Алгоритм - Учебный центр

Версия сайта для слабовидящих
Заполните форму ниже! Мы вам перезвоним!

Нажав на кнопку "Отправить", Я даю своё согласие на автоматизированную обработку указанной информации, распространяющейся на осуществление всех действий с ней, включая сбор, передачу по сетям связи общего назначения, накопление, хранение, обновление, изменение, использование, обезличивание, блокирование, уничтожение и обработку посредством внесения в электронную базу данных, систематизации, включения в списки и отчетные формы.


Принципы построения сканеров в цифровых копировальных аппаратах.

Принципы построения сканеров в цифровых копировальных аппаратах.

Системы сканирования  цифровых копировальных машин обычно имеют неподвижную верхнюю часть. Изображение освещается, и отражение попадает через оптическую систему на принимающие фотоэлектрические приборы, например формирует электрический заряд в ПЗС (рис.1). От светлых участков оригинала отражается больше света, чем от темных, поэтому и на соответствующие ПЗС воздействует свет различной яркости и формируются соответствующей величины заряды. Сканер обязательно должен начать движение из начального положения. На корпусе машины установлен датчик, фиксирующий начальное положение, а на сканере имеется активатор датчика. Если при включении дат­чик начального положения не активирован, машина сначала приводит сканер в начальное положение. После этого машина получает сигнал «начать прямое движение сканера». При этом лампа экспонирования освещает документ. Вскоре после начала движения упомянутый ранее активатор сигнализирует другому датчику (датчику регистрации) что сканер подошел к определенной точке. Этот сигнал передается на главную плату. В машинах с неподвижным верхом обычно имеется шлейф проводов, который подводит электропитание к лампе. Шлейф двигается вперед-назад вместе с движением сканера и имеет тенденцию ломаться. Лампа в этом случае обычно выключается, а машина показывает на дисплее диагностический код неисправности лампы. Не зависимо от того, является верх движущимся или стационарным, сканер должен как-то приводиться в движение для этого сейчас используется шаговый двигатель.

Процесс сканирования происходит следующим образом. Оригинал располагается на прозрачном неподвижном стекле, вдоль которого передвигается сканирующая каретка с источником света. Оптическая система сканера, которая состоит из объектива и зеркал, или призмы,  проецирует световой поток от сканируемого оригинала на приёмный элемент. Приёмный элемент преобразует уровень освещенности в уровень заряда в ПЗС. Далее, после возможной коррекции и обработки, аналоговый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С АЦП информация выходит уже в  двоичном виде, запоминается в оперативной памяти  и, после обработки в контроллере сканера через интерфейс с главной платой будет использована в блоке управления лазером. Источником  света в сканерах  является обычная флуоресцентная лампа. Ее главный недостаток - слабая стабильность характеристик освещения и ограниченный срок службы. В современных моделях – используется лампа с холодным катодом, имеющая лучшие параметры и значительно больший срок службы.

В обычной оптической системе световой поток от оригинала проецируется на матрицу CCD (ПЗС - прибор с зарядовой связью), которая преобразует его в электрический сигнал. Обычно используется один фокусирующий объектив (или линза), который проецирует полную ширину области сканирования на полную ширину матрицы CCD.  Важным параметром сканера является его разрешение, которое можно разделить на оптическое разрешение, механическое разрешение, физическое разрешение и интерполяционное. Оптическое разрешение – это количество элементов в линии матрицы, поделённое на ширину рабочей области. Меньшая из всех приводимых цифр разрешения определяется матрицей и шириной рабочей зоны. 

Механическое разрешение.  Количество раз "считывания" информации CCD-матрицей, поделённое на длину пути, пройденного за это время сканирующей кареткой. Иногда его тоже называют оптическим ("оптическое разрешение 300х600"), но на самом деле это не так (оптическое будет 300, а 600 - это тоже реальное разрешение, но механизма, а не оптики). Как правило, механическое разрешение задаётся изготовителем в 2 раза больше оптического (иногда равным ему или в 4 раза большим), при этом, поскольку CCD-матрица не может сканировать с разрешением выше оптического, а сканируемый квадрат должен остаться квадратом, недостающие "по ширине" точки рассчитываются (интерполируются). Интерполяция же не только не даёт видимого повышения качества при сканировании оригиналов, но и может ухудшить чёткость и заметно понизить скорость сканирования.

etSMz6dg.png (456×780)

Рис. 1. Пример устройства типового сканера 

 

 

Физическое разрешение, истинное разрешение, реальное разрешение: всё, что как-то определяется механизмом сканера. Интерполяционное - произвольно выбранное разрешение, до которого программа сканера сама рассчитывает недостающие точки.

