分選集料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于分類集料中的候選粗糙寶石的分選設(shè)備(100)，所述設(shè)備包括：輸送系統(tǒng)(102)，用于將來自集料的石頭單獨地輸送到至少一個測量位置；測量系統(tǒng)(104)，被構(gòu)造成在至少一個測量位置處確定以下所述中的一個或多個：石頭是否包括鉆石物料，石頭是否包括圓粒鉆石，以及石頭的形狀；所述設(shè)備進(jìn)一步包括分配系統(tǒng)(106)，所述分配系統(tǒng)被構(gòu)造成基于測量系統(tǒng)的判定將來自輸送系統(tǒng)的石頭分配到多個位置中的一個。
【專利說明】分選集料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集料中的石頭的分類。更具體地，本發(fā)明涉及含鉆石物料的識別、作為 圓粒鉆石的含鉆石物料的分類和含鉆石物料的分級中的一個或多個。

【背景技術(shù)】
[0002] 鉆石礦的輸出可以被廣泛地分成三類：非鉆石物料、圓粒鉆石和寶石品質(zhì)的鉆石 (即，實際上可以切割出寶石的糙石）。采礦和分選過程中重要的一部分是識別并分選各物 料類別中的每一種。
[0003] 如這里所使用的，術(shù)語"圓粒鉆石"包括幾乎不含有無雜質(zhì)部分的未完美結(jié)晶的鉆 石。圓粒鉆石在經(jīng)切割和經(jīng)打磨的寶石的生產(chǎn)中很少使用，但是可以具有諸如鉆進(jìn)、切割和 打磨等工業(yè)應(yīng)用。如這里所使用的，術(shù)語"寶石品質(zhì)的鉆石"包括不是圓粒鉆石、因此可以 在經(jīng)切割的寶石的生產(chǎn)中使用的鉆石。
[0004] 來自鉆石礦的分選貨物的當(dāng)前方法包括由人工實施的人工分選。在這種方法中， 需要操作者測量并測試集料中的分散的石頭，以確定所述石頭是否包括鉆石物料、確定所 述石頭是否是圓粒鉆石以及確定其尺寸和形狀。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明，在第一方面中，提供了一種用于分類集料中的候選粗糙寶石的分選 設(shè)備，所述分選設(shè)備包括：輸送系統(tǒng)，所述輸送系統(tǒng)用于將來自集料的石頭單獨地輸送到至 少一個測量位置；測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)被構(gòu)造成在至少一個測量位置處確定以下所述 中的一個或多個：所述石頭是否包括鉆石物料；所述石頭是否包括圓粒鉆石；以及所述石 頭的形狀。所述分選設(shè)備還包括分配系統(tǒng)，所述分配系統(tǒng)被構(gòu)造成基于測量系統(tǒng)的判定將 石頭從輸送系統(tǒng)分配到多個位置中的一個。
[0006] 任選地，測量系統(tǒng)包括用于確定石頭是否包括鉆石物料的次品檢測裝置。
[0007] 任選地，次品檢測裝置被構(gòu)造成使用拉曼光譜學(xué)確定石頭是否包括鉆石物料，并 且包括被布置成將光發(fā)射到石頭上的光源和被布置成接收從石頭發(fā)出的光的分光計。
[0008] 任選地，次品檢測裝置還包括一個或多個光學(xué)元件，所述一個或多個光學(xué)元件被 構(gòu)造成將發(fā)射的光聚焦到石頭上的第一聚焦位置，并收集從石頭上的第二聚焦位置發(fā)出的 光并將所述光引導(dǎo)到分光計，其中第一聚焦位置和第二聚焦位置重疊。
[0009] 任選地，次品檢測裝置還包括一個或多個光纖，所述一個或多個光纖被布置成接 收發(fā)射的光并將所述發(fā)射的光傳播到石頭，和被布置成接收所述光并將所述光傳播到分光 計。
[0010] 任選地，所述設(shè)備還包括光纖束，多個單獨的光纖通過所述光纖束被給定路線，其 中每一個光纖都被布置成接收發(fā)射的光并將所述發(fā)射的光傳播到石頭，和被布置成接收從 石頭發(fā)射的光并將所述光傳播到分光計。
[0011] 任選地，從次品檢測裝置到至少一個測量位置的中心的距離在從15mm至25mm的 范圍內(nèi)。
[0012] 任選地，次品檢測裝置被構(gòu)造成進(jìn)行測量并且持續(xù)時間在從2. 5ms至22ms的范圍 內(nèi)。
[0013] 任選地，分配系統(tǒng)被構(gòu)造成在次品檢測裝置確定石頭不包括鉆石物料的情況下將 石頭分配到一位置。
[0014] 任選地，測量系統(tǒng)包括用于確定每一個石頭是否是圓粒鉆石的圓粒鉆石測試裝 置。
[0015] 任選地，圓粒鉆石測試裝置包括被構(gòu)造成發(fā)射光的至少一個光源和被構(gòu)造成當(dāng)石 頭在至少一個測量位置時接收通過所述石頭傳播的發(fā)射光的照相機。
[0016] 任選地，至少一個光源包括第一光源和第二光源。
[0017] 任選地，至少一個光源和照相機布置在至少一個測量位置的相對側(cè)，使得至少一 個光源在照相機的視場外側(cè)。
[0018] 任選地，石頭在至少一個測量位置，至少一個光源被構(gòu)造成發(fā)射光，并且照相機被 構(gòu)造成捕獲圖像，圓粒鉆石測試裝置還包括處理器，所述處理器被構(gòu)造成確定圖像的亮度， 并且如果亮度低于一閾值，則將貨物識別為圓粒鉆石。
[0019] 任選地，至少一個光源和照相機被同步以在脈沖模式下操作。
