WO2015131211A1

WO2015131211A1 - Vorrichtung zur digitalisierten erfassung von büchern

Info

Publication number: WO2015131211A1
Application number: PCT/AT2014/050056
Authority: WO
Inventors: Sebastian SCHRAMEK; Sofie QUIDENUS; Thomas Aigner; Eric PFARL
Original assignee: Qidenus Technologies Gmbh
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-09-11
Also published as: AT521731A5

Abstract

Eine Vorrichtung zum Erfassen des Inhalts eines Buches oder buchartig verbundenen Blätterverbands, mit einer Haltevorrichtung, in welche ein Buch in geöffnetem Zustand einlegbar ist, wobei das Buch mit aufgeschlagenen Seiten nach oben liegt und mit einer Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen einer der aufgeschlagenen Seiten eines in der Wiege gehaltenen Buches positioniert sind, umfasst eine Manipulationsvorrichtung (40) zum Umblättern der Seiten des Buches. Die Manipulationsvorrichtung umfasst ein Flügelteil (44), das vorzugsweise mittels eines Schlittens (41) entlang einer Längsrichtung verschiebbar und um eine zur Längsrichtung parallele Schwenkachse schwenkbar ist, vorzugsweise mittels eines Auslegers (42). Das abgeflachte Flügelteil (44) ist mit seiner schmalen Seite der Schwenkachse zugewandt. Ein dem Buch (2) zugewandter Endbereich (440) des Flügelteils (44) kann in der Längsrichtung bis in einen Zustand verschoben werden, in dem der Endbereich einer Seite des Buches aufliegt oder unter diese geschoben ist.

Description

VORRICHTUNG ZUR DIGITALISIERTEN ERFASSUNG VON BÜCHERN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen des Inhalts eines Buches oder buchartig verbundenen Blätterverbands, mit einer Haltevorrichtung mit zwei nebeneinander in einem Winkel zueinander angeordneten Auflageflächen, in welche ein Buch in geöffnetem Zustand einlegbar ist, wobei das Buch mit aufgeschlagenen Seiten nach oben liegt und dabei zwischen den aufgeschlagenen Seiten eine Bifurkation ausbildet, und mit einer Aufnahmeeinrichtung, die oberhalb der Haltevorrichtung zum Aufnehmen einer der aufgeschlagenen Seiten eines in der Haltevorrichtung gehaltenen Buches positioniert wird, und mit einer Blattmanipulationsvorrichtung.

Vorrichtungen zum Erfassen von Büchern, insbesondere mittels einer Kamera zum nachfolgenden Digitalisieren, sind wohlbekannt. In einer solchen Sc anner Vorrichtung wird ein Buch eingelegt, und die Buchseiten werden nacheinander aufgenommen und digitalisiert, wobei das Buch vorzugsweise automatisiert umgeblättert wird.

In WO 2009/036482 AI der Anmelderin wird eine Vorrichtung zum Erfassen von Büchern beschrieben, bei der ein Buch in einer Wiege mit zwei nebeneinander in einem stumpfen Winkel zueinander angeordneten Auflageflächen in geöffnetem Zustand eingelegt werden kann, und eine Umblättervorrichtung die Seiten automatisiert umblättert. Ein Kamerasystem mit zumindest zwei Kameraeinheiten erfasst die jeweils aufgeschlagenen Seiten des Buches. Die Auflageflächen sind hinsichtlich ihrer relativen Position zueinander einstellbar, nämlich zumindest in einer Richtung, die jeweils parallel zur Ebene der Auflagefläche und senkrecht zur Bifurkation ist. Unter Bifurkation wird die Mittellinie eines geöffneten Buchs verstanden; entlang dieser Linie„stoßen" die beiden geöffneten Seiten in der Mitte zusammen.

In WO 2006/105568 AI ist zusätzlich beschrieben, dass eine keilförmige Aufnahmeeinheit auf das Buch bzw. von diesem weg und die Wiege als winkelförmige Auflagevorrichtung, auf der das Buch liegt, senkrecht dazu bewegt werden kann. Die Aufnahmeeinheit sorgt auch für das Umblättern und ist hierzu mit einem Luft-Saugsystem ausgestattet. Das Luft-Saugsystem hat jedoch den Nachteil, dass die Oberfläche des Blattes an der Glasplatte entlang schleift und somit einem wenig schonenden Vorgang unterworfen wird. Die bekannten Scannersysteme sind jedoch nur für jeweils spezifische Arten von Büchern geeignet, während insbesondere für alte oder beschädigte Werke eine automatisierte Erfassung nicht durchführbar war. Es besteht daher ein Bedarf nach einer Scannervorrichtung mit der eine große Bandbreite an Büchern verschiedener Größe und Bindungsart automatisiert digitalisiert werden kann, wobei auch auf besondere Eigenarten eines Buches, wie Dicke oder Brüchigkeit der Seiten, maximaler Öffnungswinkel des Buches (abhängig von Buchrücken) usw. Rücksicht genommen werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die eine flexible Scannervorrichtung dieser Art zu schaffen, die die Nachteile des Stands der Technik überwindet. Im Besonderen soll das Umblättern der Seiten eines Buches unabhängig von der Beschaffenheit des Buches zuverlässig durchzuführen sein.

Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art mit einer Blattmanipulationsvorrichtung zum Umblättern der Seiten eines in der Haltevorrichtung gehaltenen Buches gelöst, mit einem Flügelteil, das entlang der Längsrichtung - d.h. die zur Bifurkation des aufgeschlagenen Buches im Wesentlichen parallele Richtung - verschiebbar und um eine zur Längsrichtung parallelen Schwenkachse schwenkbar ist, wobei das Flügelteil abgeflacht ausgebildet ist und mit einer schmalen Seite der Schwenkachse zugewandt. Günstiger Weise ist dieses Flügelteil so gestaltet, dass es einen dem Buch zugewandten Endbereich aufweist und in der Längsrichtung zwischen einem Zustand, in dem das Flügelteil zur Gänze aus dem Buch herausgezogen ist, und einem Zustand, in dem der Endbereich einer Seite des Buches aufliegt oder unter diese geschoben ist, verschiebbar ist.

Durch diese Lösung wird die gestellte Aufgabe gelöst und eine zuverlässige Handhabung der Buchseiten gewährleistet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die vollständige Erfassung eines Buchinhaltes durch automatisiertes Umblättern der Buchseiten und fotografische Aufnahme, vorzugsweise gleichzeitig, der beiden jeweils aufgeschlagenen Seiten mit abgestimmten Licht, mit einer kontrollierten Handhabung der Buchseiten sowie Weitergabe an ein Kunden-orientiertes EDV System. Das Erfassen der Seiten erfolgt primär durch photographische Aufnahme des Bildes der aufgeschlagenen Doppelseite und Speicherung seitens einer zugehörenden Datenverarbeitungseinrichtung; im Anschluss kann eine Weiterverarbeitung durch OCR-Scan od.dgl. erfolgen. In einer vorteilhafte Weiterbildung ist das Flügelteil in ein erstes und ein zweites Segment gegliedert, welche zueinander in Längsrichtung verstellbar sind, wobei das erste Segment dazu eingerichtet ist, einer Seite der Buches aufzuliegen, während das zweite Segment, das gegenüber dem ersten radial außen angeordnet ist, dazu eingerichtet ist, unter die Seite geschoben zu werden und die Seite anzuheben.

Außerdem kann auf dem Flügelteil ein Sensor vorhanden sein, insbesondere ein Lasersensor, zum Bestimmen der Dicke der von der Blattmanipulationsvorrichtung behandelten Seite und gegebenenfalls Erkennung einer Doppel- oder Mehrfachseite.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung sieht eine Blattselektiervorrichtung mit einer auf eine Blattoberfläche des aufgeschlagenen Buches positionierbaren Fingerkappe vor, mit der mechanisch durch friktionalen Kontakt ein Aufwölben einer Seite erzielbar ist.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Blattselektiervorrichtung an ihrem Ende eine Mehrzahl von Fingerkappen aufweist, worin jeweils eine der Fingerkappen durch eine vorzugsweise rotierbare Auswahlmechanik für den Betrieb auswählbar ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung nach ein auswechselbares Mittel zum Niederhalten der aufgeschlagenen Seiten, welches auf das aufgeschlagene Buch absenkbar ist, aufweisend zumindest in einem Winkel zueinander angeordnete Flächen, wobei der Winkel der Flächen zueinander dem Winkel der Auflageflächen zueinander entspricht, und wobei das Mittel zum Niederhalten der Seiten zumindest während Vorgängen der mechanischen Manipulation des Buchs von diesem abhebbar ist.

In einer günstigen Ausführung des Mittels zum Niederhalten kann dieses eine gewinkelte und vorzugsweise einstückige Glasscheibe aufweisen, worin die dem Buch zugewandte Kante außen gerundet ist. Dies ist besonders für restaurierte Bücher vorteilhaft.

Eine andere zweckmäßige Ausführung des Mittels zum Niederhalten enthält einen Rahmen mit einstellbarem Winkel ohne eingefügte Glasflächen, wobei der Rahmen dazu eingerichtet ist, gegen das Buch abgesenkt zu werden. Für Bücher mit einer durch Wasser verursachten Beschädigung ist eine Ausführung des Mittels zum Niederhalten günstig, worin es zwei zueinander in einem Winkel angeordnete Glasscheiben aufweist wobei der Winkel kleiner als 90° ist, bevorzugt 70° bis 80°.

Gemäß noch einem Aspekt der Erfindung kann die Haltevorrichtung auswechselbar sein und auf Gleitlagern in einer horizontalen Richtung quer zur Längsrichtung verschiebbar. Außerdem kann die Haltevorrichtung hinsichtlich des Abstandes der Aufnahmeflächen und/ oder des Winkels der Aufnahmeflächen zueinander einstellbar sein.

Die Erfindung samt weiterer Vorzüge und Einzelheiten wird nachstehend am Beispiel einer Ausführungsform erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die Sc anner Vorrichtung des Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Gesamtansicht;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtungen zum Halten eines Buches in der Scannervorrichtung der Fig. 1;

Fig. 3 eine erste Niederhaltevorrichtung gemäß der„Curved" Version;

Fig. 4 eine zweite Niederhaltevorrichtung gemäß der„Flexibel" Version;

Fig. 5 die Blattselektier Vorrichtung der Scannervorrichtung der Fig. 1;

Fig. 5A ist eine Detailansicht des Revolvermagazins für mehrere Fingerkappen am Ende der Selektier Vorrichtung der Fig. 5;

Fig. 6 zeigt mehrere verschiedene Fingerkappen;

Fig. 7A und 7B eine perspektivische Ansicht und eine Seitenansicht der Blattmanipulations- vorrichtung der Scannervorrichtung der Fig. 1;

Fig. 8A bis 8l illustrieren den Ablauf eines Umblätter Vorgangs;

Fig. 9 zeigt die Anordnung der Kameras der Bilddatenverarbeitung in Bezug auf ein aufzunehmendes Buch;

Fig. 10 illustriert die Blatterkennung zur Doppelblattkontrolle;

Fig. 11 illustriert die Lagedetektion eines Buchseitenmaximums; Fig. 12 und 13 zeigen die Beleuchtungseinrichtung in einer Seitenansicht bzw. einer Ansicht von unten; und

Fig. 14 zeigt die Charakteristik der Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung der Fig. 12 und 13.

