一种钻石深度分拣装置的制作方法

1.本发明涉及金刚石分拣技术领域，特别涉及一种钻石深度分拣装置。

背景技术：

2.人工钻石在生长的过程中会出现各种不同的发展状态，因而对产出大小、形状、颜各不同的钻石，在现有的技术中，多是通过人工进行筛选，这种筛选方式速度慢，筛选效率低，而且筛选标准波动大，导致筛选的产品一致性差。为了根据公司需求及工厂实际生产现场情况，将现有金刚石，如40/45目初选金刚石深入分级，将形状(连晶、不规则)、大小、杂质等不合格产品拣出，或将较优等级的金刚石进一步挑出。可使现有金刚石深入分级，并使同类别中的金刚石优良率和一致性进一步提升，显著提高工厂生产效率，节约生产成本，本发明提出了一种钻石深度分拣装置。

技术实现要素：

3.本发明目的是为解决快速分拣出合格的钻石，实现将将颜、形状、大小、杂质和残缺不合格产品拣出，或将较优等级的金刚石进一步挑出；本发明提出一种钻石深度分拣装置，通过钻石识别和分拣在同一系统中进行，可根据工作要求和成本方面将设备调整为多通道，效率成倍数增加，单台设备预估分拣效率实现1000-2000颗/分钟。
4.为达到上述目的所采取的技术方案是：
5.一种钻石深度分拣装置，包括竖直设置的石英管分拣通道，所述石英管分拣通道的上端连接有气吸式物料排布系统，所述石英管分拣通道的下端连接有分选管道系统，所述石英管分拣通道上部设有分拣钻石采集区间；
6.所述分拣钻石采集区间上配合安装有检测分拣钻石质量的质量传感器、检测分拣钻石迎风面积的面积测量仪和光电采集系统，所述光电采集系统根据激光光电信息技术透过石英管分拣通道照射分拣钻石得到钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的信息，采集钻石的分拣信息和质量信息、迎风面积信息输送至分拣控制系统；
7.所述气吸式物料排布系统、质量传感器、面积测量仪、光电采集系统、分选管道系统均通过分拣控制系统进行控制，所述分拣控制系统内设定目标钻石的数学模型，目标钻石的数学模型包括目标钻石设定的形状信息参照标准、颜信息参照标准、大小信息参照标准、夹杂信息参照标准、残缺信息参照标准，根据接收到分拣钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的采集信息进行对比，分拣控制系统判断分拣钻石与目标钻石的信息差异，判定分拣钻石的信息参数为合格或不合格；
8.工作时，分拣控制系统根据收到的分拣钻石的质量和迎风面积信息，分拣控制系统通过平衡速度公式计算分拣钻石进入稳定运动的平衡速率，计算出分拣钻石到达分选管道系统的时间，为分拣钻石的精密识别和分选输出提供了充分条件。
9.进一步，所述气吸式物料排布系统包括封闭的壳体，所述壳体上开设有输入口和输出口，所述壳体中心转动安装有转盘，所述转盘的外圈环形开设有多个吸附孔，所述转盘
一侧设有真空室，所述真空室外接有风机，
10.所述转盘另一侧与安装在壳体上的半弧形板接触配合，所述半弧形板一部分折弯设置在吸附孔内侧进行导引，所述半弧形板另一部分安装在吸附孔外侧，所述转盘外圆上圆周安装有多个拨转片；
11.所述壳体的输入口进入的分拣钻石进入在吸附孔外圆处半弧形板形成的凹弧内，工作时，输入口朝下，输出口朝上，吸附孔在真空室负压作用下吸附分拣钻石，通过转盘转动，吸附到的分拣钻石经半弧形板导引转出转盘外，转盘转动带动拨转片将转盘外的分拣钻石拨至壳体的出口处。
12.进一步，所述真空室分割成多个空间，每个吸附孔位于一个空间内，所述风机通过多个管道连通至多个空间内，多个管道上均设有电磁阀，所述电磁阀通过分拣控制系统进行控制。
13.进一步，所述吸附孔设置成不同形状，所述吸附孔上还安装有弹性网，避免分拣钻石掉入真空室内。
14.进一步，所述气吸式物料排布系统的输出口安装有电磁阀门，分拣控制系统根据前一粒待分拣钻石的运动分拣信息，控制电磁阀门的打开输出后一粒待分拣钻石，确保相邻待分拣钻石不会相互干扰。
15.进一步，所述光电采集系统包括多个激光器，多个激光器稳定照射钻石，根据激光光电信息技术照射钻石得到钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的信息。
16.进一步，所述激光器设置有五个，五个不同激光器分别用于采集分拣钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的光电信息。
