ПРОМЫШЛЕННЫЙ СКАНЕР Российский патент 2003 года по МПК H04N1/04 H04N1/10 

Изобретение относится к средствам считывания изображения с бумажных оригиналов и может быть использовано, например, для считывания информации с избирательных бюллетеней.

Известен односторонний протяжной сканер для потокового ввода и первичной обработки графических данных с бумажных оригиналов (паспорт Scamax 2600-502 59685, производство Германия), содержащий оптическую систему с аппаратным разрешением 200 dpi, тракт протяжки оригиналов, позволяющий производить сканирование со скоростью до 90 оригиналов в минуту. Сканер подключается к станции распознавания через SCSI-интерфейс. Модуль считывания содержит зеркало, которое передает попавшее на него изображение в объектив, записывающий изображение. Тракт протяжки листов оригиналов в зону сканирования содержит вылистывающий ролик, осуществляющий захват листа оригинала с подающего лотка, противоходовый ролик, не позволяющий вылистывающему ролику захватить более одного листа, и маршевые ролики, обеспечивающие протягивание листа оригинала через зону сканирования и вылистывание его на приемный лоток. Подающий лоток, вылистыватель, противоходовый и маршевые ролики соединены с двигателем устройств.

В подающий лоток закладывается пачка оригиналов документов и дается команда к сканированию. Подающий лоток начинает подниматься. Как только первый лист достигает вылистывающего ролика, он захватывается и передается маршевым роликам, при этом противоходовый ролик не дает вылистывающему ролику захватить более одного листа. Объектив периодически с заданным интервалом срабатывает на запись. Как только последний лист оказывается на приемном лотке, двигатель устройства прекращает свою работу, возвращая подающий лоток в первоначальное состояние и останавливая ролики.

Недостатками данного сканера являются:
- отсутствие системы стабилизации бумажного оригинала в тракте, из-за чего геометрия отсканированного изображения расходится с геометрией оригинала;
- из-за данной системы соединения двигателей невозможна регулировка индивидуальных настроек двигателей.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки сканера, обеспечивающего за счет соединения двигателей и стабилизации бумажного оригинала в тракте 100% точность соответствия геометрических размеров отсканированного изображения и бумажного оригинала при скорости сканирования до 180 оригиналов в минуту.

Поставленная задача решается тем, что промышленный сканер, содержащий подающий лоток для размещения в нем листов оригиналов, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении, тракт протяжки листов оригиналов в зону сканирования, включающий вылистывающий ролик для поочередного захвата листов оригиналов из подающего лотка при его расположении на уровне возможности захвата листов, противоходовый ролик, обеспечивающий захват вылистывающим роликом одного листа, и группу маршевых роликов, установленных вдоль зоны сканирования для протяжки через нее по тракту листа, приемный лоток, размещенный в конце зоны сканирования, модуль считывания, включающий лампу, зеркало и объектив, расположенные по одну сторону от тракта протяжки, и блок программного управления, включающий системную плату, согласно изобретению дополнительно содержит воздуховоды, установленные в зоне сканирования, и направляющие листа, установленные вдоль тракта протяжки, при этом модуль считывания содержит дополнительно по меньшей мере еще одну лампу, одно зеркало и один объектив, расположенные по другую сторону от тракта протяжки, а подающий лоток, вылистывающий, противоходовый и маршевые ролики и приемный лоток подключены к индивидуальному двигателю, при этом блок программного управления дополнительно содержит подключенные к системной плате плату управления двигателями соответственно подающего лотка, вылистывающего ролика, противоходового ролика и маршевых роликов и приемного лотка, плату управления воздуховодами, плату управления лампами, плату управления объективами, к которой подключены считывающие платы, одна из которых соединена с одним объективом, а другая - с другим объективом.

Целесообразно, чтобы каждый из воздуховодов был бы установлен напротив соответствующей лампы модуля считывания.

Сканер может дополнительно содержать датчик наличия листа, размещенный на поверхности подающего лотка под вылистывающим роликом. Кроме того, вылистывающий ролик может быть снабжен компенсатором, представляющим собой устройство для регулировки давления вылистывающего ролика на бумажный оригинал.

Каждый объектив может быть снабжен фильтром.

