本發(fā)明涉及一種翡翠質(zhì)量檢測裝置，更具體地說涉及一種翡翠三維成像檢測裝置以及該裝置的檢測方法。

背景技術(shù)：

翡翠是一種優(yōu)質(zhì)的玉石品種，為世界寶石玉中一個舉足輕重的品種，喜歡翡翠的人群也越來越多，翡翠由于其價格及品種富于變化，具有極大的跨越性，使得翡翠市場得到快速的發(fā)展。

但是隨著科技的發(fā)展，新技術(shù)新材料的發(fā)現(xiàn)，仿真翡翠技術(shù)也得以發(fā)展起來。翡翠市場是純天然的翡翠稱為a貨，經(jīng)過酸洗和充膠處理后的翡翠稱為b貨，經(jīng)過人工切磨成型在進行顏色填充的翡翠制品稱為c貨，價格也依次降低，市場上對翡翠級別和質(zhì)量的鑒定十分必要。

目前常規(guī)的鑒別方法有兩個，一個是通過肉眼進行判斷，觀察結(jié)構(gòu)是否松散，表面是否有微小裂紋，這種方法完全依照專家的經(jīng)驗，受主觀因素影響大；另一種是紅外光譜分析方法，通過對相關(guān)吸收峰分析翡翠內(nèi)的共價鍵類型來判斷是天然還是人工處理，但是卻不能對翡翠內(nèi)部結(jié)構(gòu)紋理以及色度進行觀察，而且紅外光譜儀結(jié)構(gòu)復雜，制作成本以及檢測成本昂貴。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于檢測翡翠質(zhì)量的翡翠三維成像檢測裝置及其檢測方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案是：

一種翡翠三維成像檢測裝置，包括裝置機殼，還包括處理器、激光光源、相機以及驅(qū)動電機，所述處理器輸出端與驅(qū)動電機相連，所述處理器輸入端與相機相連，所述激光光源以及相機分別置于裝置機殼兩個相對的內(nèi)側(cè)面，所述驅(qū)動電機驅(qū)動翡翠旋轉(zhuǎn)，所述激光光源、翡翠以及相機處于同一光軸。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述驅(qū)動電機通過調(diào)整架與翡翠相連，所述調(diào)整架用于調(diào)整翡翠所在平面位置，所述驅(qū)動電機驅(qū)動調(diào)整架旋轉(zhuǎn)。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述驅(qū)動電機是步進電機。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述激光光源點光源，所述激光光源是鹵素冷光源。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述激光光源與翡翠之間的光軸安裝有擴束鏡。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述翡翠與相機之間的光軸安裝有遠心鏡頭。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述相機是cmos相機。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過激光光源產(chǎn)生光束，所述光束通過翡翠透射到相機中，相機將采集得到的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥鬟M行圖像處理，實現(xiàn)翡翠內(nèi)部的三維圖像重建，通過三維圖像能夠輕易判斷翡翠的等級質(zhì)量，準確度高，人為主觀因素少，同時本發(fā)明所述檢測裝置成本低，性價比高。

本發(fā)明還公開了一種上述翡翠三位成像檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

步驟a：調(diào)整翡翠的二維位置，使驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的中心軸與翡翠自身的中心軸重合；

步驟b：啟動激光光源，所述激光光源所發(fā)出的光照射在翡翠上，翡翠透射出來的光進入相機中，所述相機將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥髦校玫揭粡堅摻嵌鹊耐队皩游鰣D像；

步驟c：驅(qū)動電機驅(qū)動翡翠逐次轉(zhuǎn)動一定角度，判斷是否已轉(zhuǎn)動累積360度，如果不是，返回步驟b，如果是，繼續(xù)往下執(zhí)行；