Рассматриваемый ниже вариант построения сканера (см. рис. 2) может подключаться к центральной плате через интерфейсы SCASI,  РСI или USB в зависимости от  конкретной модели.  Сканирование изображения осуществляется  специальным модулем - кареткой, которая перемещается вдоль сканируемого документа и приводится в движение от отдельного шагового двигателя. Исходное положение каретки фиксируется специальным датчиком (см. рис. 1,а). Каретка состоит из корпуса в котором закреплены жестко флуоресцентная лампа с холодным катодом, четырех преломляющих  зеркал, линзы,  платы с закрепленной на ней  CCD матрицей и платы инвертора. Плата инвертора (рис.1,б) управляет напряжением +24 В, которое подается на лампу. Расположение зеркал, линзы, лампы и CCD матрицы в оптической системе показано на рис.1, в. 

Плата управления в данном сканере соответственно должна использовать интерфейс SCASI, PCI, или интерфейс USB. Принципиально ее функциональное построение ничем не будет отличаться, но если плата с интерфейсом SCASI  то на ней будет контроллер SCASI интерфейса, если с USB то контроллер USB интерфейса и.т. д.

В относительно новых машинах часто используется реверсивный шаговый двигатель. Он двигает сканер вперед с постоянной скоростью, а по окончании сканирования возвращает его в исходное положение.  В большинстве машин, при движении бумаги активируется датчик, который называется переключатель подачи или переключатель регистрации. Пока он активирован, сканер будет двигаться. После прохождения заднего края бумаги флажок датчика поднимется, и датчик выдаст сигнал на главную плату. В действие включается обратный ход, и сканер движется на стартовую позицию. На старто­вой позиции также находится сенсорный переключатель. Когда сканер достигает его, на главную плату выдается сигнал и обратный ход отключается. До того как начнется изготовление следующей копии, ска­нер всегда должен находиться в стартовой позиции. Это - необходимое условие и в большинстве машин, если Вы нажали кнопку копирования, а сканер не находится в стартовой позиции, то автоматически вклю­чится муфта обратного хода и сканер будет приведен в стартовую позицию.

etSMz6cm.png (803×331)

Рис. 2. Пример реализации платы управления сканера

 

В некоторых машинах могут быть и другие датчики на пути движения сканера. Могут использоваться разные переключатели регистрации положения при увеличении или уменьшении размера изображения. Может быть установлен датчик ограничения максимальной длины сканирования.

В некоторых машинах имеются толь­ко датчик стартовой позиции и датчик ограничения длины сканирования, в этом случае главная плата выполняет все промежуточные действия сама, не ожидая сигналов от сканера. Скорость шагового двигателя очень точно контролируется схемой управления двига­телем. Двигатель сканера входят в за­цепление с движущимися частями сканера непос­редственно через шестерню и зубчатую планку. Часто используется и механизм с стальными тро­сиками, который иногда имеет очень сложную конструкцию. Сканер обычно двигается вдоль рельсы или чего-то подобного. Любая неполадка здесь приведет к дефекту копии. Если на рельсе имеется грязь, сканер может дрогнуть или «подпрыгнуть» в этом месте. То же произойдет, если рельс согнут или неправильно установлен, или ослаблено его крепление.  При сканировании с неподвижным стеклом, оригинал документа освеща­ется под неподвижным стеклом, и отраженный свет проходит через систему зеркал и объектив. Послед­ним этапом может быть прохождение света через узкую полосу стекла, бесцветную или подкрашенную. В дополнение к движущейся лампе и зеркалу име­ется вторая каретка, часто именуемая как каретка половинной скорости. Так как узлы копира двигаются под неподвижным документом, фокальное рассто­яние постоянно изменяется. Каретка половинной скорости компенсирует это изменение, изображение находится постоянно в фокусе и сохраняет истинные размеры.

В аппаратах с подвижным стеклом экспонирования двигается документ, а оптическая система непод­вижна. Стекло экспонирования движется с помощью отдельного мотора или посредством муфты и воз­вращается в начальное положение по окончании ска­нирования каждый раз при изготовлении документа. Все зеркала и объектив неподвижны.

