專利名稱：寶石用激光劃痕系統(tǒng)及劃痕鑒別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在寶石表面上雕刻標記的領域，更具體講，涉及一種采用Q調制脈沖激光器在寶石的一部分上進行劃痕的系統(tǒng)。
背景技術：
如在通過參照而將其內容包含于文中的美國專利No．4392476中公開的一種已知的、對鉆石進行雕刻的系統(tǒng)，其包括一個NdYAG(1．06微米、倍頻)Q調制激光器，它通過表面石墨化作用在激光焦點對鉆石進行劃痕。光束位置由計算機控制以建立一個部分重疊的處理區(qū)域。但該系統(tǒng)已知實施例的精確度受振動和激光器轉向系統(tǒng)精度的限制。
通過參照而將其內容包含于文中的美國專利No．4467172描述了一種激光束鉆石雕刻系統(tǒng)，它設置有一種Q調制閃光燈泵浦YAG激光器(1．06微米、倍頻)，并將鉆石安裝在一個計算機控制定位的工作臺上以進行字母數字符號的雕刻。還可參看美國專利Nos．2351932、3407364、3527198、3622739、3775586和4048515以及外國專利JP00-48489和JP00-77989。
美國專利Nos．5410125和5149938描述了一些系統(tǒng)，它們采用一種受激準分子激光器(193納米)，以掩模劃痕圖像產生寶石劃痕。這樣，就不必為形成完整的符號或圖形而進行位置的改變。鉆石有選擇地吸收受激準分子激光器的輻射，并經受部分同素異形化轉換而不喪失其鉆石結晶晶格結構。還可參看美國專利Nos．3527198和4401876。美國專利No．5410125是系列號No．595861的、以專利號No．5149938而公開的部分延續(xù)。
寶石消息，11／2／95，“激光雕刻的次序號”，和寶石商的關鍵公告，1996年6月，第76頁，它們涉及采用次序號或劃痕對寶石進行雕刻。
美國專利No．3537198涉及采用激光能量加工鉆石的方法。美國專利No．5190024涉及鉆石鋸開過程。一個激光器可在一次操作中被同時用于劃痕和鋸開。還可參看美國專利Nos．671830、671831、694251、732118、732119、3527198和4392476以及外國參考文獻GB122470。
美國專利No．4401876涉及一種系統(tǒng)，它采用一束高能量、高脈沖率、低次模的激光束進行諸如鉆石的寶石切割。還可參看美國專利Nos．3440388、3527198和3700850，以及外國參考文獻BE877326、DE130138、DE133023、GB1057127、GB1059249、GB1094367、GB1254120、GB1265241、GB1292981、GB1324903、GB1326775、GB1377131、GB1405487、GB1446806、GB2052369，美國激光研究所，“激光加工材料導則”1978；“工業(yè)鉆石評論”，1980年3月，第90和91頁；“激光應用摘錄”，1(1)(1979年2月)；“新的超釔鋁柘榴石”，對DLPY型4系統(tǒng)2000超釔鋁柘榴石(YAG)激光器的研究；和“鉆石”N．A．G．出版公司，第七章，第235、239-242頁。
通過參考而包含于此文的美國專利No．4799786涉及一種鉆石檢驗方法，在其提出的鉆石檢驗方法中，將需檢驗的樣品放置于一束預定波長的單色激光輻射束中。從樣品發(fā)射出來的色散拉曼(Raman)輻射通過一個濾波器，此濾波器用于只能通過一種鉆石特征頻率的色散拉曼輻射。然后由眼或光電池裝置對濾波后的輻射進行檢測。還可參看美國專利Nos．4397556和4693377以及外國專利GB2140555；Melles Griot，光學入門，3，1985，第333、350、351頁；和Solin等，物理評論(Physical Review)B，l(4)1687-1698頁(1970年2月15日)。
通過參考而包含于此文的美國專利No．4875771涉及一種鉆石質量評估方法，該方法采用激光拉曼分光計對鉆石加以評估。一開始該系統(tǒng)采用具有已知質量特征的鉆石加以標定，這些特征已通過例如通常的主觀方法加以評估。然后將質量特征未知的鉆石放置于分光計中，并用激光輻射加以照射，在此鉆石的一個或多個方向，對從此鉆石發(fā)出的色散拉曼信號的強度加以監(jiān)視，最終的信號則是此鉆石的特征，并確信能表示鉆石的質量水平。還可參看美國專利Nos．3414354、3989379、4259011、4394580、4397556和4620284，以及外國專利FR643142、FR2696888、JP01-58544、GB1384813、GB1416568、GB2010474、GB0041348和GB2140555；S．A．Solin和K．A．Ramadas，鉆石的拉曼光譜，物理評論，卷1(4)，第1687-1698頁。
上述文件詳細論述了各種部件、方法和系統(tǒng)、它們可應用于本發(fā)明的結構和操作中。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個諸如Q調制激光二極管激勵的NdYLF激光器的脈沖激光器，它在諸如鉆石寶石的工件表面上產生一系列燒蝕或石墨化的斑點。該工件安裝在一臺能夠移動的工作臺上，用于激光束的聚焦和定位。
可移動工作臺受計算機控制，用以產生一個復雜的刻痕圖形。此計算機還可用于處理控制機成像，以及其它功能。
本發(fā)明提出的方法通常獲得的定位精度約為±1微米。該激光器和可移動安裝工作臺尺寸緊湊，并最好剛性安裝在一個共同平臺上，從而得以有足夠的抗拒共同模式振動的性能，這樣，只需應用標準的振動緩沖器，而不是特別的緩沖器。因此，對平臺或底盤采用了簡單、小型的被動振動隔離安裝架，而不要求如在已知系統(tǒng)中那樣地安裝主動振動抑制系統(tǒng)。
過程的光學反饋可通過一個或多個攝像機，如兩臺成直角設置的CCD成像器，進行。它們設置有包括激光焦點在內的視察場。這樣，寶石的正確定位可由成像器對工件的正確對準加以保證。一個成像器指向沿激光軸線的工作表面，并具有包括激光焦點在內的焦點平面。通過成像器的光學反饋也用于監(jiān)視劃痕過程的進展，因而可用于調整工件定位以及在給定位置的雕刻速度、數目、強度、和／或脈沖率，以及用于驗證劃痕過程的進展。如一個成像器定向成察看工件的頂部，如垂直指向于鉆石的平臺表面，從而得以鑒別接觸處表面的外形，則第二個成像器定向成察看工件的側部，如外形，且還能對寶石的與鑲嵌底板接觸的邊緣進行直接察看。這樣，第二個成像器可用于對劃痕過程進行實時察看。
光學反饋系統(tǒng)還使操作者得以進行刻痕設計、將刻痕定位于工件上、驗證劃痕過程、以及將工件和形成的劃痕的圖像加以歸擋和貯存。
劃痕本身也可具有不同的刻痕過程，即全自動刻痕如次序號；半自動刻痕，如具有固定和可變的部分；或完全常規(guī)刻痕包括圖形在內。
一個實施例提出，寶石的雕刻由一個條形碼限定，該條形碼附著在寶石的包裝內，或在一張先前打印的紙張上。為操作者裝備了條形碼閱讀器以便將條形碼輸入至計算機中，從而無須重新打印數據，并降低出錯風險。這樣，一個刻痕可包括一個固定部分，如一個公司標記或商標；一個半可變部分，如寶石的規(guī)格或等級；以及一個超可變部分，如次序號。這時，例如一個公司標記或商標被預先加以編程，并可按次序雕刻在每一工件上。寶石規(guī)格或等級可掃描成條形碼，打印在伴隨寶石的一頁紙張上，如打印在一張收據或一張表格上。次序號可自動確定，并例如打印在收據或表格上，用作適用于該寶石的獨有識別符。雕刻的符號不必限于字母數字符號，實際上，它們可以是多種語言的字體、劃線符號、常規(guī)符號或圖形表示。
工件可附帶有數據，這些數據貯存在與工件直接相伴隨的工質上，或貯存在通過應用工件鑒別器可進入的遠程工質上。此附帶的存儲器是一個永久性存儲器，諸如安裝電池的隨機存取器、電可擦除只讀存儲器、鐵電體存儲器、或其它貯存工質，諸如磁帶、旋轉磁工質、光學存儲器、以及打印物體。
可在工件上設置裝飾性刻痕作為常規(guī)或半常規(guī)刻痕，它可設置成計算機版本、圖形或計算機掃描圖像。劃痕系統(tǒng)可用于對寶石接觸邊緣以外的其它部位進行劃痕，例如對平臺面進行劃痕。因此，對于這種裝飾性刻痕，其企圖是提供一種可見痕，以強化工件的感知價值，而不是提供一種不引人注目的顯微鏡識別或鑒別劃痕。
在許多情況，希望每一被雕刻工件可單獨加以識別。這可通過在寶石上進行獨有劃痕或一個劃痕和易于識別工件的符號，如重量、形狀、類型等的獨有組合而達到。在一個實施例中，劃痕本身形成一個代碼，諸如一個字母數字代碼或條形碼，它可通過對工件的檢查進行電子或自動閱讀或確定。
經劃痕工件的圖像可成形或打印在與工件相伴隨的證明書上，從而可通過研究圖像，對應證明書比較實際工件來驗證工件。圖像最好包括全部或部分劃痕，以及工件的識別特點，諸如接觸邊緣的外形、界標、邊緣、刻面等。這樣，包括諸如劃痕和圍繞的接觸邊緣在內的圖像可用作工件的識別“指紋”。證明書上的圖像可采用照相或電子方法來形成。這樣貯存圖像時，不需通過CCD成像器或劃痕系統(tǒng)來形成，因而可作為單獨步驟加以產生。
雕刻程序的完整劃痕或位圖的圖像最好貯存在數據庫中，以便在工件對比及以后的工件鑒別時加以應用，從而防止偶然或不利的復制劃痕。可進行電子或照相儲存，從而，數據庫可保存在磁或光磁工質、微縮膠片、紙張或膠片、全息晶體、磁或光帶、或其它已知工質上。
本發(fā)明的一個方面提出，與劃痕裝置一體地設置了一種防止復制功能，它不能由使用者取而代之，如用以防止無意或故意的錯用系統(tǒng)。這時，激光系統(tǒng)可包括一個鎖定電路，它在非授權情況下阻止激光控制和定位系統(tǒng)的起動。這樣的鎖定可設置在裝置的電源或其它關鍵子系統(tǒng)上。
在劃痕系統(tǒng)的使用基礎上，可由計算機／控制器產生一個報告。由于刻痕是一個光柵燒蝕圖像，這樣的報告最好包括編程刻痕作為圖像輸出，或包括可由光學反饋成像系統(tǒng)，如攝像機，得到的一個圖像。如上所述，此報告也可包括或附帶在鑒別書的證明書中，如包括含劃痕的工件圖像的傳真件。通過參考已包含于此的美國專利No．5499294中公開了一種已知的圖像鑒別方案。
整件工件一般安裝在一個可進行精確定位的可移動工件臺上。這樣，為使結構緊湊，夾具可放置最大尺寸小于約30毫米的工件，雖然此工作臺可以更大的距離范圍進行精確定位。工作臺一般可沿卡氏坐標系的三個軸向X、Y、和Z進行移動，但也可包括其它的軸線，如旋轉軸線。例如一塊多角形切割的鉆石是徑向對稱的。因此，在需要圍繞鉆石接觸邊緣進行雕刻或劃痕時，可通過調節(jié)Z軸方向的移動，將鉆石夾持在焦點中，并在激光脈沖期間通過沿X和Y軸線方向的移動限定刻痕。一種替代方案是，開始時鉆石可適當沿X、Y和Z軸定位，接著圍繞一個軸線轉動，并順序地沿Y軸線移動以限定刻痕。這時，Z軸，可能X軸，也可被用于保持聚焦狀態(tài)。這里，X、Y和Z軸被用于進行自動控制，而手動轉動的控制最好按均勻期間有停頓地進行。
定位系統(tǒng)用于相對激光焦點移動工件，它也可包括，或由光束轉向系統(tǒng)構成，諸如鏡子、電光學器件、空間調光器，如德克薩斯儀器數字鏡裝置(“DMD”，也以數字光處理器“DLP”而為人們所知)、全息或衍射器件、或其它光學系統(tǒng)。但是，可移動工作臺是一種將聚焦激光能量引至工件要求部位的最佳裝置。
一般，工件安裝在一個夾具上，該夾具則可折卸地安裝至可移動工作臺上。這樣，在另一工件被雕刻的同時，可在設備之外適當地將一件工件安裝在夾具上。還可通過這些夾具與工件的匹配或它們的不同尺寸和形狀來增加裝置的通用性。例如，對圓形、橢圓形、心形、卵形或其它式樣的切割鉆石中的每一種單獨設置最佳夾具；此外，如需要，各種尺寸范圍的鉆石可由不同夾具來安放。
