Автоматический робот для полировки драгоценных камней
AUTOMATIC ROBOT FOR POLISHING GEMSTONES

Область техники
Изобретение в целом относится к области полировки драгоценных камней. В частности, изобретение относится к полностью автоматическому роботу для полировки драгоценных камней.
Предшествующий уровень техники
Описание уровня техники включает информацию, которая может быть полезна для понимания изобретения. Это не означает, что любая представленная информация относится к предшествующему уровню техники или к заявленному в настоящее время изобретению, или, что любая публикация, на которую конкретно или неявно дается ссылка, относится к предшествующему уровню техники.
Драгоценные камни, такие как алмазы или бирюза, предназначенные для ювелирных изделий, должны быть огранены и отполированы. Алмаз, являющийся самым дорогим драгоценным камнем, представляет собой бесцветный минерал, состоящий из чистого углерода, кристаллизованного в виде октаэдров, додекаэдров и кубов в кубической сингонии. Чтобы получить бриллиант весом в один карат, необходимо добыть и просеять приблизительно двести пятьдесят тонн руды. Для производства бриллианта весом в 1 карат требуется в среднем 3,5-каратный алмаз.
Ограненные алмазы оценивают по правилу «четыре C», то есть по четырем параметрам: вес в каратах, цвет, чистота и огранка. Красота и ценность бриллианта всегда зависит от рук мастера. Огранка является одним из основных показателей ценности бриллианта. Качество огранки определяет блеск бриллианта. Максимальный блеск достигается за счет правильного размера фасет, правильного соотношения углов и тончайшей шлифовки с выравниванием неровностей на поверхности до нескольких нанометров. Для обработки алмаз закрепляют в держателе, удерживаемом посредством хвостовика, и выравнивают относительно рабочего элемента. Выравнивание алмазов необходимо для получения фасет правильных углов и размеров. Соответственно, шлифовка и полировка являются общепринятыми операциями обработки алмазов. Как правило, алмазы полируют механически на поворотном столе или скайфе (scaife). Скайф представляет собой массивный чугунный, горизонтально вращающийся полировальный круг с рабочей поверхностью, импрегнированной маслом и алмазным порошком.
При обработке алмазов (или искусственных драгоценных камней) обрабатываемый алмаз обычно закрепляют в держателе алмаза и затем прижимают к скайфу с определенным усилием для формирования фасет на алмазе. В процессе формирования фасет с разными углами наклона относительно центральной оси алмаза держатель, удерживающий алмаз, должен совершить три типа режима движений относительно вращающейся полирующей поверхности, установленной в неподвижном положении, а именно: (i) режим наклонного движения, при котором угол центральной оси держателя алмаза регулируется в плоскости, перпендикулярной полирующей поверхности, для корректировки угла наклона формируемой фасеты, (ii) режим движения с вертикальной подачей, при котором обеспечивается величина подачи держателя строго вертикально относительно полирующей поверхности, и (iii) режим пошагового движения, при котором обеспечиваются повороты держателя алмаза на определенный угол вокруг центральной оси для полировки почти полностью обработанной фасеты.
К настоящему времени было разработано множество устройств для полировки драгоценных камней, которые могут по меньшей мере частично, обеспечить указанные три режима механических движений. Однако указанные устройства требуют значительного вмешательства оператора как до, так и во время производственного процесса с точки зрения необходимости ручной корректировки и/или проверки углов, стабильности, вибрации и подобных параметров, следовательно, далеки от желаемого уровня автоматизации процесса производства ювелирных изделий. К указанной проблеме следует добавить неточность обработки, связанную с ошибками при сборке устройства, либо с механической деформацией в процессе использования устройства и т.п.
Исходя из вышесказанного, в данной области техники существует необходимость в разработке полностью автоматического робота для полировки драгоценных камней, который способен выполнять полировку и/или фасетирование драгоценных камней с высокой степенью точности и без какого-либо вмешательства оператора. Также существует необходимость в способе полировки драгоценных камней, реализуемом посредством полностью автоматического робота для полировки драгоценных камней. Изобретение позволяет удовлетворить как описанные, так и прочие потребности, а также преодолеть недостатки, присущие известным устройствам и способам.
Задача изобретения
Задачей изобретения является преодоление недостатков известных устройств для полировки драгоценных камней и способов полировки драгоценных камней с использованием этих устройств.
Другой задачей изобретения является создание полностью автоматического робота для полировки драгоценных камней.
Еще одной задачей изобретения является создание полностью автоматического робота для полировки драгоценных камней, который не требует вмешательства оператора.
Другой задачей изобретения является создание полностью автоматического робота для полировки драгоценных камней, обладающего высоким уровнем точности и аккуратности.
Следующая задача изобретения заключается в создании способа полировки драгоценных камней, в котором используется полностью автоматический робот для полировки драгоценных камней при малых временных затратах.
Другая задача изобретения заключается в создании способа полировки драгоценных камней, в котором используется автоматический, легко настраиваемый робот для полировки драгоценных камней.
Еще одна задача изобретения заключается в создании экономически эффективного способа полировки драгоценных камней, в котором используется автоматический робот для полировки драгоценных камней.
Раскрытие изобретения
Изобретение в целом относится к области полировки драгоценных камней. В частности, изобретение относится к полностью автоматическому роботу для полировки драгоценных камней.
