扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪及其扫描方法
技术领域
本发明涉及一种扫描仪,尤其涉及一种通过移动扫描资料托架组件的方式来扫描的扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪及其扫描方法。
背景技术
扫描仪是一种计算机外部仪器设备,其通过捕获实物资料的图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备。所以扫描仪是政府、企事业单位办公自动化的必备工具。现有的扫描仪分为CCD扫描仪、CIS扫描仪和PMT光电倍增管扫描仪三类。其中:CCD扫描仪又称光电耦合器件扫描仪,它通过反光镜头聚焦到光电耦合器单元上,将接收的光信号转换成电信号。CCD扫描仪又包括线型扫描仪和面型扫描仪。其中:
线型扫描仪的原理是:扫描图像画面时,线性的光电耦合器将扫描图像分割成线状,每条线宽约10μm。光线照射到图像原件上所产生的反射光线经反光镜组件再反射到线性光电耦合器单元上。光电耦合器根据反射光线的强弱转换成不同大小的电流,经A/D模数转换,将电信号转换成数字信号,形成一行图像数据。由于是通过镜头聚焦到光电耦合器上直接感光,因此景深较大,对于实物的扫描还原较理想。但由于是边移动边扫描,每扫描线之间间隔的密度由步进马达的精度确定,因此又存在扫描精度低与稳定性低等的问题。
而面型扫描仪是将光电耦合器单元按矩阵方式排列,采集图像的大小是与被扫描原件形成一一对应,属于点阵方式,点与点之间的距离由面型传感器制作时就确定,可达到5μm以内,整个画面同时采集,因此扫描精度高。但是对于大幅面的实物的扫描,需要超大面积的面型传感器,但目前仍存在着技术的困难,无法生产。另外也有采用多个面型传感器通过矩阵组合方式,虽然可通过多个面型传感器同时拍摄影像一次拼接技术来解决大幅画面扫描的问题,但由于需多个面型传感器矩阵排列在各区域同时扫描,还是存在占用扫描空间大和生产成本高的缺点。
发明内容
本发明是为了克服现有技术存在的上述缺点,而提供的一种采用由多个面型扫描单元排列为一排、使扫描资料托架组件移动进行拍摄扫描的大幅面扫描仪。该扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪在扫描过程中结合了面型扫描仪扫描拍摄感光速度快、精度高的优点,再结合使用多通道数据传输技术与多线程影像处理技术,将每个面型传感器组件单元成像的多幅区域图文同时下载到计算机主机中通过影像处理软件完成自动影像拼接,既提高了扫描精度,又提高了扫描速度,且节约了生产成本。
为了实现上述目的,本发明扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪,包括:机架、设置在机架上的由多个面型扫描单元组成的扫描元件组和扫描资料托架组件、以及控制扫描元件组的扫描动作和处理扫描后的图文的计算机主机;每个面型扫描单元均包括一面型传感器组件、一光学镜头组件、影像处理模块、图文数据暂存芯片、数据传输电缆、以及控制该面型扫描单元扫描拍摄的快门组件;其特点是,所述的扫描元件组的各面型扫描单元排列成一排,固定在机架上,位于所述扫描资料托架组件的上方或下方,扫描元件组的各面型扫描单元的光学镜头组件均朝向扫描资料托架组件;还包括一扫描资料托架组件水平移动机构,与所述扫描资料托架组件固定连接,驱动扫描资料托架组件作水平移动。
上述扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪,其中,所述的扫描元件组设置在所述扫描资料托架组件的上方;所述的扫描资料托架组件包括资料托架和压在资料托架顶部的透光压板。