Приемный лоток целесообразно выполнять с возможностью регулирования положения в зависимости от изгиба листов с отсканированным изображением, при этом перед приемным лотком устанавливают датчик выхода листа из тракта.

К системной плате может быть подключена звуковая карта и сетевая карта, предназначенная для подключения сканера к группе компьютеров.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 изображает конструкцию сканера в поперечном разрезе;
фиг.2 - функциональную схему сканера;
фиг.3 - подающий лоток, вид сверху;
фиг.4 - вылистывающий ролик;
фиг.5 - вылистывающий ролик, вид сбоку;
фиг.6 - противоходовый ролик;
фиг.7 - объектив с фильтром;
фиг.8 - приемный лоток.

Сканер согласно изобретению содержит подающий лоток 1 (фиг.1) для размещения в нем листов оригиналов, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении, на поверхности которого размещен датчик 2 наличия листа в виде, например, светового диода. Тракт протяжки листов оригиналов в зону сканирования содержит вылистывающий ролик 3, противоходовый ролик 4 и группу маршевых роликов 5₁, 5₂, 5_з, 5₄, 5₅, 5₆, 5₇ и 5₈, установленных вдоль зоны сканирования, в конце которой размещен приемный лоток 6. Сканер содержит также модуль считывания, включающий лампы 7₁ и 7₂, плоские зеркала 8₁ и 8₂, оптически связанные с лампами 7₁ и 7₃, и объективы 9₁ и 9₂, расположенные по разные стороны от тракта протяжки. В зоне сканирования напротив ламп 7₁ и 7₃ установлены воздуховоды 10₁ и 10₂, например вакуумные устройства для удержания листа, а вдоль тракта протяжки установлены направляющие 11₁, 11₂ листа. Направляющая - несколько деталей в форме башмаков из гладкого износостойкого материала, расположенные в тракте независимо друг от друга между роликами по всей ширине листа напротив маршевого ролика 5₁, находятся на участке тракта, где требуется изменение направления движения листа.

Подающий лоток 1 (фиг.2), вылистывающий ролик 3, противоходовый ролик 4 и маршевые ролики 5₁-5₈ и приемный лоток 6 подключены к индивидуальным двигателям 12, 13, 14, 15 и двигателю приемного лотка соответственно. Блок программного управления содержит системную плату 16 и подключенные к ней плату 17 управления двигателями, плату 18 управления воздуховодами, плату 19 управления объективами и плату 20 управления лампами. К плате 19 управления объективами подключены считывающие платы 21 и 22, каждая из которых соединена с соответствующим объективом 9₁ и 9₃. Считывающие платы 21 и 22 получают фрагменты изображения с объективов 9₁ и 9₃, формируют их в одно целое и передают плате 19 управления объективами. К системной плате 16 могут быть подключены звуковая карта 23 и сетевая карта 24.

Подающий лоток 1 (фиг.1, 3) снабжен двумя направляющими 25 листов оригиналов, установленными с возможностью перемещения по лотку 1 в горизонтальном направлении. Движение подающего лотка 1 осуществляется при помощи двигателя 12. Вылистывающий ролик 3 (фиг.4, 5) представляет собой несколько жестко насаженных на металлическую ось 26 резиновых колец 27, перемещающихся за счет движения резинового пассика 28, соединенного с двигателем 13. Кольца 27 вращаются, например, по часовой стрелке. Вылистывающий ролик 3 может быть снабжен датчиком 29 первого листа. Противоходовый ролик 4 выполнен в виде резиновых колец 30 (фиг.6), установленных на металлической оси 31, соединенной с двигателем 14, и вращающихся в направлении, противоположном направлению вращения колец 27 вылистывающего ролика 3, т.е. против часовой стрелки. Маршевые ролики 5₁-5₈ выполнены аналогично противоходовому ролику 4.

На каждый из объективов 9₁ и 9₂ может быть установлен фильтр 32 (фиг.7). Вылистывающий ролик 3 может быть снабжен компенсатором 33, представляющим собой устройство для регулировки давления вылистывающего ролика на бумажный оригинал 34. Благодаря этому возможна простая настройка на бумагу с нестандартными свойствами, и сканер способен работать с бумажными оригиналами, которые подвержены воздействию статического электричества, а также с бумажными оригиналами, которые обладают различными свойствами поверхности.