В машинах с подвижным стеклом используется два типа оптики. Обычная оптика и волоконная опти­ка. Обычная оптика состоит из нескольких зеркал и объектива. Объектив может быть проходным. В этом случае свет проходит через него до следующего зер­кала. Объектив также может быть и отражающим, при этом свет проходит в объектив и отражается обратно через то же самое стекло. В случае использования волоконной оптики используется узел, обычно называ­емый оптической матрицей, состоящий из нескольких сотен оптических волокон. Этот узел устанавливается вертикально над барабаном, как раз под стеклом экспонирования. Лампа экспонирования освещает документ, и отра­женный свет попадает через оптическую матрицу на ПЗС. Аппараты с подвижным стеклом часто заде­вают движущейся крышкой о посторонние предметы. Аппараты с неподвижным стеклом удобнее, но  требуют больше внимания со стороны сервисного инженера. Шлейфы проводов, имеющееся в этих аппаратах постоянно нагружены и иногда лома­ются. Тросики, шпульки, шестеренки, направляющие рельсы также должны быть в хорошем состоянии. Обычно вращение вала двигателя сканера или главного дви­гателя преобразуется в линейное движение сканера с помощью тросиков или зубчатого рельса. Зубчатый рельс находится под сканером, и движение происходит под действием соответствующей шестерни на скане­ре.

В случае использования металлического тросика, он крепится, как правило,  на двух стенках аппарата и проходит внутри его через три или четыре шпульки. Некоторые шпульки установлены вертикально, некоторые горизонтально, а некоторые диагонально. Обычно в аппарате имеется натяжная пружина или регулировка натяжения. Перед тем как работать с тросиком на конкретной машине нужно подготовиться. Постарайтесь раздобыть сер­висное руководство, или хотя бы зарисовать тросик в рабочем положении. В медленных аппаратах сканер каждый раз проходит всю возможную длину поля сканирования. В конце поля сканирования срабатывает датчик окончания сканирования, скани­рование заканчивается и начинается возврат скане­ра. В некоторых аппаратах выбранный размер бумаги определяет длину поля сканирования. В большинс­тве случаев, однако, первый датчик на пути бумаги является ключевым. Пока этот датчик активирован, сканирование продолжается. Таким образом, если Вы загрузили бумагу формата А5 в лоток формата А4, машина определит, что загружена бумага формата А4. Однако датчик движения бумаги будет задейс­твован только на длину формата А5 и сканирование произойдет только на формат А5.

Чаще всего в качестве лампы экспонирования исполь­зуется галогенная лампа. Поверхность лампы мо­жет быть матовой, но если смочить лампу, матовость исчезнет и восстановится, когда лампа высохнет. Внутри лампы имеется нить накала и металли­ческие держатели, которые предохраняют нить от провисания или вибрации. Если есть пятна тонера на поверхности лампы или подгоревшие участки внутри лампы, это может привести к потерям качес­тва копий. Если лампа сгорела экспонирования не происходит, и в этом случае получаются черные копии. Управление плотностью копии, которое выполняет оператор, может быть свя­зано с управлением яркостью, но также может быть связано с управлением напряжением смещения или напряжением заряда. Лампа экспонирования обычно находится между двумя электродами. За лампой находится алюмини­евый отражатель, который должен быть чистым и блестя­щим. Очи­щая рефлектор, не пытайтесь полировать его, поверхность рефлектора очень не­прочная и требует очень осторожного обращения и может быть разрушена при полировке.

Отражающий слой в зеркале находится на его рабочей поверхности. Если Вы коснетесь зеркала карандашом, то Вы увидите, что кончик карандаша и его отражение сходятся в одной точке. Если же вы перевернете зеркало, то увидите, что между кончиком карандаша и его отражением будет некоторое рассто­яние. Это расстояние будет соответствовать толщине зеркала. Серебряное покрытие в этом случае нахо­дится с другой стороны стекла. Если зеркало будет перевернуто, то изменятся оптические характеристики машины. Может возникнуть ореол вокруг изображе­ния, изображение может быть не четким, слишком светлым и т.д. Изображение проходит через оптическую систему и если какое-то зеркало не на месте, изображение будет отражаться под другим углом и будет искажено или потеряно. Если вместо того, чтобы пройти через стек­лышко над барабаном, изображение будет находиться чуть выше или ниже, то экспонирование не произой­дет. В результате получится черная копия. Сканер должен двигаться очень равномерно, а если он прыгает, трясется и т.д., изображение будет смазано (типичной причиной смазывания изображения может быть, например,  «неправильный» винт, завернутый в креплении стекла  экспонирования. Если винт слишком длинный, он может задевать за сканер при движении).


Лицензия