[0020] 任選地，分配系統(tǒng)被構(gòu)造成在圓粒鉆石測試裝置確定石頭包括圓粒鉆石的情況下 將所述石頭分配到一位置。
[0021] 任選地，測量系統(tǒng)包括形狀測量裝置。
[0022] 任選地，形狀測量裝置包括多個照相機，所述多個照相機中每一個都被布置成面 向至少一個測量位置。
[0023] 任選地，多個照相機以圓形陣列布置。
[0024] 任選地，多個照相機以球形陣列布置。
[0025] 任選地，分配系統(tǒng)被構(gòu)造成通過形狀測量裝置使石頭從輸送系統(tǒng)的第一水平位置 下降到輸送系統(tǒng)的第二水平位置，并且其中分配系統(tǒng)進(jìn)一步被構(gòu)造成基于石頭的被確定的 形狀將石頭分配到一位置。
[0026] 任選地，輸送系統(tǒng)包括圓形進(jìn)給轂，所述進(jìn)給轂?zāi)軌蛳鄬τ跍y量系統(tǒng)和分配系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)。
[0027] 任選地，所述設(shè)備還包括真空噴嘴，所述真空噴嘴位于進(jìn)給轂的外周處并被構(gòu)造 成通過真空抽吸拾取石頭。
[0028] 任選地，分配系統(tǒng)包括多個分配閥，所述分配閥被構(gòu)造成施加用于克服真空抽吸 的吹離壓力以分配貨物。
[0029] 任選地,所述設(shè)備還包括圓形進(jìn)給碗,所述圓形進(jìn)給碗能夠相對于進(jìn)給轂反向旋 轉(zhuǎn)并從進(jìn)給轂橫向偏離，使得進(jìn)給碗和進(jìn)給轂的外周重疊，其中進(jìn)給碗被構(gòu)造成提供集料 原礦貨物（aggregate run of mine goods)以供進(jìn)給轂對石頭進(jìn)行拾取并從所述進(jìn)給轂輸 送石頭。
[0030] 任選地，進(jìn)給轂相對于進(jìn)給碗成一角度。
[0031] 任選地，所述設(shè)備還包括料斗，所述料斗被構(gòu)造成保持集料的供應(yīng)品并將貨物分 配到進(jìn)給碗上。
[0032] 任選地，輸送系統(tǒng)還包括多路圓盤傳送帶（multi-way carousel)，并且其中進(jìn)給 轂位于輸送系統(tǒng)的第一水平位置處，而多路圓盤傳送帶位于輸送系統(tǒng)的第二水平位置處。
[0033] 任選地，分配系統(tǒng)被構(gòu)造成分配來自多路圓盤傳送帶的石頭。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 以下將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例，其中：
[0035] 圖IA是分選設(shè)備的表示的示意性透視圖；
[0036] 圖IB是圖IA的分選設(shè)備的另一個示意性透視圖；
[0037] 圖IC是圖IA的分選設(shè)備的示意性平面圖；
[0038] 圖ID是圖IA的分選設(shè)備的示意性正視圖；
[0039] 圖IE是圖IA的分選設(shè)備的另一個示意性正視圖；
[0040] 圖2顯示分選設(shè)備的示意圖；
[0041] 圖3A顯示次品檢測裝置的示意圖；
[0042] 圖3B顯示通過次品檢測裝置中的光纖的截面的橫截面視圖；以及
[0043] 圖4顯示圓粒鉆石檢測裝置的示意性表示。

【具體實施方式】
[0044] 本文總體公開了一種用于識別和分類集料中的含鉆石物料的分選設(shè)備。示例性分 選設(shè)備可以被構(gòu)造成確定集料中的石頭是否包括鉆石物料，確定包括鉆石物料的任何石頭 是否是圓粒鉆石，以及確定含有鉆石的任何非圓粒鉆石石頭的形狀。根據(jù)設(shè)備的判定可以 將石頭分配到多個位置中的一個。
[0045] 如這里所使用的，術(shù)語"石頭"包括將要被分選的集料中的塊體。石頭可以例如是 單塊巖石或任何其它非鉆石物料、或單塊含鉆石物料。石頭可以具有任何大小和形狀。
[0046] 圖1A-1E顯示示例性分選設(shè)備100的示意性視圖。分選設(shè)備100包括輸送系統(tǒng) 102、測量系統(tǒng)104和分配系統(tǒng)106。分選設(shè)備100還包括進(jìn)給碗108和多路圓盤傳送帶 110。在示例性分選設(shè)備100中，輸送系統(tǒng)102包括進(jìn)給轂103和多路圓盤傳送帶110。
[0047] 進(jìn)給轂103是圓形的并且可圍繞輪軸112旋轉(zhuǎn)。在示例性分選設(shè)備100中，進(jìn)給 轂103在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)。進(jìn)給轂103包括圍繞進(jìn)給轂103的外周定位的多個真空噴嘴 114。從真空泵（未示出）為真空噴嘴114提供恒定真空。真空被施加到噴嘴114,并因此 緊鄰噴嘴端部輸送抽吸力。噴嘴114因此能夠從進(jìn)給碗108中的集料原礦（ROM)貨物拾取 石頭。當(dāng)進(jìn)給轂103旋轉(zhuǎn)時，石頭被輸送到多個測量位置。
