CN208386712U - 一种基于cis传感器的便携式扫描仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于CIS传感器的便携式扫描仪，包括外壳以及设置在所述外壳内部的光学采集组件和数据处理组件，其中，所述光学采集组件包括编码器、CIS传感器和AD采样模块；所述数据处理组件包括FPGA模块、微处理模块、电源模块和液晶显示屏；所述外壳的底部设置有滚动件和扫描窗口，所述编码器连接至滚动件并且能够随所述滚动件滚动，所述FPGA模块分别与编码器、CIS传感器、AD采样模块和微处理模块电连接，所述微处理模块与液晶显示屏电连接。该便携式扫描仪系统能够将扫描仪的位移通过编码器精确地转换成脉冲信号，每隔一定距离扫描一次，提高了扫描的精确度和分辨率，消除了扫描速度对采样的影响。

Description

一种基于CIS传感器的便携式扫描仪

技术领域

本实用新型属于扫描仪技术领域，具体涉及一种基于CIS传感器的便携式扫描仪。

背景技术

扫描仪是利用光电技术和数字处理技术，以扫描方式将图形或图像信息转换为数字信号的装置。扫描仪的传感器主要采用电荷耦合器(CCD)和接触式图像传感器(CIS)，由于CCD需要一套精密的光学系统，故扫描仪体积难以做得很小。便携式扫描仪一般都使用CIS元件，不管是在扫描速度还是操作性方面，都要比一般的平板式扫描仪强出很多。

现有的CIS便携式扫描仪通常仅有光学部件来采集图像，所获取的被扫描对象的图像比例和尺寸严重依赖于扫描过程中操作人员的扫描速度和操作平稳性。因此，该类便携式扫描仪获取的图像内容通常无法直接读取被扫描对象的尺寸信息。另外，现在市场上的大多便携式扫描仪均需在扫描之后连接电脑或传输至显示设备才能查看扫描结果，使用者无法立即了解扫描的效果。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种基于接触式图像传感器的便携式扫描仪系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种基于CIS传感器的便携式扫描仪，包括外壳以及设置在所述外壳内部的光学采集组件和数据处理组件，其中，

所述光学采集组件包括编码器、CIS传感器和AD采样模块；

所述数据处理组件包括FPGA模块、微处理模块、电源模块和液晶显示屏；

所述外壳的底面上开设有扫描窗口，且所述外壳的底部设置有滚动件，所述编码器安装在所述滚动件上，与所述滚动件同步滚动，所述FPGA模块分别与所述编码器、所述CIS传感器、所述AD采样模块和所述微处理模块电连接，所述微处理模块与所述液晶显示屏电连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述外壳的上表面设置有多个控制按键，所述控制按键电连接至所述微处理模块。

在本实用新型的一个实施例中，所述外壳的上表面设置有控制指示灯，所述控制指示灯电连接至所述FPGA模块。

在本实用新型的一个实施例中，所述滚动件包括两个前轮和两个后轮，所述两个前轮分别安装在第一传动轴的两端，所述两个后轮分别安装在第二传动轴的两端，所述编码器安装在所述第一传动轴或所述第二传动轴上。

在本实用新型的一个实施例中，所述编码器包括光电码盘和光电门，其中，所述光电码盘套设在所述第一传动轴上，所述光电门包括相互电连接的发光元件和接收元件，所述光电门设置在所述光电码盘的边缘且所述发光元件和所述接收元件分别位于所述光电码盘的两侧。

在本实用新型的一个实施例中，所述数据处理组件还包括WiFi模块，所述数据处理组件通过所述WiFi模块电连接至上位机。

在本实用新型的一个实施例中，所述数据处理组件还包括存储模块，所述存储模块电连接至所述微处理模块。

在本实用新型的一个实施例中，所述扫描窗口呈长方形。

在本实用新型的一个实施例中，所述外壳的侧壁设置有USB接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的基于CIS传感器的便携式扫描仪能够将扫描仪的位移通过编码器精确地转换成脉冲信号来控制图像采集过程，每个脉冲信号对应的一定的位移，从而提高了扫描的精确度和分辨率，消除了扫描速度对采样的影响，减小了图像畸变。

2、本实用新型的基于CIS传感器的便携式扫描仪上设置有液晶显示屏，方便图像扫描的过程中实时观察扫描的图像效果和质量，并可以立即对扫描图像进行放大、缩小、比对等操作。

附图说明

图1是本实用新型实施例的基于CIS传感器的便携式扫描仪的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的基于CIS传感器的便携式扫描仪的电路示意图；

图3是本实用新型实施例的基于CIS传感器的便携式扫描仪的仰视图；

图4是本实用新型实施例的滚轮与编码器的局部示意图。

附图标记说明如下：

1-外壳；2-编码器；21-光电码盘；22-光电门；3-CIS传感器；4-AD采样模块；5-FPGA模块；6-微处理模块；7-扫描窗口；8-液晶显示屏；9-滚动件；91-前轮；92-后轮；93-第一传动轴；94-第二传动轴；10-控制按键；11-控制指示灯；12-WiFi模块；13-上位机；14-存储模块；15-USB接口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