17.进一步，所述分选管道系统包括与石英管分拣通道下端连接的主分选管道，所述主分选管道下端出口处连通合格钻石收集盒，所述主分选管道侧部开设有多个支分选管道，不同支分选管道分别连通形状不合格钻石收集盒、颜不合格钻石收集盒、大小不合格钻石收集盒、夹杂不合格钻石收集盒和残缺不合格钻石收集盒；所述不同支分选管道上均按照有对应的电磁收集管道阀口。
18.进一步，所述不同支分选管道内采用真空泵或风机产生负压，用来吸附不合格的分拣钻石。
19.本发明所具有的有益效果为：
20.本发明为一种钻石深度分拣装置，通过钻石识别和分拣在同一系统中进行，可根据工作要求和成本方面将设备调整为多通道，效率成倍数增加，单台设备预估分拣效率实现1000-2000颗/分钟；本发明采用自主可控的光电传感技术和算法可达到微米级的识别精度和微秒级的响应速度，可对人造金刚石的形状、颜、大小、夹杂、残缺等进行多类别识别区分，根据设定目标钻石信息建立数学模型进行对比，实现将将颜、形状、大小、杂质和残缺不合格产品拣出，或将较优等级的金刚石进一步挑出，从而提高工厂生产效率，节约生产成本。
21.本发明设置的气吸式物料排布系统，通过转盘转动，转盘上的吸附孔通过负压吸附分拣钻石，通过转动转盘，半弧形挡板将吸附孔内的分拣钻石导引至输出口，使得分拣钻石进入下一个程序，分拣控制系统控制气吸式物料排布系统的工作，确保气吸式物料排布系统按粒输出分拣钻石，实现分拣钻石按粒输出，便于后续对按粒输出的分拣钻石进行信
息采集。
22.本发明设置的分选管道系统，通过设置主分选管道和多个支分选管道，根据分拣钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺不同信息进行分选收集，使上游不同钻石的光电信息一一对应下游各分选管道，实现分拣控制系统根据目标钻石的信息为标准，判定分拣钻石的信息参数为合格或不合格，不合格的分拣钻石经支分选管道对应输入不合格钻石收集盒，合格的分拣钻石经主分选管道进入合格钻石收集盒，达到分拣收集的目的。
附图说明
23.图1为本发明工作示意图；
24.图2为本发明气吸式物料排布系统立体图；
25.图3为气吸式物料排布系统内部结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明进一步描述。
27.如图1-3所示，一种钻石深度分拣装置，包括竖直设置的石英管分拣通道2，所述石英管分拣通道2的上端连接有气吸式物料排布系统1，所述石英管分拣通道2的下端连接有分选管道系统5，所述石英管分拣通道2上部设有分拣钻石采集区间；
28.所述分拣钻石采集区间上配合安装有检测分拣钻石质量的质量传感器、检测分拣钻石迎风面积的面积测量仪和光电采集系统，所述光电采集系统根据激光光电信息技术透过石英管分拣通道2照射分拣钻石得到钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的信息，采集钻石的分拣信息和质量信息、迎风面积信息输送至分拣控制系统3；
29.所述气吸式物料排布系统1、质量传感器、面积测量仪、光电采集系统、分选管道系统5均通过分拣控制系统3进行控制，所述分拣控制系统3内设定目标钻石的数学模型，目标钻石的数学模型包括目标钻石设定的形状信息参照标准、颜信息参照标准、大小信息参照标准、夹杂信息参照标准、残缺信息参照标准，根据接收到分拣钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的采集信息进行对比，分拣控制系统3判断分拣钻石与目标钻石的信息差异，判定分拣钻石的信息参数为合格或不合格；
30.工作时，分拣控制系统3根据收到的分拣钻石的质量和迎风面积信息，分拣控制系统3通过平衡速度公式计算分拣钻石进入稳定运动的平衡速率，计算出分拣钻石到达分选管道系统5的时间，为分拣钻石的精密识别和分选输出提供了充分条件。
31.本技术中为了将收集的钻石进行分粒，实现分拣钻石按粒输出，便于后续对按粒输出的分拣钻石进行信息采集，本实施例中，所述气吸式物料排布系统1包括封闭的壳体12，所述壳体12上开设有输入口和输出口16，所述壳体12中心转动安装有转盘11，所述转盘11的外圈环形开设有多个吸附孔13，所述转盘11一侧设有真空室，所述真空室外接有风机，所述转盘11另一侧与安装在壳体12上的半弧形板14接触配合，所述半弧形板14一部分折弯设置在吸附孔13内侧进行导引，所述半弧形板14另一部分安装在吸附孔13外侧，所述转盘11外圆上圆周安装有多个拨转片15；所述壳体12的输入口进入的分拣钻石进入在吸附孔13外圆处半弧形板14形成的凹弧内。
