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Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen und Abtasten von Teilflächen
einer
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abzutastenden Vorlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Bestimmen der Konturdaten von einer oder mehreren Teilflächen einer
Vorlage und zur nachfolgenden Abtastung dieser Teilflächen mittels eines Scanners,
zur digitalen Speicherung von Bild-, Text- und/oder Graphikvorlagen.
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Die in der Reproduktionstechnik gebräuchlichen Scanner sind überwiegend
als sogenannte Trommelscanner aufgebaut, bei denen eine auf einem ro tierenden Zylinder
befindliche farbige oder schwarz/weiße Vorlage mittels eines sehr kleinen Lichtstrahles
abgetastet wird und die dabei gewonnenen zerlegten Einzelfarben oder Schwarz-Wei-Informationen
als digitale Daten unter entsprechender Berücksichtigung einer Maßstabsänderung
unmittelbar einer im gleichen Gerät beigeordneten Belichtereinheit zugeführt werden.
Diese Geräte können selbstverständlich auch jeweils in einen Scannerteil (Abtaster)
und Rekorderteil (Belichter) getrennt arbeitend aufgeteilt sein.
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Anstelle von Trommelscannern sind auch Flachbettscanner bekannt, bei
denen eine Vorlage planeben von einem feinen Lichtstrahl, beispielsweise einer Laserlichtquelle
abgetastet wird. Derartige Geräte werden überwiegend im Bereich der digitalen Abtastung
und Aufzeichnung von farbigen oder Schwarz/ Weiß-Vorlagen eingesetzt, aber auch
im Bereich der Faksimile-Übertragung eingesetzt.
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Insbesondere bei der modernen Ganzseitenreproduktion ist es notwendig,
die gesante neu zu konzipierende Seite zunächst auf einem Bildschirm darzustellen.
Dazu werden einzelne Text-, Bild- und Graphikvorlagen aus einer digitalen Bildspeichereinrichtung
aufgerufen und auf dem Bildschirm entsprechend einen vorherigen Layoutplan plaziert.
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Um von Bild-, Text- oder anderen Vorlagen Teilbereiche abtasten und
somit speichern zu können, ist es bekannt, eine Vorlage zunächst auf einer elektronischen
Koordinatenplatte zu befestigen, wobei zu dieser Platte jeweils ein Bildschirm und
eine Tastatur gehören. Dabei erden die Koordinatenpunkte der Teilbereiche, welche
von den Scanner abzutasten sind, mittels eines elektronischen stiftes an ihren Koordinatenpunkten
markiert und an Bildschirn aufgezeigt. tber die Tastatur können Abtastparameter
oder Maßstabsänderungen eingogebon werden. Die Deilvorlaren werden einzeln oder
entsprechend der neuzubildenden Seite auch auf einen sogenannten "Klebelayout" plaziert
und in den Scanner gebracht und dort ent3prechend der vorgegebenen Teilfl.chen abgetastet.
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Aus der r 32 35 012 2 ist ein derartiges Verfahren und eine VorrichtunG
bekannt, bei welchem mehrere Vorlagen auf einen transparenten Bogen aufgeklebt werden
und das mittels mehrerer XY-Läufer, deren abzutastenden Teilbereiche umgrenzt und
einem Pildschirm die angezeigten Koordinatenwerte angezeigt werden, so daß die abzutastenden
Teilbereiche einem vorgegebenen Layoutplan entsprechen. Dieses Klebelayout wird
dann in einen Trommelscanner gebracht, wobei dieser dann die koordinatenmäßig erfaßten
Teilbereiche abtastet und direkt parallel dazu auf ein lichtempfindliches Material
wiedergibt. Nachteilig an diesen vorgenannten Verfahren ist, daß abzutastende Teilbereiche
von Vorlagen zunächst mittels eines besonderen Gerätes mit Bildschirm, Koordinatentisch,
Tastatur und Speichereinrichtung erfaßt werden müssen. Dies erfordert unnötig hohe
Investitionen und ein besonderes Gerät, ein zusätzlicher Arbeitsplatz wird benötigt,
sowie die entsprechende Arbeitskraft.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Bestimn.ung von Konturkoordinaten von Teilflächen einer Vorlage
in einem dazu geeigneten Scanner aufzuzeigen, so daß beliebige Formen von Teilbereichen
schnell und exakt abgetastet und gespeichert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches
1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltung ereben
sich aus den Unteransprüchen.
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Die Vorteile des erfindungsgemä.ßen Verfahrens und der damit aufgezeigten
Vorrichtung liegen insbesondere darin, daß kein besonderer Abtastvorbereitungsplatz
benötigt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 den Flachbettscanner in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 den Vorlagentisch mit der Konturerfassungsmöglichkeit, Fig. 3 einen Teilschnitt
durch den Vorlagentisch, Fig. 4 A - t C Beispiele von abzutastenden Teilflächen.