上述扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪,其中,所述的扫描元件组设置在所述扫描资料托架组件的下方;所述的扫描资料托架组件包括资料托架和盖在资料托架顶部的罩盖。
上述扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪,其中,所述扫描资料托架组件水平移动机构包括设置在机架上的一对水平导轨、设置在水平导轨上的一移动支架、以及驱动该移动支架在该水平轨道上移动的移动部件;所述的扫描资料托架组件与所述移动支架固定连接;所述的移动部件采用电机驱动滑轮或齿轮移动的方式,或者采用蜗轮蜗杆驱动的方式。
上述扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪,其中,还包括一组扫描控制开关和一扫描结束切换开关;所述的一组扫描控制开关设置在至少一侧水平导轨上,每组扫描控制开关中的相邻两个扫描控制开关之间的距离以每扫描一次的图文的幅宽大小为基准;所述扫描元件组的各面型扫描单元的快门与每个扫描控制开关并联连接;所述的扫描结束切换开关设置在机架与所述移动支架的末端对应的位置;在扫描阶段,扫描控制开关打开,扫描结束切换开关关闭,当移动支架前进经过每一扫描控制开关上时,触动该经过的扫描控制开关,同步启动各面型扫描单元扫描一次;扫描结束,扫描结束切换开关被移动支架触动,扫描结束切换开关打开,扫描控制开关关闭,移动支架返回行程。
上述扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪,其中,所述的一组扫描控制开关的数量是根据扫描资料托架组件的有效扫描幅度与每个面型扫描单元每次扫描的幅宽之比而定;相邻两个扫描控制开关之间的距离以每扫描一次的图文的幅宽大小为基准,并且,相邻两幅图文之间有至少10像素的用于拼接识别的边缘重叠。
采用上述扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪进行扫描的方法,其特点是,包括以下步骤:
a、将扫描元件组的多个扫描部件单元间隔排列为一行,固定在机架上,位于所述扫描资料托架组件的上方或下方,各面型扫描单元的光学镜头组件均朝向扫描资料托架组件;并调整各扫描部件单元的扫描幅度为一致;所述的多个扫描部件单元中的每个扫描部件单元均包括一面型传感器组件、一光学镜头组件、数据传输电缆、以及控制该扫描部件单元进行扫描拍摄的快门组件;所述的各扫描部件单元的快门组件中的快门启动开关均与各扫描控制开关并联连接,在触发时能同时开启所有的快门,同步拍摄扫描;
b、扫描启动时,所述的扫描资料托架组件水平移动机构作匀速水平移动到扫描元件组的下方或上方,触动第一个扫描控制开关,扫描元件组的多个扫描部件单元同步作第一次扫描拍摄,同时在第一拍摄完毕与第二次拍摄之前的间隔时间内,各扫描部件单元内的影像处理模块同时各自独立完成影像处理并存入各个扫描部件单元内的图文数据暂存芯片之中;
c、扫描资料托架组件水平移动机构继续向前水平移动;该扫描资料托架组件水平移动机构每移动的距离相当于所述面型扫描单元扫描一次的一幅图文的幅宽距离、且与相邻的一幅图文的边缘有便于计算机识别拼接的边缘重叠时,触动后一个扫描控制开关,所述的各个扫描部件单元的快门组件再次同步启动,对该移动后所处的区域范围内的被扫描资料同步扫描一次,各扫描部件单元内的影像处理模块同时各自独立完成影像处理并存入各自扫描部件单元内的图文数据暂存芯片之中;