[0048] 測量系統(tǒng)104包括被構(gòu)造成確定當(dāng)石頭被輸送到測量位置中的每一個測量位置 時該石頭的參數(shù)的多個測量裝置l〇4a、104b。測量裝置104a是用于確定石頭是否包括鉆石 物料的次品檢測裝置。測量裝置l〇4b是用于確定石頭是否是圓粒鉆石的圓粒鉆石測試裝 置。在圖1A-1E的示例性測量系統(tǒng)104中，具有第三測量裝置可以定位于其中的備用狹槽 104c。沒有測量裝置位于備用狹槽中。然而，在其它示例性測量系統(tǒng)104中，用于確定石頭 的形狀的第三測量裝置可以被定位在備用狹槽l〇4c中。測量系統(tǒng)104被固定。因此，當(dāng)進(jìn) 給轂103旋轉(zhuǎn)時，噴嘴114和在所述噴嘴上被輸送的石頭相繼經(jīng)過測量裝置104a-104b中 的每一個。
[0049] 分配系統(tǒng)106被構(gòu)造成根據(jù)測量系統(tǒng)104的判定將石頭分配在多個位置中的一 個位置處。分配系統(tǒng)包括定位在分配板116的外周上的多個分配閥106a_106d。分配器閥 106a-106d連接到能夠?qū)⒆銐虻牧κ┘咏o石頭以克服由真空施加的力的加壓供氣裝置（未 示出）。這樣，分配器閥l〇6a-106d被構(gòu)造成將石頭吹離噴嘴114。分配板116和分配閥 106a-106c被固定。因此，當(dāng)進(jìn)給轂103旋轉(zhuǎn)時，噴嘴114和在所述噴嘴上被輸送的石頭相 繼經(jīng)過分配閥106a-106d中的每一個。
[0050] 進(jìn)給轂103可相對于測量系統(tǒng)104和分配系統(tǒng)106旋轉(zhuǎn)。
[0051] 進(jìn)給碗108是圓形的并具有繞其外周沿圓周方向延伸的槽部118和穹頂區(qū)域120。 穹頂區(qū)域120提供用于進(jìn)給碗108的固定的罩。進(jìn)給碗108橫向偏離進(jìn)給轂103,使得每 一個的外周重疊。更具體地，進(jìn)給轂103的包括噴嘴114的區(qū)域與槽部118重疊。進(jìn)給碗 108可在與進(jìn)給轂103相反的方向（順時針方向）上旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)允許噴嘴114以與在 進(jìn)給轂103和進(jìn)給碗108重疊的區(qū)域處槽部118中的石頭類似的速率被移動，從而有助于 噴嘴114拾取石頭。
[0052] 進(jìn)給轂103相對于進(jìn)給碗108成一角度。即，進(jìn)給轂103的旋轉(zhuǎn)平面相對于進(jìn)給 碗108的旋轉(zhuǎn)平面成一角度。這種結(jié)構(gòu)意味著當(dāng)進(jìn)給轂103旋轉(zhuǎn)時噴嘴114朝向槽部118 降下然后被升起離開槽部118。在具體的示例性分選設(shè)備中，進(jìn)給轂103和進(jìn)給碗108兩者 的旋轉(zhuǎn)平面可以相對于水平面成一角度。這種結(jié)構(gòu)允許進(jìn)給轂103和進(jìn)給碗108之間更大 的銳角而不會使相對于水平面的角度太大，并且當(dāng)噴嘴114遠(yuǎn)離進(jìn)給碗108旋轉(zhuǎn)時提供噴 嘴114的端部與進(jìn)給碗108之間的更大間隙。在其它示例性分選設(shè)備100中，進(jìn)給轂103 的旋轉(zhuǎn)平面可以平行于進(jìn)給碗108的旋轉(zhuǎn)平面。在這種設(shè)備中，諸如凸輪裝置等其它機構(gòu) 可以用于在噴嘴114經(jīng)過槽部118時使噴嘴114下降。
[0053] 多路圓盤傳送帶110被定位在進(jìn)給轂103的下方。多路圓盤傳送帶110包括成圓 形陣列布置的多個口袋110a、110b、110c……。圓盤傳送帶110偏離進(jìn)給轂103,使得每一 個的外周重疊。即，進(jìn)給轂103的包括噴嘴114的區(qū)域與圓盤傳送帶110的包括口袋110a、 IlObUlOc......的區(qū)域重疊。更具體地，所述重疊也與分配閥106d的位置重合，使得分配閥 106的激活將使石頭掉落在圓盤傳送帶的口袋110a、110b、110c……中。圓盤傳送帶可在與 進(jìn)給轂103相反的方向上朝向其旋轉(zhuǎn)周期末端而旋轉(zhuǎn)，這允許噴嘴114在進(jìn)給轂103和傳 送帶110重疊的區(qū)域處以與口袋110a、110b、110c……類似的速率移動。
[0054] 此外，分選設(shè)備100包括用于在石頭已經(jīng)從進(jìn)給轂103被分配之后接收該石頭的 多個收集容器122a、122b、122c。容器122a、122b、122c分別位于分配閥106a、106b、106c的 下方。
[0055] 在使用中，大量被預(yù)先分級的集料被裝載在位于進(jìn)給碗108上方的料斗（未示出） 中。在料斗下方是以受控于ROM貨物的水平位置的速度緩慢供出ROM貨物的一對反向旋轉(zhuǎn) 輥，其中所述ROM貨物已經(jīng)在下方位于旋轉(zhuǎn)碗108上。ROM貨物通過來自檢測器（未示出） 的反饋以受控的方式從料斗被輸送到進(jìn)給碗108,其中所述檢測器緊鄰進(jìn)給碗108定位并 被構(gòu)造成測量ROM貨物在進(jìn)給碗108中的水平位置。檢測器測量ROM貨物的水平位置并控 制料斗以將或多或少的貨物進(jìn)給到進(jìn)給碗108。進(jìn)給碗108還包括被構(gòu)造成限制在進(jìn)給碗 108的槽部118中的ROM貨物的刮器或刷子（未示出）。這具有當(dāng)連接到旋轉(zhuǎn)進(jìn)給轂112 的外周的噴嘴114通過重疊區(qū)域時使集料ROM貨物中的各個石頭與噴嘴114對齊的效果。
