[发明专利]从原石或半成品宝石进行计算机辅助制造抛光宝石的设备和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及用于对原石或半成品宝石进行计算机辅助制造及特殊抛光的方法和设备。

背景技术

由不同的多个步骤、耗时费力的技术来加工宝石原石以得到抛光宝石和抛光半宝石及钻石(以下统称为“宝石”)。加工步骤通常涉及利用一种旋转工具对原石或半成品宝石表面进行可测量的打磨，使得所述制造工艺从原石的外表面向内进行至原石内部的预定位置，在此预定位置雕刻出成品宝石的刻面。

各种加工步骤可以手工、半自动或自动地进行。因此可购到自动抛光系统，例如本申请人的WO/03053632中所确定的机械。该机械提供了宝石相对于旋转抛光轮的竖直位移和角位移的精确组合。

当前，所参照的是位于待加工原石的表面内或其周围的明显位置。原石通过罐(压罐、胶罐、包括螺杆螺母的罐等等，以下统称为“罐”)固定到加工工具的支架(固定的、可移动的或旋转支架，以下统称为“支架”)。将宝石固定至校准支架为待加工宝石提供了二维坐标设备，以下用第一参照标记表示。第二参照为待加工宝石提供了三维坐标设备。由使用者在加工宝石的刻面之前肉眼定位该参照。此外，有时还为初始加工步骤(例如，抛光第一刻面等等)提供起始点。所述特定加工步骤的终止点由第三参照标记提供，其通常是外部点，标记在所述支架或罐的顶部。

手工使用所述三个参照标记是是冗长乏味的，其延缓了加工速度，降低了精确度，因此成本效率低。此外，利用现有的肉眼参照标记技术加工宝石需要多年的经验，其中任何差错都会造成不可估量的经济损失。

计算机辅助制造系统(CAM)中使用的机床是计算机数控机床(CNC)。典型地，CNC经依次地执行一组可编程指令替代任何现存制造过程或与其联合工作，获得改进的自动控制、快速、精密和一致的工件，以及由于可利用不同的可加载CNC程序而得到的灵活性。CNC经常耦联到CAM/CAD(计算机辅助设计)系统，使得设计借助于CAD系统完成，然后由CAM系统处理，CAM系统将该设计转换成CNC可执行的程序。不幸的是，这些CAM、CNC或CAD系统当前都未用于宝石抛光。

通常，如果原材料具有相同品质且同质，则CNC依据同一程序所制造的全部产品示例相同。同质的前提以及同一原材料两个不同的示例之间的自相似性，便利了CNC编程并且因此使制造过程更快速且成本效率更高。

然而钻石原石完全不同质；此外，没有两个不同的原石是相似的。因此，利用自动抛光程序--例如通过预编程CNC--来进行批量制造，很可能导致次优化的制造。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种有用的方法，该方法借助于一种宝石加工系统，所述系统适于从原石或半成品宝石(原材料)制造有刻面的宝石；所述加工系统包括：加工工具，所述加工工具适于为所述有刻面的宝石提供具有预定三维(3D)坐标的平面刻面(坐标刻面)；和支架，所述支架既适于固定所述原材料，又进一步适于按3D坐标的方式将所述原材料引导至所述加工工具从而提供刻面。所述方法包括计算位于所述有刻面的宝石的表面内或表面上的至少一个参照标记(原点)的3D坐标；提供所述有刻面的宝石的3D坐标模型(坐标模型)，其中所述刻面的3D坐标参照所述原点确定；以及，以当所述加工工具加工的刻面的3D坐标和坐标模型中提供的对应的刻面的3D坐标相同时各加工步骤终止的方式，按照加工步骤的顺序加工所述刻面。

在本发明的范围内，前述方法附加地包括提供宝石的初始最优化3D结构的步骤；和/或附加地包括由宝石的初始最优化3D结构计算坐标模型的步骤。

同样在本发明的范围内，前述方法包括借助于2D坐标支架(第一参照标记)为原材料提供2D坐标的步骤；并且还至少提供第二参照标记，其为所述原材料提供可测的3D坐标。第二参照标记可以是所述原点。除了有刻面的宝石的表面内或其上的位置外，还提供原材料内或其上的至少一个明显的位置作为第二参照标记。第二参照标记可以定位在所述支架上、或邻近支架处、或邻近与支架连接的构件处。

同样在本发明的范围内，前述每个加工步骤的终止点参照第三参照标记确定。第三参照标记可以就是所述原点，除了所述有刻面的宝石的表面内或其上的位置外，还提供位于所述原材料内或其上的至少一个明显的位置作为第三参照标记，和/或第三参照标记定位在所述支架上、或邻近支架处、或邻近与支架连接的构件处。