d、重复步骤c的动作;扫描元件组的各扫描部件单元按扫描仪的扫描资料托架组件的有效扫描面积进行n次扫描;所述的n为大于等于1的正整数;
e、每个扫描部件单元分别将每次拍摄的影像内容一幅一幅记录下来,按序贮存在各自扫描部件单元的图文数据暂存芯片中;
f、全部扫描结束后,计算机主机采用多通道数据传输技术和多线程影像合成技术对各扫描部件单元的传感器组件按序拍摄的多幅区域图片进行拼接,还原成原始的画幅。
上述扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪进行扫描的方法,其中,步骤d中所述的扫描次数是根据扫描资料托架组件的有效扫描幅度与每个面型扫描单元每次扫描的幅宽之比而定;相邻两个扫描控制开关之间的距离以每扫描一次的图文的幅宽大小为基准,并且,相邻两幅图文之间有至少10像素的用于拼接识别的边缘重叠。
上述扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪进行扫描的方法,其中,步骤f所述的计算机主机采用多通道数据传输技术和多线程影像技术对各扫描部件单元的传感器组件拍摄的多幅图片进行拼接包括以下步骤:
f-1、计算机主机中的扫描影像处理软件通过多通道宽带数据传输系统,把每个扫描部件单元的图文数据暂存芯片中的多幅影像资料同时并行下载到计算机主机中,并存储在各自对应的文件夹中;
f-2、计算机主机中的影像处理软件通过多线程技术同步对f-1步骤中得到的各扫描部件单元的各幅图文进行首尾拼接,使每个扫描部件单元拍摄的多幅图片形成多个条幅图文;
f-3、最后计算机主机中的影像处理软件再将f-2步骤形成的多个条幅图文横向拼接,完成大画幅资料的拼幅工作。
上述扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪进行扫描的方法,其中,所述的每个扫描行程中的每次扫描的启动可由扫描资料托架组件水平移动机构触发一组扫描控制开关中的每个扫描控制开关来控制,也可由厂家设定的扫描资料托架组件水平移动机构的移动速度而定;每次扫描行程结束,由一扫描结束切换开关控制扫描资料托架组件水平移动机构返回,同时控制扫描控制开关不工作。
由于本发明采用了以上的技术方案,其产生的技术效果是明显的:
1、采用一字排列固定在机架的较少的面型扫描单元及与移动的扫描资料托架相结合的结构和工作方式,既有面型扫描仪的高速影像转化特点,又具有线性扫描仪的传感器组件少的特点,大大降低了产品本身的成本。
2、工作的现场要求较低,不需要特殊的工作环境与伺服系统,操作者便于操作.
3、扫描时,扫描资料托架在移动支架的运载下移动到多个面型扫描单元的上方或下方,多个面型扫描单元在控制开关的控制下按被扫描画幅的长度进行多区域拍摄,每个面型扫描单元先将每次拍摄的区域图文内容一幅一幅扫描下来,再由各扫描部件单元内的影像处理模块将各影像暂存在各自扫描部件单元的图文数据暂存芯片中,计算机主机再通过多通道数据传输技术将每个扫描部件单元拍摄的影像图文下载到该计算机主机中,然后再通过计算机多线程影像处理技术,将各影像图文按序拼接为整幅图文,从而实现大画面资料的扫描。由于采用了多通道数据传输和多线程影像处理技术,使该扫描仪的工作速度大大提高。
4、由于采用实时影像检测技术,只要操作者将被扫描的资料放入扫描资料托架上,就可以及时对将要扫描的资料进行实时预览,不需要对资料进行预扫描,可大大减少扫描资料的时间,减轻操作者的劳动强度。
附图说明
本发明的具体结构由以下的实施例及其附图进一步描述。
图1是本发明扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪的一种实施例的整体结构示意图。
