Залищенко КП. Содержание Введение 3 Основные сведения и история создания 4 Принцип действия и типы сканеров 7 Avision 16 Заключение 21 Список используемых источников 22 Введение
 Скачать 1.03 Mb.
|
СодержаниеВведение 3 1. Основные сведения и история создания 4 2. Принцип действия и типы сканеров 7 3. Avision 16 Заключение 21 Список используемых источников 22 ВведениеПочти каждый постоянно сталкивается с проблемой преобразования документов из бумажной формы в электронную. Процедура ввода информации вручную отнимает огромное количество времени и чревата ошибками. Кроме того, вручную можно вводить только тексты, но не изображения. Выходом из положения является сканер, позволяющий вводить в компьютер, как изображения, так и текстовые документы. Сканеры считывают с бумаги, пленки или иных твердых носителей «аналоговые» тексты или изображения и преобразуют их в цифровой формат. Они служат везде: в крупных конторах, где обрабатываются огромные архивы документов, в издательствах и проектно-конструкторских организациях, а также в небольших фирмах и домашних офисах. Настолько широка сфера применения сканеров, настолько много их разновидностей. Для выполнения тех или иных конкретных задач пригодна отнюдь не каждая модель. Как правило, пригодность сканера определяется совокупностью его технических параметров: конструктивным типом, форматом, разрешением, глубиной цвета, диапазоном оптических плотностей и т.д. Целью курсового проекта является проведение анализа видов и особенностей конструкций сканеров фирмы Avision. Задачи курсового проекта рассмотреть виды сканеров, их характеристики и особенности, выбрать подходящую модель по ее характеристикам. 1. Основные сведения и история созданияСканер рисунок 1 устройство, выполняющее считывание расположенного на плоском носителе изображения для передачи информации на расстояние или для преобразования его в цифровой формат.  Рисунок 1. Сканер Во время сканирования при помощи АЦП создаётся цифровое описание изображения внешнего для ЭВМ образа объекта, которое затем передаётся посредством системы ввода-вывода в ЭВМ. Бывают ручные, рулонные, планшетные и проекционные сканеры. Разновидностью проекционных сканеров являются слайд-сканеры рисунок 2, предназначенные для сканирования фотоплёнок. В высококачественной полиграфии применяются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).  Рисунок 2. Слайд-сканер Эксперименты с преобразованием оптического изображения в электрические сигналы начались еще до появления компьютеров. Первое подобное устройство было запатентовано в 1843 году шотландским изобретателем Александром Бэйном рисунок 3. Его «записывающий телеграф» работал на телеграфных линиях и был способен передавать только черно-белые изображения, без полутонов. Однако для того времени это было огромным достижением.  Рисунок 3. Записывающий телеграф Александра Бэйна В 1856 году флорентийский аббат Джованни Казелли создал свой прибор для передачи изображения на расстояние, названный впоследствии пантелеграф. Передаваемая картинка в пантелеграфе наносилась токопроводящими чернилами на металлический барабан и считывалась с помощью иглы.  Рисунок 4. Пантелеграф В 1902 году немецкий физик Артур Корн запатентовал технологию фотоэлектрического сканирования, на основе которой был создан телефакс рисунок 5. Передаваемое изображение закреплялось на прозрачном вращающемся барабане, луч света от лампы, перемещающейся вдоль оси барабана, проходил сквозь оригинал, и через призму и объектив, попадал на селеновый фотоприёмник. Такой тип сканеров получил название барабанные сканеры. Они используются до сих пор.  Рисунок 5. Телефакс В дальнейшем, с развитием полупроводников и вычислительной техники, начали совершенствоваться конструкции фотоприёмников, был изобретён планшетный способ сканирования, но сам принцип получения электрических сигналов сканируемого визуального изображения, предложенный Артуром Корном, остаётся практически неизменным. 