请一并参见图1和图2，图1是本实用新型实施例的基于CIS传感器的便携式扫描仪的结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的基于CIS传感器的便携式扫描仪的电路示意图。如图所示，本实施例的基于CIS传感器的便携式扫描仪包括外壳1以及设置在所述外壳1内部的光学采集组件和数据处理组件。所述光学采集组件用于对扫描对象进行图像采集，包括编码器2、CIS传感器3和AD(模数转换)采样模块4。CIS传感器3用于对扫描表面进行图像感应并生成模拟图像信号，AD采样模块4用于根据数据处理组件发出的控制信号将CIS传感器3生成的模拟图像信号转换成数字图像信号，并反馈至数据处理组件。所述数据处理组件用于将光学采集前端1所采集的图像数据进行处理和保存，包括FPGA模块5、微处理模块6、电源模块和液晶显示屏8。

外壳1的底部设置有滚动件9，编码器2机械连接至滚动件9并且能够随滚动件9滚动，FPGA模块5分别与编码器2、CIS传感器3、AD采样模块4和微处理模块6电连接，微处理模块6与液晶显示屏8电连接。

所述电源模块电连接至各个电路模块，用于对所有电路模块进行供电。

在本实施例中，外壳1的上表面设置有多个控制按键10，控制按键10电连接至微处理模块6。

在本实施例中，所述数据处理组件还包括WiFi模块12，所述WiFi模块12与上位机13无线连接。

在本实施例中，滚动件9包括两个前轮91和两个后轮92，分别安装在外壳1下表面的前后两端，形成小车结构。两个前轮91通过第一传动轴93连接，两个后轮92通过第二传动轴94连接，所述编码器2安装在第一传动轴93。此外，请参见图3，图3是本实用新型实施例的便携式扫描仪的仰视图。如图3所示，外壳1的下表面设置有长方形的扫描窗口7，扫描窗口7正对着待扫描物体表面，用于使CIS传感器3接收待扫描物体表面图像信号。

进一步地，请参见图4，图4是本实用新型实施例的滚轮与编码器的局部示意图。在本实施例中，编码器2包括光电码盘21和光电门22，其中，光电码盘21为圆心开孔的圆盘状结构，其圆心套在第一传动轴93上，光电门22为凹形结构，包括相互电连接的一个发光元件A和一个接收元件B，光电门22设置在光电码盘21的边缘，使得发光元件A和接收元件B分别位于光电码盘21的两侧。光电码盘21包括沿径向方向间隔的多个透光区域和多个不透光区域，透光区域处设置有致密的光栅，光电码盘21上的总的光栅数量n很大，能达到2000以上，也就是说，光电码盘21上包括彼此间隔的2000多个透光区域和不透光区域。使用时，发光元件A发光，当光通过光栅区域时，接收元件B能检测到发光元件A发出的光，光电门22产生一个脉冲信号。因此，当前轮91转动时，通过第一传动轴93带动光电码盘21转动，光电门22产生脉冲，每个脉冲对应的角度a＝2π/n，其中，n为光栅的个数。前轮91半径r已知，从而可以算出每个脉冲对应位移为s＝2πr/n。由于n的数值能达到2000以上，所以每个脉冲能对应很小的位移，由此来提高扫描的精确度和分辨率。由于前轮91和光电码盘21同轴，在光学采集前端的前轮91稳定行进时，脉冲数和位移是准确对应的，这种准确的对应关系能够消除扫描速度对采样的影响，减小图像畸变。

扫描时，打开电源，该便携式扫描仪完成设备参数的初始化。随后，操作人员将该便携式扫描仪放置在待扫描的位置处，手动推动其在待扫描位置上移动。在行进的过程中，前轮91的转动带动光电码盘21转动，从而产生脉冲信号，该脉冲信号通过连接导线传输至FPGA模块5中，FPGA模块5根据脉冲信号的数量计算前轮91的移动距离，达到预定采样距离后，向AD采样模块4发送采样命令，AD采样模块4进入采样模式。与此同时，FPGA模块5向CIS传感器3发送控制信号，启动CIS传感器3。CIS传感器3通过扫描窗口7获取待扫描区域的模拟图像信息，随后所述模拟图像信息被传输至AD采样模块44。具体地，上述预定采样距离是指AD采样模块4采样一次，该便携式扫描仪前进的距离，所述预定采样距离可以通过FPGA模块5进行编程设定。例如，假设所述预定采样距离为1mm，则光学采集前端1每前进1mm采样1次，并且每次采样得到的图像宽度为1mm，以下将每次采样得到的图像称为单列图像。AD采样模块4将所述单列图像从模拟信号转换成数字数字，并反馈至FPGA模块5。FPGA模块5接收每次AD采样模块4采集到的单列图像，并将这些单列图像数据暂存至FPGA模块5的内部存储空间。图像采集完毕后，FPGA模块5将暂存的所有单列图像数据传送至微处理模块6，微处理模块6将所有单列图像数据整合成完整的图像信息并显示在液晶显示屏8上，操作人员可以通过操作控制按键10完成对图像的操作。在本实施例中，控制按键10包括：返回键，用来返回上一步操作；主界面按键，用来回到操作界面；上传键，启动WiFi上传；放大缩小键，用来缩放图片。