另一實施例提出，被安裝好的工件，如在鑲嵌底座中的一塊鉆石，可在不是隱蔽的部位進行雕刻。例如，在一種尖齒鑲嵌底座中，一部分接觸邊緣可加以暴露，從而它就可用于進行劃痕。這時可設置一種多重連接夾具或一組夾具以便將工件適當地定位在裝置的雕刻腔內?？稍O置夾具以容納鑲嵌在戒指、耳環(huán)、墜子、可能還有手鐲、胸針以及其它普通形式中的寶石。
計算機化的控制系統(tǒng)為使用者提供了一個接口，使使用者可使用各種功能，并可進一步使用、操作和／或要求的活動，使之更為安全。因此，可對計算機化的控制系統(tǒng)進行編程以限制危及工件、周邊安全或鑒別步驟的活動，或其它不利的活動。因此，計算機化的控制系統(tǒng)可要求使用者出具鑒別書，應用工件的視頻圖形識別，特別是在工件上劃痕的視頻圖形識別，以及激光系統(tǒng)的控制器操作以避免危及系統(tǒng)部件或具體的工件。此系統(tǒng)還可要求獲得操作者的圖像、指紋、視網膜圖像或其它安全識別記號。
此系統(tǒng)還包括一個鉆石或寶石分析系統(tǒng)以描述工件的質量和／或特征。此系統(tǒng)可應用這一分析以優(yōu)化劃痕過程、產生將在工件上劃痕的數據、和／或貯存根據劃痕識別工件的數據。此系統(tǒng)可自動或半自動運行。注意，當采用寶石自動分級裝置時，一般將應用失效保險分級流程，它備有人工分級或首先進行預分級。這樣，錯劃痕或錯分級的風險將由此冗余技術而降低。工件的特征可用于控制劃痕過程的參數。
當需要劃痕的鉆石具有拋光的接觸邊緣時，一般單通雕刻就足夠了，且一個自動光學反饋系統(tǒng)就可可靠地控制運行。但是，鉆石上光滑接觸邊緣的光學吸收率很低，因此，要求在表面上進行染料或墨水的涂敷，以保證激光能量的吸收。當接觸邊緣是粗糙時，為產生要求的劃痕可能必須進行雕刻裝置的多次通過。通常，粗糙接觸邊緣的光學吸收足夠高，從而可省去對光學吸收染料或墨水的需求。雖然重復執(zhí)行可自動進行，但最好有使用者的控制，這樣的控制可通過應用攝像機來進行，攝像機指向工件，它在計算機監(jiān)視器上顯示一個實時圖像。
可采用裝置內的成像系統(tǒng)和工件的貯存圖像以便在工件從系統(tǒng)中移走后，如在初始雕刻過程后，將工件與相應要求的坐標系統(tǒng)對準。這樣，在工件上的固有界標或工件上的雕刻劃痕為對準或重新對準提供了參考點。因此，此系統(tǒng)在要求對刻痕進行修改或固定時，使工件得以重新安裝。此外，由于此工件可重新定位于其雕刻和成像期間的原先方位，因此可應用相同或相似設備，以便例如通過對鑒別工件的圖像進行對比，來驗證劃痕和／或刻痕是經鑒別的。
在一個最佳實施例中，雖然對準過程是手動控制的，且可，例如要求進行工件位置的手動調節(jié)，但是，在計算機控制工件定位系統(tǒng)中再增加一個控制軸線，得以使工件在固有和劃痕界標與描述這些固有和劃痕界標的存貯數據進行對比的光學圖形識別的基礎上，加以自動定位。不能獲得這樣的重新對準是與原先圖像錯誤匹配的一個標記。為加速對準，可應用由兩個成像器，如CCD攝像機，獲得的視頻圖像，確實，為此目的可設置第三軸向視圖。
雖然，由于有可能對未對準的圖像數據進行數字補償，因此，對于鑒別，不要求工件嚴格對準，但一般認為，對于先前雕刻的復位或修改必須有能力獲得這樣精確的對準，這也為鑒別提供了一個較為簡單的基礎，即無需在對比或修正之前進行大量的圖像處理。
可手動將光學吸收染料或墨水施加在工件上，諸如通過記號筆，或者采用多孔記號噴嘴將染料自動施加在需劃痕的表面上。這些墨水或光學吸收染料最好能保持在工件的表面，而不會滲透。一般，所選的染料在劃痕之后可應用諸如酒精的溶劑容易地去除?？扇斯とコ玖?，或通過自動過程，采用諸如一種溶劑浸透的墊料加以擦除。
在另一實施例中，通過調制激光脈沖，或在要求的位置有選擇地對工件進行多層燒蝕或石墨化，有可能進行減荷雕刻。這樣的減荷劃痕對簡單的字母數字或數字式代碼雕刻一般不必要，但對公司標記、圖形、光柵圖像的去偽、二元或菲涅耳類型的光學器件、衍射光學效應、及剽竊或反復制裝置、或在其它情況是有利的。
在設置有兩臺攝像機的系統(tǒng)中，有可能對工件進行視頻顯示輪廓，它可用于確定進行劃痕的工件最佳位置，從而不要求在每一部位都檢查焦點。雙攝像機也使定位和察看得以在同一視頻屏幕上進行，但其中每一攝像圖像在單獨圖像窗口提供。攝像機對確定適當的劃痕位置、確保激光束聚焦、對準寶石以及監(jiān)視劃痕過程的進展都是有用的。
計算機化的控制系統(tǒng)得以在圖形和字體雕刻的結構、選擇和實現等方面具有通用性。在一個最佳實施例中，應用了Borland字體。但是，也可應用其它字體或一些字體的組合，例如Borland字體、Postscript字體、True Type字體、Plotter字體，或可應用其它類型的字體或字面。此外，可將劃痕系統(tǒng)安裝成，與Adobe Postscript、Microsoft、Windows GDL、Macintosh QuickDraw，HP-GL或其它繪圖標準相適應。
一種最佳激光系統(tǒng)是具有內裝倍頻器的自持續(xù)激光二極管泵浦Q調制NdYLF激光器。這樣的系統(tǒng)不要求具有大電源和嚴格環(huán)境控制的比較大的YAG激光器、外部倍頻器、水冷系統(tǒng)、大尺寸和重量，避免固有的不穩(wěn)定性以及長的光路。
在激光的輸出口設置了綠色濾波器，用以有選擇地過濾激光二極管的發(fā)射，同時允許綠色(530一540納米)激光發(fā)射得以通過。激光二極管的照明是不希望有的，因為它中和垂直(Z軸)攝像機屏幕上激光斑點區(qū)域的圖像，阻止對接觸邊緣和雕刻進行方便的察看。
推薦的可移動工作臺布置克服了激光轉向系統(tǒng)中通常受限的光學運動范圍，從而要求雕刻操作以多個區(qū)域進行的這一事實，并給出良好的絕對定位重復性。但是，本發(fā)明的某些實施例提出，也可應用其它類型的光束定位裝置，諸如光束轉向系統(tǒng)。
在寶石上設置劃痕有若干理由。首先，假如寶石丟失或和其它寶石混雜時，可用于認別寶石。劃痕還可用于識別來源或起源。這時，劃痕可針對票面價值產生。
但是，在某些情況，偽造或模仿的風險要求有進一步安全措施。因此，最好確保寶石由指定的機構劃痕，或者寶石與加于其上的劃痕對應。這要求在至少兩種方案中進行一種。首先，寶石的特征是獨有的，并非常難于模仿。例如，寶石的某些尺寸或比例是有些隨機變化的，因此，具有幾分不可控值的范圍。天然瑕疵和其它特征一般按本質也是隨機的，因此也難于模仿。因此一塊寶石不可能與另一塊寶石一致，從而也不可能通過偽造使另一塊寶石完全與確定的尺寸和比例一致。
因此，本發(fā)明的一個方面提出，將這些難于復制的特征用作編碼信息的一個完整檢驗。這些特征可進行測量或記錄，并加以貯存。這些測量和特征最好從連同劃痕過程一起抓拍到的寶石圖像中導出。事實上，通過貯存這樣的一些圖像，并為圖像設置一個指示，如一個次序號，則要進行對比的測量或特征就不必預先確定。因此，按照這樣的一個方案，寶石只需包含一個數據庫記錄的指示，該數據庫包含與需鑒別寶石有關的數據。這得以使與寶石特征有關的信息，它可能是難于重復確定，或多少有些主觀的，能連同寶石或寶石的證明書一起保存。如上所述，鑒別證明書上的寶石圖像可用于檢驗寶石是否經過鑒別，同時還提供了識別寶石的有形記錄。
另一方案則替而代之依靠于，難于復制一個相同的劃痕，這其中有微妙的因素，也有劃痕激光束與寶石本身的相互作用問題。這樣，劃痕本身就是能自我鑒別的。因而，由于激光劃痕技術的工藝限制，和／或確定所有編碼信息的信息不足，看來復制劃痕的企圖是要失敗的。
這樣，為鑒別一塊寶石，或需對劃痕單獨進行分析，或需對劃痕連同寶石特征或物理性質一起分析。在一種方案中，雕刻在寶石上的劃痕包括與寶石特征相關聯的信息，這些特征難于復制，其重現罕見，因而使劃痕得以自我鑒別。在另一方案中，雕刻在寶石上的劃痕與存儲在貯存器中的數據庫記錄一致，因而要求與貯存器進行聯系以獲得鑒別信息。寶石的手工切割過程使其難于或不可能將寶石的所有可測方面復制成一模一樣，特別當它們與諸如天然瑕疵的其它物理特征聯系在一起時，更是如此。這些物理性質包含，例如在預定位置上的接觸邊緣的寬度。此位置可例如由一個雕刻劃痕識別，或由單獨檢查寶石時不明顯的一個劃痕分支加以識別。但是，對于任何給定的寶石，可將這樣的一個或多個位置加以存儲，從而增加了模擬測量的困難。此外，這樣的一些測量通常由雕刻系統(tǒng)的成像系統(tǒng)可方便地獲得或確定。
已知一些諸如拉曼色散分析的高精技術可提供有關特定天然晶體結構的獨有信息。雖然推薦的系統(tǒng)并未應用拉曼色散分析，但這樣的分析可連同本發(fā)明提出的實施例一起使用。
一個最佳實施例提出，可應用珠寶工的放大鏡，通過對比真實寶石與寶石圖像來鑒別寶石，這樣的寶石圖像諸如可設置在鑒別證明書上，或連同鑒別證明書一起提供。由于每塊寶石的特征各不相同，這些特征有劃痕、切割細節(jié)、以及劃痕與圖像中接觸處邊緣的輪廓和／或寶石的界標之間的關系，因而圖像可用作指紋，它使每塊寶石都基本成為獨有的。除寶石的圖像外，證明書還可包括諸如下文將討論的加密代碼。這樣，寶石和伴隨的證明書兩者都包含識別信息。
這樣，本發(fā)明還包括安全證明書，即一些文件，它們能防偽、防復制，帶有劃痕寶石的圖像、安全特征和鑒別特征。在美國專利Nos．5393099；5380047；5370763；5367316；5243641；5193853；5018767；4514085；4507349；4247318；4199615；4059471；4178404；和4121003中公開了已知的安全文件及制作安全文件和／或劃痕的方法，這些專利內容通過參考而明白地包含于此。通過參考而明白的地包含于文中的美國專利No．4414967公開了一種潛伏的圖像打印技術，它可用于制作一件工件的劃痕。美國專利Nos．5464690和4913858與裝有全息照相安全裝置的證明書有關，這些專利也通過參考而包含于此。
在另一種方案中，無須采用鑒別證明書就可鑒別寶石，如通過采用珠寶工應用的，諸如珠寶工放大鏡和電話的簡單工具就可進行寶石的鑒別。因此，本發(fā)明的一個實施例提出，由一個珠寶工應用一個放大鏡閱讀裸眼看不見的寶石上的字母數字刻痕。此字母數字刻痕或其部分包含如一個次序號的有關寶石的識別信息，此信息通過如電話按鈕發(fā)射板而輸入至鑒別系統(tǒng)中。然后從數據庫檢索在劃痕過程中，或在其前后確定的寶石特征。一般，這些的特征包括等級、尺寸、瑕疵的識別號及可能的位置、以及寶石圖像，同時包含獨有或準獨有特征。這樣，可存儲劃痕的圖像，以及寶石或部分寶石，如圍繞寶石的界標，諸如接觸處邊緣輪廓的圖像。然后通過諸如聲音合成器、圖像傳真件、或其它方法將部分或全部這些特征傳送給珠寶工。當有鑒別證明書時，可重制這一證明書，并有傳真件傳送給珠寶工，得以對包含于其上的所有信息進行鑒別。后然，珠寶工將檢索到的尺度和指標與寶石的進行比較。假如寶石與存儲的信息一致，看來此寶石是真的。另一方面，假如寶石與存儲的信息不一致，則該寶石可能就是偽造的。
數據庫存儲的工件識別信息包括，諸如劃痕或刻痕信息、有關工件的圖像信息，其中圖像信息包含諸如劃痕圖像以及圍繞接觸處邊緣的輪廓圖像、有關物理特征的信息、主觀分級、所有權和分析報告。這樣的信息有助于確保分析的一致性。
在另一實施例中，鑒別系統(tǒng)要求珠寶工提供一系列測量值，這些測量值可應用千分尺或放大鏡中的刻線獲得，與此同時，不向珠寶工提供正常的值，這樣，當鑒別失敗時，不需作出說明，從而使偽造更為困難。當然，系統(tǒng)也可應用更為高精的設備進行寶石特征的測量和通訊，其中包括全自動分析和通訊系統(tǒng)。
