Особенности конструкции планетарных сканеров

Чем отличается планетарный сканер от сканера в офисе?

Для понимания отличий сканеров разберем основные принципы работы документных сканеров, чаще используемых в офисах, и книжных сканеров, чаще используемых на производстве.

Сканер изображений

Планшетный сканер предусматривает наличие специальной стеклянной поверхности, под которой находятся: каретка сканирующего элемента, двигатель, направляющая и плата управления. Во время сканирования вдоль одной из сторон оригинала передвигается каретка со сканирующим элементом. Перемещение обеспечивает шаговый электродвигатель, от его точности зависит качество сканирования — чем выше требуемое качество, тем медленнее происходит перемещение каретки. В большинстве офисных сканеров используется технология CIS (contact image sensor — контактный сенсор изображения), здесь сенсор расположен максимально близко к поверхности оригинала, это избавляет от использования дополнительных элементов (например, объектива). Кстати, такое расположение сенсора привело к удешевлению произоводства сканеров и, как следствие, снижению стоимости документных сканеров на рынке.
Планшетные сканеры достаточно просты в использовании и потребуют от оператора ряда несложных действий. Для сканирования необходимо точно разместить оригинал на стекле и плотно прижать документ лицом вниз, удерживая крышку сканера прижатой, запустить сканирование и дождаться завершения процесса. Офисные сканеры крайне чувствительны к расположению и качеству прижима оригинала к стеклу.

При использовании такого устройства оператор сканирует листы по одному, прижимая крышкой каждый лист по отдельности. Это приемлемо, если вам нужно отсканировать несколько отдельных листов или небольшой договор. Но что делать, если возникла необходимость сделать копии некоторых архивных документов, находящихся в качественном переплете (подшивке) или оцифровать страницы толстой книги, которые нельзя никоим образом расшивать или качественно прижать к стеклу? Или как не повредить раритетные издания с изношенным корешком, ведь с такими материалами нужно обращаться максимально бережно?
Здесь на помощь приходят планетарные сканеры.

Планетарный сканер

Многофункциональный планетарный сканер формата А1+ для бесконтактной оцифровки газет, чертежей, сшитых и крупноформатных документов — ЭЛАР ПланСкан А1.

В отличии от планшетного, конструкция планетарного сканера (ещё используют понятие «книжный сканер»), предполагает, что сканирующая система расположена над областью сканирования на значительном удалении от оригинала. Методика работы с таким сканером отличается от планшетного устройства — при сканировании, оригинал располагается лицом вверх под сканирующим элементом (камерой сканера) на специальной платформе — «колыбели», позволяя оператору контролировать оригинал на протяжении всего процесса сканирования.

Преимущества планетарной системы сканирования

Основным преимуществом оцифровки книг или подшивок на планетарном сканере является возможность сканирования в «режиме чтения» или в т.н. режиме неполного раскрытия оригинала, — объект сканирования находится в естественном положении и для работы не нужно полностью раскрывать, выпрямлять, придавливать, поднимать и переворачивать оригинал — оператор, поочередно переворачивания страницы, сканирует развороты постранично или целиком.
Возможность настроить положение панелей колыбели, позволяет сканировать оригиналы с внушительной толщиной корешков.

Сканер в напольном исполнении с моторизованной V-образной колыбелью для оригиналов толщиной до 50 см и весом до 50 кг. — ЭларСкан *50КС.

Второе важное преимущество планетарных систем вытекает из первого — за счет удаленности оригинала от сканирующей системы, планетарный сканер позволяет осуществлять бесконтактное сканирование, оставляя в сохранности объект сканирования. Наличие различных прижимных стекол увеличивает качество цифровой копии и может обеспечить потоковую оцифровку, благодаря наличию автоматизированных прижимных стекл.

Плоское прижимное стекло ЭларСкан с ручным управлением.

Бесконтактное сканирование, наличие V-образной колыбели и прижимных стекл конструктивно увеличило дистанцию до сканирующего элемента системы, что в свою очередь, привело к повышенным требованиям к классу сканирующего элемента и появлению очередного преимущества планетарных систем — сканирование с высоким разрешением.