32.工作时，输入口朝下，输出口16朝上，吸附孔13在真空室负压作用下吸附分拣钻
石，通过转盘11转动，吸附到的分拣钻石经半弧形板14导引转出转盘11外，转盘11转动带动拨转片15将转盘11外的分拣钻石拨至壳体12的出口处；使得分拣钻石进入下一个程序，分拣控制系统3控制气吸式物料排布系统1的工作，确保气吸式物料排布系统1按粒输出分拣钻石。
33.为了实现分拣钻石按粒输出，本实施例中，所述真空室分割成多个空间，每个吸附孔13位于一个空间内，所述风机通过多个管道连通至多个空间内，多个管道上均设有电磁阀，所述电磁阀通过分拣控制系统3进行控制。工作中，当吸附孔13吸附到分拣钻石后，通过在吸附孔13处安装有感应传感器，感应传感器会将信号传输至分拣控制系统3，分拣控制系统3通过控制电磁阀开关，保证只有一粒分拣钻石位于吸附孔13内，转盘11转动实现吸附的分拣钻石导引转出转盘11外，转盘11转动带动拨转片15将转盘11外的分拣钻石拨至壳体12的出口处。
34.本实施例中，所述吸附孔13设置成不同形状以适应吸附不同形状的分拣钻石，所述吸附孔13上还安装有弹性网，避免分拣钻石掉入真空室内。所述感应传感器安装在弹性网上，通过弹性网感知吸附孔13是否吸附到分拣钻石，便于后期按粒进行输出。
35.在实际工况中，气吸式物料排布系统1可根据钻石颗粒的具体情况来调整真空度、吸附孔13形状、粒度等信息。可以实现高速单粒排布分拣钻石，适应方、长、圆、扁、大、中、小等各种形状及大小类型，对金刚石表面不造成任何损伤。
36.为了实现按粒输出的分拣钻石能互不干扰，保证每粒分拣钻石的运动分拣信息可以得到充分采集，本实施例中，所述气吸式物料排布系统1的输出口16安装有电磁阀门，分拣控制系统3根据前一粒待分拣钻石的运动分拣信息，控制电磁阀门的打开输出后一粒待分拣钻石，确保相邻待分拣钻石不会相互干扰。
37.为了根据激光光电信息技术透过石英管分拣通道2照射分拣钻石得到钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的信息，本实施例中，所述光电采集系统包括多个激光器4，多个激光器4稳定照射钻石，根据激光光电信息技术照射钻石得到钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的信息。
38.为了实现对分拣钻石不同信息的深度采集，所述激光器4设置有五个，五个激光器4分别用于采集分拣钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的光电信息，实现分拣钻石的不同光电信息专一化采集，专一化处理，保证分拣钻石信息深度采集；在具体工况中，可以根据分拣钻石的光电信息采集难度增加激光器4，确保深度采集分拣钻石不同信息，便于后期进行分析判断。
39.为了实现将分拣钻石进行分类，便于根据分拣钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺不同信息进行分选收集，本实施例中，所示分选管道系统5包括与石英管分拣通道2下端连接的主分选管道51，所述主分选管道51下端出口处连通合格钻石收集盒55，所述主分选管道51侧部开设有多个支分选管道52，不同支分选管道52分别连通形状不合格钻石收集盒53、颜不合格钻石收集盒54、大小不合格钻石收集盒58、夹杂不合格钻石收集盒57和残缺不合格钻石收集盒56；所述不同支分选管道52上均按照有对应的电磁收集管道阀口。这样可以实现分拣控制系统3根据目标钻石的信息为标准，判定分拣钻石的信息参数为合格或不合格，不合格的分拣钻石经支分选管道52对应输入不合格钻石收集盒，合格的分拣钻石经主分选管道51进入合格钻石收集盒55，达到分拣收集的目的。
40.为了使主分选管道51内具备不同分拣信息的钻石被抽取进入相应微流控分拣管道，所述不同支分选管道52内采用真空泵或风机产生负压，用来吸附不合格的分拣钻石。
41.本技术中，质量传感器、面积测量仪、光电采集系统和分拣控制系统3均属于现有技术，控制方法也采用现有方法，在此不再赘述。
42.基于本发明钻石深度分拣装置的分拣方法为：
43.a.实现分拣钻石分粒输出：将待分选的钻石输送至气吸式物料排布系统1内，通过气吸式物料排布系统1将待分拣钻石一粒一粒间隔输出至石英管分拣通道2，在石英管分拣通道2内采集分拣钻石的信息；