在另一實施例中，寶石是自我鑒別的。這樣，替代與存儲在數據庫系統(tǒng)中尺度數據進行比較的是，雕刻在寶石本身上的劃痕就包含了一個加密信息，信息中包含的數據與寶石特征有關。可應用若干不同類型的信息。例如，諸如可從RSA，Redwood CA獲得的、所謂公眾密匙／私人密匙加密草案，可用于以一個“數字式署名”來標記工件。見由R．L．Rivest，A．Shamir和L．Adelmann撰寫的、發(fā)表于ACM通訊(Communications of ACM)21(2)第120-126頁(1978年2月)的文章“獲得數字式署名的一種方法和公眾密匙加密系統(tǒng)”，其內容通過參考而明白地包含于此。這時，編碼方應用一種適當的算法以所謂的私人密匙對數據加以編碼。為對信息進行解碼，人們必須具有第二個代碼，由于它可分發(fā)給公眾，并與編碼方相關聯，因此稱為公眾密匙。應用此公眾密匙，使加密信息得到譯解，并證實了編碼方的特性。被譯解信息中的數據包括一組寶石獨有或準獨有特征。因此，人們只需將從譯解信息中得到的信息與寶石進行比較，從而檢驗寶石的來源及其鑒別性。在此方案中，不須將檢驗過程通知編碼方。除異常鑒別過程外，對此方案的已知變動允許在兩方之間進行私人通訊或出現第三者保存的密匙以確保數據的安全。
在美國專利5426700(和07／979081)；5422954；5420924；5388158；5384846；5375170；5337362；5263085；5191613；5166978；5163091；5142577；5113445；5073935；4981370；4853961；4893338；4995081；4879747；4868877；4853961；4816655；4812965；4637051；4507744；和4405829中公開了一些典型的加密和文件編碼方案，它們可全部或部分結合于本發(fā)明提出的系統(tǒng)和方法中以產生安全證明書和／或劃痕，以上專利的內容通過參考而包含于文中。還可參見W．Diffie和．E．Hellman撰寫、發(fā)表于IEEE Trans．Informtion Theory，第IT-22卷，第644-654頁，1976年11月的“加密圖形的新方向”；R．C．Merkle和．E．Hellman撰寫的、發(fā)表于IEEE Trans．Information Theory，第IT-24，525-530頁，1978年9月的“將信息和署名隱藏在活動背包中”；Fiat和Shamir撰寫的、發(fā)表于86年Crypto論文集第186-194頁(1986年8月)的“如何證明你自己鑒定和署名問題的實際解決方法”；“DSS數字式署名算法的說明書”，標準和工藝國立研究所，草案，1991年8月；和H．Fell和W．Diffie撰寫的，發(fā)表于Crypto論文集(1985年)第340-349頁的“基于多項式替換的公眾密匙入門分析”，以上內容均通過參考而明確地包含于文中。
另一種編碼方案采用DES型加密系統(tǒng)。它不允許公眾對信息進行譯解，而只允許經授權的、具有代碼的人員進行譯解。因而這一方案要求編碼方介入，它將信息進行譯解，并幫助進行寶石鑒別。
為達到持久的鑒別，希望在寶石上對多重代碼進行編碼，它們將不同信息包含于不同的方案中，這樣，假如一個代碼的安全被破壞，或有被破壞的危險，則可利用另一代碼，通常是更為復雜的代碼進行鑒別。例如，第一代代碼可以一個14位的字符串形式出現。此外，可雕刻一個具有128-512符號的線性條紋碼。還可雕刻一個兩維的點矩陣，如采用燒蝕中心位置的細微變動、雙重燒蝕、激光功率調制、及其它具有將高達約1K一4K或更高的符號，采用多值調制進行編碼的精巧方案，將它作為一個圖案疊加在字符串上。這些代碼中的每一個都變得越來越復雜，轉而也就更難于閱讀和譯解。
由于受系統(tǒng)限制和寶石表面變化的雙重影響，劃痕的燒蝕圖案也承受隨機干擾。這樣，即使是自我鑒別的代碼，一般也希望在劃痕過程完成后，將有關寶石的圖像信息存儲在數據庫中。然后此數據庫可通過圖像比較或特征摘引而用于進一步檢驗或鑒別。
這樣，若干鑒別方案可同時加以應用。最好不同信息用不同方法進行編碼，并將較原始的信息用較不復雜的編碼方案進行編碼。復雜信息包括分光光度計數據、圖像信息、和幾何尺寸拓撲結構。這樣，基于這一推論，即較為復雜的代碼一般將要求在后期進行釋解，因而只有必須時才購買檢驗這種信息的設備。
在美國專利5367148；5283422；449438；4814589；463020／和4463250中公開了一些已知技術，它們采用ID數和／或加密技術以防止安全證明書或劃痕被假冒，以上專利通過參考而明顯地包含在此。
還要指出，信息也可采用全息照相方法而貯到在結晶物體中。因而，本發(fā)明提出，可將鑒別全息照相數據存儲在晶體中。應用這種全息照相方法形成和閱讀編碼信息的技術是已知的，但是將這樣的編碼信息應用于鑒別寶石則是本發(fā)明的一部分。這樣，信息可作為全息圖存儲在寶石的晶體結構內，或作為立體或相位全息圖而存儲在證明書上。因此，可直接從寶石制成全息圖，它最好是光學放大的。由于激光劃痕包括燒蝕斑點，它們將顯露在全息圖中。此外，由于劃痕過程包括一臺激光器，應用修改的光學系統(tǒng)，該同一激光器可用于對全息圖進行曝光。例如，可為每塊寶石單獨制作兩個鉻酸鹽全息圖，一張放置在證明書上，而另一張則存儲在劃痕的原著者處。證明書還可包含已知的安全特征。
當有工件的原著全息圖可加以利用時，可通過將全息圖與工件進行光學關聯，使鑒別自動進行。這一方法對于寶石中的微細變化非常敏感，因此特別具有防偽性。全息圖和工件的光學關聯圖案最好在最終全息圖產生或顯像后加以存儲，以抵消加工期間的任何變化。此光學關聯圖案可用照片或數字式加以存儲。
因此，發(fā)明這一方面的特征是，為識別一塊寶石，由存儲于其上的信息來識別與寶石相關的數據庫記錄，并包含與此相關的信息，或被存儲信息本身與寶石特征相關。
按照發(fā)明的一個方面，最初成像系統(tǒng)被放置成能觀察寶石的部分接觸處邊緣及其一個輪廓。因此，當寶石被安裝在裝置中時，一般希望從成像系統(tǒng)中導出需要的、與寶石有關的信息。當刻痕本身包含已編碼的特征時，這些特征可由裝置借助通過成像系統(tǒng)對寶石進行成像而施加，并根據成像系統(tǒng)的輸出，即通過應用回饋定位，進行刻痕。還可獲得經雕刻寶石的圖像，并將其存儲。如上所述，刻痕可以容易顯示的信息，諸如一個經雕刻的字母數字代碼加以顯示編碼，或刻痕可包含轉換信息，諸職燒蝕斑點相對寶石界標的布置、光束的調制、遠距離燒蝕斑點之間的間距、以及贗隨機燒蝕劃痕。劃痕還可包含制作于關鍵部位，諸如在接觸邊緣的界邊的標記。
本發(fā)明的一個方法提出，將需劃痕的寶石進行成像，對圖像進行分析，將抽出的信息與數據庫中的信息進行比較。數據庫最好是一個中央數據庫，它與劃痕裝置相隔甚遠，且信息以數字式形式進行存儲。將圖像與至少涉及對比寶石的一個子集圖像的數據進行對比。然后建議在寶石的接觸處邊緣的一個位置上進行編碼劃痕，它或是絕對獨有的，或當與寶石的一個易于限定的特征在一起時是獨有的。應用數據庫系統(tǒng)以防止在一些對比寶石上有相同劃痕，因為如果一個建議的劃痕與數據庫中任何其它寶石的劃痕太相似的話，則建議的劃痕的驗收就要失敗。這樣，本發(fā)明的此方面提出，每塊寶石具有一個獨有的代碼，因而只在極為罕見的情況下，才會發(fā)現一塊寶石會接受與先前已雕刻寶石相同的劃痕，并符合相同的代碼準則。在一個簡單實施例中，數據庫為每塊寶石指定一個獨有的次序號，并阻止使用重復的次序號。另一方面，在一個較為復雜的方案中，假如寶石的其它特征可用于區(qū)分選擇物的話，則次序號就不必一定是獨有的。
發(fā)明的另一方面得出，劃痕過程在精度和重復性方面的固有局限可用于提供寶石的獨有編碼。這樣，接觸處邊緣的表面不完美性和燒蝕過程本身相互配合，阻止獲得一個理論上理想的劃痕。因為這些效應可能是由振動、供電線路的脈動、激光不穩(wěn)定等引起的，它們在若干劃痕操作范圍內趨于隨機。這些效應也由于寶石的特征造成。因此，即使應用先進的設備，但企圖將一個劃痕復制成在細節(jié)上都水平很高，也將永遠遇到困難。這樣，通過存儲真實劃痕的高分辨率圖像，可能的話，包括偏軸圖像或散焦圖像，以獲得燒蝕深度信息，對劃痕可進行鑒別。
同樣，在劃痕上可施加有目的的或“贗隨機”不規(guī)則性(看上去是隨機的，但攜帶有數據形式的信息)，以便在一個劃痕圖案的頂部進行附加信息的編碼。在劃痕過程中這樣的一些不規(guī)則性可包括光束調制、雙重燒蝕、燒蝕位置的精細改變、燒蝕位置重疊程度的變化、及激光脈沖期間激光焦點的變化。如果不了解編碼圖案，則位置的不規(guī)則性將似乎為隨機跳動，而強度的不規(guī)則性則似乎為隨機性的。由于贗隨機圖案是疊加在隨機噪聲圖案上的，因此最好相對真實編碼位置或先前已成形的劃痕強度，應用向前和／或向后誤差修正代碼，有差異地對贗噪聲進行編碼。這樣，借助應用真實劃痕圖案而不是理論圖案的反饋，贗隨機信息的振幅可降低得更接近真實噪聲的振幅，同時使信息的檢索更可靠。通過減少贗隨機信息水平以及調制在真實噪聲上的贗隨機信號，從而使得不預先知道編碼方案，就更難于復制劃痕，更難于檢測代碼。
雖然字母數字代碼和其它容易看清的代碼可由普通珠寶工閱讀，但閱讀精細的編碼方法要求特殊的設備。因此，本發(fā)明的另一方面提出一種自動系統(tǒng)，用以閱讀雕刻在寶石上的代碼。這樣的一種系統(tǒng)如視頻顯微鏡一樣運行，并具有圖像分析能力。圖像分析能力一般須根據使用代碼的類型進行調制或改編，以便將分析轉換至相關的細節(jié)。因此，當有贗隨機代碼出現在燒蝕圖案中時，就對單獨的燒蝕位置及它們之間的互相關系進行分析。同樣，當燒蝕深度或振幅相關時，則可應用共焦顯微鏡。
同樣，鑒別證明書也可設置有鑒別和安全代碼，以防偽造或假冒。除上述技術外，還可應用若干已知的其它技術保護文件免受竄改和復制。這時，證明書給劃痕過程的安全添加了附加層次。因此，雖然最好工件包含一個不要鑒別證明書來進行鑒別的安全劃痕，但添加證明書卻使鑒別過程易于進行，并使偽造更為困難。
一臺典型的寶石刻痕電子閱讀裝置將包括一臺CCD成像裝置和一臺照明裝置，該CCD成像裝置帶有一個高放大率，如約為200倍放大率的透鏡。可通過相對CCD光學系統(tǒng)略微移動寶石、進行復幀平均來提高CCD的可見分辨率?？蓱醚b備有框架抓卡的計算機系統(tǒng)，或遠程視頻系統(tǒng)(如視頻會議系統(tǒng))去獲得數據，并對其分析。一般，可用已知的成像處理方案以抽取已編碼的信息。
除去對信息內容，即劃痕進行分析外，還可將工件圖像與存儲在數據庫中的圖像進行對比。因此，根據寶石的預期識別，檢索數據庫中的圖像記錄。然后將預期寶石的圖像與存儲的圖像進行對比，接著，為確切起見，對任何差異進行分析。這些差異可由人工或自動進行分析。當有次序號或其它代碼出現時，就可用此檢索與由此次序號或代碼加以適當雕刻的寶石相對應的數據庫記錄。如果代碼與寶石及劃痕的一些特征相對應，則可檢索一個以上記錄，以便與未經鑒別的寶石進行可能的匹配。這時，數據庫記錄中的信息應明確無疑地鑒別寶石是真的，或不是真的。
本發(fā)明的另一方面提出，激光能量微刻系統(tǒng)包括一臺半導體受激Q調制固態(tài)激光能源；一個帶有一個孔的切割寶石安裝系統(tǒng)；一個光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)用于將來自激光能源的激光能，通過所述孔聚焦在切割寶石上；一個可移動工作臺，該工作臺具有一個控制器輸入，用于相對所述光學系統(tǒng)移動所述寶石安裝系統(tǒng)，從而使所述被聚集的激光能量出現在所述寶石的要求位置上；一個成像系統(tǒng)，用于從若干有利點觀察寶石；以及一個剛性框架，用以按固定的關系支承所述激光器、所述光學系統(tǒng)和所述工作臺，以抗拒所述激光器、所述光學系統(tǒng)和所述工作臺的差動運動，增加對振動偏移的抗拒力。由于應用的激光系統(tǒng)的冷卻和功率要求不高，因此裝置可制成整裝的，且很緊湊。通過將設備的尺寸降至最小，并將裝置安裝在剛性框架或底盤上，振動抗拒力增加了。這樣，與應用閃光燈激勵激光器相比，防振動的裝置可省去。
本發(fā)明的又一方面提出，在任何劃痕過程之前，將建議的劃痕和／或預期的最終圖像與數據庫記錄進行比較，以確定建議的劃痕和／或最終經劃痕的寶石是否與任何先前已劃痕的、易于識別的寶石太相近。如是的話，則劃痕或建議的劃痕可改變。此外，作為機器的自動化特性，此對比可防止使用一個授權的機器假冒一塊先前已劃痕的寶石，并確保數據庫的誠實。
