Konstrukcja skanera: opis, cechy, zasada działania

Skaner widzisz codziennie: przy kasie w sklepie, przy automatycznych drzwiach wejściowych, w windach itd. W biurze jedna z naszych pierwszych asystentek jest również skanerem. Jak więc jest naprawdę?? Spróbujmy to rozgryźć w artykule.

Co to jest skaner?

Kilkadziesiąt lat temu nie mogliśmy uwierzyć, że stare, wyblakłe zdjęcia z albumów babci mogą dostać drugie życie. Wszystko dzięki urządzeniu o krótkiej nazwie "skaner".

Skaner jest nowoczesnym urządzeniem technicznym, za pomocą którego można przenieść dowolną informację z twardej kopii na komputer osobisty, a następnie, za pomocą specjalnego oprogramowania, edytować ją i nadać jej pożądany wygląd. Skaner zaoszczędził w ten sposób sporo czasu. W końcu wydrukowanie fragmentu tekstu o standardowej wielkości zajmuje od dwóch do pięciu minut. Skaner, z drugiej strony, robi to w około 20 sekund. Tak jak każde urządzenie peryferyjne, skanery muszą być sprzężone z komputerem osobistym komputer lub inny system, który przyjmuje dane cyfrowe.

Kto wymyślił skaner?

Jak każdy przedmiot, również skaner ma swojego wynalazcę. I czekała go długa droga, zanim stanie się kompaktowym, modnym akcesorium komputerowym.

W połowie XIX wieku, w 1856 roku, opat Giovanni Caselli, mieszkający we Florencji we Włoszech, wynalazł urządzenie, które mogło przesłać dowolny obraz na pewną odległość. Urządzenie to nazywano pantelegrafem i było to tylko prymitywne urządzenie. Zasada działania tego typu skanera była następująca: obraz, który miał być przesłany, był drukowany na specjalnym bębnie z tuszem, który przesyłał prąd, a obraz był odczytywany przez igłę.

Kolejny kamień milowy w rozwoju urządzenia skanującego datuje się na 1902 rok. Niemiecki naukowiec Arthur Korn był pionierem technologii skanowania fotoelektrycznego, która do dziś jest znana na całym świecie jako telefaks. Zasada ta opierała się na. Obraz jest utrwalany na obracającym się bębnie. Po bębnie przesunęła się żarówka. Jego promień przechodził przez obraz i specjalny pryzmat, aby dotrzeć do odbiornika selenowego.

Rodzaj skanera

Obecnie istnieje kilka rodzajów skanerów:

1. Pierwszy na świecie skaner był skanerem bębnowym. Został wynaleziony w USA w 1957 roku. Rozdzielczość zdjęcia była bardzo niska, zaledwie 176 pikseli czarno-białego pigmentu atramentu. Nowoczesne skanery bębnowe posiadają bardzo czułe komponenty, dzięki czemu mogą obrazować najdrobniejsze szczegóły. Zdjęcie lub tekst może być retuszowany tyle razy, ile jest to konieczne, aż do uzyskania całkowicie zadowalającego efektu. Skaner bębnowy wyposażony jest w wiązki ksenonowe lub halogenowe. Ich odbicie podlega specjalnym wymaganiom. Jeśli skanowany jest przezroczysty dokument, działają lampki po wewnętrznej stronie. Przy oświetleniu dokumentów o dużej powierzchni odbijającej światło działają lampy na zewnętrznym obwodzie szkła.
2. Najpopularniejszym urządzeniem jest skaner płaski. To właśnie on w każdym biurze służy do skanowania dokumentów i grafiki. Skaner ten przeznaczony jest do formatów do A4. Zasada działania opiera się na ruchomym wózku, który przesuwa się wzdłuż szyby, na której znajduje się obraz. Informacja jest zakodowana na elementach światłoczułych. Te z kolei analizują otrzymane dane pod kątem podstawowych kolorów widma. Nowoczesne modele skanerów płaskich posiadają funkcję błyskawicznego rozpoznawania tekstu i przeformatowywania go do plików pdf.
3. Skaner laserowy. Najczęściej spotykane w życiu codziennym. Jesteśmy przez nią monitorowani w sklepach, otwiera za nas automatyczne drzwi za pomocą czujnika ruchu. Urządzenie ma szerokie zastosowanie w architekturze, budownictwie i różnych przedsięwzięciach społecznych.
4. Skanery szerokoformatowe. Stosowane są głównie przez architektów i budowniczych w celu oddania obiektu jako całości i dokonania niezbędnych poprawek bez rozbijania go na części.
5. Skanery ręczne. Szczególnie popularne były jednak w latach dziewięćdziesiątych. Ich zasada działania opierała się na mechanicznym (ręcznym) przeciąganiu zespołu skanera po powierzchni papieru. Trzeba było mieć pewną rękę, żeby zrobić dobre zdjęcie.
6. Skanery do książek. Nazywa się je również skanerami planetarnymi, ponieważ taki sprzęt jest skonstruowany w osobliwy sposób. Nie musi mieć styczności z dokumentami. Specjalnie zainstalowany czujnik o wysokiej czułości widzi dokument z daleka, w całości za pomocą wiązki podczerwieni, lub oglądając dane za pomocą specjalnej linijki laserowej. Wiele z nich posiada funkcję wyrównywania wysokości strony. Skanery książkowe są najczęściej używane do skanowania starych, zniszczonych dokumentów, których nie można dotykać ani poddawać mechanicznemu naciskowi.
7. Skanery sieciowe. Jedyny w rodzinie urządzeń peryferyjnych, który może obejść się bez komputera. Wszystkie informacje są przekazywane i przechowywane w specjalnych clipboardach. Każdy użytkownik podłączony do sieci może przenieść swoje informacje lub wykorzystać te, które już posiada.

Niektóre urządzenia są przestarzałe, niektóre są nadal używane przez ludzkość. Jedno jest pewne: urządzenie wejściowe - skaner zawsze będzie stał wśród technicznych okazów niezbędnika.

Sklasyfikowane według rodzaju obrazu

O ile skanery można podzielić na pięć podstawowych typów w zależności od ich specyfikacji technicznej, to pod względem przetwarzanych obrazów istnieją tylko dwa typy: skanery czarno-białe i skanery kolorowe.

Urządzenia czarno-białe działają na prostej zasadzie. Lampa fluorescencyjna, która wytwarza białe światło, oświetla skanowany obraz. Odbite światło pada następnie przez specjalne soczewki na specjalne elementy światłoczułe, które z kolei rejestrują zakodowane informacje i przekazują je do komputera.

Na rynku pojawiły się znacznie bardziej zaawansowane skanery, które są w stanie przekazywać kolorowe obrazy. Pierwsze urządzenia pojawiły się w latach 70 1989, ale nie zdołały się przyjąć wśród użytkowników, ponieważ ich cena była zbyt wysoka w porównaniu z czarno-białymi skanerami. Kosztują do kilkudziesięciu tysięcy dolarów. Skaner kolorowy różni się dość znacznie od swojego achromatycznego odpowiednika, ponieważ działa na specjalnym filtrze świetlnym. Filtr ten bazuje na trzech kolorach: czerwonym, zielonym i niebieskim. Aby zeskanować cały tekst lub obraz, operacja jest wykonywana oddzielnie dla każdego koloru. W wyniku potrójnego przejścia powstaje obraz, który jest poddawany korekcji kolorów. Informacje te są następnie przesyłane do komputera. Oprócz wysokiej ceny, skanery kolorowe mają też wadę: czas potrzebny na zeskanowanie jednego dokumentu wzrasta trzykrotnie. Mogą również wystąpić problemy z wyrównaniem kolorów w każdym przejściu. Obraz będzie rozmazany i niewyraźny na arkuszu.