44.b.深度采集钻石分拣信息：进入石英管分拣通道2的分拣钻石通过在入口处安装的质量传感器检测分拣钻石的质量，使用安装在石英管分拣通道2内的面积测量仪测量下落分拣钻石的迎风面积；光电采集系统通过多个激光器4稳定照射钻石，根据激光光电信息技术照射钻石得到钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的信息，并将采集的钻石分拣信息和质量信息、迎风面积信息输送至分拣控制系统3；
45.c.确定分拣钻石进入稳定运动的平衡速率：根据收到的分拣钻石的质量和迎风面积信息，分拣控制系统3通过平衡速度公式计算分拣钻石进入稳定运动的平衡速率；平衡速度公式为：mg＝kv2，其中f＝kv2，c是空气阻力系数，ρ是空气密度，s是迎风面积，v是物体速度；分拣控制系统3通过确定的平衡速率计算出分拣钻石到达分选管道系统5的时间，为分拣钻石的精密识别和分选输出提供了充分条件；
46.d.判断分析钻石分拣信息：分拣工作前，分拣控制系统3预先输入目标钻石的数学模型，设定目标钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺多个信息为参照标准，根据接收到分拣钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的采集信息进行对比，分拣控制系统3判断分拣钻石与目标钻石的信息差异，判定分拣钻石的信息参数为合格或不合格；
47.e.微流控管道分选输出合格钻石：分拣控制系统3根据分拣钻石的平衡速率，计算出到达分选管道系统5的时间，分拣控制系统3控制分选管道系统5的电磁管道阀口的开或闭，如果分拣钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺采集信息均符合目标钻石的参照标准，分拣控制系统3控制关闭形状分拣管道阀口、颜分拣管道阀口、大小分拣管道阀口、夹杂分拣管道阀口、残缺分拣管道阀口，打开合格钻石收集管道阀口，石英管分拣通道2输出的分拣钻石沿着主分选管道51进入合格钻石收集盒55；如果分拣钻石的形状或颜或大小或夹杂或残缺不同采集信息不符合目标钻石的参照标准，分拣控制系统3控制关闭符合目标钻石参照标准的收集管道阀口和合格钻石收集管道阀口，石英管分拣通道2输出的分拣钻石进入不符合目标钻石参照标准的对应支分选管道52，使具备不同分拣信息的钻石被抽取进入相应微流控分选管道，分选出符合目标钻石的合格钻石。
48.本技术中，为了得到不同类别钻石的平衡速度，确定钻石的运动信息。利用运动稳定的时间间隙根据激光光电信息技术能得到待深度分拣金刚石的光电信息，充分考虑空气阻力情况下，任何物体在空气中落体的速度都不会无限制增加，最终将趋于一个稳定值，之后便可视为匀速直线运动，特别是微小物体，更加明显。当多个钻石经过气吸式物料排布系统1通过石英管分拣通道2下落后，在某一位置会进入一个平衡速度，然后各相邻分拣钻石的距离会进入最大间隔且稳定；这为微小钻石的精密识别和抽取提供了充分条件。
49.根据空气阻力c是空气阻力系数，ρ是空气密度，s是迎风面积，v是物体速度。物体一旦确定，s即确定。可以简写为f＝kv2。
50.根据牛顿定律，钻石下落的过程可以描述为该非线性微分方程
[0051][0052]
初始时刻速度为0，即x
′
(0)＝0，初始时刻下落距离为0，即x(0)＝0，由初始条件可以得到下落距离和时间的函数关系：
[0053][0054]
下落速度随时间的变化关系为：
[0055][0056]
tanh为双曲正切函数。因此，当达到平衡速率时mg＝kv2，从而得到平衡速度公式。
[0057]
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