本發(fā)明的再一方面提出，在寶石的一部分上，如在接觸處邊緣上，雕刻一個圖案劃痕。因為難于嚴格地復制一個特定的接觸邊緣圖案，因而此圖案將得以使用一個諸如放大鏡對接觸邊緣的特征，包括寬度、輪廓和尺寸在內，進行定量化。這樣，此圖案有助于在寶石鑒定中提供一個尺度。
可將數據庫當地存儲在劃痕設備中，但最好保留一個中央數據庫，它接受來自許多遠程劃痕位置的識別和／或圖像信息，并得以進行記錄中央控制的檢索。這也促進了保持系統(tǒng)誠實性功能與長時間鑒別進程的分離。
發(fā)明目的因此，本發(fā)明的一個目的是提出一種激光能量微刻系統(tǒng)，該微刻系統(tǒng)包括一臺脈沖激光能；一個帶有一個光學小孔的工件安裝系統(tǒng)；一個光學系統(tǒng)，其用于將來自激光能源的激光能通過所述光學小孔聚焦在工件上；一個導向裝置，它具有一個控制器輸入，用于將所述已聚焦的激光能引導在工件的要求部位上；一個成像系統(tǒng)，用于若干有利點觀察工件；一個輸入器，用以接受劃痕指令；一個處理器，用于根據所述劃痕指令和從所述成像系統(tǒng)中接受到的信息控制所述導向裝置，以便根據所述指令，產生一個劃痕；以及一個存儲系統(tǒng)，用于將與若干工件上劃痕圖像有關的信息進行電子存儲。
本發(fā)明的另一目的是提出一種應用激光能對工件進行微刻的方法，該激光能來自脈沖激光能源，由一個光學系統(tǒng)聚焦在工件上，該微刻方法包括的步驟有將工件安裝在安裝系統(tǒng)上；將經聚焦的激光能指引在工件的要求部件上；從若干有利點對工件進行電子成像；從一個輸入器接收劃痕指令；根據劃痕指令和電子成像，控制聚焦激光能的指向，以便根據所述指令產生一個劃痕；以及將與若干工件上劃痕圖像有關的電子信息進行存儲。
本發(fā)明的又另一目的是提出一種激光能量微刻系統(tǒng)，該微刻系統(tǒng)包括一臺半導體受激Q調制固態(tài)激光能源；一個經切割寶石的安裝系統(tǒng)，它具有一個孔；一個光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)用于將來自激光能源的激光能，通過所述孔聚焦在切割寶石上；一個或移動工作臺，它具有一個控制器輸入，用于相對所述光學系統(tǒng)移動所述寶石安裝系統(tǒng)，以便使所述聚焦激光能出現在所述寶石的要求部位上；一個成像系統(tǒng)，用于從若干有利點觀察寶石；以及一個剛性框架，用于按固定關系支承所述激光器、所述光學系統(tǒng)和所述工作臺，以抗拒所述激光器、所述光學系統(tǒng)及所述工作臺的差動運動，增加對振動偏移的抗拒性。
這些和其它目的將變得更為清晰。為充分了解本發(fā)明，請參考對附圖所示最佳實施例的下述詳細說明。
附圖簡述現在，將根據附圖對發(fā)明進行說明，其中

圖1是本發(fā)明提出的系統(tǒng)的激光光路簡圖；圖2是本發(fā)明提出的頂部照明和成像系統(tǒng)簡圖；圖3是本發(fā)明提出的側向照明和成像系統(tǒng)簡圖；圖4是本發(fā)明提出的底部照明系統(tǒng)簡圖；圖5是本發(fā)明提出的工作臺定位系統(tǒng)和控制的方框圖；圖6是現有技術光束轉向系統(tǒng)簡圖；圖7A、7B、7C、7D和7E是本發(fā)明提出的工件安裝系統(tǒng)的各種視圖；圖8是本發(fā)明第一實施例提出的系統(tǒng)運行流程圖；圖9是本發(fā)明第一實施例提出的裝置的框圖；圖10是本發(fā)明第二實施例提出的裝置的框圖；圖11是本發(fā)明提出的自動劃痕產生程序的流程圖；圖12是本發(fā)明提出的鑒別次序流程圖；圖13A、13B、13C和13D表示本發(fā)明提出的已劃痕鉆石的細節(jié)、一個兩維劃痕圖案、一個已調制的點放置編碼方案、和該已劃痕鉆石的細節(jié)；和圖14是安裝框架的示意圖，表示在其角上的振動緩沖器。
最佳實施例的詳細說明現在將參照附圖對發(fā)明的最佳實施例進行詳細說明。圖中相同的部件用相同標號加以標明。
本發(fā)明提出的系統(tǒng)可用于在鉆石13的與鑲嵌底板接觸處的邊緣上進行字母／數字符號的微刻。其基礎是一臺脈沖激光器1，且最好是一臺Q調制激光二極管泵浦的固態(tài)激光器，以達到最小的體積和最小的安裝要求，以及與任何室內環(huán)境的最佳適應性。
因此，本發(fā)明提出的最佳的、以激光器為基礎的雕刻系統(tǒng)包含以下主要部件在支承處具有沖擊吸收器141的與振動隔離的框架140中，有(1)激光二極管泵浦激光器1和可編程電源14，以及光束擴展器5。
(2)光學組件，該組件包括光導管8和聚焦光學器件10、袖珍CCD(Charge-coupled device電荷耦合器件)攝像機28，32以及照明系統(tǒng)。
(3)具有編碼器145的XYZ運動工件臺50(Z升降工作臺)、限制器和直流無電刷馬達。
(4)鉆石夾具144及附件。
(5)具有安全聯鎖器143的機殼142，用以防止在殼體打開時進行操作，并防止雜散或防止色散的激光能量對安全構成危害。
(6)控制用計算機系統(tǒng)52(a)PC(奔騰100MHz)，PCI總線，1024×768 VGA監(jiān)視器。
(b)框架卡爪56(Matrox，視頻圖像卡)。
(c)三維軸向運動控制卡60。
(d)電纜，電源。
(e)系統(tǒng)操作軟件(視窗Windows)。
(f)應用軟件。
器械如圖1所示，設置了一臺NdYLF二次諧波激光器1(QD321)，它發(fā)射出波長約為525納米的光束2。設置的一臺1047納米濾波器3用于對任何剩余的基礎激光輸出能量進行衰減，以產生一束經濾波的激光束4。然后，經濾波的激光束在一臺10倍的光束擴展器5中擴展以降低能量密度。在經擴展的激光束6的光路上，設置了一臺780納米濾波器7，用以消除從二極管泵浦輸出的能量。一臺分色鏡8將經擴展和濾波的激光束9反射至一臺10倍的顯微鏡物鏡10。該顯微鏡物鏡10將激光束聚焦在工件11上，該工件可例如是經切割的鉆石13的與鑲嵌底板接觸處的邊緣12。
圖2表示頂部的照明和成像系統(tǒng)。一個在約650nm進行發(fā)射的LED或LED組20通過準直透鏡21而射出，以產生一束經準直的照明光束22。該經準直的照明光束22照射在光束分束器23上，而分束器23則將經準直的照明光束22反射至反射鏡24。被反射的準直照明光束25穿過分色鏡8，與經濾波的激光束9平行，穿過顯微鏡物鏡10照射在工件11上。工件11將部分照明光束往回反向，通過顯微鏡物鏡10，跟蹤與準直照明光束25相反的光路，通過分色鏡8，照射在反射鏡24上。然后，部分反射照明光束27穿過光束分束器23，射向頂部CCD攝像機28。這樣，頂部CCD攝像機28就在650納米的照明下察看工件11。當在14寸的視頻監(jiān)視器159上放像時，圖像29的最終放大倍數約為200倍。
示于圖3的側向照明和成像系統(tǒng)較圖2所示的頂部照明和成像系統(tǒng)略為簡單。一組間隔分開的650納米LED30通常在從頂部向工件11會聚的角度下產生照明光31。一臺側向CCD攝像機32通過雙合透鏡33和窗口34，在與頂部CCD攝像機28成直角方向察看工件11。在14寸的視頻監(jiān)視器上顯示的側向CCD攝像機32的最終圖像35的放大倍數也約為200倍。此處的工件11是一顆經切割的、具有接觸邊緣12的鉆石13，側向圖像35包括接觸邊緣12’的輪廓。
圖4所示的底部照明系統(tǒng)包括一組間隔分開的微型弧光燈40，它們位于工件11之下，沿著向上會聚的光路41產生照明。
圖5中表示的是工作臺定位和控制系統(tǒng)。工件安裝在一個三軸工作臺50上，它具有工件安裝組件144中的編碼器反饋。三軸工件臺的驅動器51設置在激光器系統(tǒng)的機殼142中，并獨立于計算機控制系統(tǒng)52。計算機控制系統(tǒng)52通過定位控制系統(tǒng)53(Galil)進行聯系，它是一塊ISA總線卡。在激光器系統(tǒng)機殼142內設置了一個打開(breakout)盒54，它通過一組電纜55與定位控制系統(tǒng)53連接。
圖6(現有技術)表示了一個在美國專利4392476中說明的已知系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個X掃描器61和一個Z掃描器63，它們將激光束指引在鉆石13上。該已知系統(tǒng)的重復性有限。此外，此系統(tǒng)還相當大，且受到振動的影響。
圖7A-7E分別表示了鉆石夾具的頂視圖、側視圖、側向細節(jié)圖、鑲嵌鉆石的夾具、和未鑲嵌鉆石的夾具?；瑝K116得以相對狹縫精確地定位在殼體中?；瑝K116由一組硬化鋼球和彈簧加載球加以定位，當它插入至狹縫中時，它就對夾具116進行定位。一組手動調節(jié)器得以應用設置的鎖緊／松開夾盤107對旋轉進行粗調106和細調104。工件11設置在安裝于夾盤109中的容器108中，用兩根圓桿對工件進行定位，用抓手110將其夾持在位。
如圖7D所示，鑲嵌工件的夾具得以精確地夾持住鑲嵌工件111。設置了彈簧裝載板機112，以進行鑲嵌工件的安裝和拆卸。運行模式系統(tǒng)包括一束靜止的激光束，如一臺不移動的激光束發(fā)生裝置。XYZ定位系統(tǒng)50移動工件11，并以重復率和約為1．0微米的分辨率產生雕刻。在焦點處光束的尺寸約大于1微米，因此，定位系統(tǒng)50的精度不是布署劃痕的限制因素。
諸如一塊鉆石13的，具有對稱軸線的工件11，當它水平放置時，用兩臺CCD攝像機28、32對鉆石與鑲嵌底板接觸處的邊緣12進行水平(外形模式)和垂直(雕刻模式)察看。此垂直軸線也對應激光器1的軸線。還可設置第三臺攝像機，例如一臺光路一般面向激光器的攝像機。當然，設置面向激光束的成像裝置應避免在運行期間受到損傷。由于激光器1的聚焦，以及濾波光學器件8、23、34，因此，由激光能量引起的對CCD28、32的損傷的風險很低。使用者可選擇一臺或多臺攝像機進行察看。當存在多個圖像時，它們可以縮小的尺寸顯示于計算機監(jiān)視器的屏幕159上。采用鼠標161作為指示裝置，通過察看屏幕159，特別是察看外形圖形，對接觸邊緣12進行定中心和聚焦?？蓪ξ挥谄浒惭b組件144上的鉆石13進行手動轉動，以便使確切的接觸邊緣12的部位位于屏幕159顯示窗口的中心。提供的圖像的放大倍數約為200倍，雖然也可有其它的技術倍數，或可調的放大倍數。這里的放大倍數被定義成屏幕159上量得的刻痕尺寸與實際刻痕尺寸之比。一般采用對角線為14或15寸的視頻監(jiān)視器，所具的分辨率為1024×768像素。
由使用都輸入的部分刻痕內容可在鍵盤148上鍵入，或由條形碼閱讀器149輸入至計算機中。當然，也可通過擴音器150由聲音進行語音識別、通過閱讀器151由磁帶、或采用計算機鼠標161通過點擊操作輸入數據。輸入的刻痕或公司標記顯示在電視屏幕159上，并疊加于對應鉆石13的接觸邊緣的一個區(qū)域上。使用者采用鼠標161和鍵盤160可改變刻痕的所有特征以便將其正確地調整在接觸邊緣12上。雖然最佳的用戶接口是圖形用戶接口，它具有由用戶的手使用的指示裝置(鼠標161)、鍵盤160和顯示屏幕159，但也可應用如通過擴音器150的聲音命令識別系統(tǒng)，并由使用者以失效保險的方式通過一個特定的操作次序來檢驗所有輸入的信息和操作次序號的開工，這樣，如雜散噪聲就不會引起災難性的干擾。
在水平攝像機32的屏幕中，使用者可測量接觸邊緣12的外形，采用鼠標輸入裝置161，以標出關鍵尺寸。然后這些數據被用于將激光輸出的焦點總是保持在接觸邊緣12的表面上。外形數據和接觸邊緣12的輪廓可從圖像中自動摘出，或采用手動輸入步驟以畫出外形和／或接觸邊緣的邊界。一般講，在接觸邊緣上由手動輔助進行刻痕定位，雖然，也可采用稱為mellee的全自動操作，特別對低價寶石更可采用全自動操作。當這些過程完成后，產生一個稱為G-代碼文件，它包含了所有刻痕數據。然后將此文件傳送給定位工作臺控制器51以進行實際雕刻。
