으로 평가가 이루어질 수 있다.
이와 같이 다이아몬드와 같은 보석류의 감정을 위해서는 특정 평가 기준이 주로 활용되고 있으나, 근래 유럽, 인도, 중국 등 각 지역별로 GIA 이외의 다른 감정 기관 또는 독자적 감정 기준에 대한 주장이 대두하고 있다.
더욱이, 인조 다이아몬드 생산 기술 개발로 수 캐럿대의 다이아몬드도 합성되기 시작하였고, 채굴 기술과 탐색 기술의 향상으로 인해 천연 다이아몬드 원석의 발굴 량 역시 증가세를 보이고 있다. 따라서, 천연 및 인조 다이아몬드의 생산 및 시장은 크게 증가될 것으로 예상되나, 다이아몬드의 평가 기준은 추상적 / 주관적/ 비 정량적이라는 비판을 받고 있다. 또한, 다이아몬드 시장은 평가 및 가격 결정 과정이 폐쇄적이라는 특징이 있다.
즉, 천연 다이아몬드와 합성 다이아몬드 양 측면에서 모두 보석 생산 및 유통량은 계속하여 증대가 예상되고 있음에도, 다이아몬드의 평가 및 감정 절차에 대해서는, 폐쇄적인 감정 및 유통 과정에 대해 지속적으로 논쟁이 있어 왔으며 자체적인 평가 기술 보유에 대한 필요성이 대두되고 있다. 종래의 전통적 평가방법은 숙련자를 요구하며 그럼에도 불구하고 반복 재현 및 공정성에 대한 논란이 있어 왔다. 도 2 는 종래 기술에 따라 육안으로 보석 면 간 각도를 분간하기 위한 도구를 나타낸다. 도 2 에 도시된 바와 같이 종래 원시적 도구들을 이용한 평가는 평가자의 전문성을 크게 요하며, 그럼에도 불구하고 비 정량적이고 반복 재현이나 공정성 측면에서 문제가 될 수 있다. 근래의 다이아몬드와 같은 보석류의 셀러들은 자체적으로 간편히 평가 가능한 다이아몬드 평가 도구를 보유하고자 하는 니즈를 보이고 있다.
관련하여, 보석의 등급 평가가 가능한 감정 방법으로서, 전통적인 평가 방법과 달리 자동화된 평가에 대한 시도가 있으나, 자동화된 유사 기술인 3D 모폴로지 기반 기술은 구현을 위해 상당히 고가의 장비를 요구하며 큰 연산량을 요구하는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회절 분석 원리를 이용하여 보석 절단면 간의 각도를 측정하도록 함으로써 적은 비용의 설비와 간단한 연산만으로도 보석의 측정 대상 면들 간의 각도를 측정하여 보석 커팅에 대한 정량적 및 수치적 평가를 가능하도록 할 수 있다. 도 3 은 단결정 회절 장치의 예시도이며, 본 발명의 실시예들에 따르면, 도 3 에 예시된 바와 같은 회절 분석의 일부 특징을 이용함으로써 보다 간편하게 정량적인 보석 커팅 평가를 가능하게 할 수 있다.
보다 구체적으로, 다이아몬드와 같은 보석류에 대한 커팅/절단면 간의 각도를 자동으로 측정할 수 있고, 다이아몬드 커팅의 정량적 및 수치적 평가가 가능하다. 커팅의 정확도는 예를 들어 ±0.05°이내와 같이, 상당히 정확한 범위 내에서 커팅/절단면 간의 각도를 자동으로 측정할 수 있다.