Одним объектом изобретения является автоматический робот для полировки драгоценных камней, включающий в себя: блок полировки драгоценных камней, который содержит держатель драгоценного камня для поддерживания драгоценного камня в контакте с абразивной поверхностью и выполнен с возможностью полировки указанного драгоценного камня при множестве итераций на основании сигнала обратной связи; блок захвата изображений, способный захватывать в течение одной или более из множества итераций по меньшей мере одно изображение драгоценного камня; и блок обработки изображений, содержащий один или более процессоров, предназначенных в течение каждой одной или более из множества итераций анализировать по меньшей мере одно изображение драгоценного камня по одному или множеству параметров драгоценного камня, причем блок обработки изображений дополнительно способен сравнивать один или множество анализируемых параметров драгоценного камня с одним или множеством заранее определенных параметров драгоценного камня в течение каждой указанной одной или более из множества итераций для генерирования сигнала обратной связи, который должен передаваться в блок полировки драгоценных камней.
В одном из вариантов осуществления изобретения абразивная поверхность центрирована вдоль оси оправки. В одном из вариантов осуществления изобретения блок полировки драгоценных камней дополнительно содержит первый приводной блок, функционально связанный с оправкой для приведения в движение указанной оправки вокруг ее оси. В одном из вариантов осуществления изобретения блок полировки драгоценных камней дополнительно содержит второй приводной блок, функционально связанный с держателем драгоценного камня, чтобы обеспечить по меньшей мере одну степень подвижности указанного держателя драгоценного камня. В одном из вариантов осуществления изобретения второй приводной блок, функционально связанный с держателем драгоценного камня, обеспечивает пять или более степеней подвижности.
В одном из вариантов осуществления изобретения блок обработки изображений выполнен с возможностью передачи сигнала обратной связи к первому приводному блоку и/или второму приводному блоку, согласно которому регулируется движение, сообщаемое, соответственно, оправке и держателю драгоценного камня. В одном из вариантов осуществления изобретения держатель драгоценного камня может содержать патрон или зажим, соединяемый с возможностью отсоединения с цангой, в которой закреплен указанный драгоценный камень. В одном из вариантов осуществления изобретения один или множество анализируемых параметров драгоценного камня и один или множество заранее определенных параметров драгоценного камня выбирают из: размера площадки, и/или угла коронки, и/или глубины коронки, и/или диаметра рундиста, и/или угла павильона, и/или глубины павильона, и/или количества фасет, и/или размера фасеты, и/или пропорции фасет, и/или половин, и/или угла фасеты, и/или взаимного расположения фасет. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений функционально связан с блоком освещения, который выполнен с возможностью освещения по меньшей мере одной фасеты драгоценного камня. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений функционально связан с третьим приводным блоком. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений функционально связан с блоком для очистки драгоценного камня. В одном из вариантов осуществления изобретения блок для очистки драгоценного камня содержит щетку, функционально связанную с четвертым приводным блоком. В одном из вариантов осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней дополнительно содержит датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления драгоценного камня на указанную абразивную поверхность. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений выполнен с возможностью захвата по меньшей мере одного изображения драгоценного камня под любым углом.
Другим объектом изобретения является способ полировки драгоценных камней, включающий в себя этапы, на которых: (а) удерживают драгоценный камень держателем драгоценного камня; (b) захватывают по меньшей мере одно изображение драгоценного камня блоком захвата изображений; (c) анализируют захваченное изображение по одному или множеству параметров драгоценного камня посредством блока обработки изображений; (d) сравнивают одно или множество анализируемых параметров драгоценного камня с одним или множеством заранее определенных параметров драгоценного камня посредством блока обработки изображений; (e) передают сигнал обратной связи на основании указанного сравнения в блок полировки драгоценных камней, содержащий держатель драгоценного камня, удерживающий указанный драгоценный камень; (f) приводят драгоценный камень в контакт с абразивной поверхностью на основании сигнала обратной связи; и (g) повторяют этапы (b) - (f) до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение с требуемой точностью одного или множества анализируемых параметров драгоценного камня с одним или множеством заранее определенных параметров драгоценного камня.
В одном из вариантов осуществления изобретения один или множество анализируемых параметров драгоценного камня и один или множество заранее определенных параметров драгоценного камня выбирают из: размера площадки, и/или угла коронки, и/или глубины коронки, и/или диаметра рундиста, и/или угла павильона, и/или глубины павильона, и/или количества фасет, и/или размера фасеты, и/или пропорции фасет, и/или половин, и/или угла фасеты, и/или взаимного расположения фасет. В одном из вариантов осуществления изобретения этап приведения драгоценного камня в контакт с абразивной поверхностью в оправке, включает в себя регулируемое перемещение оправки, несущей абразивную поверхность, и/или регулируемое перемещение держателя драгоценного камня до или в процессе контакта драгоценного камня с абразивной поверхностью на основании сигнала обратной связи. В одном из вариантов осуществления изобретения этапы (b) - (f) повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение по меньшей мере на 50% одного или множества анализируемых параметров с одним или множеством заранее определенных параметров. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, этапы (b) - (f) повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение по меньшей мере на 90% одного или множества анализируемых параметров с одним или множеством заранее определенных параметров.
Различные объекты, особенности, аспекты и преимущества предмета изобретения станут более понятны из последующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые компоненты.