Конструкция планетарных сканеров

Планетарный сканер может быть, как периферийным устройством (которое для работы подключается к внешней рабочей станции), так и самостоятельным комплексом сканирования с интегрированным процессором, памятью и установленным ПО, для управления сканированием и работы с полученными копиями. Как правило, периферийными являются только бюджетные планетарные сканеры, а более серьезные модели реализованы в виде полностью самостоятельных программно-аппаратных комплексов сканирования.

Конструкция планетарных сканеров основывается на нескольких базовых принципах, которые выделяют подобный класс устройств, среди прочих сканеров:
бесконтактный режим работы, изменяемая поверхность сканирования, безопасность освещения и электронное управление.
Таким образом можно выделить главные элементы конструкции планетарных сканеров — колонну, сканирующий блок, основание, книжную колыбель и систему освещения.

Колонна

Колонна, по своей сути, «позвоночник» сканера, то есть усиленный вертикальный блок на который сверху крепится сканирующая система, состоящая из фотосенсоров и объектива. В зависимости от модели сканирующая система может быть зафиксирована на определенной расчетной высоте, а может являться подвижным элементом, с возможностью настройки формата сканирования, за счет приближения или отдаления камеры от объекта съемки.

Основание

Снизу колонна прикрепляется к основанию — еще одному усиленному элементу, обеспечивающему устойчивость конструкции. Основание представляет собой каркас, содержащий книжную колыбель, панель управления и интерфейсные элементы, также к основанию присоединяются механизмы прижимного стекла и лампы системы освещения. С учетом конструктивных особенностей книжной колыбели корпус сканера может иметь настольное или напольное исполнение.

Это зависит, прежде всего, от характеристик сканируемых оригиналов, в случае, если оборудование предназначено для сканирования толстых и тяжелых подшивок или крупноформатных оригиналов, сканер имеет напольную конструкцию. Когда необходимо сканировать стандартные дела и книги, то в основном, используются модели с настольным исполнением.

Планетарные сканеры очень хорошо подходят для быстрой потоковой оцифровки различных сброшюрованных оригиналов, сшитых документов и папок (в том числе большой толщины), практически любых книг, чертежей, схем, карт, картин и других материалов различных видов и форматов.

Первый отечественный комплекс высококачественного сканирования премиум класса формата А0 — ЭларСкан А0.

Сканирующий блок

Камера (сканирующая система) — основной элемент сканера, отвечающий за съемку изображений. Включает в себя фотосенсоры и может иметь различную конструкцию и принцип действия. У планетарного сканера камера всегда удалена от оригинала. Характеристики основных элементов камеры сканера (матрицы и оптической системы) определяют максимальное разрешение, а значит качество получаемых с его помощью копий и максимально/минимально возможный формат (размер) сканируемого оригинала.

Книжная колыбель

Книжная колыбель — специальная площадка для размещения сканируемого оригинала, которая (в зависимости от модели и конструкции) может адаптироваться под различные виды оригиналов и режимы сканирования. Конструкция колыбели и возможные режимы её работы могут быть разными в зависимости от особенностей и предназначения конкретной модели и модификации сканера. Существуют простые модификации колыбели, которые имеют только плоский режим работы. А также более продвинутые с адаптивным механизмом — раскрытие на 90°, 120°, 180°, они обеспечивают возможность сканирования с неполным раскрытием оригинала (под углом), в случае если его полное раскрытие невозможно или нежелательно в силу различных причин.

Адаптивная колыбель может обеспечивать несколько вариантов неполного раскрытия. Например, у линейки сканеров ЭларСкан, колыбель может раскрываться под углом 90°и 120° градусов.

Режимы работы книжной колыбели

Продвинутые модификации колыбелей также могут подстраиваться под различную толщину оригинала, раздвигаться для увеличения области сканирования (формата) и иметь настольное или напольное исполнение (в зависимости от максимального формата, толщины и веса оригиналов под которые они рассчитаны). Колыбель (наряду с камерой), главный фактор, определяющий максимально возможный формат (размер) сканируемого оригинала. Максимальный формат сканирования означает максимально возможный размер/формат раскрытого документа/книги — т.е. если формат страницы книги A4, при её раскрытии получится разворот формата A3. Наиболее распространенными форматами являются A3 и А2, но существуют и крупноформатные сканеры А1, A0 и более, оснащенные соответствующей колыбелью и камерой.