따라서, 종래의 정성적 다이아몬드 컷 평가 지표를 정량화하는 것이 가능하고, 객관적 및 수치적인 다이아몬드 컷 평가가 가능하다. 이를 통해 쥬얼리 셀러의고객 신뢰도 향상이 가능하며, 고객 신뢰도 향상에 기한 판매량 증대의 효과를 기대할 수 있다. 또한, 다이아몬드 보증서 관련 분쟁을 미연에 방지하고 해결하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치는 종래의 3D 모폴로지 등을 이용한 설비와 달리, 데스크탑 사이즈 정도의 간소화된 장치 크기를 가질 수 있으며, 측정 자동화와 물리 법칙을 이용하여 데이터 처리를 간소화할 수 있다. 산란 실험 관련 빔 얼라인 기술을 활용하는 것에 의해 훨씬 간소화된 데이터 처리 및 향상된 측정 정확도를 가질 수 있어, 비용 측면의 이점을 가질 수 있으며 비전문가를 수월하게 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별의 절차를 나타낸다. 이하, 도 4 를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 보석 커팅 감별 프로세스에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보석 커팅 감별 프로세스는 4 축 회절 장치 구성 (단계 110), 레이저 빔 정렬 (단계 120), 샘플 정렬 (단계 130), 빔 조사 및 반사 (단계 140) 또는 측정 및 분석 (단계 150) 중 적어도 하나 이상의 절차를 거쳐 진행될 수 있다. 이와 같은 단계를 통해 다이아몬드와 같은 커팅 가공이 수행된 보석류의 커팅면 간의 각도를 측정할 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 보석 커팅 감별을 위해, 4 축 회절 장치를 구성 (단계 110) 할 수 있다. 일 측면에 따르면, 예를 들어 도 3 에 예시된 바와 같은 회절 분석에도 사용될 수 있는 4 축 회절 장치의 일부 특징을 이용할 수 있다. 관련하여, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치의 예시적 형태를 나타낸다. 이하, 4 축 회전 장치는 '보석 샘플 지지부'로도 지칭될 수 있다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치는, 보석 샘플 지지부를 구비할 수 있다. 보석 샘플 지지부는, 세타 회전축 (410), 2 세타 회전축 (420), 카이 회전축 (430) 및 파이 회전축 (440) 을 포함하는 4 개의 회전 축을 구비한 4 축 회전 장치일 수 있다.
여기서, 세타 회전축 (410) 및 2 세타 회전축 (420) 은, 서로 동일한 축을 기준으로 회전하도록 구성될 수 있다. 즉, 세타 회전과 2 세타 회전은 동일한 회전축 을 기준으로 하되, 세타 회전과 2 세타 회전은 서로 독립적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 세타 회전축 (410) 을 기준으로 세타 회전체 (411) 가 회전할 수 있으며, 이와는 독립적으로 2 세타 회전체 (421) 가 세타 회전축 (410) 과 동일한 2 세타 회전축 (420) 을 기준으로 회전할 수 있도록 구성될 수 있다.
카이 회전축 (430) 은, 세타 회전축 (410) 과 직교하도록 구성될 수 있다. 카이 회전체 (431) 가 카이 회전축 (430) 을 기준으로 회전하도록 구성될 수 있다. 여기서, 카이 회전축 (430) 과 세타 회전축 (410) 의 두 직선으로 인해 하나의 평면이 생성될 수 있다.
파이 회전축 (440) 은, 세타 회전축 (410) 및 카이 회전축 (430) 의 교점을 통과하도록 구성될 수 있다. 일 측면에 따르면, 파이 회전축 (440) 은 카이 회전축 (430) 및 세타 회전축 (410) 과 직교하면서 카이 회전축 (430) 과 세타 회전축 (410) 들로 형성되는 평면 위에 놓이도록 구성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 카이 회전축 (430) 에 따른 카이 회전은, 세타 회전축 (410) 의 회전에 종속적으로 수행될 수 있다. 또한, 파이 회전축 (440) 에 따른 파이 회전은, 세타 회전축 (410) 및 카이 회전축 (430) 의 회전에 종속적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 세타 회전을 위한 모터 위에 카이 회전을 위한 모터가 배치되고, 그 위에 파이 회전을 위한 모터가 배치될 수 있다. 즉, 세타 회전에 의해 카이 및 파이 회전을 위한 구성은 함께 회전되고, 카이 회전에 의해 파이 회전을 위한 구성이 함께 회전되도록 구성될 수 있다. 따라서, 파이 회전은 카이 및 세타 회전에 종속되고, 카이 회전은 세타 회전에 종속되도록 구성될 수 있다.