[0056] 恒定真空被施加到進(jìn)給轂102并因此施加到噴嘴114。因此，當(dāng)噴嘴114經(jīng)過對 準(zhǔn)在槽部118中的石頭時，單個石頭被拾取在噴嘴114的端部上。噴嘴114的適于進(jìn)給轂 103的尺寸依賴于要被分選的ROM貨物的尺寸。設(shè)備100可以被構(gòu)造成使得如果兩個石頭 被拾取在一個噴嘴114上，則所述兩個石頭在進(jìn)入任何測量階段之前被從噴嘴114擊落。 [0057] 當(dāng)前在噴嘴114的端部上的石頭在進(jìn)給轂103旋轉(zhuǎn)時被輸送。石頭因此被輸送到 緊鄰測量系統(tǒng)104定位的測量位置。在分選設(shè)備100中，具有被定位成靠近進(jìn)給轂103的 外周的三個測量位置，且每一個都對應(yīng)于三個測量裝置l〇4a-104c。
[0058] 石頭首先被輸送經(jīng)過次品檢測裝置104a，在所述次品檢測裝置104a處確定石頭 是否包括鉆石物料，或石頭是否是非鉆石物料。石頭接著被輸送經(jīng)過第二測量裝置l〇4b，在 所述第二測量裝置l〇4b處確定任何被識別的含鉆物料是否被分類為圓粒鉆石。
[0059] 來自測量裝置104a_104c的輸出被送到分配系統(tǒng)106。分配系統(tǒng)106包括控制 器，所述控制器根據(jù)所述輸出確定石頭應(yīng)該被分配的位置。可以是微處理器或其它適當(dāng)?shù)?電子裝置的分配控制器控制分配閥l〇6a-106d的操作。分配閥106a-106c中的每一個與測 量裝置104a-104c相對應(yīng)。即，基于來自相對應(yīng)的測量裝置104a-104c的輸出控制分配閥 106a_106c中的每一個的操作。分配閥106a_106c因此在石頭的輸送方向上被定位在相對 應(yīng)的測量裝置l〇4a-104c的后方。在示例性分選設(shè)備100中，所有的測量裝置104a-104c 都位于分配閥106a_106c的前方。
[0060] 一旦石頭已經(jīng)經(jīng)過測量裝置104a-104c的測試，則該石頭被輸送到分配系統(tǒng)106。 所有測量裝置l〇4a-104c的輸出已經(jīng)經(jīng)過分配控制器，其中所述分配控制器基于測試結(jié)果 確定哪一個分配閥l〇6a-106d操作。如果第一測量裝置104a確定錯誤檢測，S卩，石頭未包括 鉆石物料，則第一分配閥l〇6a操作以分配石頭離開噴嘴114并進(jìn)入第一容器122a中。如 果第二測量裝置l〇4b確定石頭是圓粒鉆石，則第二分配閥106b操作以分配石頭進(jìn)入到第 二容器122b中。
[0061] 還沒有從之前的分配閥中的任一個分配的石頭從最終的分配閥106d被分配在轂 103上。在分配閥106d處分配的石頭應(yīng)該具有寶石品質(zhì)。在該分配閥106d處供應(yīng)恒定空 氣壓力，從而使所有石頭從噴嘴114掉落?？諊娮?14則進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，以再次與進(jìn)給碗108 的槽部118重疊并再次開始所述過程。
[0062] 如上所述，分選設(shè)備100被構(gòu)造成識別含鉆石物料并將所述含鉆石物料分類為圓 粒鉆石或?qū)毷焚|(zhì)的鉆石。在第一容器122a中是所有非鉆石物料。在第二容器122b中是 所有圓粒鉆石。
[0063] 從分配閥106d分配的石頭落入到多路圓盤傳送帶110的襪件（sock) 124a、 124b……中的一個中。當(dāng)石頭掉落時，所述石頭經(jīng)過形狀檢測裝置（在圖1A-1E中未示出）， 所述形狀檢測裝置形成測量系統(tǒng)104的一部分。這將在以下參照圖2進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0064] 圖2顯示分選設(shè)備200的示意圖。除了分選設(shè)備200包括靠近進(jìn)給轂203的外周 定位的兩個測量裝置204a、204b并且第三測量裝置204c被定位在進(jìn)給轂203與多路圓盤 傳送帶210之間之外，分選設(shè)備200的結(jié)構(gòu)類似于分選設(shè)備100的結(jié)構(gòu)。圖2還顯示了圖 1A-1E中未示出的料斗226。
[0065] 與上述設(shè)備100 -樣，第一測量裝置204a和第二測量裝置204b分別確定石頭是 否包括鉆石物料和石頭是否是圓粒鉆石。分配閥206a和206b則由分配控制器（未示出） 操作以相應(yīng)地分配石頭。