Das Ausführungsbeispiel ist eine Scannervorrichtung zum digitalisierenden Erfassen von Büchern insbesondere in Bibliotheken und Archiven, um eine umfangreiche Bandbreite an verschiedenen Büchern und buchartigen Medien automatisiert zu digitalisieren.

Fig. 1 zeigt die Sc anner Vorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Gesamtansicht. Fig. 2 zeigt ein in der Scannervorrichtung 1 gehaltenes Buch 2 und die Komponenten zum Halten desselben in einer Ansicht von vorne. Die wichtigsten Einrichtungen der Vorrichtung sind: eine Auflage- und Haltevorrichtung 10 für ein zu erfassendes Buch 2 (das nicht Teil der Vorrichtung als solches ist), eine Niederhaltemechanik 20, eine Blattselektiervorrichtung 30, eine Blattmanipulationsvorrichtung 40, eine Beleuchtungseinrichtung 50 für das Buch, eine Aufnahmeeinrichtung 60 mit mindestens zwei Kameras. Außerdem ist der Vorrichtung eine Bilddatenverarbeitung zur Kontrolle und Ansteuerung zugeordnet; diese kann extern oder im der Scannervorrichtung untergebracht sein. Diese Einrichtungen werden nachstehend erläutert. Für weitere Einzelheiten des Aufbaus und Betriebs eine Scannervorrichtung wird ergänzend auf die WO 2009/036482 AI der Anmelderin verwiesen, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung aufgenommen wird.

Auflage/Haltevorrichtung für Bücher -„Multi-Cradle"

Bezugnehmend auf Fig. 2 enthält die erfindungsgemäße Sc anner Vorrichtung eine auswechselbare Haltevorrichtung 10 zur Buchauflage und -halterung. Die Haltevorrichtung 10 ist beispielsweise auf der Bodenplatte 11 der Scannervorrichtung abnehmbar montiert. Zwei Auflageflächen 12, 13 sind in einem Winkel zur Horizontalen nach Art eines V zueinander positionierbar und schließen so einen Winkel ein, der zwischen 180° und 60° einstellbar ist. Die Auflageflächen sind hierzu um eine Achse parallel zur Längsrichtung der Scannervorrichtung schwenkbar ausgelegt. Die beiden Auflageflächen 12, 13 lassen sich zudem in verschiedene Richtungen verschieben, wie dies bereits in drei Ebenen verschieben, wie dies in WO 2009/ 036482 AI der Anmelderin beschrieben ist. Außerdem ist eine verstellbare Buchrü- ckenhalterung 14 vorgesehen, die das Buch im Bereich des Rückens zusätzlich abstützt. Das Buch kommt somit mit seiner Bifurkation parallel zur Längsrichtung auf den Auflageflächen 12, 13 zu liegen, wobei der Buchrücken von der Buchrückenhalterung 14 zusätzlich abstützbar ist.

Es wurden Buchhalterungen verschiedener Arten in einer Buchwippe („Multi-Cradle") entwickelt. Die verschiedenen Buchhalterungen unterscheiden sich hinsichtlich Größe und Winkel (bzw. einstellbarer Winkelbereich). Jede Buchhalterung enthält in gleicher Weise die folgenden Komponenten:

Gleitlagerung („Floating Flaps"): Die Halteeinrichtungen der Auflageflächen 12, 13 sind über Gleitlager 15 mit der Unterlage (Bodenplatte 11) verbunden, die ein seitliches Verschieben der Auflageflächen (in Fig. 2 nach links und rechts) gestatten. Durch die Gleitlagerung der Buchhalterung wird das Buch in Verbindung mit der Niederhalte Vorrichtung („Glas Wings") immer automatisch mittig positioniert, unabhängig von der Anzahl der geblätterten Seiten.

Verstellbare Buchrückenhalterung 14: Die meisten Bucheinbände besitzen einen dicken, wenig biegsamen Einband (hartes Cover), in der Regel mit einem starren oder wenig verformbaren Rücken. Die verstellbare Buchrückenhalterung ist mechanisch vertikal verstellbar und frei drehbar gelagert, um auf Unebenheiten Rücksicht nehmen zu können.

Größeneinstellung: Eine mechanische Adjustierung der Auflageflächen 12, 13 zueinander macht es angepasst an die Buchbreite möglich, Scanmedien von 0,01 mm bis 15 cm Dicke (maximale Dicke eines Buches) zu scannen.

Die oberen Flächen der Auflageflächen 12, 13 sind aus einem rutschfreien Oberflächenmaterial gebildet, wie z.B. elastischen Schaumstoff oder Zellkautschuk, insbesondere Nanozellkaut- schuk (Hildebrand und Richter & Co., Kirchgellersen, Deutschland). Letzteres Material wurde gewählt, da es keine Schadstoffe enthält, die Bucheinbände angreifen können. Die genannten Materialien eignen sich hervorragend, ein unerwünschtes Verrutschen des Buchs auf den Auflageflächen 12, 13 zu verhindern, ohne es zu beschädigen. Durch die Schaum/ Nanozellstruk- tur wird das Buch ohne Klebstoffe, Vakuum oder anderen Haltemitteln an seiner Position fixiert. Dadurch können auch alte, möglicherweise beschädigte Medien ohne Probleme behandelt werden. Niederhalten des Buchs -„Glas Wings"

Eine Niederhaltevorrichtung wird während des Scanvorgangs auf das Buch abgesenkt, damit die Buchseiten flach liegen und eine definierte Geometrie einhalten. Um das zu erfassende Buch und dessen Einband möglichst zu schonen, wird in der Literatur ein Öffnungswinkel bis maximal 120° empfohlen, und je kleiner der Öffnungswinkel ist, desto schonender ist die Behandlung für die Bücher. Aufgrund der hohen Diversität an Büchern ist es vorteilhaft, wenn auch die Vorrichtung 20 zum Niederhalten des Buchs auswechselbar ist. Für eine Scannervorrichtung stehen daher günstiger Weise mehrere Varianten zur Verfügung, beispielsweise drei wie die nachstehend diskutierten Versionen„Curved",„Pointed" und„Flexible". Die Anpassungsfähigkeit der Scanoberfläche an das Medium ist häufig ein wichtiger Beitrag, um ein Medium verlustfrei zu digitalisieren.