Краткое описание чертежей
Для облегчения понимания сути изобретения в описании делается ссылка на чертеж, который включен в описание изобретения, являясь его составной частью. Чертеж поясняет пример вариантов осуществления изобретения и, наряду с описанием, предназначен для пояснения принципов изобретения.
На фиг. 1 схематически показаны части/компоненты автоматического робота для полировки драгоценных камней согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Варианты осуществления изобретения
Далее приведено подробное описание вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертеж. Варианты осуществления изобретения описаны достаточно подробно, чтобы доходчиво раскрыть изобретение. Между тем, количество используемых деталей не ограничивает предполагаемые изменения вариантов осуществления изобретения; напротив, допускаются всевозможные модификации, эквиваленты и альтернативы, не выходящие за рамки существа и объема изобретения, определенных формулой изобретения.
Каждый из пунктов формулы определяет отдельное изобретение, которое, в случае нарушения исключительных прав, признается включающим эквиваленты различных элементов или ограничений, указанных в формуле. В зависимости от контекста, в некоторых случаях все ссылки на «изобретение» могут относиться только к конкретным вариантам его осуществления. В других случаях ссылки на «изобретение» будут рассматриваться как относящиеся к предмету изобретения, определяемому в одном или нескольких, но не обязательно во всех пунктах формулы изобретения.
В описании изобретения и в формуле изобретения использование форм единственного числа применительно к компонентам не исключает использования форм множественного числа, если контекст явно не требует иного. Кроме того, в описании предлог «в» может использоваться в значении как «в», так и «на», если контекст явно не требует иного.
Все описанные этапы могут быть выполнены в любом подходящем порядке, если в не указано иное или иное не противоречит контексту. Каждый из или все примеры, приведенные в описании определенных вариантов осуществления изобретения, а также вводные слова (например, «такой как»), привязанные к примеру, используются лишь для лучшего прояснения изобретения и никоим образом не ограничивают объем изобретения. Никакое выражение в описании не должно истолковываться как указывающее на любой не заявленный элемент, существенный для практического применения изобретения.
Используемые понятия определены далее. Если понятие, используемое в формуле изобретения, не определено далее, специалисты в данной области техники должны понимать его в самом широком смысле, как это отражено в печатных публикациях и в патентах, выданных на момент подачи заявки.
Понятие «драгоценный камень», используемое на протяжении всего описания изобретения, охватывает целиком природные и синтетические алмазы, а также другие драгоценные и полудрагоценные камни, известные или признанные специалистами в данной области техники.
Изобретение в общем относится к области полировки драгоценных камней. В частности, изобретение относится к полностью автоматическому роботу для полировки драгоценных камней.
Одним объектом изобретения является автоматический робот для полировки драгоценных камней, включающий в себя: блок полировки драгоценных камней, который содержит держатель драгоценного камня для поддерживания драгоценного камня в контакте с абразивной поверхностью и выполнен с возможностью полировки указанного драгоценного камня при множестве итераций на основании сигнала обратной связи; блок захвата изображений, способный захватывать в течение одной или более из множества итераций по меньшей мере одно изображение драгоценного камня; и блок обработки изображений, содержащий один или более процессоров, предназначенных в течение каждой одной или более из множества итераций анализировать по меньшей мере одно изображение драгоценного камня по одному или множеству параметров драгоценного камня, причем блок обработки изображений дополнительно способен сравнивать один или множество анализируемых параметров драгоценного камня с одним или множеством заранее определенных параметров драгоценного камня в течение каждой указанной одной или более из множества итераций, чтобы по результатам указанного сравнения генерировать сигнал обратной связи, который должен передаваться в блок полировки драгоценных камней.
В одном из вариантов осуществления изобретения абразивная поверхность центрирована вдоль оси оправки. В одном из вариантов осуществления изобретения блок полировки драгоценных камней дополнительно содержит первый приводной блок, функционально связанный с оправкой для приведения в движение указанной оправки вокруг ее оси. В одном из вариантов осуществления изобретения блок полировки драгоценных камней дополнительно содержит второй приводной блок, функционально связанный с держателем драгоценного камня, чтобы обеспечить по меньшей мере одну степень подвижности указанного держателя драгоценного камня. В одном из вариантов осуществления изобретения второй приводной блок, функционально связанный с держателем драгоценного камня, обеспечивает пять или более степеней подвижности держателя.
В одном из вариантов осуществления изобретения блок обработки изображений выполнен с возможностью передачи сигнала обратной связи первому приводному блоку и/или второму приводному блоку для регулирования движения оправки и держателя драгоценного камня, соответственно. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения держатель драгоценного содержит патрон или зажим, соединенный с возможностью отсоединения с цангой, в которой закреплен указанный драгоценный камень. В одном из вариантов осуществления изобретения один или множество анализируемых параметров драгоценного камня и один или множество заранее определенных параметров драгоценного камня выбирают из: размера площадки, и/или угла коронки, и/или глубины коронки, и/или диаметра рундиста, и/или угла павильона, и/или глубины павильона, и/или количества фасет, и/или размера фасеты, и/или пропорции фасет, и/или половин, и/или угла фасеты, и/или взаимного расположения фасет. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений функционально связан с блоком освещения, который выполнен с возможностью освещения по меньшей мере одной фасеты драгоценного камня. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений функционально связан с третьим приводным блоком. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений функционально связан с блоком для очистки драгоценного камня. В одном из вариантов осуществления изобретения блок для очистки драгоценного камня содержит щетку, функционально связанную с четвертым приводным блоком. В одном из вариантов осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней дополнительно содержит датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления драгоценного камня на указанную абразивную поверхность. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений выполнен с возможностью захвата по меньшей мере одного изображения драгоценного камня под любым углом.