앞서 살핀 바와 같이, 2 세타 회전축 (420) 에 따른 2 세타 회전은, 세타 회전축 (410), 카이 회전축 (430) 및 파이 회전축 (440) 의 회전에 독립적으로 수행될 수 있다. 즉, 2 세타 회전은 나머지 세 회전과 독립되도록 구성될 수 있다. 일 측면에 따르면, 2 세타 회전축 (420) 에 따라 회전하는 2 세타 회전체 (421) 에 레이저 빔을 감지하는 빔 센서 (423-1) 가 장착될 수 있다.
4 축 회절 장치의 4 개의 회전축에 대해서는 회전 중심 (Rotation Center, RC) 의 정렬이 수행될 수 있다. 회전 중심은 4 개의 회전축이 교차하는 한 가상의 점을 의미할 수 있으며, 회전 중심의 정렬은 실제로 4 개의 회전축이 한 가상의 점에서 교차하도록 4축 회절 장치의 각 회전축을 정렬하는 것을 나타낼 수 있다. 회전 중심의 정렬을 통해 4 축 회절 장치의 구성을 완료할 수 있다. 4 축 회절 장치는 종래 회절 분석기의 고니오메터를 이용하는 것일 수 있다.
다시 도 4 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보석 커팅 감별을 위한 레이저 빔의 정렬 (단계 120) 이 수행될 수 있다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보석 커팅 감별을 위한 장치는 레이저 빔 (481) 을 방출하는 광원 (480) 을 포함할 수 있다. 여기서, 광원에서 방출되는 레이저 빔 (481) 이 회전 중심을 지나가고, 2 세타 회전축 (420) 에 직교하게 하는 것을 레이저 빔 정렬이라고 지칭할 수 있다. 보다 구체적으로, 일 측면에 따르면, 광원 (480) 은 광원 (480) 에서 방출되는 레이저 빔이 세타 회전축 (410), 2 세타 회전축 (420), 카이 회전축 (430) 및 파이 회전축 (440) 이 교차하는 회전 중심 (Rotation Center, RC) (490) 을 지나가고, 2 세타 회전축 (420) 에 직교하도록 배치될 수 있다. 일 측면에 따르면, 레이저 빔의 단면은 원형일 수 있고, 이와 같은 원의 중심이 회전 중심과 일치하게 할 수 있다. 다른 실시예들에 따른 경우, 레이저 빔의 단면의 중점이 회전 중심과 일치하게 할 수 있다.
일 측면에 따르면, 빔 센서 (423-1, 423-2) 에 의해 최대 강도의 빔이 감지되는 2 세타 회전에서의 위치 (423-1) 가 영점으로 설정되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 빔 센서는 2 세타 회전체 (421) 에 설치되어 2 세타 회전을 수행하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 제 1 위치 (423-1) 또는 제 2 위치 (423-2) 를 포함하는 2 세타 회전 범위 내에서 이동할 수 있다. 이러한 이동 범위 내에서 2 세타 회전을 수행해가면서, 빔 센서가 최댓값을 기록한 위치 (예를 들어 423-1) 를 2 세타의 0 으로 지정할 수 있다.
일 측면에 따르면, 레이저 빔은, 가시 광선일 수 있다. 빔 센서는 가시 광선을 감지하는 센서일 수 있다. 다른 측면에 따르면, 레이저 빔은 다양한 파장을 가질 수 있고, 빔 센서는 대응되는 레이저를 감지할 수 있도록 구성된다. 다른 측면에 따르면, 레이저 빔이나 빔 센서와 같은 명칭에 불구하고, 회절 분석기와 같이 X-ray 또는 중성자가 조사되고 이를 감지하는 것과 같이, 회절을 발생시키고 이를 감지할 수 있는 방출기 및 감지기 역시 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
다시 도 4 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보석 커팅 감별을 위한 보석 샘플의 정렬 (단계 130) 이 수행될 수 있다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보석 커팅 감별을 위한 장치는 제 1 카메라 (460) 또는 제 2 카메라 (470) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 샘플 정렬은 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선의 중심에 레이저 빔을 조사하도록 구성될 수 있다. 또한, 회전 중심 (Rotation Center, RC) 에 레이저 빔을 조사하도록 구성될 수 있다. 구체적으로는, 샘플의 한 면과 다른 면이 교차하는 선분의 중점이 레이저 빔의 중심, 곧 회전 중심이 되도록 샘플을 정렬할 수 있다.