如圖11所示，在一種算法的基礎上，可有選擇地自動產生和核準雕刻代碼文件以防止未經核準或欺騙性的雕刻。本發(fā)明的一個實施例提出，核準過程包括的步驟有獲得或檢索工件圖像，171；分析圖像以確定工件的特征，172；將特征和與寶石有關的數據一起通過例如電訊線路152傳送給鑒別器，該鑒別器可能在另一地方，以確定這些特征和建議的劃痕是否是獨有的，173，這些仍可遠程或在當地進行；假如特征和劃痕不是獨有的，則建議改變劃痕，174；然后由鑒別器重新驗證改修改的、建議的劃痕。劃痕經認可后，對劃痕進行加密，175；然后將加密代碼傳送給劃痕控制器，176。這樣，只有經鑒別器認可劃痕，系統(tǒng)才開始劃痕。
工件的特征可由眼睛146確定，也可由適當類型的傳感器147確定。例如，可測量尺寸、重量、光學傳輸特征、刻面角等。初始劃痕過程期間，確定其特征，并最好連同劃痕信息一起貯存在數據庫156中。例如，這一數據庫可貯存圖像、壓縮圖像或從CCD成像器28、32中摘出的圖像景況。劃痕開始之后，最好應用CCD成像器28拍攝一張劃痕的圖像，然后將其貯存。本發(fā)明的一個實施例提出，可應用一個安全加密方法，借助一個加密處理器157對貯存在數據庫或刻劃在寶石上的信息加以加密，以減少受騙的風險。此外，劃痕可通過包含經劃痕工件特征的標識進行部分自我鑒別。當然，加密處理器可與控制系統(tǒng)155相同，且不必是一個單獨的實際裝置。
控制器執(zhí)行所有輸入／輸出工序，諸如激光器的接通／斷開、激光功率越界、限位開關、鼠標等，以及實現其自身運動。這樣，只要需要，控制系統(tǒng)就可容易地獨立于劃痕系統(tǒng)硬件而加以升級。
操作者可在雕刻刻劃過程之前、其間及之后對鉆石進行觀察。當雕刻不完整時，操作者可決定在第二次或其后的劃痕操作中重復全部這一雕刻或選擇這一雕刻的部分重復。
圖8表示激光雕刻過程的控制系統(tǒng)操作流程圖?？刂葡到y(tǒng)中的軟件模塊檢測激光系統(tǒng)狀態(tài)產生，中斷信號，也可在那些狀態(tài)的基礎上自動啟動操作，121。向激光系統(tǒng)檢測模塊121的輸入包括緊急停車122、激光器就位123、到達機械限位124、和打開門125等信息。當然，采用這一檢測模塊121也可檢測和控制其它狀態(tài)。
設置了主接口屏幕126，使操作者得以使用和控制激光雕刻系統(tǒng)的主要功能。一開始，此接口屏幕126控制激光器的變暖和在自動瞄準位置的定位，127。寶石插入至激光雕刻系統(tǒng)后，參考顯示于視頻監(jiān)視器上的頂部和側向視圖，將其輕移以進入對準128。次之，通過諸如鍵盤148或條形碼閱讀器149的輸入裝置輸入或編輯雕刻，并相對頂部視圖中的工件對雕刻加以定位129。如果工件具有諸如鉆石強制性接觸邊緣的粗糙表面，在側向視圖中檢驗刻痕的定位，130。主計算機52向激光雕刻控制器60發(fā)出命令，通過工件XYZ定位的限定131和激光調制圖形的限定132，限定刻痕圖形，如字體或公司標記的結構。全部或部分刻痕制作后，對刻痕進行驗證來保證完整的刻痕，如需要，可重復進行全部或部分刻痕133。于是雕刻完成，可開始新的雕刻過程134。
此外，可利用操作的維護模式，它得以調節(jié)系統(tǒng)參數135、診斷運動系統(tǒng)136、和進行雕刻數據的總結報告137。
刻痕明細表刻痕長度依賴于符號和間隔的大小。以下是表示適當尺寸的表格高度(微米) 寬度(微米) 間隔(微米)大型符號80 60 30中等符號60 45 25小型符號40 30 20超小型符號 20 15 10刻痕的總長度=符號的數目×(寬度+間隔)+公司標記長度。
系統(tǒng)能容納的最大單個刻痕長度約為2毫米。如每個符號(包括間隔)平均為80微米，它可有25個符號，這覆蓋了公司標記+14個符號。更長的刻痕可通過依次相連的雕刻來完成，而不需卸除鉆石。這時，除可利用的表面面積外，對符號數目沒有限制。每一個公司標記+14個符號是作為單次雕刻過程加以計算的。雕刻更多的符號通常沒有問題。應注意，符號可以是字母數字、劃線符號、多種語言的字體、常規(guī)位圖或其它圖形，并可完全進行編程。
控制系統(tǒng)的軟件也允許進行任意數目符號的雕刻。也很容易轉動鉆石，并定位此刻痕的一個截面，這樣，它就和第一個是或似乎是連續(xù)。在線寬和需雕刻表面的限度內，任何尺寸的符號都可產生。例如，采用紅光光束時，符號大小的下限約為30微米。采用綠光光束時，符號大小的下限約為15-20微米。
刻痕深度約小于10微米。
在拋光接觸邊緣上的線寬(綠光光束)約小于9微米，而在粗糙接觸邊緣上約小于12微米。系統(tǒng)應用綠光激光器以獲得比采用標準紅光激光器更細的刻痕線寬。系統(tǒng)的起動時間約為15分鐘，絕大部分由激光器穩(wěn)定時間所占用，此后，此裝置就完全可操作，這是一個優(yōu)于其它類型激光器的好處。在最佳劃痕方法中，輻照區(qū)域部分重疊以提供連續(xù)劃痕的外觀。
激光輸出設置成一個Q調制激光器，它可設置在約1200至200納米的范圍內，由于提供的輸出波長必須小于約600納米，因而裝備有倍頻器或諧波發(fā)生器。最佳激光器1是一個Q調制固態(tài)釹激光器，如激光二極管泵浦NdYLF激光器，它在1．06微米下運行，裝有倍頻器以提供530納米的輸出。
按照此處描述的系統(tǒng)進行運行，對拋光接觸邊緣，凈雕刻時間(激光時間)估計少于20秒，而對粗糙接觸邊緣，約少于35秒。
在拋光接觸邊緣上，刻痕在第一次通過后一般就令人滿意了。在另一方面，粗糙接觸邊緣就要根據表面質量要求多次通過以獲得要求的劃痕。這節(jié)省時間，只有在那些要求附加運行的符號上才執(zhí)行多次運行。這些符號可采用鼠標加以標出。當然，根據預定的準則，或根據從視頻攝像機得出的光學反饋，可自動進行重復運行。
采用裝有快速連接插口的模塊夾具144來進行寶石的安裝和拆卸，因而安裝和拆卸可在約20-30秒后完成。其余的操作，如為雕刻定位最佳位置、涂染料等，與操作者的手動熟練程度有關，可占用約30-40秒鐘。因此，采用本發(fā)明提出的裝置可每小時有40顆寶石的通過量。
在可移動工作臺系統(tǒng)50中應用了直流無電刷馬達。這些馬達由標準型的馬達驅動器系統(tǒng)驅動。X、Y工作臺應用線性編碼器進行工作臺位置的反饋，而工作臺則為螺旋定位機構應用了旋轉編碼器。
字體及符號性能為每一系統(tǒng)裝備了品種齊全的符號，諸如ASCII字體組，它包含26個字母、10個數字、如下的商業(yè)用符號(TM)，(SM)，、以及一個公司標記。這些字體組可由如Borland獲得。當然，輔助字體，如日文和／或Hebrew，以及一些公司標記可應用可裝卸的磁性工質、機靈卡或通過數字式通訊將它們添加至系統(tǒng)中，然后加以應用。字體還可包括常規(guī)或可編輯符號，從而得以完全自由地限定一個由符號認別代碼代表的光柵位圖。這樣，劃痕可包括任何能再現為線條的符號或位圖。
刻痕數據可用三種方法輸入手動方式-由鍵盤148手動輸入字母數字符號，而公司標記則選自公司標記庫。
半自動方法-部分字母數字符號來自條形碼149或來自鍵盤148，而部分符號則由串行計數器自動選擇。
全自動方法-從條紋碼或類似系統(tǒng)輸入識別之后，由裝置產生一個完整的刻痕。
應用圖形視頻共同存儲區(qū)，可容易地調節(jié)刻痕的位置和尺寸。
系統(tǒng)控制器還設置有功率超載／不足保護。當激光器功率超過設置的極限時，系統(tǒng)將停止，并發(fā)生警告，從而確保不對鉆石或工件引起損傷。
在激光系統(tǒng)框架140的底板上設置有振動緩沖器141。這樣，由于系統(tǒng)緊湊的尺寸及較小的部件上，框架140可有足夠的剛性以便與振動效應隔開。因而操作可能在正常室溫下，在任何正常的室內環(huán)境中進行，而不需額外的措施，如嚴格的環(huán)境控制，或主動振動緩沖。
計算機52是“PC”型的，并與激光雕刻系統(tǒng)機殼142分開，單獨設置在一個機殼中。一般，兩根電纜55將計算機控制器60連接至激光系統(tǒng)機殼142、運動控制器和激光器控制電纜以及框架抓卡電纜。這樣，使用者就可在最適舒的位置，應用鼠標161定位屏幕159和鍵盤160。
刻痕的觀察系統(tǒng)包括兩臺具有照明和濾波器系統(tǒng)的高分辯率袖珍CCD攝像機，以便按如下步驟在視頻屏幕上有效地視察整個雕刻過程帶有公司標記的完整刻痕從接觸邊緣12的垂直定向的攝像機28投射到一個圖像上，使使用者可能通過人機對話方式改變刻痕的長度、符號的高度、移去和對準整個刻痕。接觸邊緣12的區(qū)域的外形可由使用者應用鼠標161畫出，或由計算機系統(tǒng)52中的圖像分析器自動確定。
這樣，操作者可在刻痕劃刻之前觀察刻痕；觀察劃痕過程本身；然后觀察結果，并決定刻痕是否完整。保護性機殼142防止色散輻射到達操作者的眼睛。還可設置濾波器或類似裝置以防止反射的激光能破壞攝像機。
操作者具有定位和刻痕的完全控制，以便在激光器運行前刻痕得到許可認證。屏幕上的光標幫助對刻痕定中心。系統(tǒng)還具有側向拍攝攝像機32，用于進行接觸處邊緣外繪制和視察工作臺。
操作者在外形上標出需要的盡可能多的點，使系統(tǒng)得以在劃痕期間自動調節(jié)(Z軸焦點位置)，以便與接觸處邊緣外形相一致。在不希望進行自動刻痕深度控制的場合，還設置了手動過載控制。
側向攝像機32使寶石11的接觸處邊緣12的位置能精確確定，這樣，激光器1就能以高精度聚焦在寶石11的表面上。為了有效地燒蝕寶石11的一個很薄的表面部分，并且不損傷較深的部分，或在刻痕周圍產生顯著的不良熱應力效應，激光器1裝備有十分窄的掃描深度，如約為30微米。此外，為了從一個功率較低的激光器1獲得了大的功率密度，也要求窄的掃描深度。這樣，企圖沒有外形視圖，只應用頂部視圖進行聚焦，并通過使反差和邊緣清晰度達到最大以獲得聚焦，就要求使用者有判斷，且精度受限。相反，通過設置側向視圖，寶石的外形與預定的焦平面對準，從而保證精度約為±7微米。實際上，當放大率為200倍時，±微米對應視頻成像攝像機的±2像素。這樣，按經驗確定激光器1的嚴格焦平面后，此平面可用作控制系統(tǒng)中的參考標準，工件可比較容易地手動或自動地移至要求的位置(一些位置)。參考標準可顯現為計算機監(jiān)視器上的一條線，它顯示工件的一個Z軸視頻圖像。操作者輕微移動Z軸控制器，直至圖像中工件11的外形與參考線相切。
在如裝運期間，振動和／或撞擊可能改變激光器相對工件安裝架144的焦平面。這時，需進行簡單的“試錯”或經驗研究以便重新確定嚴格的焦平面，然后它用于提供控制系統(tǒng)中的正確參考標準。這一標定研究可例如在一塊比較便宜的鉆石或其它材料的試件上進行，在其上于不同的條件下，如在X-Y平面連續(xù)定位，但Z軸位置不同的條件下進行連續(xù)燒蝕。一系列燒蝕后，對試件加以檢查以確定定向的最佳條件，如最小的斑點尺寸。然后將最佳定向條件用于確定焦平面，從而確定了標定參考平面。
使用者可完全控制符號尺寸。一旦將光標放置在接觸處邊緣上(按接觸處邊緣的尺寸)，計算機將顯示使用者能改變的第一次選擇。
設置了一根馬達驅動的Z軸，用于將激光聚焦在工件表面上。此Z軸由計算機加以控制，并能使操作者借助計算機鍵盤控制器通過向計算機化數字控制器(CNC)進行直接位置輸入，在鉆石13的接觸處邊緣12上聚焦。接觸處邊緣的輪廓通過參考與接觸處邊緣表面垂直的視圖加以確定，因此，可對每一坐標控制Z軸。在有些場合，例如在精美成形的寶石上有長的刻痕，從而必須使用分段刻痕時，還可設置一種系統(tǒng)，它應用手動微米螺桿進行聚焦。