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Figur 1 zeigt einen Plachbettscanner, in welchen die abzutastenden
Vorlagen gelegt werden können. Das Gerät besteht aus einem Gehüuse 1, der. Vorlagen-und
Einlegeteil 2, Redienerteil 3 und einen Scannerteil 4. In den Vorlagenteil 2 ist
ein waagerechter Vorlagentisch 5, für den Bediener leicht zugänglich, integriert.
Eine Tastatur 6 ist für die Eingabe von Parametern und zur Geräteführung vorgesehen,
wie weiter unten noch näher erläutert wird. Die Anzeige 7 dient zur Eingabekontrolle
und zur Bedienerführung sowie zur aktuellen Darstellung des Arbeitsfortschrittes
während der Abtastphase, wobei in diesem Beispiel die Anzeige mittels eines kleinen
Monitor 7 vorgenommen wird. In den Eingabeteil 3 können über eine Disketteneingabe
9 verschiedene Abtast- und/oder Naschinenprogramme geladen werden. Der Vorlagenteil
2 kann nach den Einlegen der abzutastenden Vorlage mittels eines Deckels 8 abgedeckt
werden. Im Scannerteil 4 befinden sich nicht näher dargestellte, bekannte Lichtquellen
für die entsprechende optisch-elektronische Abtastune und Speicherung. Die abgetasteten
Signale werden in einen Speicher 10, beispielsweise einem magnetischen Plattenspeicher,
abgelegt.
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Figur 2 zeigt den Vorlagen-Einlegeteil 5. Der Aufbau besteht im wesentlichen
aus dem Vorlagentisch 11, auf den eine Vorlage 12 befestigt werden kann. Vorzugsweise
wird dabei die Vorlage 12 unter einer transparenten Platte 13, mittels Vakuum gehalten
(Fig. 3). Dicht über der transparenten Platte 13 befindet sich ein Lineal 14 mit
einem Meßschieber 15, an dessen Schmalseite eine Meßspitze oder ein Fadenkreuz 16
angebracht ist. Das Lineal 14 ist in geeigneter Weise auf der Linealführung 17 in
der Y-Richtung leicht verschiebbar gelagert und dient wiederum dem in X-Richtung
verschiebbaren Neßschieber 15 als exakte Führung.
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Zur Übertragung jeder Bewegung des Neßschiebers 15 in X-Richtung ist
dieser über entsprechende Zugnittel, im vorliegenden Beispiel einen Stahlseil 18,
mit einem Meßsystem 19 verbunden. Dabei ist das Stahlseil 18 an dem tfeßschieber
befestigt und wird über Umlenkrollen 20 zu einer mit dem Meßsystem 19 verbundenen
Seiltrommel 21 geführt, auf dieser in mehrfachen Windungen aufgewickelt und mittels
Zugfeder 22 unter Spannung gehalten. Das Stahlseil 18 ist auf der Seiltroinnel 21
an einer Stelle befestigt. Dadurch werden die linearen Bewegungen in Rotationen
der Seiltrommel 21 umgesetzt und Schlupf zwischen den Stahlseil In und den mit der
Seiltronmel fest verbundenen Tefs-stet 19 vermieden. Zur ITessung der Bewegung des
Meßschiebers 15 findet in dargestellten Aufbau als Meßsystem ein inkrementaler Winkelcodierer
19 Verwendung.
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Er liefert elektrische Impulse, die in geeigneter Form aufbereitet
und ausgewertet werden. Die Auflösung des Systens (Meßgenauigkeit) ist abhängig
vom Verhältnis der Durchmesser der Seiltrommel 21 und des Winkelcodierers 19 und
der Auflösung des Winkelcodierers selbst. Anstelle des Stahlseiles 18 als Zugmittel,
kann auch ein Stahl- oder Bronzeband verwendet werden.
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Dieses kann Schlitze tragen, welche von einer Gabellichtschranke registriert
werden und dadurch ebenfalls elektrische Impulse auslösen. Bei diesem System ist
die Auflösung direkt proportional zur Anzahl der Schlitze pro Längeneinheit.
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Die Übertragung der Bewegung des Lineals 14 in Y-Richtung wird ebenfalls
über ein an diesem befestigtes Stahlseil 22, über Umlenkrolle 23 zu einer Seiltrommel
24 geführt und damit die lineare Bewegung ebenfalls auf ein mit der Seiltrommel
24 verbundenes Meßsystem 25 übertragen.