Zasada działania skanera

Konstrukcja skanera i drukarki, które czasami stanowią jedno urządzenie, różni się znacznie. Jak każde akcesorium komputerowe, składa się z części mechanicznych i elektrycznych, które razem tworzą dość skomplikowaną strukturę. Budowa i działanie skanera może jednak na pierwszy rzut oka wydawać się dość proste. Zrozumieć zasada działania można użyć płaskiego typu.

Przed rozpoczęciem pracy należy upewnić się, że skaner jest podłączony do komputera. Skaner jest urządzeniem do wprowadzania danych, a wszystkie regulacje dokonywane są za pośrednictwem komputera, aby uzyskać idealny efekt.

Dokument, który ma zostać zeskanowany, umieszcza się tekstem lub wzorem skierowanym w dół na specjalnej szybie. Po naciśnięciu przycisku skanowania następuje reakcja łańcuchowa.

Pod szkłem znajduje się kilka luster, czujniki światłoczułe, soczewki i małe źródło światła, które jest przymocowane do ruchomego wózka. Wózek ten jest wprawiany w ruch poprzez przetaczanie wzdłuż całego dokumentu. Światło od skanowanego papieru jest odbijane i skanowane przez system luster i soczewek, aby dotrzeć do czujników światła.

Każdy element skanowanego dokumentu ma swój stopień oświetlenia i informacja ta jest przekazywana do urządzenia nadrzędnego w postaci zdefiniowanego kodu numerycznego. Jest on następnie przetwarzany przez specjalne urządzenia na kod binarny i pojawia się w komputer osobisty w postaci kopii zeskanowanego dokumentu.

Urządzenie podwójnego zastosowania

Tak popularne urządzenie jak drukarka również ma swoje miejsce w naszym życiu. Dość znana, w pewnym momencie zrezygnowała jednak ze swojej pozycji łącząc się ze skanerem. To jest przyczynił się do rozszerzenia miejsce pracy. Nowe urządzenie zwane MFP to urządzenie wielofunkcyjne, które łączy w sobie drukarkę i skaner w jednym mechanizmie.

Pomimo fuzji, każde urządzenie nadal ma swoją własną funkcję. Jeśli skaner jest urządzeniem do wprowadzania informacji do komputera osobistego, to drukarka jest urządzeniem do wyprowadzania danych na papier.

Jakość wydruku drukarki, czy to tekstu, czy obrazu, zależy nie tylko od jakości materiału wejściowego w komputerze, ale także od czujników czułości wbudowanych w samo urządzenie.

Zazwyczaj do użytku domowego preferowane jest urządzenie wielofunkcyjne typu drukarka-skaner. Przyda się uczniom, studentom, nauczycielom czy członkom zawodów ekonomicznych do wykonywania prostych, nieskomplikowanych zadań, które nie wymagają zaawansowanych specyfikacji.

Kopiarka i skaner służą do tego samego celu w jednym urządzeniu. Podczas gdy celem skanera jest wprowadzanie informacji, celem kopiarki jest kopiowanie, wykonywanie wymaganej liczby kopii z jednego źródła.

Zaawansowane urządzenie wielofunkcyjne

Na półkach sklepów z elektrycznymi artykułami gospodarstwa domowego można znaleźć maszynę, która jest gotowa do wykonywania najbardziej skomplikowanych zadań biurowych. Jest to urządzenie wielofunkcyjne z drukarką, skanerem i kopiarką. Rozróżnia się modele domowe i komercyjne. Technologia ta łączy w sobie wiele cech:

• Oszczędza miejsce, co jest szczególnie ważne w w domu;
• pracuje z dokumentami;
• drukuje i przetwarza wysokiej jakości zdjęcia;
• Niezbędna rzecz dla uczniów i studentów, których rodzice nie są gotowi płacić dużych pieniędzy prywatnej firmie za np. drukowanie tekstów.

Większość urządzeń wielofunkcyjnych z drukarką, skanerem i kopiarką ma możliwość wysyłania i odbierania danych przez wi-fi. Ale projektantom zależy również na tym, by nadać maszynom stylowy, oszczędny wygląd, nie tylko po to, by służyły do do pracy, ale też doskonale pasuje do wnętrza. To korzyść, która dotyczy technologii do użytku domowego.