图2是本发明扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪的另一种实施例的整体结构示意图。
图3是本发明扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪的工作原理示意图。
具体实施方式
请参阅图1,图1是本发明扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪的一种实施例的整体结构示意图。本发明扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪包括:机架11、设置在机架上的由多个面型扫描单元组成的扫描元件组12、扫描资料托架组件(也称为文稿台)13、以及控制扫描元件组的扫描动作和处理扫描后的图文的计算机主机14、操作面板15、显示屏16。还包括一驱动扫描资料托架组件水平移动的扫描资料托架组件水平移动机构2。
所述的扫描元件组12由多个面型扫描单元121组成,各面型扫描单元排列成一排,固定在所述机架上,设置在所述扫描资料托架组件的上方,各面型扫描单元的光学镜头组件均朝向扫描资料托架组件13;在扫描元件组与扫描资料托架组件之间设有扫描空间A。每个面型扫描单元121均包括一面型传感器组件1211、一光学镜头组件1212、影像处理模块、图文数据暂存芯片、数据传输电缆、以及控制该面型扫描单元扫描拍摄的快门组件(未图示)。本实施例采用已有的数码照相机作为面型扫描单元。所述的各面型扫描单元的输出端通过数据传输电缆与计算机主机中的图像处理模块电连接;所述的面型传感器组件和光学镜头组件的工作启动端同步受功能开关的控制。所述的扫描资料托架组件13包括资料托架131和压在资料托架顶部的透光压板132;所述的透光压板采用翻转式。
本发明扫描资料托架组件移动的大幅面扫描仪中,所述扫描资料托架组件水平移动机构2包括设置在机架上的一对水平导轨21、设置在水平导轨上并可沿该水平轨道移动的一移动支架22、以及驱动该移动支架在该水平轨道上移动的移动部件23;所述的扫描资料托架组件固定在所述移动支架上,所述移动部件23采用电机驱动滑轮或齿轮移动、或蜗轮蜗杆驱动的方式移动。本实施例中例举采用蜗轮蜗杆驱动的方式进行说明。为了节省资源,本实施例利用一侧的导轨其上设有螺纹作为蜗杆传动轴231,该传动轴的一端设有一个减速齿轮;驱动电机232的输出轴也设有与减速齿轮啮合的主齿轮;在移动支架的位于资料托架两侧各设有一导套233,其中套在蜗杆传动轴231上的导套设有内螺纹,构成与蜗杆传动轴231适配的蜗轮。当操作者启动扫描仪工作,电机通过主齿轮驱动减速齿轮,减速齿轮驱动蜗杆传动轴旋转,带动资料托架组件匀速移动。
该结构中,另一侧水平导轨仍为光滑的,为减少移动时该侧水平导轨与导向套之间的摩擦力,可在该另一侧导向套内设有滑轮(未图示),当电动驱动机构驱动螺杆传动、带动移动支架移动时,该滑轮在所述该另一侧水平导轨上滑动。
所述移动部件的移动与各面型扫描单元扫描的动作的控制可有以下几种:
一种是在出厂时,将电动驱动机构的电动机移动一个扫描幅宽的距离的时间与面型扫描单元扫描拍摄该幅图文的间隙时间调试为相一致。使用时,只要打开工作按钮,电动驱动机构便驱动移动支架移动、到一定的幅宽距离时面型扫描单元的快门组件自动拍摄工作。