2. Принцип действия и типы сканеровПланшетный сканер представляет собой прямоугольный пластмассовый корпус с крышкой. Под крышкой находится стеклянная поверхность, на которую помещается оригинал, предназначенный для сканирования. Через это стекло можно разглядеть кое-что из внутренностей сканера. В сканере имеется подвижная каретка, на которой установлены лампа подсветки и система зеркал рисунок 6.  Рисунок 6. Принцип работы планшетного сканера Каретка перемещается посредством так называемого шагового двигателя. Свет лампы отражается от оригинала и через систему зеркал и фокусирующих линз попадает на так называемую матрицу, состоящую из датчиков, вырабатывающих электрические сигналы, величина которых определяется интенсивностью падающего на них света. Эти датчики основаны на светочувствительных элементах, называемых приборами с зарядовой связью (ПЗС, Couple Charged Device — CCD). Точнее говоря, на поверхности ПЗС образуется электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающего света. Далее нужно только преобразовать величину этого заряда в другую электрическую величину — напряжение. Несколько ПЗС располагаются рядом на одной линейке рисунок 7.  Рисунок 7. ПЗС-регистр Электрический сигнал на выходе ПЗС является аналоговой величиной (т.е. ее изменение аналогично изменению входной величины — интенсивности света). Далее происходит преобразование аналогового сигнала в цифровую форму с последующей обработкой и передачей в компьютер для дальнейшего использования. Эту функцию выполняет специальное устройство, называемое аналого-цифровым преобразователем (АЦП, Analog-to-digital Converter — ADC). Таким образом, на каждом шаге перемещения каретки сканер считывает одну горизонтальную полоску оригинала, разбитую на дискретные элементы (пикселы), количество которых равно количеству ПЗС на линейке. Все отсканированное изображение состоит из нескольких таких полос рисунок 8.  Рисунок 8. Схема устройства и работы планшетного сканера на основе ПЗС В цветных сканерах сейчас используются, как правило, трехрядная матрица ПЗС и подсветка оригинала калиброванным белым светом. Каждый ряд матрицы предназначен для восприятия одной из базовых цветовых составляющих света (красной, зеленой и синей). Чтобы разделить цвета, используют либо призму, разлагающую луч белого света на цветные составляющие, либо специальное фильтрующее покрытие ПЗС рисунок 9.  Рисунок 9. Спектральные характеристики абсолютного квантового выхода Однако существуют цветные сканеры и с однорядной матрицей ПЗС, в которых оригинал по очереди подсвечивается тремя лампами базовых цветов. Однорядная технология с тройной подсветкой считается устаревшей. Кроме CCD-сканеров, основанных на матрице ПЗС, имеются CIS-сканеры рисунок 10, в которых применяется фотоэлементная технология.  Рисунок 10. принцип работы CIS-сканера Светочувствительные матрицы, выполненные по этой технологии, воспринимают отраженный оригиналом спет непосредственно через стекло сканера без использования оптических систем фокусировки. Это позволило уменьшить размеры и вес планшетных сканеров более чем в два раза (до 3—4 кг). Однако такие сканеры хороши только для исключительно плоских оригиналов, плотно прилегающих к стеклянной поверхности рабочего поля. При этом качество получаемого изображения существенно зависит от наличия посторонних источников света (крышка CIS-сканера во время сканирования должна быть закрыта). В случае объемных оригиналов качество оставляет желать лучшего, в то время как ССО-сканеры дают неплохие результаты и для объемных (до нескольких см в глубину) предметов. Планшетные сканеры могут быть снабжены дополнительными устройствами, такими как слайд-адаптер, автоподатчик оригиналов и др. Для одних моделей эти устройства предусмотрены, а для других нет. Большинство современных сканеров базируются на матрицах двух типов: на CCD или на CIS. Корпус CIS-сканера плоский, в сравнении с аналогичным CCD-аппаратом (его высота обычно составляет порядка 40-50 мм). Основные достоинства CCD сканера: Высокая разрешающая способность (недорогие CCD-сканеры имеют на сегодняшний день разрешения до 2400 dpi); Долгий срок службы лампы; Высокое качество сканирования; Большая глубина резкости; Возможность работы со слайд-адаптерами и автоподатчиками документов Основные