Für die Curved und Pointed Version wird Glas als Scanoberfläche verwendet. Die Glasscheiben sind in einem Aluminiumrahmen eingeklebt, um zusätzliche Stabilität zu erlangen und die Gläser vor Bruch zu schützen. Der Rahmen ist auf einer Vertikalachse montiert, um eine Hubbewegung durchführen zu können. Um Reflexionen zu minimieren und gleichzeitig ein Verfälschen der Aufnahme zu vermeiden, wird ein Glas eingesetzt, das eine Antireflexbe- schichtung aufweist, beispielsweise mit einer sogenannten Mottenaugenstruktur. Dadurch wird eine Reflexion auf 0,01% reduziert und eine noch nie dagewesene Bildqualität geliefert. Bei der Mottenaugenstruktur handelt sich um ionenstrahlenbehandelte PET-Folien die auf das Glas aufgebracht werden (Fraunhofer Institut, 2013; http://www.fraunhofer.de/ de/publikationen/fraunhofer-magazin/2012/weitervorn_4-2012Jnhalt/weiter-vorn_4-2012_58.html [Zugriff vom 29.12.2013]).

Alle Versionen der Niederhalteverfahren 20 besitzen die gleichen Funktionen, die für einen umfassenden Scanbetrieb entwickelt wurden:

• Selbstausrichtung: Die Scanoberfläche wird durch einen Vertikalhub bewegt. Der flexible Buchrückenhalter passt sich dann aufgrund der Gleitlager 15 automatisch an die zentrale Scanposition an.

• Benutzer-Interaktion: Durch diese Funktion wird ein interagieren mit dem User möglich. Über eine (nicht gezeigte) Sensorik, die durch Lichtschranken an der Vorderseite der Vorrichtung im Bereich vor dem Buch in Kombination mit einer SPS [Speicherprogrammierbare Steuerung] verwirklicht ist, wird die menschliche Hand erkannt. Sobald die Person den Scanbereich verlassen hat und eine Blätterbewegung detektiert wurde, wird der automatische Scan durchgeführt. Die Lichtschranken dienen außerdem zur Sicherung von Verletzungen im Arbeitsbereich.

• Geschwindigkeitsanpassung:. Durch eine variable Geschwindigkeit werden auch verschiedene Arbeitsmodi möglich, wie z.B. langsames Annähern an die Berührungspunkte, oder Handbedienung mittels Feinadjustierung. Die möglichen Arbeitsmodi werden durch Software in der Ablaufsteuerung der Motoren eingebunden.

Curved Version

Diese Version 21 ist in Fig. 3 illustriert (Ansicht auf die Stirnfläche, entlang der Längsrichtung). Sie beinhaltet eine durchgehende gewinkelte Glasscheibe in einer V-Form mit einem Öffnungswinkel von 120°. Die untere Kante der Glasscheibe enthält keine Fügekante und ist gerundet, z.B. mit einem Rundungsradius R21 = 3 mm. Durch die spezielle Form, die vorzugsweise aus einem Guss hergestellt wird, kann eine komplette Doppelseite aufgenommen werden, ohne einen Aufnahmeverlust im mittleren Falzbereich zu generieren.

Pointed Version

Eine Anordnung von zwei Glasplatten, die in einer V-Form mit einem Öffnungswinkel von 80° zusammenstoßen, ermöglicht eine Digitalisierung von Büchern die sich sehr schwer öffnen lassen, bzw. beim Öffnen Schäden erleiden könnten. Diese Version entspricht bekannten gewinkelten Glasplatten, jedoch mit einem geringen Öffnungswinkel unter 90°.

Flexibel Version

Bezugnehmend auf Fig. 4 wurde für Anwender mit einer hohen Diversität an zu erfassenden Medien die Flexibel Version 22 entwickelt. Diese Scanoberfläche besteht aus einem in einem wählbaren Winkel aufklappbaren Rahmen 23 ohne Glasflächen. Auflagepunkte sind über Schienenführungen 24, 25 einstellbar. Je nach dem zu erfassenden Medium kann die Öffnung des Rahmens 23 auf einen gewünschten Winkel mechanisch über Stellschrauben in einer seitlichen Wand 26 mit einer Winkelskala eingestellt werden. Der Verstellbereich reicht z.B. von 80° bis 120°.

Selektieren eines Blattes - Intelligenter Finger

Fig. 5 zeigt die Blattselektiervorrichtung 30, die als mechatronische Baugruppe mit mehreren Aktuatoren realisiert ist. Die Blattselektiervorrichtung 30 wird eingesetzt um ein Blatt einer Buchseite zu selektieren und es in eine Position zu bringen, die einen Blättervorgang und eine Lageprüfung des Blattes ermöglicht. Daher wird sie auch als„Finger" bezeichnet, da damit eine Bewegung ausgeführt wird, die jener eines menschlichen Fingers beim Umblättern nachempfunden ist. Die Bewegungen werden von Aktuatoren, beispielsweise Schrittmotoren, ausgeführt, die von der SPS angesteuert werden.