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Die von den Meßsystemen 19, 25 gelieferten Impulse entsprechen der
positiven oder negativen X- oder Y-Richtung und werden einer zentralen Rechen-und
Steuereinheit 9 A zugeführt, welche der besseren Darstellung halber aus dem Gerät
herausgezeichnet wurde. Mit dieser Steuereinheit 9 A ist wiederum die in Figur 1
dargestellte Tastatur 6 verbunden.
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Der Vorlagentisch besteht, wie in Figur 3 im Ausschnitt ersichtlich,
aus einem teilweise dargestellten Rahmen 25, in welchem eine transparente Platte
13 vorzugsweise aus optischem Glas, eingelassen ist. Unter der Glasplatte 13 befindet
sich ein in Pfeilrichtung C absenkbarer Vakuumrahmen 26 mit Luftabsaugstutzen 27.
Dargestellt ist die Situation, in der eine Vorlage 12 unter Vakuum an die Glasplatte
13 gedrückt wird, wobei der Rahmen 26 über Dichtlippen 28 zu der Glasplatte 13 abgedichtet
wird. Der Vakuumrahmen kann zwecks Einlegens oder Herausnehmens einer Vorlage 12
in Pfeilrichtung C abgesenkt werden.
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In Figur 2 ist die Grundstellung des Vorlagentisches 11 zu erkennen,
wobei dieser an einem Anschlag 29 anliegt. Über zwei Führungstangen 30 ist der Vorlagentisch
11 in eine Abtastposition 31 verbringbar, in welcher die Vorlage 12 mittels eines
nur angedeuteten Abtastkopfes 32 ganz oder teilweise in X-Pichtung bzw. Pfeilrichtungen
"E" von einem Lichtstrahl abgetastet wird. Zwischen jeder Wechselbewegung des Abtastkopfes
32 wird der Vorlagentisch 11 über nicht dar-estellte gransportnittel jeweils um
eine Wegstrecke in Y-Richtung verschoben, welche in ettira der Breite des Abtaststrahles
entspricht. Die jeweilige Lunge der Wechselbewegung des Abtastkonfes 32 in X-Richtung
ergibt sich aus der Größe und Kontur der abzutastenden Fliche auf der Vorlage 12
und soll nunmehr nachstehend näher erläutert werden.
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bie aus Figur 2 ersichtlich ist, sind suf der Vorlage 12 einige abzutastendc
Teilflächen A und 33 zu erkennen. Zwecks Bestimmung der Flächenkoordinaten dieser
Teilflächen A und B wird der Vorlagentisch 11 in die dargestellte Meßposition gefahren,
d. h. wenn der Tisch am Anschlag 29 anliegt. Die Vorlage 12 wird eingelegt und zwar
vorzugsweise so, daß die Kanten einer gewünschten abzutastenden Teilfläche, z. B.
"A" sich bereits winklig im XY-Koordinatensystem befinden. Dabei ist es unerheblich,
an welcher Stelle des Vorlagentisches 11 sich die Vorlage 12 tatsächlich befindet.
Dies bedeutet, daß jedes Vorlagenformat, welcher kleiner als die größte mögliche
abzutastende Fläche ist, innerhalb dieser Flächen frei auf den Vorlagentisch plazierbar
ist.
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Ist die Vorlage 12 eingelegt, durch Vakuum an die Glasplatte 13 angesaugt,
werden die Flächenkoordinaten ermittelt. Dazu wird das gesamte Meßsystem zunächst
norniert, d. h., der tleßschieber 15 wird nach links und das Meßlineal 14 in Richtung
Anschlag 29 bewegt, und zwar solange bis die Schaltnase 34 des Meßschiebers 15 durch
eine Öffnung 35 einen Schalten 36 betätigt. Dieser Schalter 36 ist mit der Steuereinheit
9 A verbunden und stellt die
Winkelcodierernl9, 25 nachgeschaltete Elektronik auf "0". Damit hat die Vorlage
12 nunmehr eine genau deffinierte Position zu den Meßsystemen 19, 25.
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Nun werden das Lineal 14 und der Neßschieber 15 zu den gewünschten
Koordinatenpunkten, an Beispiel der Fläche "A" die Punkte 40 und 41, so geführt,
daß die Meßspitze 16 über einem Eckpunkt 40 oder 41 steht. Durch Drücken einer Taste
"Position" auf dem Tastenfeld 6 erfolgt die Registrierung dieser von den Meßsystemen
19, 25 festgestellten Koordinatenpunkten durch Übertragung in die Rechen-/Steuereinheit
9 A. Gleichzeitg können diese Koordinatenpunkte als das registrierte Meßergebnis
im Monitor 7 erscheinen.