[0066] 包括鉆石物料、但不是圓粒鉆石的石頭由最終分配閥206c分配，其中所述最終分 配閥以與分選設(shè)備100的分配閥l〇6d相同的方式操作。在被分配閥206c分配之后，石頭 通過測量裝置204c掉落，所述測量裝置204c形成測量系統(tǒng)的一部分并且為形狀檢測裝置。 形狀檢測裝置204c包括多個照相機228,每一個都被布置成當(dāng)石頭經(jīng)過測量位置時捕獲所 述石頭的圖像。圖2顯示僅兩個照相機。在示例性分選設(shè)備中，可以使用以圓形陣列布置的 多個照相機。在其它示例性分選設(shè)備中，多個照相機可以以諸如球形陣列等其它陣列結(jié)構(gòu) 布置而成。照相機陣列從多側(cè)掃描石頭并通過形狀對每一個石頭分等級。由測量裝置204c 確定的石頭的形狀被送到分配控制器。石頭繼續(xù)掉落并被容納在多路圓盤傳送帶210的口 袋中。圓盤傳送帶210的口袋中的每一個都在其基部具有可獨立操作的開口。圓盤傳送帶 210旋轉(zhuǎn)并且口袋經(jīng)過多個容器222。分配控制器操作口袋中的每一個的基部并根據(jù)確定 的石頭的形狀將石頭分配到正確的容器中。圖2所示的容器222表示石頭可以被分離進(jìn)入 的類別。容器222包括：之前未被分配的圓粒鉆石可以分配到其中的又一個圓粒鉆石容器 (BOART)、公共廢棄容器（CMNREJ)、印度平底容器（FLATS(I))、次品平底容器（FLATS(R))、 兩類形狀容器和回收容器。
[0067] "回收"容器被構(gòu)造成將石頭返回到料斗以第二次通過分選設(shè)備100、200。因此， 如果由測量裝置施加的一個或多個測試提供不確定的結(jié)果，則石頭可以被返回到料斗，并 且分選設(shè)備100、200可以試圖第二次分選石頭。
[0068] 這里公開的分選設(shè)備100、200因此將來自鉆石礦的物料聚集成非鉆石物料、圓粒 鉆石和寶石品質(zhì)的鉆石，寶石品質(zhì)的鉆石通過其形狀被進(jìn)一步分選。
[0069] 在其它示例性分選設(shè)備中，測量裝置104a-104c、204a_204b可以與分配閥 106a-106c、206a-206c交錯。在這種實施例中，重要因素是分配閥在進(jìn)給轂的旋轉(zhuǎn)方向上被 定位在其相對應(yīng)的測量裝置的后方。例如，第一分配閥可以定位在第一測量裝置的正后方， 并且如果石頭使第一測量裝置測試"失望（fail) "，則該石頭將在測試之后立即被第一分配 閥106a分配，因此永遠(yuǎn)也不會到達(dá)第二測量位置。
[0070] 圖3A顯示示例性次品檢測裝置300,所述次品檢測裝置使用拉曼光譜學(xué)檢測鉆石 物料。裝置300包括被布置成將光發(fā)射到石頭304上的兩個激光源302a、302b。在具體的 示例性裝置300中，激光裝置302a、302b可以發(fā)射具有660nm波長的光并具有130mW的輸 出功率。三叉光纖束308包括三個光纖308a、308b、308c。第一激光裝置302a光學(xué)地連接 到第一光纖308a。第二激光裝置302b光學(xué)地連接到第三光纖308c。分光計310被構(gòu)造成 接收從石頭304發(fā)出的光并光學(xué)地連接到第二光纖308b。光纖308中的三個光纖308a、 308b、308c在輸出端部308d處連結(jié)。圖3B顯示了通過光纖束的輸出端部308d的橫截面示 出，并且以下對此進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0071] 透鏡312位于光纖束308的輸出端部308d與石頭304之間。透鏡被構(gòu)造成將從 第一光纖308a和第三光纖308c發(fā)射的光聚焦到石頭上的焦點上，并收集來自類似焦點 的光以傳播到分光計310。分光計可以是被構(gòu)造成通過由Diamond Trading公司制造的 D i;i nu>n(11iI. us_.、'k':操作的光致發(fā)光分光計。
[0072] 圖3B是通過光纖束的端部308d的橫截面視圖，顯示了裝入在外鎧裝316內(nèi)的三 個光纖308a、308b、308c。在示例性裝置300中，第一光纖308a和第三光纖308c可以具有 大約100 μ m的直徑，而第二細(xì)絲314b可以具有大約600 μ m的直徑。
[0073] 石頭304正在由噴嘴306輸送并位于測量位置，其中所述噴嘴使用如上所述的真 空抽吸將石頭304保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> [0074] 在使用中，第一激光裝置302a和第二激光裝置302b分別發(fā)射由第一細(xì)絲308a和 第三細(xì)絲308c傳播的光。當(dāng)石頭304在測量位置處時，光由透鏡312被聚焦在位于石頭304 上的焦點上。光的一部分由于拉曼效應(yīng)而被非彈性散射并以不同的波長被重新發(fā)射-這還 可以以光致發(fā)光的形式被看到。從石頭發(fā)射的光通過透鏡312被從焦點收集并被聚焦到第 二光纖308b上。這種光被傳播到分光計310,在所述分光計310處，所述光被分析以確定石 頭是否包括鉆石物料。與1332cm-l的激發(fā)波長相比較，由鉆石引起的光的拉曼散射導(dǎo)致發(fā) 射的波長的特征峰值，并且伴隨波數(shù)變化，而且如果存在這種峰值，則分光計確認(rèn)鉆石存在 于石頭中。如果不存在這種峰值，則石頭被分類為次品。
[0075] 從次品檢測裝置300的輸出端到石頭304所在的測量位置的距離可以在從15mm 到25mm的范圍內(nèi)。在具體的示例性次品檢測裝置中，從次品檢測裝置300的輸出端到石頭 304所在的測量位置的距離可以為20mm。
[0076] 次品檢測裝置300可以被構(gòu)造成進(jìn)行測量并且持續(xù)時間在2. 5ms至22ms的范圍 內(nèi)?；谝粶y量的石頭的尺寸計算測量時間。具體的示例性次品檢測裝置300可以被構(gòu) 造成測量持續(xù)l〇ms。
