CN217428218U - 一种基于线性扫描头的快速扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于线性扫描头的快速扫描装置，包括：主体基座，其包括用于放置实体扫描对象的置物平台；移动支架，其活动连接于主体基座，并配置为沿主体基座纵向于置物平台两侧移动；扫描部，其在横向上延伸跨过置物平台，并按照随移动支架的移动而于置物平台上方运动的方式连接至移动支架，其中，扫描部包括：与实体扫描对象呈非接触状态的线性扫描阵列，线性扫描阵列包括沿主体基座横向间隙排布的若干图像采集单元；以及与图像采集单元的安装面处于同一中心平面的多个光源，光源间隙定向于主体基座的横向方向，且光源的出射方向与图像采集单元的接收方向保持一致。

Description

一种基于线性扫描头的快速扫描装置

技术领域

本实用新型涉及扫描装置技术领域，尤其涉及一种基于线性扫描头的快速扫描装置。

背景技术

扫描仪通常被用于计算机外部仪器设备，通过捕获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。扫描仪对照片、文本页面、图纸图画、照相底片，甚至纺织品、标牌面板、印制板样品等三维对象都可作为扫描对象，提取和将原始的线条、图形、文字、照片、平面实物转换成可以编辑及加入文件中的装置。近些年来，用扫描仪装置读取扫描对象保存所生成的图像数据并在个人计算机等上使用的机会逐渐增加。

CN209134504U公开了一种非接触式光源变向调节平台扫描仪，属于扫描仪领域，其包括扫描机架，所述扫描机架上设置有扫描平台和安装立柱，所述安装立柱上设置有打光组件以及捕捉扫描稿件反射光线的扫描组件，所述打光组件包括灯罩和设置于灯罩内的光源，所述灯罩朝向扫描平台的一侧设置有调节光栅，所述调节光栅延其中心180°旋转后仍可安装于灯罩上，所述调节光栅包括格栅框以及倾斜设置于格栅框内的格栅板，所述格栅板沿格栅框的长度方向阵列设置。本实用新型具有可改变光源的照射角度，并通过接收不同角度的反射光，以使得扫描成像后具有较为逼真的立体感的效果。

CN203632746U公开了一种大幅面非接触平台式扫描仪，包括单维扫描移动平台、二维相机承载台和光源旋转承载台，所述单维扫描移动平台用于承载被扫描物体，在机架上方设置有水平向布置的台面，所述台面能够沿水平横向直线位移；所述二维相机承载台由垂向升降台、纵向平移台与相机组成，能够驱动所述相机沿垂向以及纵向平移，所述光源旋转承载台是在所述垂向升降台上设有能够垂向位移与横向位移的光源支撑板，所述光源支撑板两端各设有一个能够绕纵向轴旋转的光源座，所述光源座的中心位置设有灯管，所述光源座的边缘位置固定有灯罩。本实用新型的优点在于，扫描过程中对原稿无拉伸、撕扯等作用，可最大限度地保护文物类原稿；扫描幅面大，精度高。

然而现有技术所提供的多数平台扫描仪普遍存在着：较低的电气及机械集成度使得自身的体积及重量增加，导致空间占用率过大；其次，部分扫描仪的上手难度较高，一般需要专人演示指导，操作不友好；此外，一些扫描仪的扫描效率低，且在扫描幅面尺寸及厚度范围方面存在较大的局限性，故很难保证在具有较小占空比的同时，满足以低成本大批量获取高清图像的需求。因此，现有技术仍有亟待解决的至少一个或多个技术问题。

实用新型内容

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种基于线性扫描头的快速扫描装置，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于线性扫描头的快速扫描装置，至少包括：