步驟d：將獲得的全部角度的投影層析圖像通過反投影算法，獲得各個角度的切面圖；

步驟e：將全部角度的切面圖，通過amira軟件重建，獲得三維投影層析圖像；

步驟f：對步驟e中得到的三維投影層析圖像進行定標，建立空間坐標系。

作為上述方案的進一步改進，所述步驟a包括以下步驟：

步驟a01：標記翡翠的中心軸位置，定義為初始標定位置；

步驟a02：驅(qū)動電機帶動翡翠旋轉(zhuǎn)180度，記錄旋轉(zhuǎn)后的中心軸位置，定義為后標定位置；

步驟a03：移動翡翠位置，使翡翠向初始標定位置和后標定位置的中點移動，完成一維方向調(diào)整；

步驟a04：驅(qū)動電機帶動翡翠轉(zhuǎn)動90度，重復步驟a01至a03，完成二維方向調(diào)整。

作為上述方案的進一步改進，所述步驟c中驅(qū)動電機驅(qū)動翡翠逐次轉(zhuǎn)動1.8度。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述檢測方法通過對激光光源所發(fā)出的激光束照射在翡翠上，激光束穿透翡翠后進入相機并得到該角度下的投影層析圖像，之后通過驅(qū)動電機使翡翠逐次旋轉(zhuǎn)一定角度，直到旋轉(zhuǎn)一周，得到多個角度下的投影層析圖像，之后對所有投影層析圖像通過反投影算法，獲得各個角度的切面圖，最后通過amira軟件重建，獲得三維投影層析圖像，通過所述三維投影層析圖像可清楚識別出翡翠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，能夠輕易判斷翡翠的等級質(zhì)量，準確度高，人為主觀因素少。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設(shè)計方案和附圖。

圖1是本發(fā)明所述檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所述檢測方法的流程圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發(fā)明保護的范圍。另外，文中所提到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實施情況，通過添加或減少聯(lián)接輔件，來組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明創(chuàng)造中的各個技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。

參照圖1，本發(fā)明創(chuàng)造提供了一種用于檢測翡翠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的翡翠三維成像檢測裝置，一種翡翠三維成像檢測裝置，包括裝置機殼1，還包括處理器2、激光光源3、相機4以及驅(qū)動電機5，所述處理器2輸出端與驅(qū)動電機5相連，所述處理器2輸入端與相機4相連，所述激光光源3以及相機4分別置于裝置機殼1兩個相對的內(nèi)側(cè)面，所述驅(qū)動電機5安裝在激光光源3與相機4中間并驅(qū)動翡翠9旋轉(zhuǎn)，所述激光光源3、翡翠9以及相機4處于同一光軸。具體地，本發(fā)明創(chuàng)造利用光學成像原理檢測翡翠9的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所述激光光源3發(fā)出光束，所述光束通過翡翠9透射到相機4中，由于翡翠9內(nèi)部各個位置的物質(zhì)成份、結(jié)構(gòu)等方面均不相同，對所照射光束的發(fā)射、折射和吸收效果均有所差異，光束穿透翡翠9后，進入相機4并垂直照射在相機4內(nèi)部的感光元件中，不同的感光元件所接收到的光信號強度有所區(qū)別，所述相機4再將感光元件所述接收的光信號轉(zhuǎn)變成電信號再轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，傳輸?shù)教幚砥?進行圖像處理；為了能夠得到翡翠9內(nèi)部整體三維結(jié)構(gòu)，需要通過電機將翡翠9繞著其中心軸旋轉(zhuǎn)360度，從而得到不同角度的投影層析圖像，實現(xiàn)翡翠9內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)的重建。本發(fā)明創(chuàng)造所述的檢測裝置利用光學成像原理重組翡翠9內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)，檢測裝置結(jié)構(gòu)原理簡單，易于實現(xiàn)，在翡翠9檢測過程中不受人為因素干擾，準確度高，相比于紅外光譜儀等檢測儀器，本裝置性價比高。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，由于本發(fā)明創(chuàng)造在檢測過程中需要使翡翠9能夠繞著自身中心軸旋轉(zhuǎn)，實際中難以將翡翠9一步固定到位，因此需要不停地調(diào)節(jié)翡翠9的旋轉(zhuǎn)中心。為解決上述問題本發(fā)明創(chuàng)造具體實施方式中所述驅(qū)動電機5通過調(diào)整架6與翡翠9相連，所述調(diào)整架6用于調(diào)整翡翠9所在平面位置，進而調(diào)整驅(qū)動電機5驅(qū)動調(diào)整架6旋轉(zhuǎn)時翡翠9的旋轉(zhuǎn)中心位置。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明創(chuàng)造所述檢測裝置在對翡翠9進行檢測過程中，需要通過驅(qū)動電機5實現(xiàn)翡翠9的轉(zhuǎn)動，而且是逐次轉(zhuǎn)動某個角度。為實現(xiàn)上述功能，本發(fā)明創(chuàng)造具體實施例中所述驅(qū)動電機5是步進電機，所述步進電機能夠?qū)⑻幚砥?傳輸過來的電脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移，步進電機的轉(zhuǎn)動角度只與電脈沖信號的個數(shù)有關(guān)，精確度高。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明創(chuàng)造具體實施例中所述激光光源3是點光源，所述激光光源3是鹵素冷光源，有效降低檢測裝置運行時的功率，同時所述鹵素冷光源所發(fā)出的激光束頻率單一，相干性好，成像效果佳，大大地提高相機4所采集的圖像質(zhì)量。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，由于激光光源3所發(fā)射出來的激光束半徑較小，需要將所述激光束半徑擴大以便激光束能夠照射到整個翡翠9，為實現(xiàn)上述功能，本發(fā)明創(chuàng)造具體實施方式中，所述激光光源3與翡翠9之間的光軸安裝有擴束鏡7，檢測操作前需要調(diào)整擴束鏡7與激光光源3間的距離，使激光束通過擴束鏡7后正好照射到整個翡翠9上。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明創(chuàng)造具體實施例中所述翡翠9與相機4之間的光軸安裝有遠心鏡頭8，所述遠心鏡頭8作用是物距在一定范圍變化的情況下，使得到的成像大小保持不變。本發(fā)明創(chuàng)造實施例通過在翡翠9與相機4之間設(shè)置遠心鏡頭8，因此在翡翠9安裝位置要求上無需過于苛刻，只要保證翡翠9能固定在某個范圍內(nèi)即可，既能保證成像質(zhì)量，也能降低對翡翠9安裝位置的要求，從而降低整個裝置的結(jié)構(gòu)尺寸要求。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明創(chuàng)造具體實施方式中所述相機4是cmos相機，所述cmos相機中的感光元件采用金屬氧化物半導體材料制作而成，所述cmos相機價格低，性價比高，感光能力強，靈敏度大，圖像整合效果佳。