[0077] 如上所述，分配系統(tǒng)106、206基于次品檢測裝置300的判定確定石頭304被分配 所在的位置。
[0078] 其它示例性次品檢測裝置可以包括單個激光裝置。這種裝置因此可以包括具有兩 個細(xì)絲的分支光纖。此外，在其它的示例性次品檢測裝置中，可以使用多于兩個的激光裝 置，并且所述裝置的其它特征被相應(yīng)改變。
[0079] 圖4顯示示例性圓粒鉆石檢測裝置400。所述裝置400包括照相機402和第一 LED 404a和第二LED 404b。LED 404a、404b被布置成當(dāng)石頭406位于正確的測量位置時將光發(fā) 射到所述石頭406上。
[0080] LED 404a、404b之間的角度408在從40度到50度的范圍內(nèi)，并且在一具體的示例 中為50度。第一透鏡410a和第二透鏡410b被布置成調(diào)節(jié)LED 404a、404b的輸出。具體地， 第一透鏡410a和第二透鏡410b被構(gòu)造成調(diào)節(jié)所述光，使得所述光以大約15度的角度發(fā) 散。相機402的視場412足以觀察石頭406。照相機402可以例如是諸如AVT Stingrayl46b 等FireWire CO)照相機。
[0081] 照相機402是具有放大倍率的光學(xué)裝置，使得具有所關(guān)心的尺寸的石頭406占據(jù) 視場412的顯著部分。在圖4的布置中，視場412的對角線大約為22. 4mm。即，在照相機 中所使用的CCD具有17. 9_X 13. 4_的尺寸。照相機光學(xué)裝置應(yīng)該具有大到足以使石頭 406在其整個景深中被焦點對準(zhǔn)的景深。
[0082] 在圖4的裝置的示例中，所使用的LED 404a、404b是強電流LED(Lumiled，Luxeon Rebel，501m. LXM2-PD01-0050)。選擇紅色LED，這是因為與較短波長的光相比較，所發(fā)射的 光的波長具有被鉆石所吸收的低吸收量。因此，與較短波長的情況相比，含鉆石物料的顏色 對透光性的影響小。然而，雖然照相機在近紅外范圍內(nèi)工作，但是當(dāng)波長進(jìn)入到紅外范圍內(nèi) 時，鉆石吸收率變得甚至更小，圖像分辨率和敏感度可能會受到損害，并且被設(shè)計成用于可 見光的傳統(tǒng)透鏡可以不能很好地操作。
[0083] 另外，LED 404a、404b和照相機402的視場412被布置成使得LED 404a、404b不 在視場412內(nèi)。這防止從LED 404a、404b直接發(fā)射的光直接進(jìn)入照相機402。
[0084] 所述裝置400還包括處理器414,所述處理器位于照相機402中（或與照相機402 相關(guān)聯(lián)），并被構(gòu)造成處理由照相機402捕獲的圖像，以確定石頭406是否是圓粒鉆石。
[0085] 在使用中，石頭406被輸送到測量位置、以到達(dá)在照相機402的視場412中的位 置，其中所述測量位置可以在如上所述的真空噴嘴114、214上。石頭406被LED 404a、404b 照亮，其中所述LED 404a、404b位于石頭406的與照相機402相對的一側(cè)并指向石頭。LED 404a、404b位于這樣的位置使得所述LED 404a、404b不在照相機402的視場412內(nèi)并因此 不會被照相機402直接看到。在石頭406后面的視場412應(yīng)該是暗的。照相機402捕獲石 頭406的圖像并測量石頭的圖像的亮度，以確定所述石頭是否是圓粒鉆石。圖像的亮度是 石頭的透明度的因子，并因此是所述石頭的透光能力的因子。圓粒鉆石的透射性小于寶石 品質(zhì)的鉆石，并且被照殼的石頭406的殼度因此表不石頭406是否是圓粒鉆石或?qū)毷焚|(zhì) 的鉆石。如果亮度在一閾值以下，則確定石頭406是圓粒鉆石。依賴于裝置的要求可以將 所述閾值設(shè)定到任何適當(dāng)?shù)闹?。例如，所述閾值依賴于石頭406的尺寸和/或LED 404a、 404b以及照相機402的設(shè)置。
[0086] 進(jìn)一步的量化可以包括對石頭的圖像的分析以識別內(nèi)含物?？梢詫?nèi)含物的密度 設(shè)定進(jìn)一步的閾值，以設(shè)定透明度閾值。這可以通過修改費希爾線性判別（FLD)分析來進(jìn) 行。FLD的基本思想是盡可能將各個類別分離開。對于圓粒鉆石檢測，目標(biāo)是將石頭分成兩 組：圓粒鉆石和非圓粒鉆石。在圓粒鉆石組中具有三個單獨的類別，而在非圓粒鉆石組中具 有六個單獨的類別。因此，當(dāng)執(zhí)行分析時，理想的是將所有圓粒鉆石種類聚集在一起，并將 所有非圓粒鉆石種類聚集在一起，但是最大化兩個組之間的距離。
[0087] 真空噴嘴114、214可以具有大約400mm ·，的水平速度。為了使由照相機402捕 獲的石頭406的圖像不模糊，具體的示例性圓粒鉆石檢測裝置400可以被構(gòu)造成使照明脈 動，使得石頭的運動即通過頻閃效應(yīng)被"凍結(jié)"。照相機402和LED 404a、404b因此可以被 同步，以在短時間段石頭被照亮并且圖像被捕獲的脈沖模式下操作。每一個照明脈沖可以 具有短于石頭通過圖像中的一個或兩個像素所花費的時間的持續(xù)時間。在示例性裝置400 中，照相機402的單個像素在測量位置處的對象空間中占據(jù)大約0. 01mm。因此，照明脈沖持 續(xù)時間應(yīng)該是： 0.01 ^