Der Finger 30 ist auf einer Basisplatte 31 im Rahmen der Sc anner Vorrichtung 1 montiert und weist folgenden Komponenten auf: Mit einer Hubeinheit 32 erfolgt eine Bewegung in einer „transversalen" Richtung, die (näherungsweise) senkrecht zur Fläche der umzublätternden Seite ist, insbesondere zur Anpassung an die Buchdicke und die Buchabmessungen. Ein Vibrationsantrieb 33 ist mittels eines Schrittmotors ausgeführt und dient zum Lösen der Seite von adhäsiven Materialien und/ oder Beseitigen elektrostatischer Aufladung einer Seite, beispielsweise mit einer Vibrationsbewegung mit etwa 5 Hz und 1 mm Amplitude. Ein Stellantrieb 34 verstellt den Winkel am Drehgelenk zwischen der von Hubeinheit 32 und Vibrationsantrieb 33 gebildeten Achse und dem Endstück 35. Dadurch erfolgt die Anfahrt an die Wahlposition.

Das Endstück 35 weist an seinem Ende ein Magazin 353 mit mehreren, auswählbaren Fingerkappen 36 auf. Zu Positionierung ist das Endstück 35 mit einem Vorschubaktuator 352 zum Linearvorschub des Magazins 353 ausgerüstet, sowie einer Luftdruckeinheit 351, mit der zur besseren Vereinzelung der Seiten mechanisch Luft durch einen Druckzylinder ausgeblasen werden kann. Hierbei wird ein Blasrohr-Prinzip angewendet, sodass auf zusätzliche pneumatische Teile verzichten werden kann. Bei dem Ausfahren der Fingereinheit wird somit Luft im in Bewegungsrichtung ausgeblasen. Das Magazin 353 ist beispielsweise ein Revolvermagazin (Fig. 5A) mit mehreren (beispielsweise vier, sechs oder acht) unterschiedlichen Fingerkappen 36. Jede Fingerkappe 36 ist mit einer Federlagerung ausgestattet, um sich optimal an die Oberfläche einer Buchseite anzuschmiegen. Die unterschiedlichen Versionen der Fingerkappen wurden durch empirische Versuche ermittelt, bei denen eine Materialanalyse und Oberflächenbeschaffenheit der Fingerkappen durchgeführt wurde. Durch die Auswahl einer Fingerkappe 36 wird eine blattspezifische Anpassung ermöglicht, die ein zuverlässiges und beschädigungsfreies Anheben eines Blattes gestattet.

Fig. 6 zeigt beispielhaft vier Arten von Fingerkappen 361-364, die auf einem Magazin angeordnet sein können. Die Fingerkappen können sich hinsichtlich Größe und Form, Oberflächenstruktur sowie Art des Materials, insbesondere hinsichtlich der Härte (die hier angegebenen Härtewerte sind gemäß Shore-A), unterscheiden. Fingerkappe 361 hat einen zylindrischen o- der geringfügig konischen Schaft mit einem zu einer Kugelkappe abgerundeten Ende; sie ist aus einem Kunststoff mit 30 Shore gebildet und ist für Buchseiten, die wenig Haftung zur nächsten Seiten haben, ausgelegt. Fingerkappe 362 zum Umblättern glatter Buchsseiten ist mit einem Silikon mit 25 Shore ausgeführt. Bei der Fingerkappe 363 mit 35 Shore hat die Kugelkappe eine noppenstrukturierte Oberfläche zur Erhöhung der Griffigkeit; sie eignet sich daher für eine Buchseite, die eine hohe Haftung zur nächsten Seite haben. Der Schaft der Fingerkappe 364 ist konisch sich verjüngend geformt und endet in einer abgerundeten Kugelkalotte mit geringerem Radius als jene der Kappen 361-363; die Fingerkappe 364 mit 35 Shore ist für dickere Buchseiten entworfen, die sehr steif sind.

Der Finger 35 wird zum Blattanheben derart positioniert, dass eine ausgewählte Fingerkappe 36 an eine Seitenecke des Buchs geführt, um dort in einem vorher definiertem Anstellwinkel von z.B. 30° auf die Blattoberfläche positioniert zu werden, mit einem vorgebbaren Anpressdruck, und dann wird mit einer seitlichen Bewegung der Fingerkappe die Seite aufgewölbt.

Durch adhäsive Kräfte oder statische Aufladung kann ein Selektieren und Wölben Probleme verursachen. Um eine Wiederholgenauigkeit bei diesem Vorgang zu gewährleisten, ist der Druckkomponente der bereits erwähnte Vorschubaktuator 352 als mechanische/ pneumatische Komponente beigefügt. Der Luftstoß bewirkt eine Abschwächung der Bindungskräfte und erleichtert den Manipulationsvorgang. Der Luftstoß wird von einem mechanischen Kolbenverdichter, der in das Endstück 35 des Fingers integriert ist, erzeugt, nämlich jeweils durch eine Hubbewegung des Kolbens. Dies vereinfacht den Aufbau, weil keine pneumatischen Elemente vorgesehen werden müssen, und vermeidet zudem, dass (externe) Druckluft, die von Kompressoren erzeugt wird, angeliefert werden muss, die zudem in Verbindung mit Papier oft zu Verunreinigungen führt. Blattvereinzelung und -manipulation -„Bionische Hand"