主体基座，其包括用于放置实体扫描对象的置物平台；

移动支架，其活动连接于主体基座，并配置为沿主体基座纵向于置物平台两侧移动；

扫描部，其在横向上延伸跨过置物平台，并按照随移动支架的移动而于置物平台上方运动的方式连接至移动支架，

其中，扫描部承载有与实体扫描对象呈非接触状态的线性扫描阵列，线性扫描阵列包括沿主体基座横向间隙排布的若干图像采集单元。

优选地，扫描部还包括间隙定向于横向方向上的多个光源，其配置为与图像采集单元的安装面处于同一中心平面，且光源的出射方向与图像采集单元的接收方向保持一致。

优选地，扫描部设置有用于调整图像采集单元与置物平台的竖向间距的调节组件，调节组件至少包含传动地连接于图像采集单元的可调丝杠。

优选地，本实用新型的扫描装置还包括：

控制台，其机械连接至主体基座，并以控制调节移动支架和/或扫描部的工作状态的方式信号连接于移动支架和/或扫描部。

优选地，移动支架包括分设于主体基座横向两侧的悬臂和沿横向延伸连接至悬臂之间的横梁，

其中，

悬臂构造为沿置物平台竖向延伸并超出置物平台至预设距离。

优选地，主体基座沿竖向靠近于置物平台一侧构造有横向贯通的通槽，其中，

移动支架的横梁在通槽内横向延伸且两端分别连接至移动支架的悬臂，且悬臂部分活动嵌合于由通槽横向两侧构造出的导轨。

优选地，主体基座内设置有用于驱动移动支架运动的驱动组件，且驱动组件电性连接于控制台，

其中，驱动组件包括传动皮带和步进电机，传动皮带分别与移动支架和步进电机连接。

优选地，置物平台至少部分区域被配置为用于吸附实体扫描对象的吸风区域，吸风区域由若干沿置物平台竖向导通于置物平台的吸风口或吸风槽构成，且吸风区域流体连通于用于提供抽吸作用力的抽吸组件。

优选地，吸风区域包括第一吸风区域和第二吸风区域，其中，

第一吸风区域配置在置物平台的周侧，其由沿置物平台横向和/或纵向侧延伸且彼此独立或连通的多个吸风槽构成；

第二吸风区域配置在置物平台的中部，其由若干间隙定向于置物平台横向和/或纵向的多个吸风口构成。

优选地，控制台包括彼此电性连接的用于编辑控制参数的输入装置和用于输出控制结果的输出装置。

本实用新型的有益技术效果包括：

1、本实用新型将高度集成的线性多镜头扫描阵列与模块化、电气化的运动结构高度集成，实现质量轻、占空比小的优点，同时便于设备的安装及维护；

2、本实用新型具备清晰简洁的操作界面，可操作性强，能够显著降低学习成本；

3、本实用新型采用高精度的多镜头线性扫描阵列，具备优异的扫描效率，以及具有扫描幅面尺寸和厚度的大范围优势。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种优选实施方式的基于线性扫描头的快速扫描装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种优选实施方式的扫描部的轴测示意图；

图3是本实用新型提供的一种优选实施方式的扫描部的正视图；

图4是本实用新型提供的一种优选实施方式的移动支架内部的结构示意图。

附图标记列表

100：主体基座；200：置物平台；300：移动支架；400：控制台； 500：扫描部；600：图像采集单元。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本实用新型提供了一种基于线性扫描头的快速扫描装置，如图1所示，可以包括以下部件之一：

主体基座100，其至少具备用于承载实体扫描对象的置物平台200；

移动支架300，其活动连接于主体基座100，并配置为沿纵向方向在置物平台200两侧移动；

扫描部500，其在横向方向上延伸跨过置物平台200，并以随移动支架 300的移动而于置物平台200上方运动的方式可拆卸连接至移动支架300，

其中，扫描部500内安装有线性扫描阵列，该线性扫描阵列由间隙定向于横向方向上的多个图像采集单元600构成，该线性扫描阵列用于在移动支架300的驱动下以非接触方式可移动地扫描承载于置物平台200之上的实体扫描对象；

控制台400，其配置于主体基座100沿纵向方向的一端，并机械和/或通信连接于扫描部500和移动支架300，该控制台400用于控制移动支架 300的移动以及处理经由扫描部500扫描获取的实体扫描对象的图像。

根据一种优选实施方式，如图1所示，移动支架300至少包括分布于主体基座100两侧的悬臂结构，该悬臂结构配置为在置物平台200高度方向上延伸并超出置物平台200表面至预设距离。

根据一种优选实施方式，移动支架300还包括用于连接主体基座100 两侧悬臂结构的横梁。具体地，主体基座100靠近置物平台200的至少部分实体被构造为横向贯通主体基座100的通槽，主体基座100两侧的悬臂可通过横穿该通槽的横梁相连。

进一步地，主体基座100顶部通槽的横向两侧可构造出用于移动支架 300的悬臂移动的导轨，至少部分悬臂活动嵌合于该导轨，且由该通槽于主体基座100内限定出的空间可作为移动支架300的横梁的运动空间，以及导轨限定的空间可作为悬臂的移动路径。