[0088] -.V = 25 us 400 '
[0089] 這確保在圖像中不存在運動模糊。
[0090] 照相機快門被觸發(fā)，使得在照相機402的曝光時間內(nèi)發(fā)射選通脈沖。這還意味著， 因為噴嘴114、214上的石頭406在照相機曝光期間穿過所述視場，因此鉆石在該視場中的 水平位置通過在照相機曝光時間期間改變選通發(fā)射的點而被調(diào)節(jié)。在脈沖模式中操作照相 機402和LED 404a、404b具有延長LED 404a、404b的壽命的優(yōu)點。
[0091] 控制器（未示出）可以用于驅(qū)動LED 404a、404b并且可以被構(gòu)造成執(zhí)行選通脈 沖。除了能夠輸送短持續(xù)時間、強電流脈沖之外，控制器還可以通過防止占空比達(dá)到LED 404a、404b將快速降低的水平的占空比來保護(hù)LED 404a、404b。
[0092] 上述結(jié)構(gòu)產(chǎn)生石頭的圖像，其中具體石頭內(nèi)的鉆石物料越透明，所述圖像變得越 清楚。這能夠使用圖象處理技術(shù)進(jìn)行分類以進(jìn)行區(qū)分。
[0093] 如上所述，分配系統(tǒng)106、206可以被構(gòu)造成基于圓粒鉆石檢測裝置400的判定將 石頭406分配到一位置。
[0094] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將在不背離所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍的情況下設(shè)想本發(fā)明的進(jìn) 一步實施例。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于對集料中的候選粗糙寶石分類的分選設(shè)備，所述分選設(shè)備包括： 輸送系統(tǒng)，所述輸送系統(tǒng)用于將來自集料的石頭單獨地輸送到至少一個測量位置； 測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)被構(gòu)造成在至少一個測量位置處確定以下各項中的一個或多 個： 所述石頭是否包括鉆石物料； 所述石頭是否包括圓粒鉆石；以及 所述石頭的形狀； 所述分選設(shè)備還包括分配系統(tǒng)，所述分配系統(tǒng)被構(gòu)造成基于測量系統(tǒng)的判定將來自輸 送系統(tǒng)的石頭分配到多個位置中的一個。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述測量系統(tǒng)包括用于確定石頭是否包括鉆石物 料的次品檢測裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述次品檢測裝置被構(gòu)造成使用拉曼光譜學(xué)確定 石頭是否包括鉆石物料，并且包括被布置成將光發(fā)射到石頭上的光源和被布置成接收從石 頭發(fā)出的光的分光計。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述次品檢測裝置還包括一個或多個光學(xué)元件， 所述一個或多個光學(xué)元件被構(gòu)造成將發(fā)射的光聚焦到石頭上的第一聚焦位置，并收集從石 頭上的第二聚焦位置發(fā)出的光并將所述光引導(dǎo)到分光計，其中第一聚焦位置和第二聚焦位 置重疊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的設(shè)備，其中所述次品檢測裝置還包括一個或多個光纖，所 述一個或多個光纖被布置成接收發(fā)射的光并將所述發(fā)射的光傳播到石頭，和被布置成接收 光并將所述光傳播到分光計。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，包括光纖束，多個單獨的光纖通過所述光纖束被給定 路線，其中所述多個單獨的光纖中的每一個都被布置成接收發(fā)射的光并將所述發(fā)射的光傳 播到石頭，或被布置成接收從石頭發(fā)射的光并將所述光傳播到分光計。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項所述的設(shè)備，其中從次品檢測裝置到至少一個測量位置 的中心的距離在從15mm至25mm的范圍內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2-7中任一項所述的設(shè)備，其中所述次品檢測裝置被構(gòu)造成進(jìn)行測量 并且持續(xù)時間在從2. 5ms至22ms范圍內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2-8中任一項所述的設(shè)備，其中所述分配系統(tǒng)被構(gòu)造成在次品檢測裝 置確定石頭不包括鉆石物料的情況下將石頭分配到一位置。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述測量系統(tǒng)包括用于確定每一個 石頭是否是圓粒鉆石的圓粒鉆石測試裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述圓粒鉆石測試裝置包括被構(gòu)造成發(fā)射光的 至少一個光源和被構(gòu)造成當(dāng)石頭在至少一個測量位置時接收通過所述石頭傳播的所述發(fā) 射的光。