雕刻過程的參數，包括激光功率、Q調制頻率以及雕刻速度都可控制，以便當基板和不同質量的表面接通量，優(yōu)化激光-材料的相互作用。這樣，本發(fā)明得以根據工件上要求的刻痕和特征完成可變的燒蝕次序。通常，工件的特征是已知的，并通過條形碼、磁帶、手動鍵入、數據庫檢索或其它方法輸入至控制系統(tǒng)中。但是，本發(fā)明提出，此系統(tǒng)也可包括一種能自身確定工件特征或一組特征的系統(tǒng)，從而根據輸入的或確定的特征完成雕刻過程以及要求的最終刻痕。同樣，當刻痕已存在時，本發(fā)明提出的這一系統(tǒng)可分析已存在的刻痕，并產生一個修改的刻痕。這樣，按照本雕刻方法，在需要有圖案的地方，它們可疊加或添加至已有的刻痕上。此外，按照本方法，如為了安全和鑒別目的，可對老的刻痕進行分析和貯存，而不對其進行任何修改。
軟件計算機控制器最好在Windows環(huán)境中運行，雖然Windows95或NT、Macintosh、UNIX衍生物、X-終端，或支持各種系統(tǒng)部件上的其它操作系統(tǒng)也可應用。光學反饋系統(tǒng)和劃痕功能的預檢最好應用一個圖形使用者接口。
所有機器的特征通常由軟件控制，但激光器脈沖功率和脈沖頻率除外，它們從電源面板上加以設置。當然，激光控制系統(tǒng)也可應用計算機控制而完全自動化，從而使軟件得以對脈沖功率、Q調制頻率及雕刻速度進行控制。
使用者通常通過鼠標161和鍵盤160對軟件進行控制和進行與其相互作用的輸入，該軟件最好是圖形使用接口系統(tǒng)?？蓱闷渌斎胙b置進行工件信息的數據輸入，這些輸入裝置可諸如是麥克風、光學或條形碼掃描器、寶石特征傳感器、磁盤或磁帶、或其它已知的輸入裝置。
在需要時，軟件可根據單個雕刻過程或若干刻痕，按照技術要求和格式產生各種報告。軟件還可用于產生鑒別證明書，它具有防偽和防竄改的特征，并具有工件的一個圖像。
通過CCD成像器獲得的圖像可貯存在如磁盤學工質中，并可在當地或在遠程進行貯存。這樣的貯存對認別和清點工件，或確保系統(tǒng)進行是有用處的。
計算機還可裝備有標準計算機聯網和通訊系統(tǒng)。例如，可應用Ehernet通訊線路，IEEE802．3以便在當地區(qū)域網絡上進行通訊。與中央數據庫的通訊可應用如V．34，ISDN，Fram Relay的標準模擬調制解調器在電話線、因特網(應用TCP／IP)(Internet)上進行，或通過其它類型的私人網絡進行。數據最好加密，特別在不安全的公共通道上傳輸時更是如此。
還設置了公司標記和圖形編輯器，以產生公司標記和圖形。設置了一個字體編輯器以編輯字體的符號光柵圖像。由于對應每一代碼的光柵圖像可編程和修改，因此一旦符號被定義為一個字體符號，復雜符號也可與字母和數字一樣方便地進行雕刻。按照本發(fā)明的一個方面，可將圖形的圖像雕刻在寶石上，從而使寶石成為一件藝術品。對每塊寶石圖形圖像可相同或不同，且還可包括編碼信息。公司標記由于較大而不同于符號，因而可能具有較高的斑點密度。這樣，符號一般定義成光柵位圖，而公司標記可進一步優(yōu)化，或對激光器進行控制以獲得要求的外觀。
寶石安裝架如圖7A-7E所示，安裝架包括一塊固定底板，它相對框架140而夾持在固定位置，并具有一個可裝卸的夾具118。夾具118可方便地從固定底板拆去或取出，無需改變鉆石的定向。對不同尺寸的定石可應用不同的夾具，因此要根據在機器上欲加的鉆石尺寸挑選夾具118。鉆石能容易地放入或從夾具取出，并能從外部進行調整以便使接觸處邊緣的正確部位面向攝像機。
鉆石夾具是根據鉆石工業(yè)中已知的標準夾具制成的。鉆石中心座落在一個與鉆石尺寸適合的凹穴中。彈簧加載的金屬帶110推壓平臺以便將鉆石牢靠地夾持在容器108中，這時應使平臺確切地與夾具118的軸線平行。假如接觸處邊緣平面不與平臺平行，或接觸處邊緣表面不與鉆石對稱軸平行，夾具具有兩個調節(jié)旋鈕105、117，以便對這些情況加以校正，這樣，當通過視頻攝像機28在視頻屏幕159上察看時，接觸處邊緣12是水平的，且整個相關表面位于焦點中。此外，還設置有對夾具118中的鉆石進行粗略轉動106和精確轉動104的調節(jié)器。因此，圍繞鉆石13的中心軸線的轉動可通過手動獲得，雖然，自動或機械轉動也可能。粗調器106具有16個轉動步驟，而細調器104是連續(xù)的。
鉆石在夾具118中的所有以上調節(jié)都可在雕刻裝置之外進行，因此，鉆石13可在插入至機器中之前預先加以對準。夾具118設計成，當夾具118插入在機器中，能用一只手到達所有調節(jié)旋鈕。通過屏幕反饋159上的目測可容易地獲得校正。
為使用者設置了一系列強度可控的照明輔助設備。例如，激光器軸線用紅色LED20進行照明，它對在垂直(Z軸)攝像機28中察看拋光的接觸處邊緣12是有用的。為達到工件11的輪廓與背景之間的高反差，圍繞顯微鏡物鏡10設置了三組LED30，它們從三個側面照亮工件11。每一側面照明組30可具有，如3個LED。此外，設置了兩只微型弧光燈40從底部照亮工件11。這種下部照明可用于，如在垂直(Z軸)攝像機28中察看鉆石13的粗糙的接觸處邊緣12。
整個夾具118十分容易插入至機器中。在機器中有一塊帶窄縫的固定底板。夾具118的滑塊116在窄縫中如信用卡或盒帶那樣滑移，到達一個精確地停止點。以彈簧為基礎的，頂端鑲有小球的柱塞加速此滑移動作，并在機器運行時，通過嚙合埋頭凹穴103，防止夾具進行任何運動。夾具能取出，并裝著鉆石13重新插回至與原先相同的位置。
夾具118的總體結構示于圖7A-7E。操作者能用一只手，通常是左手拿住此組件，并將夾具插入至窄縫中。在操作者監(jiān)視視頻屏幕，并用其右手操作鼠標或鍵盤的同時，操作者可用同一左手進行全部調節(jié)。夾具118在窄縫中的位置的限定十分完善，夾具能取出，并裝著鉆石13重新插入，且夾具118能重新得到相同的位置。當取出時，夾具118占有“取出”位置，那里它仍被滑塊116支承，而寶石則處于機器40毫米之外。在這一位置，對鉆石能涂敷墨水、進行檢查和清洗等，并無需使用者用一只手支承這一組件。
寶石11由夾具118定位，并安裝成使其中心軸線位于水平方向、與激光束垂直。夾具118由鋼制成。接觸點是凹面杯108，它支承鉆石的中心，以及一條帶110，它向著杯108壓在平臺上，以保證平臺與夾具118對稱軸的平行度，并確保相對激光束的正確定位。在一個最佳的布置中，設置了三種尺寸的夾具118以覆蓋13個尺寸范圍的鉆石。夾具118能支承任何具有中心和平臺的寶石。此外，也可將夾具118設計成能容納特別花樣的形狀。
一般，最好使安裝和雕刻的時間近似相等，從而，機器就總是忙于雕刻。這樣，安裝時間的進一步改進將不會改進生產量。因此，設置了一組寶石夾具。為使用者裝備了足夠的等待雕刻的夾具，這意味著機器幾乎是連繼地進行雕刻。過程進行如下將寶石預先排列在夾具中。在雕刻完成時，操作者移走裝有經雕刻的寶石的夾具、插入帶有需雕刻寶石的準備就緒的夾具?？赡芤髮︺@石或夾具進行局部調節(jié)，這樣的調節(jié)可在視頻成像系統(tǒng)的引導下進行。此外，操作者也必須輸入或限定劃痕。然后，開始雕刻過程。雕刻期間，操作者可從先前使用過的夾具中移走寶石，從而能重新使用。一般，為確保雕刻系統(tǒng)總是忙碌，并不要求有大量的夾具，也即，只要雕刻工序完成時，總有一個夾具已準備就緒就可以了。當單個操作者的生產率已達最高時，第二位操作者可幫助將寶石安裝在夾具中，和／或限定雕刻過程。
已鑲嵌的寶石被夾具119所夾持，夾具結構是根據某些接觸處邊緣12在實現雕刻過程時必須加以暴露這一事實而設計的。為此，夾具119設置有三個精細的“卡爪”120，通過按壓“板機”112可打開和關閉它們?？ㄗ?20處于關閉位置時受彈簧加載。在松開板機112時，卡爪120圍繞接觸處邊緣12(在底座的齒尖之間)而抓緊，并將平臺壓向平臺138。平面138與寶石中心軸線垂直。這樣，夾具119的結構保證寶石111能中心定位，并牢牢地夾住，還使寶石得以轉動至進行雕刻的要求位置。
由于鑲嵌好的寶石的夾持方向與未鑲嵌寶石的方向相反，因此雕刻方向最好是倒退的。這一倒退可例如在控制軟件內完成。這時，可將刻痕倒置，而雕刻過程則從“開始”開始，或者按倒置次序進行雕刻。為促進人類操作者對雕刻過程的跟蹤，雕刻最好從“開始”出發(fā)。而倒置則作為圖形使用者接口系統(tǒng)的一個屏幕“按鈕”而加以選擇。此外，寶石經處理的視頻圖像也可有選擇地顛倒，從而在鑲嵌好和未鑲嵌的雕刻工序期間，寶石在經處理圖像中的外觀定向相同。
在激光器運行前，操作者總是要“檢查”過程。他或在文本屏幕上觀看完整的刻痕，或在攝像機上直接觀看在接觸處邊緣上的完整刻痕。
當刻痕完成時，操作者可判斷(甚至在清洗前)刻痕是否成功。即使在清洗后，只要寶石仍舊放置在夾具中，就可回復至嚴格相同的位置。操作者可按他的愿望選擇重復整個雕刻或其部分的次數。在將鉆石從夾具中取走之前對刻痕進行檢驗，從而如果必須，就可重復過程。甚至在將墨水／石墨從寶石上清除之前，在視頻屏幕上刻痕也是清晰可見的。即使放大倍數為推薦的200倍，一個刻痕也將必須特別長，以便在屏幕上不完全可見。
鑒別當工件具有一個劃痕時，希望按照例如圖12所說明的流程圖來確定此劃痕是否真實。在放大倍數之下察看工件以閱讀表示于其上的劃痕，181。鑒別過程至少有兩種選擇。第一種，劃痕可以是加密的，從而應用例如公用的密匙對劃痕進行處理，183。當從加密信息中獲得寶石真實特征后，將解密的信息與工件的真實特征加以對比，184。這樣，就可確認真實性。可替代的是，劃痕包括一個能認別工件的代碼，得以從數據庫檢索與工件有關的信息。這樣，數據庫中貯存著特征性信息。
在還是表示于圖12的第二個實施例中，鑒別過程包含一個遠程系統(tǒng)。因此，將劃痕傳輸給中央系統(tǒng)，182。讀出或抽出工件的特征，185，然后也將它們傳送給中央系統(tǒng)，186。接著，中央系統(tǒng)例如對照數據庫貯存的經劃痕工件的特征，鑒別劃痕和特征，187。然后將鑒別結果傳輸到遠程現場，189。
加密圖13A所示的鉆石200以更進一步的細節(jié)在圖13D中放大，該鉆石200設置有若干認別和安全符號。例如，此鉆石200是色澤為F的鉆石，重0．78克拉，等級為VS2，具有兩個識別瑕疵207。鉆石200具有一組雕刻在接觸處邊緣201上的劃痕。劃痕包括一個成形成符號“LKI”的公司標記202、一個商標登記符號203、以阿拉伯數字表示的次序號204、一個一維的條形碼205、一個兩維的代碼206、一組可見尺寸參考坐標209、以及具有限定位置的單個燒蝕斑點208、210。對絕大多數目的來說，公司標記認別劃痕系列，而次序號用于認別鉆石200。為進一步將信息編碼，例如一條可見條形碼205使二元信息得以編碼，并從鉆石200中得到檢索。兩維代碼通常要求機器進行讀出，并得以進行高密度的數據編碼?？梢姵叽鐓⒖甲鴺?09得以能應用光網去測量距離，并設置了可用于獨特地限定鉆石200的輔助特征。單個燒蝕斑點208、210的能見度較差，從而要求有一個密匙進行搜索。換言之，當鉆石200的檢查經確認后，可要求傳輸這些斑點的位置以鑒別它們。劃痕210例如與一個或兩個瑕疵207具有一定的直接關系，從而使復制難于進行。
圖13B更為仔細地表示了一個具有簡單二元調制的典型兩維代碼。這樣，燒蝕在坐標211、212位置上的出現213或消失214就限定了數據圖案。另一方面，圖13C表示了一個更為復雜的代碼。這時，燒蝕間斷地間隔分布，或部分重疊，從而可認別每個斑點223的輪廓或部分輪廓。由于過程是無規(guī)的，因此，燒蝕斑點的中心224的真實分布或其輪廓可有變化。但是，施加的調制圖案的振幅大于噪聲的振幅，或采用了不同的編碼技術，因此，噪聲被抵消。這樣，在通常坐標221、222上的一個斑點陣列223按照圖案225調制的嚴格位置225進行定位。這時，如不了解調制方案，就難于讀出代碼，從而使代碼的復制難于進行。另外，由于噪聲振幅與顯現的信號振幅相近，因此要求復制系統(tǒng)有非常高的精度。
這里已展示和說明了激光工作件劃痕系統(tǒng)及相關數據庫的新穎容器和新穎方面，完成了所有目的和優(yōu)點。但對于本領域普通技術人員來說，考慮公開其最佳實施例的這一說明書和附圖后，顯然還能對本發(fā)明作出許多改變、修正、變動、組合、重組合，提出其它用途和應用。但是所有這樣的改變、修正、變動及其它用途的應用，只要它們不偏離發(fā)明的精神和范圍，認為仍屬于發(fā)明的范圍，只有所附的權利要求才對發(fā)明起限制作用。
