张晴 吴奕阳 汤红云 / 上海市计量测试技术研究院

0 引言

密度测定是重要的宝石检测辅助判别方法。传统的宝石密度测定方法一般使用依据阿基米德原理的净水称重法，不稳定因素比较多，测定的密度值经常前后偏差较大，且起伏不定，通常需要测量多次，以得到一个大致的密度估值。本文应用基于双目结构光原理的三维扫描仪，对多种形状和类别的宝石进行多次体积测定，并根据电子分析天平称取的样品质量得到每个样品多次测量的密度值。每件样品多次测量的密度值均落在国家标准中的该样品所属宝石类别的密度区间内，表明了该方法的准确性。

本文所述的方法不需要准备纯净水、测量水温以及消除样品气泡等对密度值干扰较强的操作，也不需要使用吊具等不稳定性较强的器具。该方法经测试，除显像剂轻微掉落和局部喷涂过厚造成的较小偏差，总体稳定性大大高于传统的净水称重法。此外，由于三维扫描仪的扫描区域较大，该方法可以测定的样品体积和质量要比净水称重法测定宝石密度常使用的密度天平大得多。

1 方法原理

使用的桌面三维扫描仪采用双目结构光测量技术，属于非接触反射式光学测量中的拍照式扫描技术。双目结构光测量系统测量物体体积时，首先，向被测物体投射光栅，由两个摄像机拍摄产生畸变的图像。利用相位解码获取每一点的相位信息，并结合极线几何约束关系实现两幅图像上点的匹配，再根据标定结果，利用三角法计算点的三维坐标。……