достоинства CIS сканера: Небольшие габариты; Быстрый старт; Невысокая стоимость; Низкое энергопотребление (многие CIS-сканеры получают питание по USB); Автономность Сканеры с CCD-матрицей распространены гораздо больше, чем CIS-аппараты. Потому, что сканеры в большинстве случаев приобретаются не только для оцифровки листовых текстовых документов, но и для сканирования фотографий и цветных изображений. А CCD-сканер гораздо строже передает цветовые оттенки, света и полутона, нежели CIS-сканер. Погрешность разброса уровней цветовых оттенков, различаемых стандартными CCD-сканерами, составляет порядка ±20% Конструкция матрицы CIS очень компактна, таким образом, сканер, в котором используется контактный сенсор, всегда будет намного тоньше CCD-сканера. Такие аппараты имеют довольно низкое энергопотребление; они практически нечувствительны к механическим воздействиям. Но CIS-сканеры, как правило, не приспособлены к работе со слайд-модулями и автоподатчиками документов. Из-за особенностей технологии CIS-матрица обладает сравнительно небольшой глубиной резкости. Например, у CCD-сканеров глубина резкости составляет ±30 мм, у CIS – ±3 мм. У CCD-аппарата вся картина будет резкой, поскольку в его конструкции есть система зеркал и фокусирующая линза. Но достаточно громоздкая оптическая система не позволяет CCD-сканеру достичь столь же компактных размеров, как у CIS-сканера. Некоторые модели CCD-сканеров для дома и офиса обладают оптическим разрешением порядка 3200 dpi, а у CIS-аппаратов оптическое разрешение ограничено 1200 dpi. Сканеры с CIS-матрицей применяются там, где требуется оцифровывать не книги, а листовые оригиналы. Эти сканеры целиком получают питание по шине USB, наиболее выгодны для владельцев портативных компьютеров. Лампа сканера рисунок 11, закреплена на пластмассовом шасси сканирующей каретки непосредственно над отражателем. Сам отражатель имеет форму рефлектора в форме увеличительного зеркала. Свет от него усиливается, чтобы ярко осветить объект на планшете. Отразившись от оригинала на стекле, свет проходит сквозь щель шасси и принимается первым, самым длинным зеркалом оптической системы.  Рисунок 11. Лампа сканера Среди очевидных преимуществ лампы с холодным катодом можно отметить большой срок службы, который составляет 5 000 – 10 000 часов. По этой причине в некоторых сканерах не используются отключение лампы после завершения операции сканирования. Кроме этого, лампы не требуют какого-то дополнительного охлаждения и очень дешевы при производстве. Из недостатков - очень медленное включение. Типовое время разогрева лампы от 30 секунд до нескольких минут. Лампа оказывает важное воздействие на результат сканирования. Даже при небольшом уходе характеристик источника света изменяется и падающий на приемную матрицу отраженный от оригинала световой поток. Цветовая мишень – устройство, по которому сканер подстраивает цвета перед сканированием, компенсируя "старение" лампы рисунок 12.  Рисунок 12. Цветовая мишень Аналого-цифровой преобразователь занимается переводом аналоговых сигналов в цифровую форму. На его вход подается определенное напряжение с матрицы, а на выходе создается его двоичный код. Теоретически всегда лучше сканер, у которого разрядность больше. В домашней практике различия между результатами работы 36-ти и 42-х-битных сканеров практически незаметны (человеческий глаз способен различить примерно 24 бита цветовых оттенков, т.е. около 16,7 млн.). Современные сканеры оснащают специализированными процессорами. В число задач такого процессора входит согласование действий всех цепей и узлов, а также формирование данных об изображении для передачи персональному компьютеру. В некоторых моделях сканеров на процессор возлагаются также функции контроллера интерфейса. Список программных инструкций для процессора хранится в микросхеме постоянной памяти. Данные в эту микросхему записываются производителем сканера на этапе производства. Содержимое микросхемы называется "микропрограммой". У некоторых профессиональных сканеров предусмотрена возможность ее обновления, но в недорогих моделях для дома и офиса это обычно не требуется. Помимо микросхемы постоянной памяти в сканерах используется и оперативная память, играющая роль буфера (ее типовые значения – 1 или 2 Мбайт). Сюда направляется сканируемая информация, которая практически сразу передается на ПК. После отправки содержимого из памяти персональному компьютеру, процессор обнуляет буфер для формирования новой посылки. Инструкции для процессора также заносятся в ячейки оперативной памяти, но уже самого процессора (для этого он оснащен несколькими килобайтами собственной оперативной памяти). Организация его памяти построена по принципу конвейера, т.