權利要求
1.一種激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個脈沖激光能源；一個工件安裝系統(tǒng)，它使光線得以到達被安裝的工件；一個光學系統(tǒng)，用于將來自激光能源的激光能量聚焦在工件上；導向裝置，用于將所述已聚焦的激光能量引導到工件要求的部分上，它具有一個控制輸入器；一個成像系統(tǒng)，用于從若干有利點觀察工件；一個接收劃痕指令的輸入器；一個處理器，用于根據所述劃痕指令和所述成像系統(tǒng)控制所述導向裝置，以便在所述指令和預定程序的基礎上，有選擇地產生劃痕；和一個存儲系統(tǒng)，用于存儲與若干工件的圖像有關的信息。
2.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖激光能源包括一個半導體二極管受激Q調制釹激光器。
3.如權利要求2的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器是NdYLY激光器，它具有內部諧波轉換器，其輸出為530納米。
4.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個所述脈沖激光能源使用的電源。
5.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個底盤，用于剛性地支承所述脈沖激光能源、所述工件安裝系統(tǒng)、所述光學系統(tǒng)和所述導向裝置。
6.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個所述脈沖激光能源使用的電源和一個底盤，該底盤用于剛性地支承所述脈沖激光能源、所述工件安裝系統(tǒng)、所述光學系統(tǒng)、所述導向裝置和所述電源。
7.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個底盤，用于剛性地支承所述脈沖激光能源、所述工件安裝系統(tǒng)、所述光學系統(tǒng)和所述導向裝置，所述導向裝置相對所述底盤改變工件的位置。
8.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述工件安裝系統(tǒng)包括一件固定構件、一件可裝卸的構件和一個安裝夾具，該夾具用于將工件固定至所述可裝卸的構件上。
9.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，工件是一塊寶石。
10.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，工件是一塊縱切割的鉆石。
11.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述光學系統(tǒng)包括一個光束擴展器、一個分色鏡和一個聚焦透鏡。
12.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述導向裝置包括一個可移動工作臺，該工作臺至少具有三個軸向的運動。
13.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述導向裝置受到控制以便產生一組受所述脈沖激光能源輻射的、部分重疊的區(qū)域。
14.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述導向裝置受到控制以便產生一組由所述脈沖激光能源輻射的部分重疊區(qū)域形成的連續(xù)圖形。
15.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述導向裝置在所述脈沖激光能源發(fā)生激光脈沖期間，受控地處于靜止位置。
16.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括一條光路，該光路包含至少部分工件的一部分，并至少和所述脈沖激光能源入射在工件上的激光脈沖的部分軸線同軸。
17.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括一條光路，該光路至少包含工件的一部分，并至少和所述脈沖激光能源入射在工件上的激光脈沖的部分軸線垂直。
18.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括一條第一光路，該第一光路至少包含工件的一部分，并至少和所述脈沖激光能源入射在工件上的激光脈沖的部分軸線同軸；和一條第二光路，該第二光路包含所述工件的所述部分，并與所述激光脈沖的所述軸線垂直。
19.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括一個電子成像裝置，用于將圖像信息傳輸給所述處理器，所述處理器進一步根據所述圖像信息控制所述導向裝置。
20.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)將工件的一部分成像，所述脈沖激光能源的輸出通過分色鏡入射在該部分工件上。
21.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，接收劃痕指令的所述輸入器包括一個條形碼閱讀器。
22.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，接收劃痕指令的所述輸入器包括一個光學圖像傳感器。
23.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，接收劃痕指令的所述輸入器包括一個接收與工件質量有關信息的輸入器。
24.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，接收劃痕指令的所述輸入器包括一個自動確定工件特征的探測器。
25.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一條遠程通訊線路，其中，所述存儲系統(tǒng)包括一個遠程電子數據庫。
26.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲系統(tǒng)將從所述成像系統(tǒng)接收的圖像信息進行存儲。
27.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲系統(tǒng)將與工件圖像有關的信息連同與所述劃痕指令有關的信息一起存儲。
28.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個輸入器，用于接收與工件一個圖像有關的信息，和對比裝置，用于進行對比以確定所述與工件有關的信息和所述已存儲信息之間的關系。
29.如權利要求28的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個輸出器，它指示工件與所述已存儲信息之間的關系。
30.如權利要求28的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入器接受來自所述成像系統(tǒng)的信息。
31.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)接受來自所述成像系統(tǒng)的、與工件一個圖像有關的信息，還包括對比裝置，用于將所述接受到的信息和所述劃痕指令與所述已存儲信息進行對比，以確定按所述劃痕指令加以劃痕的工件與任何已存儲信息的對應。
32.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括對比裝置，用于將這劃痕指令與所述已存儲的信息進行對比，以確定按所述劃痕指令加以劃痕的最終工件與任何已存儲信息的對應。
33.如權利要求1的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器分析所述劃痕指令和所述已存儲信息，并根據所述分析，有選擇地控制所述導向裝置。
34.一種工件微刻方法，該方法應用脈沖激光能源輻射出的、由光學系統(tǒng)聚焦在此工件上的激光能，對工件進行微刻，其包括的步驟為將一件工件安裝在安裝系統(tǒng)中；將經聚焦的激光能引導在工件的一個要求部分上；從若干有利點對工件進行成像；接受劃痕指令至少作為一次輸入；在劃痕指令和成像的基礎上，控制已聚焦激光能的方向，以便根據所述指令，有選擇地產生一個劃痕；和將與若干工件的圖像有關的信息進行存儲。
35.如權利要求34的方法，其特征在于，脈沖激光能源包括一個半導體二極管受激Q調制釹激光器。
36.如權利要求35的方法，其特征在于，激光器是一個NdYLF激光器，它具有一個內部諧波轉換器，和一個約為530納米的輸出。
37.如權利要求34的方法，其特征在于，此系統(tǒng)還包括一個底盤，用于剛性地支承脈沖激光能源、安裝系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、和聚焦激光能導向系統(tǒng)，該方法還包括相對底盤改變工件位置的步驟。
38.如權利要求34的方法，其特征在于，安裝系統(tǒng)包括一件固定構件、一件可裝卸的構件和一個安裝夾具，該夾具用于將工件固定至可裝卸的構件上，該方法還包括將可裝卸構件剛性地連接至固定構件的步驟。
39.如權利要求34的方法，其特征在于，工件是一塊寶石。
40.如權利要求34的方法，其特征在于，工件是一塊經切割的鉆石。
41.如權利要求34的方法，其特征在于，光學系統(tǒng)包括一個光束擴展器、一個分色鏡和一個聚焦透鏡，該方法包括的步驟還有應用光束擴展器擴展脈沖激光能源的輸出，應用分色鏡有選擇地至少反射部分擴展的光束，以及應用聚焦透鏡將反射的擴展光束聚焦在工件上。
42.如權利要求34的方法，其特征在于，光學系統(tǒng)包括一個光束擴展器、一個分色鏡和一個聚焦透鏡，該方法包括的步驟還有應用光束擴展器擴展脈沖激光能源的輸出，應用分色鏡有選擇地至少反射部分擴展的光束，應用聚焦透鏡將反射的擴展光束聚焦在工件上，以及通過分色鏡對工件進行電子成像。
43.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有對工件的一部分進行電子成像，脈沖激光能源的輸出通過分色鏡入射在該部分工件上。
44.如權利要求34的方法，其特征在于，所述控制導向步驟包括至少沿三個軸向控制可移動工作臺的運動。
45.如權利要求34的方法，其特征在于，所述控制導向步驟包括產生一組受脈沖激光能源輻射的、部分重疊的區(qū)域。
46.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有在激光脈沖期間相對脈沖激光能源的焦點固定工件的位置。
47.如權利要求34的方法，其特征在于，所述成像步驟包括通過一條光路進行成像，該光路至少包含工件的一部分，并至少和脈沖激光能源入射在工件上的激光脈沖的部分軸線同軸。
48.如權利要求34的方法，其特征在于，所述成像步驟包括通過一條光路進行成像，該光路至少包含工件的一部分，并至少和脈沖激光能源入射在工件上的激光脈沖的部分軸線垂直。
49.如權利要求34的方法，其特征在于，所述成像步驟包括通過一條第一光路和一條第二光路進行成像，該第一光路至少包含工件的一部分，并至少與所述脈沖激光能源入射在所述工件上的激光脈沖的部分軸線同軸，而該第二光路包含工件的所述部分，并與所述激光脈沖的所述軸線垂直。
50.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有將電子圖像信息傳送給所述處理器，以及進一步根據圖像信息控制導向。