Другим объектом изобретения является способ полировки драгоценных камней, включающий в себя этапы, на которых: (а) удерживают драгоценный камень держателем; (b) захватывают по меньшей мере одно изображение драгоценного камня блоком захвата изображений; (c) анализируют захваченное изображение по одному или множеству параметров драгоценных камней посредством блока обработки изображений; (d) сравнивают один или множество анализируемых параметров драгоценного камня с одним или множеством заранее определенных параметров драгоценного камня посредством блока обработки изображений; (e) передают сигнал обратной связи на основании указанного сравнения в блок полировки драгоценных камней, содержащий держатель, удерживающий указанный драгоценный камень; (f) приводят драгоценный камень в контакт с абразивной поверхностью на основании сигнала обратной связи; и (g) повторяют этапы (b) - (f) до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение с требуемой точностью одного или множества анализируемых параметров драгоценного камня с одним или множеством заранее определенных параметров драгоценного камня. Понятие «требуемая точность» обозначает достижение условия, при котором обеспечивается по меньшей мере необходимый/требуемый процент совпадения одного или множества анализируемых параметров драгоценного камня с одним или множеством заранее определенных параметров драгоценного камня, например, требуемая точность может быть условием, при котором достигается совпадение на 50% одного или множества анализируемых параметров драгоценного камня с одним или множеством заранее определенных параметров драгоценного камня. Соответственно, специалистам в данной области техники понятно, что способ согласно изобретению также может быть успешно реализован в производстве полуполированных драгоценных камней, то есть применение способа согласно изобретению не ограничивается производством полированных драгоценных камней.
В одном из вариантов осуществления изобретения один или множество анализируемых параметров драгоценного камня и один или множество заранее определенных параметров драгоценного камня выбирают из: размера площадки, и/или угла коронки, и/или глубины коронки, и/или диаметра рундиста, и/или угла павильона, и/или глубины павильона, и/или количества фасет, и/или размера фасеты, и/или пропорции фасет, и/или половин, и/или угла фасеты, и/или взаимного расположения фасет. В одном из вариантов осуществления изобретения этап приведения драгоценного камня в контакт с абразивной поверхностью в оправке включает в себя регулируемое перемещение оправки, несущей абразивную поверхность, и/или регулируемое перемещение держателя драгоценного камня до или в процессе контакта драгоценного камня с абразивной поверхностью на основании сигнала обратной связи. В одном из вариантов осуществления изобретения этапы (b) - (f) повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение по меньшей мере на 10% одного или множества анализируемых параметров с одним или множеством заранее определенных параметров. В одном из вариантов осуществления изобретения этапы (b) - (f) повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение по меньшей мере на 50% одного или множества анализируемых параметров с одним или множеством заранее определенных параметров. В одном из вариантов осуществления изобретения этапы (b) - (f) повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение по меньшей мере на 90% одного или множества анализируемых параметров с одним или множеством заранее определенных параметров. В одном из вариантов осуществления изобретения этапы (b) - (f) повторяются до тех пор, пока не будет достигнуто полное совпадение одного или множества анализируемых параметров с одним или множеством заранее определенных параметров.
На фиг. 1 схематически показаны части/компоненты автоматического робота для полировки драгоценных камней согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Как показано на фиг. 1, автоматический робот для полировки драгоценных камней содержит: блок полировки драгоценных камней, содержащий держатель (21) для поддерживания драгоценного камня в контакте с абразивной поверхностью (не показана) и выполненный с возможностью полировки указанного драгоценного камня; блок (14) захвата изображений, предназначенный захватывать по меньшей мере одно изображение драгоценного камня; и блок обработки изображений (не показан), способный анализировать указанное захваченное изображение по любому из параметров или сочетанию параметров драгоценного камня. В одном из вариантов осуществления изобретения блок полировки драгоценных камней содержит держатель драгоценного камня, абразивную поверхность (такую как скайф и т.п.) и приводной блок(и) для позиционирования драгоценного камня в требуемом положении относительно абразивной поверхности. Специалистам в данной области техники понятно, что любое другое устройство/компонент может составлять часть блока полировки драгоценных камней и оказывать влияние и/или способствовать полировке драгоценных камней, не выходя за рамки объема и сущности изобретения. Кроме того, следует отметить, хотя компоненты/устройства, в частности, держатель драгоценного камня, абразивная поверхность (такая как скайф и т.п.) и приводной блок(и), для примера описаны как часть блока полировки драгоценных камней, указанные компоненты/устройства могут быть сформированы или размещены, либо функционально связаны между собой иным образом при условии обеспечения требуемой полировки драгоценных камней.