Fig. 7a und 7b zeigen eine perspektivische Ansicht von oben vorne bzw. eine Seitenansicht der Blattmanipulationsvorrichtung 40, die der Blattvereinzelung und -manipulation dient. Es handelt sich hierbei um eine mechanische und sensorische Einrichtung, die in Zusammenwirken mit dem Finger 30 agiert, insbesondere wird die Bewegung des Umblätterns mithilfe dieser Vorrichtung durchgeführt: Nachdem durch den Finger 30 eine Buchseite selektiert worden ist, wird sodann diese vereinzelte Buchseite angewählt und geblättert. Die Vorrichtung 40 umf asst insbesondere folgende Komponenten: Eine Lagerung mit einem Schlitten 41 ermöglicht die Bewegung zum Buch bzw. von diesem weg, nämlich in Längsrichtung (parallel zur Bifurka- tion des Buches, wobei geringfügige Abweichungen aufgrund der Geometrie des Buches erforderlich sein können). Ein Ausleger 42 ist um die Längsrichtung schwenkbar und mit einem Radialhub 421 ausgestattet. Dies ermöglicht ein Anpassen an die Lagebestimmung des Buches und einer angehobenen/ anzuhebenden Seite in Zusammenarbeit mit einer Digitalkamera 61 (Fig. 9), die beispielsweise hinter dem Buch 2 und der Blattmanipulationsvorrichtung 40 angeordnet ist. An dem Ausleger 42 ist durch den Radialhub 421 radial verschiebbar ein als „Handfläche" dienendes Flügelteil 44 angebracht, das eine flache Formgebung aufweist, vorzugsweise insgesamt spateiförmig. Ein Lasersensor 43 zur Blatterkennung ist auf der Handfläche angebracht. Bevorzugt umfasst die Handfläche zwei Segmente, nämlich eine größere Hauptfläche 441, die in erster Linie dem Niederhalten des Blattes mit einem Endbereich 440 der Hauptfläche dient, sowie eine radial nach außen hin angesetzte Nebenfläche, die„Finne" 442, die gegenüber der Hauptfläche 441 in Längsrichtung mittels eines Schrittmotors 443 bewegbar ist und der Blatterfassung während der Umblätterbewegung dient. Die beiden Flächen 441, 442 sind an ihren dem Buch zugewandten Enden bevorzugt spitz zulaufend geformt und mit einer sich zur Spitze hin abnehmenden Dicke.

Die Vorrichtung 40 weist insbesondere folgende Funktionen auf:

Erkennungsfunktion: Durch den Lasersensor 43 wird der Lichtwiderstand einer Buchseite gemessen. Ein Laserstrahl durchdringt eine Buchseite und misst die Intensität des auftreffenden Lichtstrahls. Dieser Wert wird für jedes Buch neu bestimmt und in einem Speicher abgelegt. Diese Funktion ermöglicht die Wiedererkennung einer Buchseite und Verhindert ein Überblättern einer Seite. Seitenprüfung: Der gespeicherte Wert ermöglicht des Weiteren auch die Detektion von Seiten, die aus anderen Materialien besehen, wie zum Beispiel Fotoseiten. Diese Seiten werden beim Aufblättern erkannt und der User wird nach einer Meldung aufgefordert diese besonderen Seiten anderes zu Scannen als Standardbuchseiten.

Ergreifen der Seiten („Sticky mode"): Es wurde erkannt, das mit einer fingerartigen Umblättereinrichtung alleine es nicht in jedem Fall möglich ist, eine Seite zufriedenstellend handzuhaben. Das Ergreifen der Seiten erfolgt mit einem Zusammenspiel des Fingers 30 und der Manipulationsvorrichtung 40, wodurch die vollständige menschliche Manipulation einer Buchseite mechanisch nachgebildet werden kann. Mithilfe der Vorrichtung 40 kann eine Seite, die zuvor durch den Finger 30 aufgewölbt wurde, erfasst werden und sodann mithilfe eines Schrittmotorantriebs umgeblättert werden. Dieser Vorgang ist in den Fig. 8A-8I illustriert, die die einzelnen aufeinanderfolgenden Etappen eines Umblättervorgangs zeigen. Die Handfläche setzt bevorzugt an der Stelle der maximalen Wölbung an, um das Blatt möglichst sicher zu erfassen. Die Anfahrtsposition hierfür wird durch eine bildgestützte Datenerfassung (BDV, „Bilddatenverarbeitung") bestimmt, wie weiter unten näher erläutert wird. Vorteilhafter Weise kann durch die BDV und/ oder den Lasersensor ein Überblättern, d.h. ein Bewegen mehrerer Seiten zugleich, ausgeschlossen werden.

Umblättervorgang

Nachstehend und anhand der Fig. 8A bis 8l wird ein beispielhafter Umblättervorgang in der Scannervorrichtung des Ausführungsbeispiels beschrieben. Vorausgeschickt sei, dass der Umblättervorgang in der Regel einer Aufnahme einer (Doppel)Seite folgt. Hierzu wird zuerst die Niederhaltevorrichtung mittels ihres Vertikalhubs abwärts bis in die Fotoposition verfahren. Mithilfe der Gleitlagerung der Buchhalterung erfolgt ein Zentrieren des Buches. Die oberste Seite kommt somit an einem definierten Punkt zu liegen. Ein Bild der beiden Seiten wird aufgenommen. Sodann fährt die Niederhaltevorrichtung wieder nach oben und gibt so das Buch frei, um den Umblättervorgang zu ermöglichen.

Fig. 8A: In Abhängigkeit von der Art des Buches 2 und gegebenenfalls der zuoberst liegenden offenen Seite 3 wird eine Fingerkappe 36 ausgewählt. Mittels des Revolvermagazins 351 wird die gewünschte Fingerkappe eingestellt (sofern nicht die Auswahl vom vorangehenden Umblättervorgang beibehalten werden kann). Fig. 8B: Der Flügelteil 44 der Manipulationsvorrichtung 40 bewegt sich mittels der Schrittmotoren des Schlittens 41 zum Buch 2 hin. Hierbei gelangt der Endbereich 440 der Hauptfläche

441 auf die Oberfläche der Buchseite und bewirkt ein Niederhalten der Buchseite.