Urządzenia przemysłowe, oczywiście, są inne. Jeśli kiedykolwiek drukowałeś lub edytowałeś dokument w dedykowanej przestrzeni biurowej, prawdopodobnie zauważyłeś coś dość dużego. To jest urządzenie wielofunkcyjne, które ma dużo mocy i jest gotowe do pracy przez całą dobę bez przerwy. Lista funkcji w maszynach biurowych jest praktycznie nie do odróżnienia od standardowych urządzeń, ale znacznie ułatwia życie.

Skanery laserowe

Skaner jest urządzeniem raczej ogólnego przeznaczenia. Spośród wielu typów tej aparatury skaner laserowy ma najszerszy zakres zastosowań.

Taki skaner to postępowy typ urządzenia wykorzystywany w budownictwie, geodezji, a nawet w sektorze wojskowym i kosmicznym. Jak to działa na pierwszy rzut oka dość proste: wiązki laserowe skierowane na dany obiekt osiągają i rejestrują odległość pomiędzy wszystkimi powierzchniami i punktami, które tworzą ten obiekt w przestrzeni. Dane te są następnie przetwarzane przez komputer i wyświetlane na monitorze. Skanowanie laserowe ma wiele zalet:

• Niski koszt eksploatacji, podczas gdy klasyczne opcje są drogie.
• Szybkość przetwarzania informacji jest kilkakrotnie większa dzięki technologii laserowej.
• Najwyższa dokładność szacowania przy minimalnym poziomie błędu.
• Skaner laserowy to urządzenie o wyjątkowych właściwościach technicznych: są w stanie dokładnie uchwycić dane nawet o mikroskopijnych wymiarach.
• Nie ma żadnych przeszkód dla wiązki laserowej - drzewa, ciemność, mgła czy deszcz nie mogą spowodować fałszywego odczytu.
• Nie są potrzebne żadne specjalne warunki. Skanowanie laserowe może być wykonywane z dowolnego miejsca w przestrzeni.

Mimo że skanery laserowe są bardzo podobne w budowie, mają bardzo ograniczony zakres funkcji pozwalających na ocenę merytoryczną obiektu wydajność Urządzenia te dzielą się na kilka podgatunków. Na przykład jeden rodzaj skanera może być używany do dużych obiektów, podczas gdy inne są dobre do oceny danych z obiektów średniej i małej wielkości.

Przy zakupie skanera laserowego należy wziąć pod uwagę kilka rzeczy, które będą miały znaczący wpływ na Twoją przyszłą pracę. Jednym z najważniejszych czynników skanera laserowego jest jego dokładność i rozdzielczość. Wpływa to na działanie urządzenia wyjściowego: skaner wychwytuje najmniejsze szczegóły. Warto też od razu zorientować się w zasięgu i prędkości skanowania. Wiele firm produkcyjnych wprowadza obecnie do swoich flagowych urządzeń dodatkowe funkcje, zwiększając tym samym ich funkcjonalność techniczną, np. możliwość podłączenia kamery wideo lub przesyłania informacji do wielu urządzeń jednocześnie.

Skaner kodów kreskowych

Skanery kodów kreskowych znalazły zastosowanie w handlu i budownictwie, logistyce i księgowości. Zastosowanie takich urządzeń kilkakrotnie ułatwia wprowadzanie danych o towarach lub usługach. Skaner kodów kreskowych jest zróżnicowany pod względem technologii. Wyróżnia się skanery laserowe, diodowe i fotograficzne.

Skaner LED działa w następujący sposób. Na kod kreskowy produktu pada dioda LED. Odbite światło trafia na specjalnie dostrojoną czułą matrycę, która szyfruje dane i wysyła je do monitora. Zarówno urządzenie skanujące, jak i wszelkie dodatkowe akcesoria powinny być bezpośrednio podłączone do komputera. Niski koszt, szybkie skanowanie i przetwarzanie danych, wykrywanie linii od 0,1 milimetra i więcej. Są też wady, takie jak krótki dystans skanowania i ograniczenie możliwości odczytu dużych kodów kreskowych.