샘플 정렬을 수행함에 있어서는, 제 1 카메라 (460) 또는 제 2 카메라 (470) 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 카메라 (460) 는 2 세타 회전축에 센서 면이 수직하게 배치될 수 있다. 제 2 카메라 (470) 는 2 세타 회전축 및 레이저 빔에 센서 면이 평행하게 배치될 수 있다. 제 1 카메라 (460) 및 제 2 카메라 (470) 중 적어도 하나를 기반으로, 회전 중심에 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선의 중심이 위치하도록 측정 대삭 보석의 위치를 조정할 수 있다. 즉, 제 1 카메라 및 제 2 카메라 중 적어도 하나를 이용하여 샘플이 회전 중심으로부터 얼마나 떨어져 있는지 인지하고 정렬을 진행할 수 있다.
다시 도 4 를 참조하면, 모든 정렬이 완료되면 빔 조사 및 반사 (단계 140) 를 수행할 수 있다. 광원 (480) 을 작동시켜 레이저 빔 (481) 이 측정 대상 보석에 조사되도록 하고, 측정 대상 보석으로부터 반사되도록 할 수 있다.
이후, 측정 및 분석 (단계 150) 을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 빔 (481) 이 경계선으로부터 회절된 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정하도록 할 수 있다. 관련하여, 도 6 은 레이저 빔의 입사에 따른 회절 성분의 형태를 나타내고, 도 7 은 회절 성분 간의 각도 차이를 기반으로 하는 커팅면 간의 각도 측정의 개념도이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 광원 (480) 으로부터의 레이저 빔 (481) 은 입사광으로서 측정 대상 보석의 제 1 면 (510) 과 제 2 면 (520) 의 경계에 입사될 수 있다. 일 측면에 따르면, 제 1 면 (510) 과 제 2 면 (520) 중 어느 하나에 의한 제 1 회절 성분 (483) 과 다른 하나에 의한 제 2 회절 성분 (485) 간의 각도 차를 이용하여, 측정 대상인 보석의 제 1 면 (510) 과 제 2 면 (520) 사이의 각도 (530) 를 측정하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 보다 구체적으로, 빔 센서를 기반으로 제 1 면에 따른 제 1 회절 성분 (483) 의 각도를 측정하고, 빔 센서를 기반으로 제 2 면에 따른 제 2 회절 성분 (485) 의 각도를 측정하여, 제 1 회절 성분의 각도 및 제 2 회절 성분의 각도를 기반으로 제 1 면 (510) 및 제 2 면 (520) 사이의 각도 (530) 를 결정할 수 있다.
일 측면에 따르면, 하기의 수학식을 기반으로 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 산출하도록 구성될 수 있다.