Fig. 8C: Der Finger 30 verfährt die Fingerkappe 36, sodass diese sich der Ecke der Buchseite 3 annähert und schließlich an die Buchseite anlegt, wobei durch die Verfahrbewegung auf der Buchseite ein Hochwölben der obersten Seite 3 von den übrigen Buchseiten bewirkt wird.

Fig. 8D: Mithilfe der Kamera 61 (Fig. 9) und der Bilddatenverarbeitungssoftware wird das Maximum der Wölbung bestimmt; dies wird weiter unten anhand der Fig. 11 erläutert. Die Finne

442 fährt in den so bestimmten Bereich unter der aufgewölbten Seite 3. Der Lasersensor 43 gelangt hierbei über die Seite und detektiert diese wie oben im Zusammenhang mit der Erkennungsfunktion beschrieben.

Fig. 8E: Der Finger 30 wird zurückgefahren, sodass das Endstück 35 den Blattmanipulationsbereich verlässt.

Fig. 8F: Das Flügelteil 44 wird mittels einer Schwenkbewegung des Auslegers 42 um seine Schwenkachse verschwenkt und führt so die Seite 3 zum Ausführen eines einzelnen Umblättervorgangs.

Fig. 8G: Wenn die Endstellung des Flügelteils 44 erreicht ist, werden die Finne 442 und die Hauptfläche 441 in Längsrichtung zurückgezogen. Auf diese Weise ist das - nunmehr umgeblätterte - Blatt 3 wieder freigegeben.

Fig. 8H: Die Manipulationsvorrichtung 40 beginnt nun die Rückbewegung in ihre Grundstellung (Rückschwenken des Auslegers 42).

Fig. 8l: Die ursprüngliche Stellung der Manipulationsvorrichtung 40 ist erreicht. Der Umblättervorgang ist beendet. Ein nächster Zyklus (Bildaufnahme, Umblättern) kann gestartet werden. Aufnahmeeinrichtung

Zur Digitalisierung der Bücher wird eine Aufnahmeeinrichtung 60 mit Digitalkameras verwendet. Die Anordnung der Kameras entspricht der, die bereits in WO 2009/036482 AI beschrieben ist. Diese Kameras benötigen eine hohe Auflösung (600 ppi) und eine gute Tiefenschärfe. Kameras und Linsensysteme, die für diesen Zweck geeignet sind, sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Digitalfotografie wohlbekannt. Die Aufnahmegeräte erzeugen einen Vi- deostream. Aus dem Stream werden jeweils, wenn die Niederhaltevorrichtung die Endposition auf/ über dem Buch erreicht, aus Standbildern Videobilder der aufzunehmenden Seiten erzeugt. Dies dient dazu, Verzerrungen zu vermeiden, die durch eine Auslösemechanik verursacht werden könnten.

Bilddatenverarbeitung

Um die automatisierte Digitalisierung des Inhalts eines Buches effizient durchzuführen, ist vorab eine Lage- und Beschaffenheitsbestimmung zweckmäßig. Dies wird mit zwei zusätzlichen Digitalkameras 61, 62, die wie in Fig. 9 ersichtlich vorzugsweise oberhalb bzw. hinter der Position des Buches 2 angeordnet sind, und einer Bilddatenverarbeitungssoftware durchgeführt. Die Erfassung erfolgt in Echtzeit und wird über die Bilddatenverarbeitungssoftware verarbeitet. Geeignete Algorithmen sind dem Fachmann der Bildverarbeitung wohlbekannt. Geeignete Software kann beispielsweise auf Grundlage der Matrox Software-Bibliotheken erfolgen (vgl. RAUSCHER GmbH - Systemberatung für Computer und angewandte Grafik, 2013; zugreifbar unter: http://www.rauscher.de/ [Zugriff 21.12.2013]).

Die gespeicherten Informationen können insbesondere sein:

• Lage und Abmaße des Buches

• Prüfung auf Beschädigungen von Seiten

• Seitenzahlenerkennung (Paginierung)

• Doppelblattkontrolle (Fig. 10, Prüflinie 63 wird ermittelt)

• Lage der gewölbten Seite (Fig. 11, Detektionsbereich 64 wird ermittelt)

Bezugnehmend auf Fig. 10 findet beispielsweise folgender Ablauf statt: An die durch die Blattkante beschriebene Kurve wird (obere Strichlinie) der„Gipfel" der Aufwölbung bestimmt, und sodann wird ein darunter liegendes Niveau eingeführt (untere Strichlinie). Für die so definierte Prüflinie 63 wird geprüft ob es mehr als zwei Schnittpunkte mit der Kurve der Blattkante gibt. Falls dies zutrifft, wird ein Doppelblattfehler angezeigt.

Bezugnehmend auf Fig. 11 wird die Lage der gewölbten Seite wie folgt bestimmt: An die durch die Blattkante beschriebene Kurve werden zwei tangentiale Linien gelegt sowie eine Basislinie bestimmt, und der untere Bereich des so gebildeten Dreiecks wird als Bereich 64 verwendet, in den zum Umblättern die Finne 442 eingeführt wird.