另一种是采取设置一组扫描控制开关和一扫描结束切换开关来控制扫描动作,如图1所示,在扫描资料托架组件水平移动机构2的一侧水平导轨(也可在两侧水平导轨)间隔设置一组扫描控制开关31,并在与移动支架的末端对应的机架部位设置一扫描结束切换开关32。在扫描阶段,移动支架前进行程时,受扫描仪工作启动按钮的控制,行程切换开关打开,移动支架移动到各扫描控制开关上时,触动该经过的扫描控制开关,启动面型扫描单元扫描拍摄一次。所述的一组扫描控制开关的数量是根据扫描资料托架组件的有效扫描幅度(该有效幅度指扫描资料托架组件上限定的可容纳被扫描资料的最大幅度)与每次扫描的幅宽之比而定。相邻两个扫描控制开关之间的距离以每扫描一次的幅宽大小为基准,并且在每个面型扫描单元每次扫描拍摄时,相邻两幅的图文边缘有一个边缘重叠,该边缘重叠是为了使计算机识别每幅之间的连接位置,重叠的部分约等于10个像素。本实施例中是将第一个扫描控制开关设置在位于第一幅幅宽的中央,第二、第三、第四个扫描控制开关相继按幅宽等距离排列设置。扫描结束,移动支架返回行程时,扫描结束切换开关32打开,提供反向电流,驱动直流电机反向移,扫描资料托架组件水平移动机构返回,扫描控制开关不动作。
该次扫描全部完成后,移动支架移到轨道的另端,触发该扫描结束切换开关,该扫描结束切换开关32后启动,由计算机主机采用多通道数据传输技术和多线程影像处理技术将各扫描部件单元的传感器组件拍摄的多幅图片通过扫描影像处理软件进行拼接,还原成原始的画幅,从而实现大画面资料的扫描。
请参阅图2,图2是本发明的整体结构的另一种实施例的立体示意图。同样,本实施例的本发明超大画幅扫描仪,包括:机架41、设置在机架上的扫描元件组42、扫描资料托架组件43、计算机主机44、以及设置功能开关的操作面板45、显示屏46。还包括一扫描资料托架组件水平移动机构5。与上述实施例不同的是:所述的扫描元件组42设置在所述扫描资料托架组件的下方。所述的扫描资料托架组件水平移动机构5包括设置在机架上的一对水平导轨511、512、设置在水平导轨上的一移动支架52、以及设置在移动支架底部并可沿该水平轨道移动的移动部件53。
所述的扫描资料托架组件43固定在移动支架52上,移动支架上位于扫描资料托架组件的两侧对应一对导轨的部位分别设置导向套521。所述的移动部件53包括设置在移动支架底部的至少一蜗杆传动轴531,所述蜗杆传动轴531的一端设有减速齿轮532;所述的移动支架底部对应于蜗杆传动轴的部位设有一带内螺纹的孔533,该孔533的内螺纹与蜗杆传动轴531的外螺纹适配。还包括一驱动电机534,该驱动电机533的输出轴设有一主齿轮535。扫描工作时,驱动电机通过主齿轮驱动减速齿轮,减速齿轮驱动蜗杆传动轴旋转,带动扫描资料托架组件匀速移动。
同样,本实施例还包括在一侧水平导轨间隔设置一组扫描控制开关61,并在与移动支架的末端对应的机架部位设置一扫描结束切换开关62。其控制扫描动作的原理与上述实施例相同,故不赘述。
关于移动部件驱动移动支架移动的方式还有很多,例如包括采用电机牵引的方式、气动或液压传动的方式等等,不一一例举。
本发明还可在机架上两侧设置光源及光线反射设置部件例如图1中的17、图2中的45,以解决晚上和光线不足的环境下扫描的问题。光源安装在水平移动支架的两侧,由遮光罩将光源聚集到资料托架透光压板上。
本发明还可在机架的扫描元件组的中央再置一实时监控摄影器组件例如图1中的18、图2中的7,实时检测摄像头面向所述资料托架组件,并与液晶显示屏连接。该实时监控摄影器组件可以是一个广角摄像头,通过计算机主机的视频输出线与显示屏电连接。可预先监控扫描的位置。
请参阅图3,并配合参阅图1、图2。本发明超大画幅扫描仪的工作原理:
通过固定件将多个面型扫描单元例如图3中显示3个面型扫描单元81、82、83一字排开固定在机架上,并通过高速数据传输电缆将各面型扫描单元的输出端与设在扫描仪机架内的计算机主机的数据输入接口连接,以便及时地将每个面型扫描单元的面型传感器组件内贮存的影像资料下载到计算机主机中,供影像处理软件进行处理。