[0058]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种钻石深度分拣装置，其特征在于，包括竖直设置的石英管分拣通道，所述石英管分拣通道的上端连接有气吸式物料排布系统，所述石英管分拣通道的下端连接有分选管道系统，所述石英管分拣通道上部设有分拣钻石采集区间；所述分拣钻石采集区间上配合安装有检测分拣钻石质量的质量传感器、检测分拣钻石迎风面积的面积测量仪和光电采集系统，所述光电采集系统根据激光光电信息技术透过石英管分拣通道照射分拣钻石得到钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的信息，采集钻石的分拣信息和质量信息、迎风面积信息输送至分拣控制系统；所述气吸式物料排布系统、质量传感器、面积测量仪、光电采集系统、分选管道系统均通过分拣控制系统进行控制，所述分拣控制系统内设定目标钻石的数学模型，目标钻石的数学模型包括目标钻石设定的形状信息参照标准、颜信息参照标准、大小信息参照标准、夹杂信息参照标准、残缺信息参照标准，根据接收到分拣钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的采集信息进行对比，分拣控制系统判断分拣钻石与目标钻石的信息差异，判定分拣钻石的信息参数为合格或不合格；工作时，分拣控制系统根据收到的分拣钻石的质量和迎风面积信息，分拣控制系统通过平衡速度公式计算分拣钻石进入稳定运动的平衡速率，计算出分拣钻石到达分选管道系统的时间，为分拣钻石的精密识别和分选输出提供了充分条件。2.根据权利要求1所述的一种钻石深度分拣装置，其特征在于，所述气吸式物料排布系统包括封闭的壳体，所述壳体上开设有输入口和输出口，所述壳体中心转动安装有转盘，所述转盘的外圈环形开设有多个吸附孔，所述转盘一侧设有真空室，所述真空室外接有风机，所述转盘另一侧与安装在壳体上的半弧形板接触配合，所述半弧形板一部分折弯设置在吸附孔内侧进行导引，所述半弧形板另一部分安装在吸附孔外侧，所述转盘外圆上圆周安装有多个拨转片；所述壳体的输入口进入的分拣钻石进入在吸附孔外圆处半弧形板形成的凹弧内，工作时，输入口朝下，输出口朝上，吸附孔在真空室负压作用下吸附分拣钻石，通过转盘转动，吸附到的分拣钻石经半弧形板导引转出转盘外，转盘转动带动拨转片将转盘外的分拣钻石拨至壳体的出口处。3.根据权利要求2所述的一种钻石深度分拣装置，其特征在于，所述真空室分割成多个空间，每个吸附孔位于一个空间内，所述风机通过多个管道连通至多个空间内，多个管道上均设有电磁阀，所述电磁阀通过分拣控制系统进行控制。4.根据权利要求3所述的一种钻石深度分拣装置，其特征在于，所述吸附孔设置成不同形状，所述吸附孔上还安装有弹性网，避免分拣钻石掉入真空室内。5.根据权利要求4所述的一种钻石深度分拣装置，其特征在于，所述气吸式物料排布系统的输出口安装有电磁阀门，分拣控制系统根据前一粒待分拣钻石的运动分拣信息，控制电磁阀门的打开输出后一粒待分拣钻石，确保相邻待分拣钻石不会相互干扰。6.根据权利要求5所述的一种钻石深度分拣装置，其特征在于，所述光电采集系统包括多个激光器，多个激光器稳定照射钻石，根据激光光电信息技术照射钻石得到钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的信息。7.根据权利要求6所述的一种钻石深度分拣装置，其特征在于，所述激光器设置有五个，五个不同激光器分别用于采集分拣钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的光电信息。
8.根据权利要求7所述的一种钻石深度分拣装置，其特征在于，所述分选管道系统包括与石英管分拣通道下端连接的主分选管道，所述主分选管道下端出口处连通合格钻石收集盒，所述主分选管道侧部开设有多个支分选管道，不同支分选管道分别连通形状不合格钻石收集盒、颜不合格钻石收集盒、大小不合格钻石收集盒、夹杂不合格钻石收集盒和残缺不合格钻石收集盒；所述不同支分选管道上均按照有对应的电磁收集管道阀口。9.根据权利要求8所述的一种钻石深度分拣装置，其特征在于，所述不同支分选管道内采用真空泵或风机产生负压，用来吸附不合格的分拣钻石。

技术总结

本发明公开一种钻石深度分拣装置，包括竖直设置的石英管分拣通道，石英管分拣通道的上端连接有气吸式物料排布系统，石英管分拣通道的下端连接有分选管道系统，石英管分拣通道上部设有分拣钻石采集区间；分拣钻石采集区间上配合安装有检测分拣钻石质量的质量传感器、检测分拣钻石迎风面积的面积测量仪和光电采集系统，光电采集系统根据激光光电信息技术透过石英管分拣通道照射分拣钻石得到钻石的形状、颜、大小、夹杂、残缺的信息，采集钻石的分拣信息和质量信息、迎风面积信息输送至分拣控制系统；本发明采用自主可控的光电传感技术和算法可达到微米级的识别精度和微秒级的响应速度，根据设定目标钻石信息建立数学模型进行对比，进行分拣。进行分拣。进行分拣。