Напольное расположение колыбели на примере модели для документов толщиной до 50 см ЭларСкан *50КС.

Настольное расположение колыбели на примере модели с автоматизированным управлением ЭларСкан РА.

При размещении лицом вверх на колыбели, страницы оригинала могут изгибаться, а в некоторых случаях (когда оригиналы невозможно раскрыть полностью) часть текста может заходить в область сшивки корешка. Для таких случаев сканер должен иметь специальное прижимное стекло (или комплект из двух сменных стекол) для плотного прижатия и разглаживания страниц оригинала (плоское и V-образное). Плоское стекло используют для прижатия и разглаживания страниц в режиме полного раскрытия (когда колыбель плоская и оригинал на ней раскрыт на 180 градусов), а V-образное используют для прижима при неполном раскрытии оригинала (когда панели колыбели расположены под углом 120 градусов).

Сканер ЭларСкан A2/С2 со сменными прижимными стеклами (плоское и V-образное)

Система освещения

Планетарные сканеры способны производить высококачественную съемку материалов и поверхностей с различной степенью поглощения и отражения света, при этом сохраняя требования по безопасности оригинала и по обеспечению оптимальной и равномерной освещенности оригиналов. Основным требованием к освещению планетарного сканера, является то, что оно должно быть максимально идентично с естественным дневным светом. В зависимости от модификации сканера, конструкция и компоновка его осветителей может быть разной. Может быть оснащена независимыми источниками света и иметь различные функции и режимы работы — регулировка плоскостей наклона, интенсивность освещения, исключение бликов и засветки на стеклянных, глянцевых поверхностях, режимы экномии энергии, адаптивного включения ламп для достижения передачи эталонной фактуры и текстуры материалов на изображениях любых документов. Системы освещения не источают вредносного излучения и не оказывают негативного воздействия на документы.

При этом, свет не должен содержать вредного для бумажных оригиналов УФ и ИК излучения. Поэтому для системы освещения сканера используют специальные LED лампы, которые должны отвечать всем этим требованиям.

Производство планетарных сканеров в России

Изначально, создание планетарных сканеров было вызвано потребностью в оцифровке книг и документов (в т.ч. ветхих, раритетных и архивных материалов) в различных учреждениях (музеях, библиотеках, архивах и т.д.). Книгу, особенно старую, не всегда можно раскрыть полностью — можно повредить её корешок или у неё может быть очень тугой переплет. Поэтому и появилась необходимость в разработке конструкции, которая позволила бы сканировать книги в V-режиме, т.е. лишь приоткрывая их под углом 90-120 градусов.

В России до конца 2000-х годов планетарные сканеры были или полностью импортными, или собирались под заказ преимущественно из зарубежных компонентов. В качестве сканирующих элементов часто использовались обычные зеркальные фотоаппараты мировых производителей фототехники (Canon, Nikon). Из-за отсутствия собственного серийного производства, локализованного в РФ, планетарные сканеры долго оставались не слишком популярными. Кроме того, ремонт и обслуживание такого зарубежного оборудования могли стать проблемой, т.к. не всегда у местного дилера были в наличии необходимые запчасти и достаточная квалификация. Некоторые компании и учреждения пытались использовать более доступные офисные устройства: МФУ, планшетные и проекционные сканеры. Но часто их применение было нецелесообразным или невозможным (например, для потоковой оцифровки архивных, музейных или библиотечных фондов, главным образом из-за отсутствия книжной колыбели и недостаточно высокого разрешения сканирующей системы).

С возникновением всё новых задач по цифровизации и увеличением объемов оцифровки в России, стало очевидно, что необходимо создать модельный ряд отечественных планетарных сканеров, которые бы стали альтернативой зарубежным устройствам, при этом имели сравнимые с ними или более оптимальные характеристики. В роли разработчика такого оборудования выступила корпорация ЭЛАР — один из ведущих отечественных операторов на рынке оцифровки документов и создания электронных архивов.