51.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，接收來自條形碼閱讀器的劃痕指令。
52.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，接收來自在光學圖像傳感器的劃痕指令。
53.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，根據與工件質量有關的信息，對工件進行劃痕。
54.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，自動確定工件的特征，以及應用確定的特征進行劃痕指令。
55.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，通過遠程通訊線路交流涉及圖像的信息，并把信息存儲在遠程電子數據庫中。
56.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，從成像中導出存儲的信息。
57.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，將與工件圖像有關的信息連同與劃痕指令有關的信息一起加以存儲。
58.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，接收一個與圖像有關的信息，以及確定工件與被存儲信息之間的關系。
59.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，接收與工件一個圖像有關的信息，以及產生一個輸出，該輸出指示該工件與所述被存儲信息之間的關系。
60.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，將在所述成像步驟期間接收到的圖像與先前存儲的信息進行對比。
61.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，接收與該工件一個圖像有關的信息，將接受到的信息和劃痕指令與先前被存儲的信息進行對比，以確定按劃痕指令加以劃痕的工件與任何已存儲信息的對應。
62.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，將劃痕指令與先前已存儲的信息進行對比，以確定按所述劃痕指令加以劃痕的最終工件與任何已存儲信息的對應。
63.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，分析劃痕指令和先前已存儲的信息，并根據所述分析有選擇地控制劃痕的進行。
64.如權利要求34的方法，其特征在于，所述劃痕包括一組線條或斑點。
65.一種按權利要求34的方法加以微刻的工件。
66.一塊按權利要求34的方法加以劃痕的鉆石。
67.如權利要求34的方法，其特征在于，接受信息中至少有一個包括加密信息。
68.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，從該工件的一個圖像中提取信息，對提取的信息進行加密，以及規(guī)定被加密的信息為一次接受到的輸入。
69.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，確定工件的特征，應用公眾密匙-私人密匙算法對工件已確定的特征的表達式進行加密，以及規(guī)定被加密的表達式為一次接受到的輸入。
70.如權利要求69的方法，該方法包括的步驟還有，應用公眾密匙對劃痕進行解密，以及將已解密的表達式與工件的特征進行對比，以鑒別劃痕。
71.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有確定工件的特征；對工件已確定的特征的表達式進行加密；規(guī)定被加密的表達式為一次接受到的輸入；存儲與特征有關的信息；以及根據工件上劃痕的說明以及已確定的工件特征，鑒別工件。
72.如權利要求34的方法，該方法包括的步驟還有，對在成像步驟期間獲得的圖像中的工件界標進行識別；根據已識別的界標的位置，在一個位置上微刻一個劃痕。
73.一種激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個半導體受激Q調制固態(tài)激光能源；一個寶石安裝系統(tǒng)，它使光線得以到達被安裝的工件；一個光學系統(tǒng)，用于將來自在激光能源的激光能量聚焦在寶石上；一個可移動的工作臺，它具有一個控制輸入器，該工作臺用于相對所述光學系統(tǒng)移動所述寶石安裝系統(tǒng)，從而所述已聚焦的激光能出現在所述寶石的要求位置上；一個成像系統(tǒng)，用于從若干有利點觀察寶石；以及一個剛性框架，用于將所述激光器、所述光學系統(tǒng)及所述工作臺按照固定的關系加以支承，以對抗所述激光器、所述光學系統(tǒng)和所述工作臺的差動運動，增加對振動偏移的抗拒力。
74.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述激光能源包括一臺具有諧波轉換器的半導體二極管受激Q調制NdYLF激光器，其輸出約為530納米。
75.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個輸入器，用于接收劃痕指令；一個處理器，用于根據所述劃痕指令和所述成像系統(tǒng)控制所述可移動工作臺，以便在所述指令和預定程序的基礎上有選擇地產生劃痕；以及一個存儲系統(tǒng)，用于對與若干工件的圖像有關的信息進行電子存儲。
76.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個供應所述脈沖激光能源的電源。
77.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個底盤，用于剛性地支承所述激光能源、所述工件安裝系統(tǒng)、所述光學系統(tǒng)及所述可移動工作臺。
78.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個供應所述脈沖激光能源的電源和一個底盤，該底盤用于剛性地支承所述激光能源、所述工作安裝系統(tǒng)、所述光學系統(tǒng)、所述可移動工作和所述電源。
79.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個底盤，用于剛性地支承所述激光能源、所述工件安裝系統(tǒng)、所述光學系統(tǒng)和所述可移動工作臺，所述可移動工作臺相對所述底盤改變工件位置。
80.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述工件安裝系統(tǒng)包括一件固定構件、一件可裝卸構件和一個安裝夾具，該安裝夾具用于將工件固定至所述可裝卸構件。
81.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，工件是一塊寶石。
82.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，工件是一塊經切割的鉆石。
83.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述光學系統(tǒng)包括一個光束擴展有器、一個分色鏡和一個聚焦透鏡。
84.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動工作臺至少可在三個軸向進行運動。
85.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動工作臺受到控制以產生一組受所述激光能源輻射的、部分重疊的區(qū)域。
86.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動工作臺在所述激光能源的激光脈沖期間受控地處于靜止位置。
87.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括一條光路，該光路至少包含工件的一部分，并至少與所述激光能源入射在工件上的激光脈沖的部分軸線同軸。
88.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括一條光路，該光路至少包含工件的一部分，并至少與所述能源入射在工件上的激光脈沖的部分軸線垂直。
89.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括一條第一光路，該第一光路至少包含工件的一部分，并至少和所述激光能源入射在工件上的激光脈沖的部分軸線同軸；和一條第二光路，該第二光路包含工件的所述部分，并與所述激光脈沖的所述軸線垂直。
90.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)為工件的一部分成像，所述激光能源的輸出通過分色鏡入射在該部分工件上。
91.如權利要求73的激光能量微刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括自動確定工件特征的裝置。
92.鑒別工件上劃痕的一種方法，該方法包括的步驟有應用高精度聚焦激光能燒蝕圖案對工件進行劃痕；存儲工件的圖像，并至少包括部分燒蝕圖案的細節(jié)；和將已存儲圖像的信息制作在安全證明書上。
93.如權利要求92的方法，其特征在于，所述安全證明書包括自我鑒別加密信息。
94.如權利要求92的方法，其特征在于，加劃痕的工件連同所述安全證明書一起包裝。
95.如權利要求92的方法，該方法包括的步驟還有，在所述安全證明書上印上安全代碼。
96.如權利要求92的方法，其特征在于，圖像是照相圖像。
97.如權利要求92的方法，其特征在于，圖像是電子制作的圖像。
98.如權利要求92的方法，其特征在于，所述圖像包括部分燒蝕圖案以及工件接觸處邊緣的輪廓。
99.一種安全證明書，該證明書包括一個安全文件，該文件具有竄改明顯顯露出的特點；和在所述安全文件上的工件的高精度聚焦激光能燒蝕圖案的圖像。
100.如權利要求99的安全證明書，其特征在于，所述圖像是照相的圖像。
101.如權利要求99的安全證明書，其特征在于，所述圖像是電子圖像。
102.如權利要求99的安全證明書，該證明書還包括一個形成于所述安全文件上的安全代碼。
103.如權利要求99的安全證明書，其特征在于，所述圖像包括工件接觸處邊緣的部分輪廓。
全文摘要
一種激光微刻系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:一臺具有諧波轉換器的Q調制Nd:YLF激光器(1),產生的輸出約為530納米;一個包含聚焦透鏡的光學系統(tǒng);一個寶石安裝夾具(144),它能沿三個軸向移動,以便相對光學系統(tǒng)移動諸如寶石的工件(11),從而使激光能被引向要求的位置;一個成像系統(tǒng),包括一個頂部CCD(28)和一個側向CCD(32),用于從若干有利點觀察寶石;一個處理器,它根據劃痕指令和預定的程序控制夾具(144)的位置;以及一個存儲系統(tǒng)(156),用于存儲與若干工件的圖像有關的信息。一個剛性框架支承激光器(1)、光學系統(tǒng)和夾具(144),以提高對振動位移的抗拒性。經劃痕工件(11)的鑒別可靠證明書最好設置成具有一個劃痕圖像以及寶石的與鑲嵌底板接觸處邊緣的輪廓。
文檔編號B44C1/22GK1205663SQ96199289
公開日1999年1月20日 申請日期1996年11月14日 優(yōu)先權日1996年1月5日
發(fā)明者喬治·R·卡普蘭, 阿維格多·沙哈勒, 奧迪德·安納, 利奧尼德·居爾維什 申請人:拉扎爾·卡普蘭國際公司