随后，可以将所述完整的图像信息通过WiFi模块12传输至上位机13。在本实施例中，上位机13由通信模块和显示模块组成。通信模块负责接收WiFi模块12上传的图像数据。显示模块有比例尺方便观察尺寸，并且可以完成图像的旋转、缩放、保存和打印等操作。

本实用新型的基于接触式图像传感器的便携式扫描仪系统将编码器连接在滚轮上，从而将滚轮的位移通过编码器精确地转换成脉冲信号，每个脉冲信号对应的一定的位移，从而提高了扫描的精确度和分辨率，消除了扫描速度对采样的影响，减小了图像畸变。

实施例二

在上述实施例的基础上，本实施例的便携式扫描仪系统还包括控制指示灯11，控制指示灯11设置在外壳1的上表面并电连接至FPGA模块5，FPGA模块5向AD采样模块4发送采样命令的同时向控制指示灯11发送信号，使得控制指示灯11闪烁，提醒人们开始采样。

在本实施例中，壳体1的外壁上设置有USB接口15，用于通过外接电源对所述电源模块进行充电或者通过有线的方式连接至上位机或其他移动终端。

在本实施例中，所述数据处理组件还包括存储模块14，存储模块14电连接至微处理模块6，用于对扫描图像数据进行存储。

在本实施例中，微处理模块6为STM32处理模块。

本实施例的便携式扫描仪在其数据处理部分具有液晶显示屏，方便图像扫描的过程中实时观察扫描的图像效果和质量，并可以立即对扫描图像进行放大、缩小、比对等操作。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于CIS传感器的便携式扫描仪，其特征在于，包括外壳(1)以及设置在所述外壳(1)内部的光学采集组件和数据处理组件，其中，

所述光学采集组件包括编码器(2)、CIS传感器(3)和AD采样模块(4)；

所述数据处理组件包括FPGA模块(5)、微处理模块(6)、电源模块和液晶显示屏(8)；

所述外壳(1)的底面上开设有扫描窗口(7)，且所述外壳(1)的底部设置有滚动件(9)，所述编码器(2)安装在所述滚动件(9)上，与所述滚动件(9)同步滚动，所述FPGA模块(5)分别与所述编码器(2)、所述CIS传感器(3)、所述AD采样模块(4)和所述微处理模块(6)电连接，所述微处理模块(6)与所述液晶显示屏(8)电连接。

2.根据权利要求1所述的基于CIS传感器的便携式扫描仪，其特征在于，所述外壳(1)的上表面设置有多个控制按键(10)，所述控制按键(10)电连接至所述微处理模块(6)。

3.根据权利要求1所述的基于CIS传感器的便携式扫描仪，其特征在于，所述外壳(1)的上表面设置有控制指示灯(11)，所述控制指示灯(11)电连接至所述FPGA模块(5)。

4.根据权利要求1所述的基于CIS传感器的便携式扫描仪，其特征在于，所述滚动件(9)包括两个前轮(91)和两个后轮(92)，所述两个前轮(91)分别安装在第一传动轴(93)的两端，所述两个后轮(92)分别安装在第二传动轴(94)的两端，所述编码器安装在所述第一传动轴(93)或所述第二传动轴(94)上。

5.根据权利要求4所述的基于CIS传感器的便携式扫描仪，其特征在于，所述编码器(2)包括光电码盘(21)和光电门(22)，其中，所述光电码盘(21)套设在所述第一传动轴(93)上，所述光电门(22)包括相互电连接的发光元件(A)和接收元件(B)，所述光电门(22)设置在所述光电码盘(21)的边缘且所述发光元件(A)和所述接收元件(B)分别位于所述光电码盘(21)的两侧。

6.根据权利要求1所述的基于CIS传感器的便携式扫描仪，其特征在于，所述数据处理组件还包括WiFi模块(12)，所述数据处理组件通过所述WiFi模块(12)电连接至上位机(13)。

7.根据权利要求1所述的基于CIS传感器的便携式扫描仪，其特征在于，所述数据处理组件还包括存储模块(14)，所述存储模块(14)电连接至所述微处理模块(6)。

8.根据权利要求1所述的基于CIS传感器的便携式扫描仪，其特征在于，所述扫描窗口(7)呈长方形。

9.根据权利要求1所述的基于CIS传感器的便携式扫描仪，其特征在于，所述外壳(1)的侧壁设置有USB接口(15)。