Сканеры: виды, устройство, принципы работы (стр. 14 из 15)

· Светодиоды (LED) применяются, как правило, в CIS-сканерах. Они обладают очень малыми габаритами, небольшим энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Во многих случаях используются трехцветные светодиоды, с большой частотой меняющие цвет излучаемого света. Однако светодиоды имеют довольно низкую (по сравнению с лампами) интенсивность светового потока, что снижает скорость сканирования и увеличивает уровень шума на изображении. Весьма неравномерный и ограниченный спектр излучения влечет за собой неизбежное ухудшение цветопередачи.

7.4 Шум

Как уже упоминалось выше, сканер с 24-битной разрядностью теоретически способен воспроизводить даже довольно темные оригиналы. Однако на практике этому мешают некоторые факторы, обусловленные применяемой технологией получения изображения, и в первую очередь регулярный и случайный шум. Рассмотрим каждый из них подробнее.

7.4.1. Случайный шум

Проявляется в виде «снега», гранулярности или хаотически расположенных инородных точек на изображении и возникает как вследствие нестабильности работы полупроводниковых приборов (при изменении температуры и с течением времени), так и в результате вносимых электронными компонентами искажений. Наиболее заметен такой шум на темных областях изображения, поскольку при равном абсолютном уровне шума отношение «сигнал/шум» на них будет гораздо меньше, чем на светлых участках. Для минимизации случайного шума перед сканированием выполняется процедура калибровки, во время которой измеряются пороговые значения и смещение базового напряжения для каждого светочувствительного элемента.

7.4.2 Регулярный шум

Возникает вследствие перекрестных помех (наводимых с соседних светочувствительных элементов), кратковременных изменений базового напряжения в ПЗС-матрице, воздействия высокочастотных электрических полей, изменения яркости источника света и т.п. Регулярный шум, в отличие от случайного, очень хорошо заметен, поскольку проявляется в виде горизонтальных, вертикальных либо диагональных полос.

8. Система транспорта бумаги

Наискорейший способ получения сканированного изображения - быстро протащить бумажную страницу перед линейкой CCD, пользуясь каким-нибудь способом перемещения бумаги. В скоростных сканерах применяются транспортные механизмы разных типов: роликовые (roller), ременные (belt), ротационные (drum), вакуумные. “Безусловно, лучшего” транспорта, к сожалению, не существует - каждый из применяемых типов механизмов показывает лучшие результаты в специфических условиях применения.

В сканерах с роликовым транспортом лист проходит между двумя резиновыми роликами (подобным образом работают факс-аппараты). Преимущества этого вида транспорта заключаются в его простоте и низкой стоимости, однако роликовые механизмы обычно не подстраиваются к толщине бумаги и со временем (после некоторого износа роликов) начинают затягивать более одного листа бумаги.

Ременный транспорт протягивает лист между двумя системами нескользящих резиновых ремней. В некоторых сканерах (например, BancTec TDC-2610) предусмотрена прецизионная система настройки взаимного расположения и скорости верхних и нижних ремней, что позволяет тонко настроить сканер на работу с конкретным типом материала. Изображение проецируется на сенсоры с помощью системы зеркал и линз, бумага при подаче почти не изгибается и не соприкасается со стеклом, что позволяет сканировать скрепленные, надорванные и слипшиеся документы. Недостатком этого вида транспорта является большое число ремней в конструкции, и, как следствие чувствительность процесса сканирования к физическому состоянию каждого из них. Неравномерный износ ремней и возможность их повреждения случайными предметами (например, скрепками) должны приниматься во внимание при проектировании технологического процесса с применением сканеров данной конструкции.

Ротационные сканеры (этот тип механизма используют, в частности, Bell+Howell и Kodak) менее других склонны к замятию листов, и обычно допускают настройку на толщину бумаги, однако сканирование сильно разнородного материала (широких и узких документов, грубой и тонкой бумаги) в одном пакете не рекомендуется. К достоинствам ротационных сканеров принято относить их неприхотливость в работе и возврат отсканированного материала на операторский стол, а к недостаткам несколько повышенное число документов отсканированных с перекосом.

Вакуумный транспорт с прямым протягом оригинала чрезвычайно терпим к качеству бумаги, возможным надрывам документов, сгибам и скрепкам. Применяется по преимуществу в моделях, предназначенных для сканирования очень больших объемов документов. Недостатком является относительно высокая цена устройств (и их технического сопровождения) и складирование отсканированного материала с обратной стороны операторского стола. Впрочем, второй недостаток, как правило, легко устраняется если не бояться первого, так как все изготовители аппаратов этого класса выпускают дополнительное операторское оборудование для повышения эффективности работы с устройством (см. рис. 9).