Первый планетарный сканер полностью собственной конструкции под маркой ЭларСкан был представлен ЭЛАР в 2013 году. Его разработка основана на многолетней экспертизе по оцифровке огромных массивов документов, книг, музейных и архивных фондов. Сегодня ЭларСкан — это целая линейка отечественных сканеров различных форматов и модификаций с форматом сканирования от A3 до A0. В сканерах ЭЛАР реализована поддержка Linux, а в производстве используются только отечественные компоненты, включая российской программное обеспечение из реестра отечественного ПО Минцифры и новейшие российские камеры собственной разработки. Сканеры ЭЛАР зарегистрированы в реестре РЭП Минпромторга, что позволяет заказчикам приобретать оборудование в полном соответствии с 44-ФЗ и с применением нацрежима для радиоэлектронной продукции по ПП РФ № 878. Это позволило достичь абсолютной независимости от зарубежных производителей и обеспечить ускорение темпов импортозамещения в государственных учреждениях, что особенно актуально с учетом текущих реалий мировой экономики и политики. При этом продукция ЭЛАР признана не только в России, но и много лет успешно поставляется в другие страны.

Сканеры ЭЛАР занимают 90% рынка в РФ, 22 модели сканеров ЭларСкан включены в реестр РЭП.

Основными особенностями линейки отечественных планетарных сканеров ЭларСкан являются:

• Собственное серийное производство сканеров ЭЛАР с использованием аппаратных и программных компонентов только собственной разработки (включая камеру, процессор и собственное ПО «СканИмидж»). Все сканеры линейки ЭларСкан входят в реестр РЭП Минпромторга.
• Для сканеров ЭларСкан разработана целая линейка отечественных промышленных камер собственного производства — от базовых до высококачественных (с максимальным разрешением до 1200 dpi в зависимости от модели и формата сканирования)
• Камера сканеров линейки ЭларСкан А2 имеет макромодуль с интерактивным оптическим зумом с обратной связью, что позволяет легко изменить размер области сканирования (например, за счет уменьшения области можно получить более высокое разрешение на меньшем формате).
• Книжная колыбель у всех сканеров линейки ЭларСкан А2 и ЭларСкан А1 — одна из самых функциональных в своем классе: она адаптируется по толщине переплета, имеет три угла раскрытия (180, 120, 90 градусов) и раздвигается по горизонтали для увеличения области сканирования
• Заказчику доступны различные модификации сканеров ЭларСкан, оборудованные прижимными стеклами и имеющие автоматические приводы стекла и колыбели
• Специально для ЭларСкан разработана адаптивная система освещения без вредного УК и УФ излучения, позволяющая устранять блики и паразитную засветку
• ЭЛАР производит напольные версии сканеров форматов A2, A1 и A0 с усиленной колыбелью, что дает возможность сканировать на них тяжелые и толстые оригиналы (для ЭларСкан A2 и А1 — весом до 50 кг и толщиной до 50 см, а для ЭларСкан А0 — весом до 50 кг и толщиной до 75 см)
• Обслуживание сканеров осуществляется сервисным центром ЭЛАР на всей территории РФ, клиентская поддержка работает круглосуточно по телефону и в удаленном формате.

Для решения каких задач используют планетарные сканеры сегодня?

Помимо сканирования книг, документов и архивов в музеях, библиотеках и других учреждениях, планетарные сканеры сегодня активно используются для оцифровки материалов и формирования информационных систем различных учреждений и сервисов в госсекторе (например, ГИС «Госуслуги») и не только. Сфера применения планетарных сканеров расширяется, а объемы оцифровки растут — это огромный пласт документов в архивах различных ведомств и научных организаций, фонды госархивов, а также архивы различных корпораций и других частных заказчиков. Часто потребности в переводе материалов в цифровой вид составляют десятки и сотни тысяч документов в месяц на регулярной основе. Поэтому, все более важным для пользователя сканера является не только разрешение камеры и качество сканирования, но и то, насколько широкие возможности дает конструкция и ПО для управления потоковым сканированием, обработки и сохранения полученных копий, их подготовки к индексированию, например, с целью дальнейшей загрузки в электронный архив.