扫描资料托架组件处于初始位置,将大幅面待扫描资料放在扫描仪的扫描资料托架组件的托架上,面向各面型扫描单元,将扫描资料托架组件的压板压在被扫描资料上。接通电源,光源点亮(在白天有日照的环境下可无需光源),在描仪箱体中央设置实时监控摄影器组件例如广角摄像仪将资料影像通过视频电缆传送到设在扫描仪机架的液晶显示屏上,进行预览。(如不设实时监控摄影器组件,则可通过各面型扫描单元将其实时采集的资料影像通过视频电缆传送到设在扫描仪机架的液晶显示屏上预览,)供操作者检测被扫描的大幅面资料的内容及画面的摆放是否正确。
当确认资料无误后,操作者按下设在扫描仪操作台上的扫描功能按钮,扫描仪开始扫描工作。设在移动支架上的驱动电机的电源被导通,驱动扫描资料托架组件水平移动机构的移动支架在扫描仪的水平导轨上作水平匀速移动。
由于在扫描仪的水平导轨上等距离地设置着一组扫描控制开关,这些开关分别用于控制各面型扫描单元快门组件启动。扫描启动时,所述的移动支架作匀速移动,当移动到多个面型扫描单元下方或上方时,移动支架的导套触到第一个扫描控制开关时,多个面型扫描单元同时作第一次扫描拍摄。各扫描部件单元内的影像处理模块同时对该第一次扫描拍摄的图文进行成像处理并暂存于扫描部件单元的图文数据暂存芯片中。本实施例各面型扫描单元均采用数码相机构成。所述的扫描资料托架组件每移动的距离相当于每个面型扫描单元扫描幅度F(图中用实线围成的区域)的幅宽距离、且与相邻的一幅图文的边缘有至少10像素的边缘重叠时(该边缘重叠供软件识别拼接部分)时,就会压到一个扫描控制开关,移动支架上的各面型扫描单元的快门组件会同步启动一次,每个面型扫描单元的光学镜头所对应的被扫描的资料影像100进行一次曝光,如图3所示。同时采用多线程技术,各扫描部件单元同步对该次扫描拍摄的图文进行成像处理。
重复上述步骤的动作,扫描元件组的各扫描部件单元按扫描仪的扫描资料托架组件的有效扫描面积进行n次扫描;所述的n为大于等于1的正整数。本实施例图3中设置了三个面型扫描单元81、82、83,每个面型扫描单元每个工作周期共扫描4幅图f1、f2、f3、f4。扫描时,移动支架每将扫描资料托架组件上的待扫描资料匀速送到扫描元件组下方时,触动一个扫描控制开关,各面型扫描单元分别同时扫描,并将每次拍摄的图文内容一幅一幅扫描下来,贮存在各自面型扫描单元的图文数据暂存芯片中。当整个移动支架完成整个行程后,例如到从f1移动到f4位置、并该次工作周期最后扫描完成时,移动支架的端部触发扫描结束切换开关,通过设在扫描仪的主机箱内的计算机影像处理软件下达影像下载操作指令,全部扫描结束后,计算机主机通过多通道数据传输技术和多线程影像处理技术将各扫描部件单元的传感器组件拍摄的多幅区域图片经扫描影像处理软件进行拼接,还原成原始的画幅,从而实现大画面资料的扫描。所述的计算机主机采用多通道数据传输技术、多线程影像处理技术对各扫描部件单元的传感器组件拍摄的多幅区域图片进行拼接主要包括:计算机主机采用多通道数据传输技术将扫描部件单元的图文暂存芯片中暂存的各幅区域图文下载到计算机主机中,然后通过多线程影像处理技术将每个扫描部件单元扫描的各幅区域图文按序与列经影像处理软件进行首尾拼接,使每个扫描部件单元拍摄的多幅区域图文拼接成一个条幅图文;最后再由影像处理软件将形成的多个条幅图文横向拼接,完成大画幅资料的拼幅工作。该被扫描资料的还原,可在液晶显示屏上显示出来,同时贮存计算机的硬盘上。也可根据操作者的要求将扫描仪后的数字文件通过刻录成光盘保存,或上传到服务器中,供以后调用。
本发明具有扫描幅度大、速度快、占用扫描空间小、扫描精度高、画面还原效果真实、生产成本低的优点。