根据一种优选实施方式，通过固定件(例如螺母、螺栓)可将用于扫描实体扫描对象的扫描部500的横向两端分别与移动支架300的悬臂结构连接固定，并且与移动支架300的悬臂连接后的扫描部500是以非接触的方式悬空于置物平台200或实体扫描对象上方的。特别地，通过控制台400 能够控制移动支架300沿实体扫描对象纵向移动，从而驱动扫描部500沿实体扫描对象纵向移动，以同步完成对实体扫描对象的非接触式扫描成像。优选地，本实用新型中，移动支架300采用高精度运动滑台，体积小，结构紧凑且精度高。

根据一种优选实施方式，主体基座100内可设置有用于驱动移动支架 300运动的驱动组件。具体地，该驱动组件可包括T型传动皮带和步进电机，并且T型传动皮带分别与移动支架300和步进电机机械连接。特别地，在通过控制台400驱动步进电机工作的情况下，T型传动皮带可基于步进电机的机械传动在主体基座100的竖直平面内产生运动，并可驱动与其机械连接的移动支架300沿主体基座100纵向运动。优选地，本实用新型中，为了精确控制扫描部500的步进扫描速度，可设置例如光栅尺等步进检测组件来实时检测移动支架300或扫描部500的步进精度。在一些可选实施方式下，移动支架300或扫描部500的步进速度可控制在0cm/s～50cm/s，步进精度控制在约5μm，扫描速度最大可达约30m/min。

根据一种优选实施方式，驱动组件的T型传动皮带可连接于移动支架 300的悬臂间的轴体或横梁，以在步进电机的机械驱动下，T型传动皮带能够驱动该轴体或横梁沿主体基座100纵向运动，从而带动移动支架300的两侧悬臂运动，以完成通过移动支架300以带动扫描部500于置物平台200 上方运动从而对实体扫描对象进行非接触式扫描之目的。

根据一种优选实施方式，为了使纸质的实体扫描对象尽可能充分贴合于置物平台200而不至于出现翘起、卷边、褶皱等影响扫描图像质量的现象，本实用新型中，主体基座100顶部的置物平台200可配置为吸风平台。具体地，例如可在置物平台200部分表面，譬如置物平台200中部或四周至少部分区域处构造吸风口或吸风槽(图中未示出)，并且可在置物平台200 远离实体扫描对象的背侧设置抽吸组件(例如抽风设备)，该抽吸组件的抽气口连通至置物平台200的吸风槽或吸风口。进一步地，通过抽吸组件提供负压环境，使得实体扫描对象能够在环境大气压作用下贴靠置物平台200。特别地，为了增强对实体扫描对象的吸附能力，吸风口优选以高密度排列。特别地，抽吸组件可以安装于主体基座100的腔室内。

根据一种优选实施方式，为了增强置物平台200对实体扫描对象的吸附作用，以使实体扫描对象能够尽可能平整地铺设在置物平台200之上，可对置物平台200构造出彼此不同的吸风区域。具体地，例如在置物平台200 为大致长方形平面时，可在对应置物平台200四周边缘位置处各自开设至少一道竖向贯通的吸风槽，并将由四周吸风槽构成的吸风区域作为第一吸风区域。优选地，各边的吸风槽可以是各自独立也可以是彼此连通。进一步地，可在置物平台200的大致中部区域开设若干间隙高密度排列的吸风口或吸风孔，并将由中部若干吸风口或吸风孔构成的吸风区域作为第二吸风区域。特别地，第一吸风区域和第二吸风区域可各自连接彼此可独立驱动的抽吸组件，以在对具有不同尺寸或厚度的实体扫描对象进行扫描成像时，根据实际尺寸或厚度的差异化需求，选择性地启动不同吸风区域所对应的抽吸组件，以提供具有不同吸附强度或吸附面积的负压作用力。例如，对于尺寸较小的实体扫描对象而言，可仅导通位于置物平台200中部的第二吸风区域，而对于尺寸较大的实体扫描对象而言，则需要导通位于置物平台200四周的第一吸风区域，以增大对实体扫描对象的吸附面积，尤其是对于大尺寸实体扫描对象边角处的吸附强度。

根据一种优选实施方式，在对本实用新型的置物平台200引入吸风口或吸风槽结构后，为了避免纸质的实体扫描对象因过强抽吸力而被引入至吸风口或吸风槽内，优选可在置物平台200与实体扫描对象之间设置用于物理隔断实体扫描对象与吸风口或吸风槽的网状挡板，并且网状挡板的网格优选以小直径、高密度的方式进行排布。