Сканеры ЭларСкан, помимо встроенного компьютера и всего необходимого для комфортной работы, имеют предустановленное программное обеспечение «СканИмидж» для управления и обработки изображений, которое обладает очень широкой функциональностью. ПО и настройки сканера позволяют организовать потоковое сканирование с использованием интеллектуальных программных режимов (когда сканирование запускается автоматически при перевороте страницы или при удержании страниц пальцами оператора), а также (в зависимости от модели сканера) возможны режимы с автоматической работой колыбели и стекла. Все это помогает снизить число рутинных операций и оптимизировать производительность при сканировании.

Полупрозрачные шаблоны и сетка из направляющих линий, работающие в режиме предпросмотра (Live View), для облегчения позиционирования документов на книжной колыбели и снижения трудозатрат оцифровке материалов одного размера

ПО «СканИмидж» в реальном времени в процессе сканирования исправляет искажения и компенсирует перспективу изображений при съемке в V-образном режиме. Итоговые копии получаются абсолютно плоскими, несмотря на сканирование с неполным раскрытием. Также, ПО дает широчайшие возможности постобработки получаемых копий с применением более 50 фильтров, в случае, если необходимо изменить какие-то характеристики или поправить недостатки копий уже после сканирования. ПО «СканИмидж» реализовано в базовой и профессиональной версиях. Базовая версия ПО поставляется с оборудованием по умолчанию, а профессиональная версия доступна как дополнительная опция. Различия между версиями представлены в таблице ниже.

Функциональность базовой и профессиональной версий ПО «СканИмидж»

Функции «СканИмидж»	Базовая версия	Проф. версия
Поддержка сканеров ЭларСкан	+	+
Возможность установки на стационарный ПК	-	+
Интуитивно понятный пользовательский интерфейс, включающий расширенные инструменты работы	-	+
Интуитивно понятный пользовательский интерфейс, включающий базовые инструменты работы	+	-
Режим постобработки (более 30 интеллектуальных алгоритмов/фильтров для коррекции изображений)	-	+
Управление проектами и профилями обработки (создание нескольких проектов сканирования)	-	+
OCR полнотекстовое распознавание	-	+
Распознавание штрих-кодов	-	+
Настройки коррекции изображений
Функция «V-образная коррекция»	+	+
Функция «коррекция кривизны»	-	+
Функция «коррекция дисторсии»	-	+
Мультимаскирование, выбор нескольких объектов для сохранения в отдельные файлы	-	+
Расширенная логика работы с мультимаскированием (автоопределение объектов на экране)	-	+
Автоматическая обрезка изображений по формату	+	+
Управление сканерами семейства ЭларСкан
Ручной запуск сканирования	+	+
Автоматизированные режимы сканирования (интервал, отслеживание)	-	+
Интерактивный оптический зум (отображение формата, размеров оригинала и показателей разрешения — автоматическая настройка зума под заданные параметры сканирования)	-	+
Настройка цветовых профилей (ICC)	-	+
Ручной выбор форматов сканирования (А3, А4, А5)	+	+
Настройка процессов сканирования
Расширенное именование файлов (использование переменных)	-	+
Ввод метаданных по набору полей и формирование XML	-	+
Функция «Горячая папка»	-	+
Выбор форматов экспорта
JPEG	+	+
BMP	-	+
GIF	-	+
JPEG 2000	-	+
PNG	+	+
PDF (растровый), одностраничный и многостраничный	+	+
PDF (с возможностью поиска), одностраничный и многостраничный, встроенное OCR полнотекстовое распознавание (50 языков) и формирование текстового слоя для поиска по тексту документа	-	+
PDF/A одностраничный и многостраничный	-	+
RTF	-	+
TIFF одностраничный и многостраничный	+	+
TIFF несжатый	-	+
TIFF 48 одностраничный и многостраничный	-	+
Работа с Галереей изображений
Базовые функции (экспортировать, пересканировать, изменить позицию, переименовать, удалить)	+	+
Изменить разрешение	+	+
Добавить изображение в галерею из внешней директории	-	+
Создать папку (настройка файловой структуры при сканировании)	-	+