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结构光三维扫描仪(扫描仪驱动下载官网)

扫描仪的组成结构

虽然扫描仪整体给人的感觉是外观非常简洁紧凑,但其内部结构却相当复杂:不仅有复杂的电子电路控制,还包含精密的光学成像装置和设计精良的机械传动装置。它们的巧妙组合构成了扫描仪独特的工作模式。图1和图2示出了典型的平面扫描仪的内部和外部结构。

从图中可以看出,扫描仪主要由上盖、原稿台、光学成像部分、光电转换部分和机械传动部分组成。

遮盖

上盖主要用于压住待扫描的原稿,防止扫描光线泄漏。目前,随着三维物体扫描功能的逐渐普及,为了更方便、更高质量地扫描三维物体,很多扫描仪在上盖的设计上“绞尽脑汁”,比如佳能的“Z”盖设计就相当独特。

2.原始表

文稿台主要用来放置扫描稿,周围有标尺线,方便放置文稿,及时确定文稿的扫描尺寸。中间是透明玻璃,称为文件玻璃。扫描时要注意保证稿台玻璃的清洁,否则会直接影响扫描图像的质量。另外,放置扫描稿时要特别注意不要损坏稿台玻璃,要“小心轻放”。稿台玻璃的损坏会影响扫描仪内部的其他设备(如成像元件),尤其是稿台玻璃的损坏会使灰尘和杂质直接侵入扫描仪,降低扫描质量,甚至导致扫描仪的损坏。所以如果出现这种情况,要及时联系维修服务中心,千万不要自己处理。

3.光学成像部分

光学成像部分俗称扫描头(如图3),即图像信息读取部分。它是扫描仪的核心部件,其精度直接影响扫描图像的保真度。它包括以下主要部件:灯管、反射镜、透镜和电荷耦合器件(CCD)。

扫描头的光源一般采用冷阴极辉光放电管,两端无灯丝,只有一个电极,具有发光均匀稳定、结构强度高、寿命长、功耗低、体积小等优点。

扫描头还包括几个反射镜,其作用是将原稿的信息反射到透镜上,透镜将扫描信息传输到CCD光敏器件,最后CCD将照射的光信号转换成电信号。

镜头是将扫描信息传递给CCD的最后一道关口,其质量决定了扫描仪的精度。扫描精度是指扫描仪的光学分辨率,主要由镜头质量和CCD数量决定。由于制造工艺的限制,目前普通扫描头的最高分辨率为20000像素。应用在A4幅面扫描仪上,可以达到2400dpi的扫描精度,可以满足大部分领域的需求。

光学部分是扫描仪的“眼睛”,用来获取原稿反射的光线信息。为了保证图像反射的光线足够强,冷阴极灯管提供了所需的光源。扫描仪对灯也有严格的要求。第一,色纯度更好。如果色纯度不够,不是完全白,色彩调节系统没有发挥应有的作用,那么扫描的原稿就可能偏向某一种颜色。反之,一台扫描仪的所有扫描结果都有比较一致的偏色现象,这可能与灯的色纯度有关。当然,造成偏色的因素有很多,硬件方面只是原因之一。除了颜色纯正,还需要强度均匀。如果强度不均匀,会大大影响扫描精度。第三个问题是能耗和色温。不管用什么原理,灯管绝对是扫描仪中的主要能耗之一。如果要在节能上下功夫,就会涉及到灯具的节能。当然,最有效的节能方法之一是在不使用扫描仪时让灯不工作。

灯管的温度一开始比较低,运行一段时间后会开始上升,所以这前后扫描效果有差距。很多规格的扫描仪都说扫描仪要工作10~30分钟才能达到理想的效果,主要是指CCD的效果,当然灯管也会有一些影响。那么矛盾就产生在这里了。如果要节能,暂时不使用扫描仪时必须关闭灯,但重启扫描仪时,灯无法立即进入最佳状态。为了让灯保持良好的状态,需要持续工作,但是对节能和灯的寿命都不好。因此,从实用的角度来看,灯具的寿命和能耗一直是用户关心的问题。运行前需要预热扫描仪是处理此问题的一种方法。

4.光电转换部分

光电转换部分是指扫描仪内部的主板,如图4所示。扫描仪光电转换部分的主板虽然那么小,但却是扫描仪的心脏。它是一个带有各种电子元件的印刷电路板。它是扫描仪的控制系统。在扫描仪的扫描过程中,主要完成CCD信号的输入处理和步进电机的控制,对读取的图像进行任意分辨率的处理或变换成所需的分辨率。

光电转换部分的主板主要是一个集成芯片,它的作用是控制各个部件的协调动作,比如步进电机的运动。有A/D转换器、BIOS芯片、I/O控制芯片和缓存。BIOS芯片的主要功能是在扫描仪启动时进行自检。I/O控制芯片提供连接接口和连接通道,缓存用于临时存储图像数据。如果将图像数据直接传输到计算机中,会出现数据丢失和图像失真的情况。如果将图像数据暂时存储在缓存中,然后传输到电脑中,会降低出现上述情况的可能性。目前普通扫描仪的缓存是512KB,高端扫描仪的缓存可以达到2MB。

5.机械传动装置

机械传动部分主要包括步进电机、传动带、滑动导轨和齿轮组,如图所示。

(1)步进电机:它是机械传动部分的核心,是驱动扫描装置的动力源。其实步进电机是一种用脉冲信号精确控制运动的电机,扫描仪的噪音和速度在一定程度上由它决定。这里的速度和精度和上面说的节能和色温是一样的,是有矛盾的。速度越快,移动单位距离所需时间越短,精度越低;随着精度的提高,消耗时间会增加,会使速度变慢。

在扫描仪扫描图像的过程中,扫描头由步进电机拖动。传统的步进电机依靠齿轮传动来实现运动。齿轮传动时,即使两个齿轮紧密啮合,齿间也会有一些间隙,这是不可避免的。往复的时候会影响精度,会稍微降低扫描精度,严重的会造成图像出现一些条纹。因此,微步进电机技术在这种形势下应运而生。通过减少电机驱动的运动步幅,可达到传统步进电机步幅的三分之一或四分之一甚至更低,并能精确控制扫描头的平滑运动,避免往复运动中齿轮间的间隙带来的缺陷,减少运动不稳定带来的锯齿波纹和色彩失真,加快扫描速度,降低噪音,明显提高图像质量。

(2)驱动皮带:扫描时,步进电机通过直接驱动皮带来驱动扫描头扫描图像。

(3)滑动导轨:扫描装置由传动带驱动,通过在滑动导轨上滑动实现直线扫描。

(4)齿轮组:是保证机械设备正常工作的中间连接装置。

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