면간 각도 = 180 - 0.5 * (제 1 회절 성분과 제 2 회절 성분의 각도 차)
도 7 은 회절 성분 간의 각도 차이를 기반으로 하는 커팅면 간의 각도 측정의 개념도이다. 도 7 에 보다 구체적으로 도시된 바와 같이, 제 1 면과 2 면 사이의 각도 θ 는 제 1 회절 성분과 제 2 회절 성분 사이의 각도 차인 Δθ를 이용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 제 1 면과 2 면 사이의 각도 θ 는 180 도 에서 제 1 회절 성분과 제 2 회절 성분 사이의 각도 차인 Δθ 에 1/2 를 곱한 값을 빼는 것에 의해서 계산될 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 방법의 흐름도이다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 방법은, 보석 샘플 지지부에 커팅된 보석 샘플을 마운팅 (단계 810) 할 수 있다. 예를 들어, 보석 샘플 지지부는, 세타 회전축, 2 세타 회전축, 카이 회전축 및 파이 회전축을 포함하는 4 개의 회전 축을 구비한 4 축 회전 장치일 수 있다. 여기서, 세타 회전축 및 2 세타 회전축은, 서로 동일한 축을 기준으로 회전하도록 구성되고, 카이 회전축은 세타 회전축과 직교하고, 파이 회전축은 세타 회전축 및 카이 회전축의 교점을 통과하고, 카이 회전축과 직교하도록 구성될 수 있다.
앞서 살핀 바와 같이, 2 세타 회전축에 따른 2 세타 회전은, 세타 회전축, 카이 회전축 및 파이 회전축의 회전에 독립적으로 수행될 수 있고, 카이 회전축에 따른 카이 회전은, 세타 회전축의 회전에 종속적으로 수행될 수 있으며, 파이 회전축에 따른 파이 회전은, 세타 회전축 및 카이 회전축의 회전에 종속적으로 수행될 수 있다. 또한, 2 세타 회전축에 따라 회전하는 2 세타 회전체에 레이저 빔을 감지하는 빔 센서가 장착될 수 있다.
보석 샘플을 마운팅하는 것은, 2 세타 회전축에 센서 면이 수직한 제 1 카메라 또는 2 세타 회전축 및 레이저 빔에 센서 면이 평행한 제 2 카메라 중 적어도 하나를 기반으로 회전 중심에 상기 제 1 면과 제 2 면의 경계선의 중심이 위치하도록 조정하는 것을 포함할 수 있다.
다시 도 8 을 참조하면, 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선에 레이저 빔을 조사 (단계 820) 할 수 있다. 여기서, 레이저 빔은 세타 회전축, 2 세타 회전축, 카이 회전축 및 파이 회전축이 교차하는 회전 중심 (Rotation Center, RC) 을 지나가고, 상기 2 세타 회전축에 직교하도록 조사될 수 있다. 빔 센서에 의해 최대 강도의 빔이 감지되는 2 세타 회전에서의 위치가 영점으로 설정되도록 구성될 수 있다. 한편, 레이저 빔은 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선의 중심에 조사될 수 있다. 또한, 회전 중심 (Rotation Center, RC) 에 레이저 빔을 조사하도록 구성될 수 있다.
다시 도 8 을 참조하면, 레이저 빔이 상기 경계선으로부터 회절된 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정 (단계830) 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 9 에 도시된 바와 같이, 빔 센서를 기반으로 제 1 면에 따른 제 1 회절 성분의 각도를 측정 (단계 831) 하고, 빔 센서를 기반으로 제 2 면에 따른 제 2 회절 성분의 각도를 측정 (단계 833) 하며, 제 1 회절 성분의 각도 및 제 2 회절 성분의 각도를 기반으로 각도 차를 결정 (단계 835) 하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 측정 대상인 보석의 커팅면인 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정할 수 있다. 일 측면에 따르면, 하기의 수학식을 기반으로 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 산출하도록 구성될 수 있다.
면간 각도 = 180 - 0.5 * (각도 차)
본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 방법의 개별적인 절차는 전술한 본 발명의 보석 커팅 감별 절차인 4 축 회절 장치 구성 (단계 110), 레이저 빔 정렬 (단계 120), 샘플 정렬 (단계 130), 빔 조사 및 반사 (단계 140) 또는 측정 및 분석 (단계 150) 중 적어도 하나와 관련하여 설명된 기술적 특징들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치 (1000) 는 보석 샘플 지지부 (1100), 광원 (1200), 카메라 (1300), 빔 센서 (1400) 및 제어부 (1500) 를 포함할 수 있다.