Zasada działania skanera laserowego jest podobna do skanera LED, z tą jednak różnicą, że laser zapewnia gęstszą wiązkę światła do przechwytywania danych. Urządzenia te są w stanie rozpoznać bardziej złożone kody kreskowe z odległości nawet pięćdziesięciu centymetrów. Są one jednak droższe pod względem cenowym.

Skaner fotograficzny różni się zasadniczo od swoich równoległych odpowiedników. W przeciwieństwie do poprzednich wariantów, fotoskaner po prostu fotografuje kod kreskowy i na podstawie algorytmów przypominających komputer przetwarza otrzymane dane i przekazuje je użytkownikowi. Informacje można sfotografować pod dowolnym kątem, a dane i tak zostaną przechwycone.

Skanery kodów kreskowych mogą być stacjonarne lub nie, przewodowe lub bezprzewodowe, działające z funkcją bluetooth lub wi-fi.

Inne skanery

Oprócz popularnych typów skanerów istnieją również wysoce wyspecjalizowane urządzenia, które znajdują zastosowanie w specjalistycznych dziedzinach.

Producenci smartfonów przenoszą teraz bezpieczeństwo na nowy poziom, wyposażając swoje flagowe produkty w skanery siatkówki oka. Jest to technologia biometryczna, która pozwala na ochronę danych osobowych przed osobami bez skrupułów lub oszustami w przypadku utraty telefonu, np. Sama technologia została wynaleziona i zaproponowana społeczeństwu jeszcze w 1936 roku. W tym czasie okulista Frank Burkh zauważył, że tęczówka każdego człowieka jest unikalna. Dopiero w 1994 roku, prawie sześćdziesiąt lat później, inżynier John Duffman opatentował pierwszy matematyczny algorytm zdolny do wykrywania różnic w tęczówce.

Skanery te opierają się na wykorzystaniu światła podczerwonego, które jest skierowane na źrenicę. Kamera wykrywa kolor tęczówki i drobne szczegóły, a system porównuje je z istniejącą próbką w bazie danych. Jeśli opcje są zgodne, dostęp jest przyznawany. Czasami aparat może podawać zwiększoną ilość światła do źrenicy. Jeżeli źrenica nie rozszerza się w określony sposób, oko przedstawione do analizy nie należy do użytkownika. System odmawia dostępu.

Technologia skanowania odcisków palców jest kolejną metodą identyfikacji i weryfikacji tożsamości. Wzory powstają podczas rozwoju dziecka w łonie matki i są unikalne dla każdego palca. Urządzenie to oparte jest na skanerze optycznym, który działa podobnie jak aparat fotograficzny. Specjalne mikrochipy robią szybkie zdjęcie palca, identyfikują wzór linii papilarnych i porównują go z istniejącą próbką. Tego typu skanery, choć uważane za zaawansowane technologicznie, nie dają stuprocentowej gwarancji, ponieważ zamiast palca w niektórych przypadkach może być użyty odlew, który skaner pomyli z palcem.

Skanery 3D stają się coraz bardziej popularne. Technologia ta powstała pod koniec XX wieku, a pierwsza prototypowa maszyna została zmontowana w latach 60. tego wieku. Skaner nie miał wtedy żadnych szczególnych właściwości. Poprawki wprowadzono w połowie lat 80. W celu poprawy widzenia skanowanego obiektu dodano lasery, dodatkowe źródła światła białego oraz ściemnianie. Kamery ustawione pod różnymi kątami rejestrują drobne szczegóły obiektu pod różnymi kątami. Następnie wszystkie uzyskane obrazy są zapisywane, analizowane i składane w jeden model 3D. Istnieją skanery kontaktowe i bezkontaktowe. W pierwszym przypadku badany model musiał stać na specjalnej płycie. W drugiej wersji zastosowano specjalne światło. Może to być światło podczerwone, promieniowanie rentgenowskie lub ultradźwięki.