Положение приемного лотка 6 установливается с возможностью регулирования положения в зависимости от изгиба листов с отсканированным изображением, как показано на фиг.8, благодаря чему пачка бумажных оригиналов 34 укладывается в приемный лоток 6 аккуратно и отсканированную пачку не требуется укладывать вручную после сканирования. При этом перед приемным лотком 6 установлен датчик 36 выхода листа из тракта, предназначенный для фиксирования момента выхода листа из тракта сканера. Благодаря этому сканер отслеживает полный путь бумажного оригинала от подающего лотка 1 до приемного 6, исключая таким образом продолжение работы сканера при застревании бумажного оригинала в нем без уведомления пользователя и удаления из сканера этого оригинала.

Предлагаемый сканер работает следующим образом.

На подающий лоток 1 (фиг.1) укладывают пачку листов оригиналов и с помощью системной платы 16 (фиг.2) запускают программу сканирования. Датчик 2 наличия листа, определив присутствие бумаги с помощью светового диода, подает сигнал к началу работы двигателей 12, 14 и 15. Подающий лоток 1 начинает подниматься, и как только верхний лист достигает вылистывающего ролика 3, срабатывает двигатель 13 и ролик 3 захватывает лист. В это время противоходовый ролик 4, вращаясь в направлении, противоположном направлению вращения вылистывающего ролика 3, не позволяет захватить более одного листа. После того, как лист был захвачен, он попадает между маршевыми роликами 5₁-5₈, которые протягивают лист по тракту через зону сканирования. Движению листа от вылистывающего ролика 3 к маршевым роликам 5₁, 5₂ способствует направляющая 11 листа. Между маршевыми роликами 5₁, 5₂ и 5₃, 5₄ лист прижимается к поверхности воздуховода 10₁. Благодаря прижиманию бумажного оригинала 34 (фиг. 7) по всей ширине к плоскости воздуховода 10₁ сохраняется соответствие геометрии бумажного оригинала 33 отсканированному изображению, а постоянный поток воздуха способствует очищению ламп 7 от пыли и удалению ее из зоны сканирования.

Изображение листа, освещаемое лампами 7₁, передается при помощи зеркала 8₁ в объектив 9₁, который срабатывает на запись при получении сигнала от платы 19. То же самое происходит и на участке между роликами 5_з, 5₄ и 5₅, 5₆ при использовании воздуховода 10₂, ламп 7₂, зеркала 8₂ и объектива 9₂. Расположение воздуховодов 10₁ и 10₂ на расстоянии друг от друга позволяет распределить поток воздуха равномерно по всей длине листа, кроме того, размещение их напротив ламп 7₁ и 7₂ позволяет повысить оптическую точность сканирования. Отсканированный лист продолжает движение между роликами 5₅, 5₆, направляющей 11₂, попадает между роликами 5₅ и 5₇ и, прижатый роликом 5₈, попадает на приемный лоток 6. Благодаря перемещению листа в тракте по направляющим 11₁, 11₂ обеспечивается регулирование движения и направления листа при высокой скорости сканирования. Направляющая обеспечивает требуемое изменение направления движения листа в тракте с минимальным сопротивлением движению листа благодаря минимальной площади контакта с движущимся листом и гладкой износостойкой поверхности. Наличие зазоров между направляющими и роликами способствует очищению сканера от пыли, оседающей при прохождении бумажного оригинала по направляющей в специальный лоток (не показан).

Как только вылистывающий ролик 3 захватывает последний лист из подающего лотка 1, датчик 2 наличия листа посылает сигнал об окончании работы и подающий лоток 1 опускается до первоначального уровня. Остальные двигатели останавливаются после получения сигнала от платы 17, несущего информацию о том, что листов оригиналов в подающем лотке 1 нет.

Встроенная в сканер звуковая карта 23 дает возможность управлять им с помощью голосовых команд, а также выдавать голосовые сообщения пользователю, за счет чего упрощается эксплуатация сканером неквалифицированным персоналом.

Благодаря возможности использования фильтров 32 на объективах 9₁ и 9₂ обеспечивается легкость установки и не требуется вмешательства специалиста.