Beleuchtung

Bezugnehmend auf Fig. 12 enthält die Scannervorrichtung 1 eine Beleuchtungseinrichtung 50, die eine homogene Beleuchtung des Buches liefert. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wurde als Beleuchtungseinrichtung 50 ein Lichtsystem des Unternehmens ERCO (Lüdenscheid, Deutschland) verwendet. Es besteht aus einem Modul, in welchem sich wie in Fig. 13 (Ansicht auf die nach unten gerichtete Seite) erkennbar vier Hochleistungs-LED-Zellen in rechteckiger Anordnung befinden, und das über der zu scannenden Fläche platziert wird. Vorteilhafter Weise kann in dem Modul zusätzlich ein Stromwandler integriert sein, wodurch sich die Montage/ Implementierung sehr vereinfacht, da keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden.

Naturgemäß sind Position und Einstrahlwinkel des Lichtes von großer Bedeutung. Das Modul wird hinsichtlich seiner Richtcharakteristik auf den Neigungswinkel der zu erfassenden Flächen angepasst, um ein im Wesentlichen gerades Auftreffen des Lichts zu erreichen. Fig. 14 zeigt die Richtcharakteristik und illustriert die ebene Ausleuchtung einer darunter liegenden Fläche im Vergleich zu der punktierten Linie einer herkömmlichen Lichtverteilung. Das gesamte Modul ist mit einer (nicht gezeigten) Streu- bzw. Richtlinse ausgestattet, um das Licht gleichmäßig über die gesamte Scanfläche zu verteilen. Die Intensität des Lichtmoduls liegt bei 50 Lux im Standby-Betriebszustand. Während eines Scanvorgangs wird die Intensität für 1/ 60 s auf 300 lux erhöht. Das Licht soll jedoch dauerhaft nur 50 lux haben, um einen schonenden Umgang mit dem zu scannendem Material zu gewährleisten und ein Vergilben der Seiten zu vermeiden.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung (1) zum Erfassen des Inhalts eines Buches (2) oder buchartig verbundenen Blätterverbands, aufweisend:

eine Haltevorrichtung (10) mit zwei nebeneinander in einem Winkel zueinander angeordneten Auflageflächen (12,13), in welche ein Buch in geöffnetem Zustand einlegbar ist, wobei das Buch mit aufgeschlagenen Seiten nach oben liegt, wobei zwischen den aufgeschlagenen Seiten eine Bifurkation gebildet ist;

eine Aufnahmeeinrichtung (60) oberhalb der Haltevorrichtung (10) zum Aufnehmen einer der aufgeschlagenen Seiten eines darin gehaltenen Buches; gekennzeichnet durch

eine Blattmanipulationsvorrichtung (40) zum Umblättern der Seiten eines in der Haltevorrichtung (10) gehaltenen Buches, aufweisend ein Flügelteil (44), das entlang einer Längsrichtung, die zur Bifurkation des aufgeschlagenen Buches (2) im Wesentlichen parallel ist, verschiebbar und um eine zur Längsrichtung parallele Schwenkachse schwenkbar ist, wobei das Flügelteil abgeflacht und mit einer schmalen Seite der Schwenkachse zugewandt ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelteil (44) einen dem Buch (2) zugewandten Endbereich (440) aufweist und in der Längsrichtung zwischen einem Zustand, in dem das Flügelteil zur Gänze aus dem Buch herausgezogen ist, und einem Zustand, in dem der Endbereich einer Seite des Buches aufliegt oder unter diese geschoben ist, verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelteil (44) in ein erstes und ein zweites Segment (441, 442) gegliedert ist, welche zueinander in Längsrichtung verstellbar sind, wobei das erste Segment (441) dazu eingerichtet ist, einer Seite des Buches aufzuliegen, während das zweite Segment (442), das gegenüber dem ersten radial außen angeordnet ist, dazu eingerichtet ist, unter die Seite geschoben zu werden und die Seite anzuheben.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen auf dem Flügelteil (44) angeordneten Sensor, insbesondere Lasersensor, zum Bestimmen der Dicke der von der Blattmanipulationsvorrichtung (40) behandelten Seite.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Blattselektiervorrichtung (30) mit einer auf eine Blattoberfläche des aufgeschlagenen Buches positionierbaren Fingerkappe, mit der mechanisch durch friktionalen Kontakt ein Aufwölben einer Seite erzielbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattselektier Vorrichtung (30) an ihrem Ende eine Mehrzahl von Fingerkappen aufweist, worin jeweils eine der Fingerkappen durch eine vorzugsweise rotierbare Auswahlmechanik für den Betrieb auswählbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein auswechselbares Mittel (20, 21, 23) zum Niederhalten der aufgeschlagenen Seiten, welches auf das aufgeschlagene Buch (2) absenkbar ist, aufweisend zumindest in einem Winkel zueinander angeordnete Flächen, wobei der Winkel der Flächen zueinander dem Winkel der Auflageflächen (12, 13) zueinander entspricht, und wobei das Mittel zum Niederhalten der Seiten zumindest während Vorgängen der mechanischen Manipulation des Buchs von diesem abhebbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Niederhalten eine gewinkelte und vorzugsweise einstückige Glasscheibe (21) aufweist, worin die dem Buch zugewandte Kante außen gerundet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dass das Mittel zum Niederhalten (22) einen Rahmen (23) mit einstellbarem Winkel ohne eingefügte Glasflächen aufweist, der dazu eingerichtet ist, gegen das Buch abgesenkt zu werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Niederhalten zwei zueinander in eine Winkel angeordnete Glasscheiben aufweist, wobei der Winkel kleiner als 90° ist, bevorzugt 70° bis 80°.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (10) auswechselbar ist und auf Gleitlagern (15) in einer horizontalen Richtung quer zur Längsrichtung verschiebbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung hinsichtlich des Abstandes der Aufnahmeflächen (12, 13) und/ oder des Winkels der Aufnahmeflächen zueinander einstellbar ist.