В одном из вариантов осуществления изобретения параметры драгоценного камня выбирают из группы, включающей в себя: размер площадки, угол коронки, глубину коронки, диаметр рундиста, угол павильона, глубину павильона, количество фасет, размер фасет, пропорции фасет, половин, угол фасеты и взаимное расположение фасет, но не ограничиваясь перечисленным. В одном из вариантов осуществления изобретения блок обработки изображений может быть сформирован либо в самом блоке (14) захвата изображений, например в камере, либо может быть сформирован на удаленном сервере, с которым устройство/робот функционально/коммуникативно связан, чтобы обеспечивалась обработка/оценка захваченного изображения по любому параметру или сочетанию параметров драгоценного камня. Блок обработки данных может представлять собой один единственный процессор или группу из нескольких процессоров, которые фактически также могут быть размещены внутри самого устройства/робота и функционально связаны с блоком (14) захвата изображений, чтобы в режиме реального времени выполнять обработку изображения, захваченного блоком (14) захвата изображений (например камерой).
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения основание (3) может соединено с оправкой абразивной поверхности с возможностью отсоединения, центрированной вдоль ее оси (например, скайфом и т.п., не показан на чертеже). В одном из вариантов осуществления изобретения скайф поддерживается оправкой. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения оправка может быть соединена с первым приводным блоком, который обеспечивает ее движение и/или перемещение.
В одном из вариантов осуществления изобретения основание (3) содержит ось (2) поворота, установленную вертикально, и балку (1), обеспечивающую угловое выравнивание и выравнивание по высоте относительно абразивной поверхности (вращающегося скайфа и т.п.). В одном из вариантов осуществления изобретения балка (1) выполнена с поворотным приводом (4) балки, обеспечивающий ее перемещение относительно основания (3) и/или абразивной поверхности. На одном конце балки (1) установлена головка (5), которая посредством направляющей (6) и привода (7) может перемещаться вертикально. В одном из вариантов осуществления изобретения головка дополнительно соединена с датчиком (8) давления.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, головка (5) может содержать любой из перечисленных приводов, либо комбинацию из поворотного привода (9) для выбора/изменения направления полировки, поворотного привода (10) для выбора/изменения угла полировки, привода (11) вращения шпинделя для выбора фасет; а также содержит держатель (21) драгоценного камня с пневматическим патроном (12), в котором может быть закреплена цанга (13) с драгоценным камнем.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, любой из перечисленных приводов, либо комбинация из поворотного привода (9) для выбора/изменения направления полировки, поворотного привода (10) для выбора/изменения угла полировки, привода (11) вращения шпинделя для выбора фасет может формировать второй приводной блок, работа которого регулируется посредством сигнала обратной связи. Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения, любой из перечисленных, либо комбинация из оси (2) поворота, поворотного привода (4) балки, привода (7), поворотного привода (9), поворотного привода (10) и привода (11) вращения для выбора фасет может формировать второй приводной блок, работа которого регулируется посредством сигнала обратной связи. Хотя понятие «второй приводной блок», используемое во всем описании изобретения, относится к приводному блоку, содержащему приводной блок для выбора/изменения направления полировки, приводной блок для выбора/изменения угла полировки, привод вращения для выбора фасет и т.п., следует понимать, что в рамках понятия «второй приводной блок» находится любой другой приводной блок, сформированный как часть устройства, либо другим образом, который известен или признан специалистами в данной области техники, и обеспечивающий фактически регулировку или способствующий регулировке положения драгоценного камня относительно абразивной поверхности (такой как скайф), то есть обеспечивающий регулировку или способствующий регулировке процесса полировки драгоценных камней.
В одном из вариантов осуществления изобретения основание (3) соединено с возможностью отсоединения с блоком (14) захвата изображений. В одном из вариантов осуществления изобретения блок (14) захвата изображений заключен по меньшей мере частично в корпус (15). В одном из вариантов осуществления изобретения корпус (15) дополнительно содержит одну или множество оптических линз и по меньшей мере один осветительный блок (18). В одном из вариантов осуществления изобретения корпус (15) вмещает блок (14) захвата изображений, одну или множество оптических линз и по меньшей мере один осветительный блок (18) (альтернативно и синонимично называемое «блоком освещения»), при этом соединен с возможностью отсоединения с балкой (1) посредством направляющей (17) и третьего приводного блока (16) для способности перемещаться в продольном направлении. В качестве альтернативы по меньшей мере один осветительный блок (18) и третий приводной блок (16) могут быть выполнены в виде отдельного блока, отделенного от корпуса (15), вмещающего блок захвата изображений. Специалисты в данной области техники понимают, что блок освещения и блок захвата изображений могут быть позиционированы/выполнены относительно драгоценного камня как часть робота в соответствии с требованиями способа полировки драгоценного камня. В частности, блок освещения может быть позиционирован под надлежащим углом относительно блока захвата изображений, чтобы обеспечивалось должное освещение одной или множества фасет обрабатываемого драгоценного камня и/или всего драгоценного камня и могло быть захвачено одно или множество изображений драгоценного камня/фасеты(фасет) драгоценного камня. Как показано на фиг. 1, блок освещения и блок захвата изображений могут быть расположены на одной и той же стороне/передней стороне относительно драгоценного камня, удерживаемого держателем драгоценного камня. В качестве альтернативы, блок освещения может быть расположен напротив блока захвата изображений и параллельно ему, чтобы, согласно выбранному методу профильной огранки, драгоценный камень освещался с одной стороны и захватывалось одно или множество изображений с противоположной стороны. В одном из вариантов осуществления изобретения блок освещения выполнен с возможностью освещения драгоценного камня под требуемым углом. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений выполнен с возможностью захвата по меньшей мере одного изображения драгоценного камня под любым углом.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения осветительный блок может содержать светодиод или лампу накаливания, либо являться любым осветительным блоком другого типа, который известен или признан специалистами в данной области техники, без отступления от объема и сущности изобретения. В одном из вариантов осуществления изобретения имеется множество осветительных блоков, каждый из которых освещает определенную фасету и функционально связан с автоматическим роботом для полировки драгоценных камней. Альтернативно, может иметься один осветительный блок, который является частью робота и освещает обрабатываемую фасету. Альтернативно, может использоваться один осветительный блок, выполненный с возможностью освещения множества обрабатываемых фасет. Альтернативно, может использоваться один осветительный блок, выполненный с возможностью освещения всего обрабатываемого драгоценного камня. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней может содержать по меньшей мере один осветительный блок для освещения любого из перечисленных, либо того или иного сочетания: обрабатываемой фасеты, нескольких обрабатываемых фасет, обрабатываемого драгоценного камня. Осветительный блок главным образом предназначен способствовать блоку захвата изображений захватывать изображения драгоценного камня/камня, подвергающегося обработке.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения блок для очистки драгоценного камня, например щетка, но не ограничиваясь этим, связан с корпусом (15) и предназначен выполнять очистку полируемого алмаза. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения щетка (19) соединена с четвертым приводным блоком (20), обеспечивающим движение/перемещение щетки. Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения блок для очистки драгоценного камня представляет собой щетку в комбинации с чистящим материалом для драгоценного камня. Тем не менее, любой другой блок для очистки обрабатываемого драгоценного камня, известный или признанный специалистами в данной области техники, может применяться без отступления от объема и сущности изобретения.
В одном из вариантов осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней имеет базу данных с основным прайс-листом или прейскурантом Рапапорта, содержащим множество заранее определенных параметров драгоценного камня, таких как размер площадки, угол коронки, глубина коронки, диаметр рундиста, угол павильона, глубина павильона, количество фасет, размер фасет и пропорции фасет, но не ограничиваясь этим. Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней может быть функционально связан с вычислительным устройством, содержащим основной прайс-лист или прейскурант Рапапорта с множеством заранее определенных (иначе называемых требуемыми параметрами драгоценных камней) параметров драгоценных камней, таких как размер площадки, угол коронки, глубина коронки, диаметр рундиста, угол павильона, глубина павильона, количество фасет, размеры фасет и пропорции фасет, но не ограничиваясь этим. Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней может быть снабжен устройством ввода, облегчающим и/или упрощающим ввод пользователем заранее определенных параметров драгоценного камня, таких как размер площадки, угол коронки, глубина коронки, диаметр рундиста, угол павильона, глубина павильона, количество фасет, размеры фасет и пропорции фасет, но не ограничиваясь этим. Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней может быть снабжен устройством ввода, облегчающим и/или упрощающим ввод предварительно разработанного (то есть требуемого) проекта огранки (изображения), который необходимо выполнить при обработке необработанного или полуполированного драгоценного камня с использованием автоматического робота для полировки драгоценных камней согласно изобретению.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений способен захватывать одно или множество изображений необработанного или полуполированного драгоценного камня. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений выполнен с возможностью перемещения для захвата изображений необработанного или полуполированного драгоценного камня под разными углами. Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения блок захвата изображений является неподвижным, в то время как держатель драгоценного камня выполнен с возможностью перемещения, что позволяет выполнить захват изображения необработанного или полуполированного драгоценного камня под разными углами. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений и держатель драгоценного камня способны перемещаться относительно друг друга, что позволяет выполнить захват изображения необработанного или полуполированного драгоценного камня под разными углами.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней способен анализировать захваченное изображение (изображения) по одному или более параметрам драгоценного камня, включая: размер площадки, угол коронки, глубину коронки, диаметр рундиста, угол павильона, глубину павильона, количество фасет, размеры фасет, пропорции фасет, половин, угол фасет и взаимное расположение фасет. В одном из вариантов осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней способен сравнивать анализируемые параметры с заранее определенными параметрами драгоценного камня, предоставляемыми автоматическому роботу для полировки драгоценных камней посредством любого из перечисленных, либо сочетания, а именно, базы данных, функционально связанной с автоматическим роботом для полировки драгоценных камней и содержащей основной прайс-лист или прейскурант Рапапорта с множеством заранее определенных параметров драгоценных камней; вычислительного устройства, функционально связанного с автоматическим роботом для полировки драгоценных камней и содержащего основной прайс-лист или прейскурант Рапапорта с множеством заранее определенных параметров драгоценных камней; устройства ввода, функционально связанного с автоматическим роботом для полировки драгоценных камней, облегчающего ввод и или внесение пользователем заранее определенных параметров драгоценного камня; устройства ввода, облегчающего и/или упрощающего ввод предварительно разработанного проекта огранки (изображения), который необходимо выполнить при обработке необработанного или полуполированного драгоценного камня.