本發(fā)明創(chuàng)造同時還公開了一種使用上述翡翠三維成像檢測裝置檢測翡翠的方法，包括以下步驟：

步驟a：調(diào)整翡翠的二維位置，使驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的中心軸與翡翠自身的中心軸重合；

步驟b：啟動激光光源，所述激光光源所發(fā)出的光照射在翡翠上，翡翠透射出來的光進入相機中，所述相機將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥髦?，得到一張該角度的投影層析圖像；

步驟c：驅(qū)動電機驅(qū)動翡翠逐次轉(zhuǎn)動一定角度，判斷是否已轉(zhuǎn)動累積360度，如果不是，返回步驟b，如果是，繼續(xù)往下執(zhí)行；

步驟d：將獲得的全部角度的投影層析圖像通過反投影算法，獲得各個角度的切面圖；

步驟e：將全部角度的切面圖，通過amira軟件重建，獲得三維投影層析圖像；

步驟f：對步驟e中得到的三維投影層析圖像進行定標，建立空間坐標系。

具體地，本發(fā)明所述檢測方法首先需要按上述連接要求，安裝激光光源、相機、驅(qū)動電機、調(diào)整架、擴束鏡以及遠心鏡頭，使激光光源、擴束鏡、翡翠、遠心鏡頭以及相機位于同一光軸；之后為了增大待測翡翠的被測面積，需要保證翡翠能夠繞著自身的中心軸進行旋轉(zhuǎn)，因此需要通過對調(diào)整架進行操作，調(diào)整翡翠的二維位置，直到旋轉(zhuǎn)時翡翠不會發(fā)生偏離，即使驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的中心軸與翡翠自身的中心軸重合；之后啟動翡翠檢測進程，逐次使翡翠轉(zhuǎn)動一定角度，并對每個角度進行圖像采集和處理，直到轉(zhuǎn)動角度滿360度，得到多個角度下投影層析圖像；再對得到的投影層析圖像進行反投影算法運算，獲得各個角度的切面圖，并將多個切面圖組合成一個三維投影層析圖像，通過所述三維投影層析圖像反映所檢測翡翠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最后測量待測翡翠三個維度的實際大小以及所述遠心鏡頭的放大倍數(shù)，對獲得的三維投影層析圖像進行定標，建立坐標系，判斷其等級質(zhì)量，準確率高，人為干擾因素少。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明創(chuàng)造具體實施例中所述檢測方法步驟a中包括以下步驟：