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Als Erleichterung für den Bediener ist dabei die Rechen-/Steuereinheit
9 A in der Lage, allein aus der Angabe von zwei Eckpunkten, und zwar jeweils der
diagonalen Punkte einer rechtwinkligenäche, automatisch zu erkennen, daß es sich
hier um eine abzutastende Recht@@@form handelt. Anhand der figuren 4 A - 4 C soll
diese Funktionsweise der konturenregistrierung noch näher erläutert werden.
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Überwiegend werden aus Vorlagen Textblöcke, Zeichnungen, Graphiken
oder Bildausschnitte rechtwinkliger oder quadratischer Form abzutasten sein. Um
dabei ITeEfehler oder Unsicherheiten des Bedieners vorzubeugen, genügt es dabei
bei allen rechtwinkligen Figuren, die jeweiligen Endpunkte einer Diagonalen anzufahren
und zu registrioren.
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Am Beispiel der Figur 4 A wird deutlich, daß eine abzutastende Flache
durch eine Diagonale bestimmt werden kann. Die hier gezeigte Rechteckflöche mit
den Eckpunkten 40 und 41 wird durch die Registrierung der Koordinaten X 1, Y 1 und
X 2, Y 2 bestimmt, während ein mögliches Quadrat mit den Eckpunkten 40 und 42 aus
den Koordinaten X 1, Y 1 und X 2, Y 3 gebildet wird. Eine weitere auf der Vorlage
12 abzutastende Teilfläche mit den Eckpunkten 43 und 44 wird dadurch bestimmt, daß
mit der Meßspitze 16 der Punkt 43 angefahren wird und die Koordinate X 3, Y 4 mit
Taste "P" und der Eckpunkt 44 mit den Koordinaten X 4, Y 5 und wiederum Drücken
der Taste "P" registriert werden. Durch das anschließende Drücken der Taste 0 wird
der Rechen/ /Steuereinheit 9 A bedeutet, "Konturenbestimmung abgeschlossen". Diese
Teilflächen sind gegenüber dem Tastkopf 32 somit eindeutig bestimmt und werden von
diesem in diesen Konturen abgetastet. In Figur 4 B sind drei verschiedene geometrische
Figuren als abzutastende Teilflächen einer Vorlage dargestellt. Damit soll verdeutlicht
werden, daß jede beliebige Kontur einer Teilfläche erfaßbar ist und damit auch abgetastet
werden kann.
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Bei der Rautenfigur erden nacheinander die Punkte beginnend bei X
1, Y 1 bis X 4, Y 1 durch Anfahren mit der Neßspitze 16 und Drücken der Taste "P"
festgelegt. Die Pfeile in den Konturrändern geben die Richtung der jeweils nächsten
festzulegenden Punkte an. Um dem Rechner jetzt mitzuteilen, daß es sich hier um
eine Kontur handelt, die von diesen Punkten umgrenzt wird, muß anschließend eine
Konturentaste "K" gedrückt werden mit abschließendem Drücken der Taste Die Dreieckfläche
mit den Punkten X 5, Y 3 bis X 7, Y 3 wird wie bereits vorstehend beschrieben, festgelegt.
Eine beliebig große Kreisfläche kann ebenfalls erfaßt werden, durch Drücken einer
Kreistaste # und mit Startpunkt X 8, Y 5 und Drücken der Taste "P", wobei zur
Bestimmung des Durchmessers dazu die senkrechte Position X 8, Y 6 angefahren wird
und mit dem Drücken der Tasten "P" und 9 die Registrierung abgeschlossen ist. Prinzipiell
bedeutet diese Methode, daß sich aber auch jede beliebige Fläche durch Zerlegung
in kurze Geraden umgrenzen läßt.
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Am Beispiel der Figur 4 C soll dies nochmals kurz dargestellt sein.
Zunächst wird von der Vorlage 12 das Feld wie oben angegeben, durch die Sckpunkte
46 X 1, Y 1 und 47 X 2, Y 2 bestimmt. Um beispielsweise aus einer Vorlage die Kontur
des Landes Italien mit der Insel Sizilien zu bestimmten, werden, wie vorstehend
bereits erläutert, die jeweiligen Punkte zwischen einer Geraden festgelegt. An dem
vorstehenden Beispiel wären das die Koordinaten von X 3, Y 3 bis X N, Y N. Nach
Abschluß der Eingabe der letzten Koordinaten X X, Y N wird die Taste t gedrückt,
wobei dieses Sysmbol bedeutet, daß die Fläche innerhalb der Kontur nicht abgetastet
und somit freigestellt wird. Aus der Fläche mit den Eckpunkten 46 und 47 werden
deshalb nur die Fläche abgetastet, welche sich außerhalb der Kontur "Italien" befindet.
Es wäre aber genausogut möglich, durch entsprechendes Drücken der TasteO nur die
Fläche innerhalb der Kontur "Italien" abtasten zu lassen.
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- L e e r s e i t e -