보석 샘플 지지부 (1100) 는 커팅된 보석 샘플을 마운팅할 수 있고, 광원 (1200) 은 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선에 레이저 빔을 조사하도록 구성될 수 있다. 제어부 (1500) 는 레이저 빔이 경계선으로부터 회절된 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정하도록 구성될 수 있다. 제어부 (1500) 는 예를 들어 컴퓨팅 디바이스에 의해 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치의 개별적인 구성 및 기술적 특징은 전술한 본 발명의 보석 커팅 감별 절차인 4 축 회절 장치 구성 (단계 110), 레이저 빔 정렬 (단계 120), 샘플 정렬 (단계 130), 빔 조사 및 반사 (단계 140) 또는 측정 및 분석 (단계 150) 중 적어도 하나와 관련하여 설명된 기술적 특징들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치에 대한 예시적인 구현 형태를 나타내고, 도 12 는 도 11 의 보석 커팅 감별 장치에 대한 사면도이다. 도 11 및 도 12 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 장치에 따르면, 쥬얼리 셀러가 처해있는 환경과 유사한 환경에서 작동 및 각도 측정이 가능하다. 보다 구체적으로, 도 13 은 보석 샘플에 대한 면간 각도의 측정 결과를 포함한 보석 샘플 촬영도의 예시도이고, 도 14 는 보석 샘플에 대한 면간 각도 측정 결과에 대한 그래프이다. 도 13 내지 도 14 에 도시된 바와 같이 실제 측정 대상 보석의 커팅면 간의 각도에 대한 측정이 가능하다.
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 보석 커팅 감별 방법이 수행될 수 있는 컴퓨팅 디바이스의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 15 를 참조하면, 컴퓨팅 시스템 (800) 은 플래시 스토리지 (810) , 프로세서 (820), RAM (830), 입출력 장치 (840) 및 전원 장치 (850) 를 포함할 수 있다. 또한, 플래시 스토리지 (810) 는 메모리 장치 (811) 및 메모리 컨트롤러 (812) 를 포함할 수 있다. 한편, 도 8에는 도시되지 않았지만, 컴퓨팅 시스템 (800) 은 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 전자 기기들과 통신할 수 있는 포트 (port) 들을 더 포함할 수 있다.
컴퓨팅 시스템 (800) 은 퍼스널 컴퓨터로 구현되거나, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA (personal digital assistant) 및 카메라 등과 같은 휴대용 전자 장치로 구현될 수 있다.
프로세서 (820) 는 특정 계산들 또는 태스크 (task) 들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서 (820) 는 마이크로프로세서 (micro-processor), 중앙 처리 장치 (Central Processing Unit, CPU)일 수 있다. 프로세서 (820) 는 어드레스 버스 (address bus), 제어 버스 (control bus) 및 데이터 버스 (data bus) 등과 같은 버스 (860) 를 통하여 RAM (830), 입출력 장치 (840) 및 플래시 스토리지 (810) 와 통신을 수행할 수 있다. 플래시 스토리지 (810) 는 도 5 내지 7에 도시된 실시예들의 플래시 스토리지를 이용하여 구현될 수 있다.
일 실시예에 따라, 프로세서 (820) 는 주변 구성요소 상호연결 (Peripheral Component Interconnect, PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다.
RAM (830) 는 컴퓨팅 시스템 (800) 의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 디램 (DRAM), 모바일 디램, 에스램 (SRAM), 피램 (PRAM), 에프램 (FRAM), 엠램 (MRAM), 알램 (RRAM) 을 포함하는 임의의 유형의 랜덤 액세스 메모리가 RAM (830)으로 이용될 수 있다.
입출력 장치 (840) 는 키보드, 키패드, 마우스 등과 같은 입력 수단 및 프린터, 디스플레이 등과 같은 출력 수단을 포함할 수 있다. 전원 장치 (850) 는 컴퓨팅 시스템 (800) 의 동작에 필요한 동작 전압을 공급할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가되어질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.