В одном из вариантов осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней выполнен с возможностью полировки драгоценных камней при множестве итераций. Предпочтительно, в течение каждой итерации работа блока полировки драгоценных камней регулируется посредством сигнала обратной связи. Блок захвата изображений захватывает в течение каждой одной или более из множества итераций по меньшей мере одно изображение драгоценного камня, а блок обработки изображений анализирует в течение каждой одной или более из множества итераций по меньшей мере одно изображение драгоценного камня по одному или множеству параметров драгоценного камня. Кроме того, блок обработки изображений сравнивает в течение каждой одной или более из множества итераций один или более анализируемых параметров драгоценного камня с одним или более заранее определенными параметрами драгоценного камня для формирования сигнала обратной связи, который должен быть передан в блок полировки драгоценных камней. В соответствии с сигналом обратной связи регулируется работа блока полировки драгоценных камней (например, посредством регулирования работы первого приводного блока и/или второго приводного блока). Например, алмаз, который должен быть отполирован, сначала фиксируется в держателе драгоценного камня, затем блок захвата изображений захватывает по меньшей мере одно изображение указанного драгоценного камня. Далее блок обработки изображений анализирует захваченное изображение для оценки угла коронки алмаза. Затем блок обработки изображений сравнивает измеренный угол коронки с требуемым/заданным углом коронки. По результатам сравнения блок обработки изображений генерирует сигнал обратной связи, который передается в блок полировки драгоценных камней. В зависимости от сигнала обратной связи, работа оси (2) поворота, и/или поворотного привода (4) балки, и/или привода (7), и/или поворотного привода (9), и/или поворотного привода (10), и/или привода (11) поворотного шпинделя для выбора фасет регулируется для удерживания алмаза в требуемой ориентации вплотную к вращающемуся скайфу для достижения угла коронки близкого/приближенного к требуемому/заданному углу коронки. Затем алмаз очищают чистящей щеткой, после чего блок захвата изображений захватывает одно или более изображений алмаза. Захваченное вновь изображение(я) блок обработки изображений анализирует относительно угла коронки алмаза, сравнивая его с требуемым углом коронки, и генерирует сигнал обратной связи. По достижении требуемого угла коронки огранка может быть завершена, таким образом фасеты обрабатываются одна за другой до получения полированного драгоценного камня с требуемыми параметрами. Соответственно, все операции блока полировки драгоценных камней точно регулируются посредством сигнала обратной связи без какого-либо вмешательства оператора.
В одном из вариантов осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней способен регулировать полировку и/или фасетирование необработанного или полуполированного драгоценного камня по результатам сравнения параметров анализируемого драгоценного камня с заранее определенными параметрами драгоценного камня. Фактически, автоматический робот для полировки драгоценных камней согласно изобретению не опирается на косвенные методы оценки параметров посредством измерения взаимного расположения механических деталей гранильного/полировального станка, как в традиционных системах и способах. Вместо этого автоматический робот для полировки драгоценных камней согласно изобретению выполняет непосредственное оптическое измерение камня или драгоценного камня при захвате одного или более его изображений с последующим анализом захваченных изображений. Таким образом, процесс обработки, выполняемый автоматическим роботом для полировки драгоценных камней согласно изобретению, не требует использования обычных механических элементов, таких как контактные кольца, для настройки параметров полировки, а также не требует вмешательства оператора для регулирования процесса полировки, в результате чего значительно повышается уровень точности и аккуратности. Кроме того, автоматический робот для полировки драгоценных камней согласно изобретению имеет по меньшей мере 5 степеней подвижности, включая движение придания формы (для обеспечения требуемого контроля выбора фасеты, угла фасеты и высоты фасеты) и движение при обработке (осцилляция, направление шлифовки и т.п.), что обеспечивает высокую точность регулирования процесса полировки драгоценных камней.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения драгоценный камень полируют и/или фасетируют по заранее разработанному проекту (изображению) огранки в многоступенчатом процессе. В одном из вариантов осуществления изобретения стороны/фасеты обрабатывают одну за другой. В одном из вариантов осуществления изобретения отдельные ряды фасет выполняют один за другим. В одном из вариантов осуществления изобретения фасеты выполняют под расчетными углами. В одном из вариантов осуществления изобретения точки или линии пересечения фасет одного уровня или фасет разных уровней могут служить началом отсчета при измерении размеров фасет. Например, при огранке верхней части круглого драгоценного камня размер основной фасеты можно определить как высоту в профиле изображении камня со стороны рундиста или как высоту на передней стороне камня со стороны площадки. Согласно предлагаемому способу, фасета может быть измерена посредством блока обработки изображений. В одном из вариантов осуществления изобретения блок захвата изображений может представлять собой телевизионную камеру, оборудованную оптической линзой. Тем не менее, любой другой блок захвата изображений, известный или признанный специалистами в данной области техники, может применяться для достижения цели, изложенной в вариантах осуществления изобретения, без отступления от объема и сущности изобретения. Под используемым понятием «блок захвата изображений» подразумевается камера, устройство видеозахвата или подобное устройство, известное или признанное специалистами в данной области техники, которое может применяться для достижения цели, изложенной в вариантах осуществления изобретения.