根据一种优选实施方式，如图1至图3所示，本实用新型中，扫描部 500具有大致呈长方体的壳体，该壳体内部安装有多镜头线性扫描阵列。优选地，该线性扫描阵列由定向于横向方向上的多个图像采集单元600间隙排列组成。可选地，图像采集单元600可以是照相机、摄像机等图像采集设备。优选地，针对于实体扫描对象的电子图像是通过对多个图像采集单元600所捕获的局部图像进行拼接处理形成的。

具体地，在本实用新型中，图像采集单元600为扫描相机，且扫描相机的镜头优选采用高分辨率的成像质量稳定的定焦镜头，其中，视域采集每镜头最优部分，以能够完全覆盖相机图像传感器的尺寸。特别地，本实用新型中扫描相机的数量例如可以为5个、6个，或是其它奇数或偶数数目。需要理解的是，本实用新型中对于各元件数量的说明只是为了便于理解，而不应视为对于本实用新型结构的限制。

进一步地，扫描部500内部设置有光源，且光源配置可以为高亮度条形或线性光源，光源与镜头和/或相机处于同一个中心平面，且光源光线的出射方向优选与相机镜头及图像传感器的接收方向一致。可选地，扫描部500 内部的光源可以是LED灯。特别地，当光源的出射方向与扫描相机的接收方向一致时，将有更多的光线提供至实体扫描对象幅面上，以提高经由扫描相机捕获的实体扫描对象的图像亮度以及色彩清晰度，从而确保电子图像的成像质量。

根据一种优选实施方式，如图1所示，本实用新型的控制台400可以包括彼此机械和/或信号连接的输出装置和输入装置，且该控制台400优选设置于主体基座100沿纵向的一端。具体地，控制台400的输出装置可包括显示屏、声光警报器等。输入装置可包括由鼠标、键盘、麦克风等部件构成的操作台。

优选地，通过控制台400的操作台可以编辑输入控制调节参数，以控制移动支架300沿扫描装置主体纵向的运动，并且通过控制台400的处理器可以对经由扫描部500采集的图像进行图像处理、拼接操作，而针对本实用新型的扫描装置的控制调节及图像处理优化过程及结果均能够在输出装置的显示屏上实时展示，若扫描装置运行过程出现问题，则通过声光警报器可以向操作人员发出预警信息。特别地，本实用新型中，显示屏优选采用可触摸屏，并且可触摸屏侧部搭配有可操作旋钮/按钮，例如电源开关、紧急制动开关、以及吸风平台开关。

根据一种优选实施方式，当扫描部500内的扫描镜头于扫描区域或图像采集区域内出现错位时，可通过校准软件调校焦点以使所有扫描镜头的焦点重新处于同一水平线之上。优选地，每个镜头均可配置独立的驱动马达，并且可通过各自独立的校准软件对各个扫描镜头的焦点进行校准，而针对于各独立驱动马达的调节则可通过控制台400完成。

根据一种优选实施方式，在本实用新型中，线性扫描阵列中的多个扫描相机可被固定至同一载体之上，并可通过高精度的双丝杠无极调节线性扫描阵列的高度(即线性扫描阵列与实体扫描对象之间的间距)，使得多个扫描相机可同时被抬升至同一高度。图4示出了一种优选实施方式下移动支架 300内部的结构示意图，且具体示出了一种丝杠驱动结构，当需要调节线性扫描阵列与实体扫描对象间的竖向间距时，例如可通过控制图4所示的丝杠的顺时针或逆时针转动，以控制与丝杠机械连接的线性扫描阵列的上下运动。

而在另外一些可选实施方式中，各扫描相机也可采用非固定设置，而是通过各自独立的驱动组件调节各扫描相机彼此相对于实体扫描对象的高度，以使各扫描相机可以彼此不完全相同的纵向间距而布置在实体扫描对象的对侧以执行局部视场图像的捕获任务。特别地，本实用新型中，扫描相机与实体扫描对象之间具有一定间距，以能够通过线性扫描阵列实现对实体扫描对象的非接触式扫描。

根据一种优选实施方式，本实用新型的扫描装置具备宽范围的扫描幅面和扫面厚度，最大平面尺寸可达1150×1500mm，该幅面尺寸适用于市面上几乎所有的印刷机幅面；此外，扫描厚度最高可达25mm，基本涵盖常用的纸张厚度规格。