е. после выполнения инструкции, стоящей в очереди первой, ее место занимает вторая, а место последней – новая инструкция. За обмен информацией и командами между сканером и компьютером отвечает контроллер интерфейса. Данная микросхема может отсутствовать в том случае, если процессор располагает интегрированным модулем контроллера. Сегодняшний ассортимент SOHO-сканеров огранивается интерфейсами USB, FireWire и SCSI, находящимся на интерфейсной плате рисунок 13. В аппаратах с разными интерфейсами установлены такие же разные контроллеры. Между собой они не совместимы.  Рисунок 13. Интерфейсная плата Основной подвижный модуль сканера – его сканирующая каретка. В нее входят оптический блок, с системой линз и зеркал, светочувствительная матрица, лампа с холодным катодом (если это CCD-сканер) и плата инвертора. К сканирующей каретке жестко закреплен зубчатый протяжный ремень, рисунок 14, который приводит в движение шаговый двигатель аппарата.  Рисунок 14. Принцип работы каретки сканера Для многих планшетных сканеров выпускаются сопутствующие дополнительные приспособления, в большинстве случаев приобретаемые отдельно. Из таковых можно отметить автоподатчик документов рисунок 15 и адаптер для сканирования прозрачных оригиналов.  Рисунок 15. Сканер с автоподатчиком документов Автоподатчик бумаги требуется в тех случаях, когда приходится сканировать множество печатных листов стандартного формата. Удостовериться, что к вашему сканеру можно подключить автоподатчик достаточно просто. Для этого можно просто взглянуть на панель подключений и убедиться в наличии гнезда ADF. Автоподатчик документов всегда "привязан" к конкретной модели сканера, либо к серии моделей. Универсального податчика не существует! Причина заключается в том, что данное устройство управляется с интерфейсной платы сканера. Работа податчика невозможна при отсутствии связи со сканером. Работает автоподатчик следующим образом. После этапа автокалибровки и проверки готовности сканер позиционирует каретку перед прозрачным окном автоподатчика. Затем, с его входного лотка поочередно забираются листовые оригиналы, и при проходе через означенное окно они оцифровываются. Слайд-адаптер представляет собой дополнительное приспособление, предназначенное для оцифровки прозрачных оригиналов (пленок, слайдов и негативов). Существуют два типа таких адаптеров: пассивный, который использует лампу сканера, и активный, просвечивающий прозрачный оригинал собственной лампой. У пассивного слайд-адаптера интенсивность светового потока ниже, чем у активного адаптера. Соответственно, ниже и качество отсканированных изображений, которое вполне приемлемо, к примеру, для Web. Пассивные слайд-адаптеры также отличаются невысокой ценой. Книжные сканеры рисунок 16 предназначены для сканирования брошюрованных документов. Программное обеспечение, используемое в книжных сканерах, позволяет устранять дефекты, сглаживать искажения, редактировать полученные отсканированные страницы.  Рисунок 16. Книжный сканер Барабанные сканеры рисунок 17 по светочувствительности, значительно превосходящие потребительские планшетные устройства, применяются исключительно в полиграфии, где требуется высококачественное воспроизведение профессиональных фотоснимков. Разрешение таких сканеров обычно составляет 8000-11000 точек на дюйм и более.  Рисунок 17. Барабанный сканер В каждый момент времени сканер считывает информацию с одной точки носителя. Поэтому для получения изображения необходимо взаимное перемещение сканирующего элемента и носителя по двум координатам. Это достигается за счёт вращения барабана с наклеенным на него носителем (слайдом) и линейного перемещения сканирующего элемента и источника света вдоль оси барабана. 