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述至少一個光源包括第一光源和第二光源。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備，其中所述至少一個光源和照相機布置在至少一 個測量位置的相對側(cè)，使得至少一個光源在照相機的視場外側(cè)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項所述的設(shè)備，其中當(dāng)石頭在至少一個測量位置時，至 少一個光源被構(gòu)造成發(fā)射光，并且照相機被構(gòu)造成捕獲圖像，圓粒鉆石測試裝置還包括處 理器，所述處理器被構(gòu)造成確定圖像的亮度并且如果亮度低于一閾值，則將貨物識別為圓 粒鉆石。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述至少一個光源和照相機被同步以在脈沖模 式下操作。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10-15中任一項所述的設(shè)備，其中所述分配系統(tǒng)被構(gòu)造成在圓粒鉆 石測試裝置確定石頭包括圓粒鉆石的情況下將所述石頭分配到一位置。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述測量系統(tǒng)包括形狀測量裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述形狀測量裝置包括多個照相機，所述多個 照相機中的每一個都被布置成面向至少一個測量位置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述多個照相機以圓形陣列布置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述多個照相機以球形陣列布置。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17-20中任一項所述的設(shè)備，其中所述分配系統(tǒng)被構(gòu)造成通過形狀 測量裝置將石頭從輸送系統(tǒng)的第一水平位置下降到輸送系統(tǒng)的第二水平位置，并且其中分 配系統(tǒng)進(jìn)一步被構(gòu)造成基于石頭的被確定的形狀將石頭分配到一位置。
22. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述輸送系統(tǒng)包括圓形進(jìn)給轂，所述 圓形進(jìn)給轂?zāi)軌蛳鄬τ跍y量系統(tǒng)和分配系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，還包括真空噴嘴，所述真空噴嘴位于進(jìn)給轂的外周 處并被構(gòu)造成通過真空抽吸拾取石頭。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中所述分配系統(tǒng)包括多個分配閥，所述分配閥被 構(gòu)造成施加用于克服真空抽吸的吹離壓力，以分配貨物。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22-24中任一項所述的設(shè)備，還包括圓形進(jìn)給碗，所述圓形進(jìn)給碗能 夠相對于進(jìn)給轂反向旋轉(zhuǎn)并與進(jìn)給轂橫向偏離，使得進(jìn)給碗和進(jìn)給轂的外周重疊，其中進(jìn) 給碗被構(gòu)造成提供集料以供進(jìn)給轂對石頭進(jìn)行拾取和從所述進(jìn)給轂將石頭輸送。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述進(jìn)給轂相對于進(jìn)給碗成一角度。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的設(shè)備，還包括料斗，所述料斗被構(gòu)造成保持集料的供 應(yīng)品并將物料分配到進(jìn)給碗上。
28. 根據(jù)從屬于權(quán)利要求20的權(quán)利要求22-27中任一項所述的設(shè)備，其中所述輸送系 統(tǒng)還包括多路圓盤傳送帶，并且其中進(jìn)給轂位于輸送系統(tǒng)的第一水平位置處，而多路圓盤 傳送帶位于輸送系統(tǒng)的第二水平位置處。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述分配系統(tǒng)被構(gòu)造成分配來自多路圓盤傳送 帶的石頭。
【文檔編號】B07C5/342GK104245159SQ201380013948
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月16日
【發(fā)明者】尼古拉斯·馬修·戴維斯, 洪啟和, 格雷厄姆·拉爾夫·鮑威爾, 特雷弗·普爾特, 安德魯·樸次茅斯 申請人:德比爾斯百年公司