步驟a01：標記翡翠的中心軸位置，定義為初始標定位置；

步驟a02：驅(qū)動電機帶動翡翠旋轉(zhuǎn)180度，記錄旋轉(zhuǎn)后的中心軸位置，定義為后標定位置；

步驟a03：移動翡翠位置，使翡翠向初始標定位置和后標定位置的中點移動，完成一維方向調(diào)整；

步驟a04：驅(qū)動電機帶動翡翠轉(zhuǎn)動90度，重復步驟a01至a03，完成二維方向調(diào)整。

具體地本發(fā)明創(chuàng)造具體實施方式中需要保證驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的中心軸與翡翠自身的中心軸重合，以免在檢測過程中驅(qū)動電機驅(qū)動翡翠轉(zhuǎn)動時發(fā)生偏移，導致最終得到的三維投影層析圖像準確度不足，無法表征翡翠內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點。本發(fā)明所述檢測方法具體實施例中首先需要在相機采集到的圖像a中標定出翡翠的中心軸位置，之后驅(qū)動電機驅(qū)動翡翠旋轉(zhuǎn)180度，得到一個與圖像a鏡像對稱的圖像b，之后對調(diào)整架進行相關(guān)操作，控制翡翠移動，使到翡翠標定的中心軸位置與驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的中心軸位置重合，此時完成了一維方向的調(diào)整，之后驅(qū)動電機控制翡翠轉(zhuǎn)動90度，重復步驟a01至a03，完成調(diào)整翡翠的二維位置，實現(xiàn)驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的中心軸與翡翠自身的中心軸重合。

另外需要說明的是，由于在通過調(diào)整架調(diào)節(jié)翡翠二維位置過程中，難以保證能夠通過一次操作就實現(xiàn)翡翠標定的中心軸位置與驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的中心軸位置重合，因此每個維度的調(diào)節(jié)操作可能需要根據(jù)實際情況重復多次a01至a03步驟。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明創(chuàng)造具體實施方式所述步驟c中驅(qū)動電機驅(qū)動翡翠逐次轉(zhuǎn)動1.8度。具體地，本發(fā)明創(chuàng)造所述檢測方法中需要對驅(qū)動電機驅(qū)動翡翠逐次旋轉(zhuǎn)的角度認真考慮設(shè)定，如果每次轉(zhuǎn)動的角度較大，最后所得到的投影層析圖像和切面圖越少，最終合成的三維投影層析圖像越難以反映翡翠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是如果每個轉(zhuǎn)動的角度較小，就需要采集的投影層析圖像數(shù)量大，處理時間長，降低了處理效率?；谏鲜鰡栴}，本發(fā)明創(chuàng)造所述檢測方法中經(jīng)過多次實驗，最終設(shè)定步驟d中驅(qū)動電機驅(qū)動翡翠每次轉(zhuǎn)動1.8度，獲取200張投影層析圖像，同時保證了合成三維投影層析圖像的清晰度以及過程中的處理效率。

參照圖2，本發(fā)明創(chuàng)造所述翡翠質(zhì)量檢測方法具體實施例流程步驟如下所示：

步驟s01：按要求安裝激光光源、相機、驅(qū)動電機、調(diào)整架、擴束鏡以及遠心鏡頭；

步驟s02：調(diào)整各個部件的位置，使激光光源、擴束鏡、翡翠、遠心鏡頭以及相機位于同一光軸；

步驟s03：標記翡翠的中心軸位置，定義為初始標定位置；

步驟s04：驅(qū)動電機帶動翡翠旋轉(zhuǎn)180度，記錄旋轉(zhuǎn)后的中心軸位置，定義為后標定位置；

步驟s05：操作所述調(diào)整架，移動翡翠位置，使調(diào)整架向初始標定位置和后標定位置的中點移動，完成翡翠一維方向調(diào)整；

步驟s06：驅(qū)動電機控制翡翠轉(zhuǎn)動90度,重復步驟s03至s05，完成翡翠二維方向的調(diào)整，使驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的中心軸與翡翠自身的中心軸重合；

步驟s07：啟動激光光源，所述激光光源所發(fā)出的光通過擴束鏡照射在翡翠上，翡翠透射出來的光通過所述遠心鏡頭進入相機；

步驟s08：相機將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥髦?，得到一張該角度的投影層析圖像；

步驟s09：驅(qū)動電機驅(qū)動翡翠轉(zhuǎn)動1.8度；

步驟s10：判斷是否已累計轉(zhuǎn)動360度，如果是，繼續(xù)往下執(zhí)行，如果不是，返回步驟s08；

步驟s11：將獲得的全部角度的投影層析圖像通過反投影算法，獲得各個角度的切面圖；

步驟s12：將全部角度的切面圖，通過amira軟件重建，獲得三維投影層析圖像；

步驟s13：對得到的三維投影層析圖像進行定標，建立空間坐標系，判斷翡翠等級質(zhì)量。

以上對本發(fā)明的較佳實施方式進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。