8.1 Узлы подачи бумаги

Путь к быстрому сканированию лежит через эффективную подачу документов. Для приложений с сильно разнородным (по толщине бумаги, размерам или полиграфическому исполнению) потоком документов эксперты рекомендуют не пренебрегать ручной подачей. Bell+Howell, BancTec, Kodak, Photomatrix, VisionShape рассматривают ручную подачу большого числа документов как полноправный и вполне практичный способ обращения с устройством. Для недорогих пластиковых моделей Fujitsu и Ricoh ручная подача хотя и возможна, на практике используется редко (лотки приема документов не рассчитаны на частую ручную установку отдельных листов и легко ломаются).

В случае автоматической подачи различают верхнюю и нижнюю автоподачу. Верхняя автоподача (применяется Bell+Howell) предполагает укладку пачки документов “лицом вверх”, так как их обычно читают. Устройство автоподачи снимает верхний лист, специальный ролик, вращающийся в противоположном направлении, препятствует затягиванию в сканер следующего листа. Давление пачки не влияет на подачу, и такая конструкция по сравнению с нижней позволяет устанавливать в устройство большее число документов. Недостатком является склонность к перекосу неровно уложенных документов, с чем призваны бороться предусмотренные конструкцией дополнительные ролики.

При нижней автоподаче документы укладываются “лицом вниз” и сканер первой сканирует лист, лежащий “на дне” пачки. Если слой документов слишком массивен (ввиду большого их числа или сравнительно плотной бумаги), давление на “дно” осложняет подачу документа или увеличивает вероятность подачи более чем одного листа. Нижняя подача сравнительно редко подает документ с перекосом и допускает постепенное (по мере ввода) пополнение сканируемой пачки документов, избавляя оператора от необходимости готовить документы к сканированию порциями.

Автоподатчики как того, так и другого типа недружественно настроены по отношению к сильным вариациям ширины листа в пачке, но сравнительно легко переносят совместное сканирование длинных и коротких (по ходу протяга) документов.

На практике потери времени в технологическом процессе сканирования зависят от соответствия свойств сканируемого потока документов интеллектуальным и физическим возможностям устройства. При выборе высокопроизводительного сканера необходимо проанализировать специфические особенности его применения в конкретной технологии обработки бумажных документов. Эффект (и немалый) дает лишь тщательно спроектированная технология ввода.

Рис. 10. Скоростной производственный сканер BancTec TDC-2610

Рис. 11. Скоростной производственный сканер Bell+Howell Copiscan 6338

Скоростные производственные сканеры документов выпускаются относительно небольшим числом авторитетных и известных изготовителей. Главные игроки на рынке документных сканеров - компании Fujitsu, Bell+Howell, Kodak, BancTec, Photomatrix, Ricoh, Scan-Optics, VisionShape.

Рис.12. Станция сканирования / микрофильмирования Kodak Digital Science 990

Рис.13. Скоростной сканер Bell+Howell PS/150 с вакуумным транспортом и стендом для складирования отсканированных документов

Рис. 14. Скоростной сканер BancTec S-Series

Рис. 15. Чековый сканер VisionShape B-1000

9. Интерфейс сканера

Даже для выполнения базовых функций, сканер должен располагать некоторым уровнем интеллекта. В процессах производственного сканирования устройство обычно полностью управляемо со стороны хост-компьютера. ПО переопределяет установки сканера (яркость, контрастность, формат подаваемых страниц, черно-белый или полутоновый режим сканирования, ручная или автоматическая подача бумаги и т.п.). При этом между сканером и хост-компьютером передаются данные двух типов - сканированные изображения (видеоданные) и управляющие команды (управление режимами, старт стоп и др.). Многие скоростные сканеры используют для передачи видеоданных специальный параллельный протокол, а для управления пользуются последовательным. Этот интерфейс (получивший название serial/Video) поддерживается специальными интерфейсными контроллерами. Поскольку стандартного протокола для такой связи не существует, некоторые ведущие изготовители сканеров (Bell+Howell, Fujitsu и др.) разработали свои собственные протоколы, а другие (VisionShape, Photomatrix) присоединились к одному из них (выполнив систему команд сканера в стиле эмуляции основного протокола). Интерфейсные контроллеры осуществляют помимо управления сканером специализированные операции по обработке поступающих изображений (аппаратная компрессия, формирование заголовков файлов, изменение ориентации страницы или исправление легкого перекоса).