전술한 실시 예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시 예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (17)

  1. 보석 샘플 지지부에 커팅된 보석 샘플을 마운팅하는 단계;
    측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선에 레이저 빔을 조사하는 단계; 및
    상기 레이저 빔이 상기 경계선으로부터 회절된 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 상기 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정하는 단계를 포함하는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보석 샘플 지지부는,
    세타 회전축, 2 세타 회전축, 카이 회전축 및 파이 회전축을 포함하는 4 개의 회전 축을 구비한 4 축 회전 장치인, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 세타 회전축 및 2 세타 회전축은, 서로 동일한 축을 기준으로 회전하도록 구성되고,
    상기 카이 회전축은, 상기 세타 회전축과 직교하고,
    상기 파이 회전축은, 상기 세타 회전축 및 상기 카이 회전축의 교점을 통과하고, 상기 카이 회전축과 직교하는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 2 세타 회전축에 따라 회전하는 2 세타 회전체에 상기 레이저 빔을 감지하는 빔 센서가 장착되는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 2 세타 회전축에 따른 2 세타 회전은,
    상기 세타 회전축, 상기 카이 회전축 및 상기 파이 회전축의 회전에 독립적으로 수행되는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 카이 회전축에 따른 카이 회전은,
    상기 세타 회전축의 회전에 종속적으로 수행되는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 파이 회전축에 따른 파이 회전은,
    상기 세타 회전축 및 상기 카이 회전축의 회전에 종속적으로 수행되는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 빔을 조사하는 단계는,
    상기 세타 회전축, 2 세타 회전축, 카이 회전축 및 파이 회전축이 교차하는 회전 중심 (Rotation Center, RC) 을 지나가고, 상기 2 세타 회전축에 직교하도록 상기 레이저 빔을 조사하도록 구성되는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은, 가시 광선인, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 빔 센서에 의해 최대 강도의 빔이 감지되는 2 세타 회전에서의 위치가 영점으로 설정되는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔을 조사하는 단계는,
    상기 측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선의 중심에 상기 레이저 빔을 조사하도록 구성되는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 레이저 빔을 조사하는 단계는,
    상기 회전 중심 (Rotation Center, RC) 에 상기 레이저 빔을 조사하도록 구성되는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 보석 샘플을 마운팅하는 단계는,
    상기 2 세타 회전축에 센서 면이 수직한 제 1 카메라; 또는
    상기 2 세타 회전축 및 상기 레이저 빔에 센서 면이 평행한 제 2 카메라 중 적어도 하나를 기반으로 상기 회전 중심에 상기 제 1 면과 제 2 면의 경계선의 중심이 위치하도록 조정하는 단계를 더 포함하는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 빔 센서를 기반으로 상기 제 1 면에 따른 제 1 회절 성분의 각도를 측정하는 단계;
    상기 빔 센서를 기반으로 상기 제 2 면에 따른 제 2 회절 성분의 각도를 측정하는 단계; 및
    상기 제 1 회절 성분의 각도 및 제 2 회절 성분의 각도를 기반으로 상기 각도 차를 결정하는 단계를 포함하는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는,
    하기의 수학식을 기반으로 상기 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 산출하도록 구성되는, 범용 보석 커팅 감별 방법.
    면간 각도 = 180 - 0.5 * (각도 차)
  16. 커팅된 보석 샘플을 마운팅하는 보석 샘플 지지부;
    측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선에 레이저 빔을 조사하도록 구성된 광원; 및
    상기 레이저 빔이 상기 경계선으로부터 회절된 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 상기 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정하는 제어부를 포함하는, 범용 보석 커팅 감별 장치.
  17. 컴퓨터의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행되었을 때, 상기 프로세서로 하여금,
    측정 대상 보석의 제 1 면과 제 2 면의 경계선에 레이저 빔이 조사되도록 제어하고; 그리고
    상기 레이저 빔이 상기 경계선으로부터 회절된 제 1 회절 성분 및 제 2 회절 성분의 각도 차를 기반으로 상기 제 1 면과 제 2 면 사이의 각도를 측정하게 하도록 구성되는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
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