Система управления двигателями - независимые раздельные приводы, настройка параметров каждого из которых возможно программно независимо друг от друга. Благодаря программному регулированию настроек всех двигателей:
- сканер настраивается на работу с любым типом бумажного оригинала независимо от плотности, длины, качества, новизны и количества бумажных носителей;
- имеется функция реверсирования бумажного носителя при некачественном захвате последнего;
- имеется функция отката бумажного оригинала на подающий лоток вылистывающим роликом на заданное пользователем расстояние при санкционированном или несанкционированном окончании работы сканера;
- имеется возможность программного управления скоростью сканирования.

Благодаря регулировке силы освещения сканер может быть настроен на работу в зависимости от яркости изображения. Сканирование изображения проходит между двумя лампами 7₁ и 7₂ каждой стороны, в результате чего сканируемая часть бумажного оригинала освещается равномерно по всей ширине и исключается наличие теней на изображении, вызванных дефектами поверхности оригинала.

За счет имеющейся в сканере сетевой карты 24, подсоединенной к системной плате 16, возможно подключение сканера к нескольким компьютерам. Сканер может быть подключен только к одному компьютеру или включен в локальную сеть, благодаря чему к нему можно получить доступ с любого компьютера, подключенного к сети.

Изобретение относится к средствам считывания изображения с бумажных оригиналов. Техническим результатом является обеспечение близкой к 100% точности соответствия геометрических отсканированного изображения и бумажного оригинала при скорости сканирования до 180 оригиналов в минуту. Технический результат достигается тем, что подающий лоток, вылистывающий, противоходовый, маршевые ролики и приемный лоток подключены к индивидуальным двигателям соответственно, а дополнительно введенный блок программного управления управляет всеми блоками промышленного сканера и позволяет регулировать настройки каждого блока отдельно и управлять стабилизацией бумажного оригинала в такте протяжки. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Промышленный сканер, содержащий подающий лоток для размещения в нем листов оригиналов, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении, тракт протяжки листов оригиналов в зону сканирования, включающий вылистывающий ролик для поочередного захвата листов оригиналов из подающего лотка при его расположении на уровне возможности захвата листов оригиналов, противоходовый ролик, обеспечивающий захват вылистывающим роликом одного листа оригинала, и группу маршевых роликов, установленных вдоль зоны сканирования для протяжки через нее по тракту листа оригинала, приемный лоток, размещенный в конце зоны сканирования, модуль считывания, включающий лампу, зеркало и объектив, расположенные по одну сторону от тракта протяжки, и блок программного управления, включающий системную плату, отличающийся тем, что дополнительно содержит воздуховоды, установленные в зоне сканирования, и направляющие листа оригинала, установленные вдоль тракта протяжки, при этом модуль считывания содержит дополнительно, по меньшей мере, еще одну лампу, одно зеркало и один объектив, расположенные по другую сторону от тракта протяжки, а подающий лоток, вылистывающий ролик, противоходовый ролик и маршевые ролики и приемный лоток подключены к индивидуальным двигателям и двигателю приемного лотка соответственно, при этом блок программного управления дополнительно содержит подключенные к системной плате плату управления двигателями соответственно подающего лотка, вылистывающего ролика, противоходового ролика, маршевых роликов, и приемного лотка, плату управления воздуховодами, плату управления лампами, плату управления объективами, к которой подключены считывающие платы, одна из которых соединена с одним объективом, а другая - с другим объективом. 2. Сканер по п. 1, отличающийся тем, что каждый из воздуховодов установлен напротив соответствующей лампы модуля считывания. 3. Сканер по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит датчик наличия листа, размещенный на поверхности подающего лотка под вылистывающим роликом. 4. Сканер по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что вылистывающий ролик содержит датчик первого листа. 5. Сканер по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что вылистывающий ролик снабжен компенсатором, представляющим собой устройство для регулировки давления вылистывающего ролика на лист оригинала. 6. Сканер по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что каждый объектив снабжен фильтром. 7. Сканер по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что приемный лоток выполнен с возможностью регулирования положения в зависимости от изгиба листов с отсканированным изображением. 8. Сканер по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что дополнительно содержит датчик листа с отсканированным изображением из тракта протяжки листов оригиналов, установленный перед приемным лотком. 9. Сканер по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что содержит звуковую карту, подключенную к системной плате. 10. Сканер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что содержит сетевую карту, подключенную к системной плате и предназначенную для подключения сканера к группе компьютеров.