为了便于理解，下面将详细阐述本实用新型的一种一次成型式线性扫描装置的工作原理。

根据一种优选实施方式，在使用本实用新型所述的扫描装置执行对实体扫描对象的扫描成像任务之时，将扫描装置启动，带扫描装置稳定后，将实体扫描对象按摆放要求容置于扫描装置规定的扫描区域，即置物平台200之上，以使扫描部500能够执行后续的扫描成像之操作。进一步地，在实体扫描对象到达或处于扫描区域后，扫描装置开始执行沿垂直纸面方向的高度自校准任务，并在高度自校准任务完成后，沿步进扫描方向进行运动并执行电气系统自检任务。待自校准或检测任务执行完毕后，扫描装置的警示单元会以声和/或光的形式输出相应的提示信号，例如当警示单元为报警灯时，将以绿色灯光示意装置正常，且同时扫描装置机身表面的操作单元，即可触摸操作屏处于可操作状态。根据待扫描纸张的厚度通过可触摸操作屏设置高度数值，待扫描装置的相关扫描组件抬升至设定高度之时，通过扫描部500执行对实体扫描对象的扫描成像操作。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。本实用新型说明书包含多项实用新型构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项实用新型构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种基于线性扫描头的快速扫描装置，其特征在于，包括：

主体基座(100)，其包括用于放置实体扫描对象的置物平台(200)；

移动支架(300)，其活动连接于所述主体基座(100)，并配置为沿所述主体基座(100)纵向于所述置物平台(200)两侧移动；

扫描部(500)，其在横向上延伸跨过所述置物平台(200)，并按照随移动支架(300)的移动而于所述置物平台(200)上方运动的方式连接至所述移动支架(300)，

其中，所述扫描部(500)包括：

与所述实体扫描对象呈非接触状态的线性扫描阵列，所述线性扫描阵列包括沿所述主体基座(100)横向间隙排布的若干图像采集单元(600)；以及

与所述图像采集单元(600)的安装面处于同一中心平面的多个光源，所述光源间隙定向于所述主体基座(100)的横向方向，且所述光源的出射方向与所述图像采集单元(600)的接收方向保持一致。

2.根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述扫描部(500)设置有用于调整所述图像采集单元(600)与所述置物平台(200)的竖向间距的调节组件，所述调节组件至少包含传动地连接于所述图像采集单元(600)的可调丝杠。

3.根据权利要求2所述的扫描装置，其特征在于，还包括：

控制台(400)，其机械连接至所述主体基座(100)，并以控制调节所述移动支架(300)和/或扫描部(500)的工作状态的方式信号连接于所述移动支架(300)和/或扫描部(500)。

4.根据权利要求3所述的扫描装置，其特征在于，所述移动支架(300)包括分设于所述主体基座(100)横向两侧的悬臂和沿横向延伸连接至所述悬臂之间的横梁，

其中，

所述悬臂构造为沿所述置物平台(200)竖向延伸并超出所述置物平台(200)至预设距离。

5.根据权利要求4所述的扫描装置，其特征在于，所述主体基座(100)沿竖向靠近于所述置物平台(200)一侧构造有横向贯通的通槽，其中，

所述移动支架(300)的横梁在所述通槽内横向延伸且两端分别连接至所述移动支架(300)的悬臂，且所述悬臂部分活动嵌合于由所述通槽横向两侧构造出的导轨。

6.根据权利要求5所述的扫描装置，其特征在于，所述主体基座(100)内设置有用于驱动所述移动支架(300)运动的驱动组件，且所述驱动组件电性连接于所述控制台(400)，

其中，所述驱动组件包括传动皮带和步进电机，所述传动皮带分别与所述移动支架(300)和步进电机连接。

7.根据权利要求6所述的扫描装置，其特征在于，所述置物平台(200)至少部分区域被配置为用于吸附所述实体扫描对象的吸风区域，所述吸风区域由若干沿所述置物平台(200)竖向导通于所述置物平台(200)的吸风口或吸风槽构成，且所述吸风区域流体连通于用于提供抽吸作用力的抽吸组件。

8.根据权利要求7所述的扫描装置，其特征在于，所述吸风区域包括第一吸风区域和第二吸风区域，其中，

所述第一吸风区域配置在所述置物平台(200)的周侧，其由沿所述置物平台(200)横向和/或纵向侧延伸且彼此独立或连通的多个吸风槽构成；

所述第二吸风区域配置在所述置物平台(200)的中部，其由若干间隙定向于所述置物平台(200)横向和/或纵向的多个吸风口构成。

9.根据权利要求8所述的扫描装置，其特征在于，所述控制台(400)包括彼此电性连接的用于编辑控制参数的输入装置和用于输出控制结果的输出装置。

10.根据权利要求9所述的扫描装置，其特征在于，所述图像采集单元(600)配置为扫描相机。

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