В одном из вариантов осуществления изобретения первый приводной блок обеспечивает две степени подвижности оправки относительно ее оси. В одном из вариантов осуществления изобретения первый приводной блок обеспечивает угловое перемещение и осевое перемещение оправки относительно ее оси. Первый приводной блок может содержать любой из исполнительных механизмов, включая линейные исполнительные механизмы и т.п., пневматические или электрические двигатели, включая шаговый двигатель и т.п., известные или признанные специалистами в данной области техники, которые могут применяться для достижения цели, изложенной в вариантах осуществления изобретения без отступления от объема и сущности изобретения.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения держатель драгоценного камня может содержать фиксаторы, зажимы и подобные удерживающие механизмы, известные или признанные специалистами в данной области техники, для достижения цели, изложенной в вариантах осуществления изобретения. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, держатель драгоценного камня может содержать любой из элементов: патрон или зажим для крепления цанги, в которой закреплен драгоценный камень, подвергаемый полировке.
В одном из вариантов осуществления изобретения автоматический робот для полировки драгоценных камней дополнительно содержит контроллер, функционально связанный с (i) блоком обработки изображений и (ii) с указанным первым приводным блоком и/или указанным вторым приводным блоком. В одном из вариантов осуществления изобретения блок обработки изображений выполнен с возможностью передачи сигналов указанному контроллеру для регулирования процесса полировки драгоценных камней. Контроллер может быть выполнен на любом вычислительном устройстве, известном специалистам в данной области техники.
Другой объект изобретения относится к способу полировки драгоценных камней, включающему в себя этапы, на которых: (а) удерживают драгоценный камень держателем драгоценного камня; (b) захватывают по меньшей мере одно изображение драгоценного камня блоком захвата изображений; (c) анализируют захваченное изображение по одному или множеству параметров драгоценного камня посредством блока обработки изображений; (d) сравнивают одно или множество анализируемых параметров драгоценного камня с одним или множеством заранее определенных параметров драгоценного камня посредством блока обработки изображений; (e) передают сигнал обратной связи на основании указанного сравнения в блок полировки драгоценных камней, содержащий держатель, удерживающий указанный драгоценный камень; (f) приводят драгоценный камень в контакт с абразивной поверхностью на основании сигнала обратной связи; и (g) повторяют этапы (b) - (f) до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение по меньшей мере на 50% одного или множества анализируемых параметров драгоценного камня с одним или множеством заранее определенных параметров драгоценного камня.
В одном из вариантов осуществления изобретения этап приведения драгоценного камня в контакт с абразивной поверхностью оправки включает в себя перемещение оправки по меньшей мере на один градус относительно ее оси посредством первого приводного блока и/или перемещение держателя драгоценного камня по меньшей мере на один градус относительно оправки посредством второго приводного блока. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения этап приведения драгоценного камня в контакт с абразивной поверхностью оправки может содержать регулируемое перемещение оправки, несущей абразивную поверхность, и/или регулируемое перемещение держателя драгоценного камня до или в процессе контакта драгоценного камня с абразивной поверхностью на основании сигнала обратной связи. Например, требуемая ориентация драгоценного камня относительно абразивной поверхности на основании сигнала обратной связи достигается путем регулирования перемещения поворотного привода (9) для выбора/изменения направления полировки, и/или поворотного привода (10) для выбора/изменения угла полировки, и/или привода (11) вращения шпинделя выбора фасеты.
В одном из вариантов осуществления изобретения указанные этапы (b) - (f) повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение по меньшей мере на 70% любого из или сочетания анализируемых параметров с любым из или с сочетанием заранее определенных параметров. В одном из вариантов осуществления изобретения указанные этапы (b) - (f) повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение по меньшей мере на 90% любого из анализируемых параметров или сочетания анализируемых параметров с любым из заранее определенных параметров или с сочетанием заранее определенных параметров. В одном из вариантов осуществления изобретения указанные этапы (b) - (f) повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение по меньшей мере на 97% любого из анализируемых параметров или сочетания анализируемых параметров с любым из заранее определенных параметров или с сочетанием заранее определенных параметров. В одном из вариантов осуществления изобретения указанные этапы (b) - (f) повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто абсолютное совпадение любого из анализируемых параметров или сочетания анализируемых параметров с любым из заранее определенных параметров или с сочетанием заранее определенных параметров.
Помимо вышеописанных вариантов осуществления изобретения могут быть разработаны другие и дополнительные варианты осуществления изобретения без отступления от объема изобретения. Объем изобретения определяется формулой изобретения. Изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления, версиями или примерами, которые включены в описание, чтобы специалисты в данной области техники могли применить изобретение с учетом информации и знаний, доступных специалистам в данной области техники.
Преимущества изобретения
Согласно изобретению предлагается полностью автоматический робот для полировки драгоценных камней, который лишен недостатков, присущих известным устройствам для полировки драгоценных камней.
Робот согласно изобретению является полностью автоматическим роботом для полировки драгоценных камней.
Полностью автоматический робот для полировки драгоценных камней согласно изобретению не требует вмешательства оператора.
Полностью автоматический робот для полировки драгоценных камней согласно изобретению обеспечивает высокий уровень точности и аккуратности.
Способ полировки драгоценных камней согласно изобретению реализуется посредством полностью автоматического робота для полировки драгоценных камней при малых временных затратах.
Способ полировки драгоценных камней согласно изобретению реализуется посредством полностью автоматического, легко настраиваемого робота для полировки драгоценных камней.
Способ полировки драгоценных камней согласно изобретению реализуется посредством полностью автоматического робота для полировки драгоценных камней и является экономически эффективным.