3. AvisionAvision — тайваньская компания, основанная в 1991 году и занимающаяся разработкой и производством сканеров изображений и многофункциональных принтеров. Компания была создана в научно-промышленном парке Синьчжу в 1991 году. Avision является членом рабочей группы TWAIN, некоммерческой организации, которая поддерживает стандартную спецификацию TWAIN, диспетчер источников данных, пример кода, программный протокол и интерфейс прикладного программирования (API) для регулирования связи между программными приложениями и устройствами обработки изображений. Для бизнес-приложений компания предлагает цветные сканеры изображений и многофункциональные принтеры, а также программное обеспечение для захвата документов. Головной офис расположен в научно-промышленном парке Синьчжу, компания работает по всему миру. Avision владеет и управляет четырьмя филиалами в Китае, Германии, США и Японии, в которых работает около 2000 человек. История компании: В апреле 1991 года в Синьчжу, Тайвань, Китайская Республика, была создана компания Avision группой инженеров, обладающих инженерным опытом в области технологий обработки изображений. В ноябре 1992 года Avision выпустила свои первые сканеры документов (AV800C, ODM) с АПД (автоподатчик документов), который может одновременно вмещать 50-страничный документ. В декабре 1993 года Avision представила свой первый сканер с листовой подачей (AV100P, ODM) и получила награду «Выбор редакции» журнала PC. В феврале 1996 года Avision представила свой первый планшетный сканер (AV6240). В феврале 1997 года Avision представила свой первый компактный планшетный сканер формата A4 — AV260 и свой первый планшетный сканер формата A3 — AVA3 для потребительского рынка. В декабре 1998 года годовой доход Avision превысил 3 800 миллионов тайваньских долларов (108 миллионов долларов США). Акции ее компании были размещены на Тайваньской фондовой бирже. В мае 1999 года Avision представила свой новый продукт NetDeliver @V2000, сетевую сканирующую станцию для сканирования и распространения отсканированных изображений по сети. Серия NetDeliver позволяет пользователям сканировать односторонние или двусторонние документы и доставлять электронные изображения получателям электронной почты, сетевому принтеру, FTP-серверу, веб-сайту или компьютеру в сети. В декабре 1999 года Avision расширила свой головной офис до дополнительных 3-го и 4-го этажей (общая рабочая площадь 30 253 квадратных метра). В декабре 2000 года годовой доход Avision превысил 9 400 миллионов тайваньских долларов (268 миллионов долларов США). В ноябре 2001 года Avision расширила свои производственные мощности, создав производственную базу в Сучжоу, Китай. (Fab I, 31 000 квадратных метров) В октябре 2004 года Avision объединила технологии сканера и лазерного принтера, представив на рынке свое первое МФУ серии AM3000. Серия AM3000 может выполнять печать, копирование и отправку факсов с помощью дополнительного модуля факса. В сентябре 2006 года Avision открыла дополнительную производственную базу в China-Avision Business Tech (Fab II, 33 568 квадратных метров). Avision FB10 Сканер Avision FB10 рисунок 17 — это планшетный сканер, обладающий компактными размерами, что позволяет устанавливать его в ограниченном пространстве. Площадь сканирования достигает 210x297 мм, что обеспечивает сканирование документов, соответствующих формату A4. Разрешение сканирования составляет 600x600 dpi, поэтому оцифрованные изображения отображают глубину и мельчайшие детали.  Рисунок 17. Сканер Avision FB10 В сканировании Avision FB10 задействует датчик CIS, позволяющий за минуту получать 6.6 страниц. Аппарат подходит для сканирования громоздких или толстых документов благодаря использованию инновационной крышки, позволяющей сглаживать объект, обеспечивая равномерное освещение для получения изображения оптимального качества. Особенность устройства в функции обрезки изображений, которая состоит в способности сканера обрезать и создавать несколько изображений, соответствующих исходному размеру документов. Это позволяет сразу размещать несколько документов, имеющих разные размеры. Avision AD 240U Сканер Avision AD 240U рисунок 18 – двусторонний сканер с датчиком CCD, созданный для сканирования документов с максимальным форматом A4. В качестве источника света используется светодиод (LED). Протяжный сканер поддерживает площадь сканирования 242x356 мм, при этом, разрешение модели составляет 600 dpi. Это позволяет сканировать документы и изображения в хорошем качестве.  Рисунок 18. Сканер Avision AD 240U Особенность устройства в том, что его можно использовать для сканирования визитных, пластиковых карт, а также стандартных документов и фотографий. Конструкция сканера Avision AD 240U предусматривает наличие системы АПД. Благодаря этому документы можно сканировать, не прерываясь, что ускорит процесс. В емкость для АПД можно поместить сразу 100 листов. Ультразвуковой датчик определения мультиподачи позволяет сразу обнаружить несколько слипшихся листов бумаги. В этом случае на экране появится соответствующее сообщение. Для подключения устройства к компьютерному оборудованию используется порт USB 2.0. Avision AD125 Сканер Avision AD125 рисунок 19 – компактный сканер, в котором для уменьшения габаритов устройства был установлен считывающий датчик с небольшими размерами. Этот факт обуславливает вид сканера – протяжный. Через него пропускается лист, а устройство формирует итоговое изображение.  Рисунок 19. Сканер Avision AD125 В сканере Avision AD125 создана система автоматической подачи. Она облегчает последующее использование оборудования. Бумаги для сканирования помещаются в выделенный лоток с емкостью 50 листов. Скорость считывания для цветных и монохромных изображений – 25 страниц в минуту. Данное оборудование можно использовать для сканирования различных объемов документов. Разрешение у устройства стандартное – 600x600 dpi. Этот сканер совместим с ноутбуками и компьютерами, работающими на популярных операционных системах – Mac OS и Windows. Сканер создает файлы в формате BMP, GIF, JPEG, PDF, TIFF. Сравнение основных характеристик сканеров Avision предоставлены в таблице 1 Таблица 1 – Сравнение характеристик Сканеров Avision
Заключение Сканеры компании Avision являются неплохим решением на рынке сканеров. За демократичную цену пользователь получает неплохое устройство для сканирования с большим количеством поддерживаемых форматов файлов и высокой скоростью сканирования. Из минусов можно выделить только уровень шума, который производится сканерами при работе. Основную задачу – сканирование документов все представленные модели выполняют отлично. В результате выполнения работы цель достигнута, задачи выполнены. Список используемых источников 1. Акимова, Е. В. Вычислительная техника: учебное пособие для спо / Е. В. Акимова. - 2-е изд., стер. - Санкт-Петербург: Лань, 2021. - 68 с. 2. Белугина, С. В. Архитектура компьютерных систем. Курс лекций: учебное пособие / С. В. Белугина. - Санкт-Петербург: Лань, 2020. - 160 с. 3. Бондарев М. Г., Андриенко А. С., Буренко Л. В., Мельник О. Г., Сидельник Э. А. Компьютерная техника – Москва, 2022 – 284 с. 4. Журавлев А. Е. Организация и архитектура ЭВМ.– Санкт Петербург: Лань, 2021 - 144 c. 5. Журавлев, А. Е. Инфокоммуникационные системы. Аппаратное обеспечение: учебник для спо / А. Е. Журавлев, А. В. Макшанов, А. В. Иванищев. - Санкт-Петербург: Лань, 2020. - 396 с. 6. Журавлев, А. Е. Организация и архитектура ЭВМ. Вычислительные системы: учебное пособие для спо / А. Е. Журавлев. - Санкт-Петербург: Лань, 2020. - 144 с. 7. Кудинов, Ю. И. Основы современной информатики: учебное пособие для спо / Ю. И. Кудинов, Ф. Ф. Пащенко. - Санкт-Петербург: Лань, 2020. - 256 с. 8. Смирнов, Ю. А. Технические средства автоматизации и управлении: учебное пособие для спо / Ю. А. Смирнов. - Санкт-Петербург: Лань, 2021. - 456 с. 9. Симонович С., Евсеев Г. «Практическая информатика» Учебное пособие - Москва, 2018г. - 478 с. 10. Симонович С., Евсеев Г., Алексеев А. Специальная информатика Учебное пособие - Москва, 2018г. - 480 с. |