Bit-Depth Printers

PMT is the sensor technology used by the high-end drum scanners used by colour prepress companies. Expensive and difficult to operate, these were the devices used to load images into a computer before the advent of desktop scanning.

Technicians would carefully mount originals onto a cylindrical drum which would then be spun at high speed. The machine would then be moved – via a mechanically accurate threaded shaft – initially to align its optical sensor with the original and then slowly across its entire span as the item was scanned. Variation to output size can be assisted with variable sideways carriage movement, different lenses for various reproduction ranges and different drum circumferences.

PMT scanners have two light sources, one for reflective original and one for transparent originals. The light detected by the sensor is split into three beams which are passed through red, green and blue filters and thence into the photomultiplier tubes – where the light energy is converted into an electrical signal. PMTs have a much higher sensitivity to light and lower noise levels than CCD scanners. Consequently, drum scanners are capable of excellent tonal resolution, being less susceptible to errors due to refraction or focus than their flatbed counterparts

However, drum scanners are slow compared to CCD scanners and are expensive. These days they’re are generally used only for specialised high-end applications.

Digital imaging has come of age. Equipment that was once reserved for the wealthiest bureaux is now commonplace on the desktop. The powerful PCs required to manipulate digital images are now considered entry level, so it comes as no surprise to learn that scanners, the devices used to get images into a PC, are one of the fastest growing markets today.

At its most basic level, a scanner is just another input device, much like a keyboard or mouse, except that it takes its input in graphical form. These images could be photographs for retouching, correction or use in DTP. They could be hand-drawn logos required for document letterheads. They could even be pages of text which suitable software could read and save as an editable text file.

The list of scanner applications is almost endless, and has resulted in products evolving to meet specialist requirements:

However, flatbed scanners are the most versatile and popular format. These are capable of capturing color pictures, documents, pages from books and magazines, and, with the right attachments, even scan transparent photographic film.

When a scanner converts something into digital form, it looks at the image pixel by pixel and records what it sees. That part of the process is simple enough, but different scanners record different amounts of information about each pixel. How much information a given scanner records is measured by its bit-depth.

The simplest kind of scanner only records black and white, and is sometimes known as a 1-bit scanner because each bit can only express two values, on and off. In order to see the many tones in between black and white, a scanner needs to be at least 4-bit (for up to 16 tones) or 8-bit (for up to 256 tones). The higher the scanner’s bit-depth, the more accurately it can describe what it sees when it looks at a given pixel. This, in turn, makes for a higher quality scan.

Most modern colour scanners are at least 24-bit, meaning that they collect 8 bits of information about each of the primary scanning colours: red, blue, and green. A 24-bit unit can theoretically capture over 16 million different colours, though in practice the number is usually quite smaller. This is near-photographic quality, and is therefore commonly referred to as true colour scanning.

The alternative route to improved quality – simply by building better 24-bit scanners – that provide cleaner data, less affected by random noise in the lower-order bits – is actually much less economic. This approach would require highly precise optics for focusing reflected light to the CCDs (charge-coupled devices) that capture the data; minimal-distortion glass free from internal contaminants; CCDs that capture light and convert it to electrical signals with high accuracy; and a smoothly-moving scanning head with little vibration. Such a device would cost considerably more than one that used lower-cost and lower-quality components with slightly more expensive ADCs, capable of capturing 10-bits and 12-bits of data each – for the red, green and blue colour components respectively – rather than just 8.

Измерительные руки PMT ALPHA ARM

Серия PMT ALPHA ARM включает 6- и 7-осевые высокоточные измерительные руки модификаций E, M и Р.

Новый стандарт для измерительных рук

Серия ALPHA ARM – новый стандарт для портативных измерительных рук.PMT ALPHA обладают превосходной производительностью и станут эффективными помощниками по 3D-измерениям на предприятии.

Гарантия точности по стандартам ISO 10360-12

Измерительные руки PMT ARM соответствуют стандарту точности ISO 10360-12 и обеспечивают повторяемость и надежность измерений. Систему можно использовать в различных условиях, включая экстремальные температуры, производственные цеха и открытые местности.

Подробнее о производителе измерительных рук PMT ALPHA ARM, их особенностях и характеристиках можно узнать на сайте pmt3d.ru.

Предлагаем купить измерительную руку PMT ALPHA ARM

Менеджер нашей компании 3Д Контроль проконсультирует вас по вопросу покупки измерительной руки PMT ALPHA ARM или другого 3d-оборудования. Мы проведем бесплатную презентацию оборудования и обучение операторов.

Лазерный 3D-сканер Laser Line Probe

Laser Line Probe – один из лучших лазерных сканеров на рынке сегодня. Сканер предназначен для работы с портативной измерительной рукой PMT ALPHA ARM.

Простая установка и специальная конструкция сканера дает возможность работать в контактном и бесконтактном режиме тогда, когда вам это нужно, без необходимости демонтажа или замены модулей. Так, например, после применения контактного щупа для измерения простых призматических элементов вы сможете сразу сканировать сложную криволинейную поверхность.

Вам не придется матировать деталь, располагать какие-либо метки и усложнять работу со сканером даже при сильном отражении или поглощении лучей. Это стало возможным благодаря синему лазеру и специальным алгоритмам обработки данных.

Оператор может очень быстро освоить работу с новым сканером, пользуясь встроенными индикаторами оптимального расстояния — крестом подсветки и LED индикацией.

Конструкция обеспечивает превосходные характеристики и уверенность в результатах измерений в цеховых условиях.

Предлагаем купить 3D-сканер Laser Line Probe для измерительной руки

Компания 3Д Контроль занимается поставками 3D-сканеров Laser Line Probe для измерительных рук по всей России. Сотрудники нашей компании имеют большой опыт в сфере контроля геометрии и 3д измерений.

Технические характеристики лазерного 3D-сканера Laser Line Probe

6-осевые и 7-осевые измерительные руки ALPHA P — флагманское решение для портативных измерений от PMT. Обеспечивает максимальную точность и надежность измерений в даже в сложных условиях внешней среды. Имеют возможность подключения 3D-сканера LLP.

20 лет работы в 3D-технологиях

PMT Technologies — высокотехнологичная компания разработчик инновационных 3D-технологий. Научно-исследовательские центры компании находятся в Японии и Германии, производственные центры — в Китае.

PMT имеет более чем 20-летний опыт исследований и разработокизмерительных системи сочетает в себе немецкий подход к контролю качества и соответствие мировым стандартам. Компания стремится преобразовать сложные инновационные 3D-системы в доступный инструмент для использования по всему миру.

Менеджер нашей компании 3Д Контроль проконсультирует вас по вопросу покупки измерительной руки PMT или другого 3d-оборудования. Мы проведем бесплатную презентацию оборудования и обучение сотрудников.

Встроенный противовес

Конструкция проста, не требует обслуживания и обеспечивает комфорт при эксплуатации. Для достижения максимального диапазона измерений рука
удобно раскладывается во всех направлениях.

Удвоенная емкость батарей с высоким КПД

Конструкция предусматривает возможность использования двух батарей большой емкости с поддержкой «горячего» подключения. Благодаря низкому энергопотреблению руки, две батареи обеспечивают до 16 часов непрерывных измерений.

Совершенный дизайн с равными плечами

Равная длина сегментов руки обеспечивает отсутствие «слепой зоны». Это позволяет задействовать весь диапазон измерений и проводить измерения даже рядом с основанием руки.

Высокоскоростной Wi-Fi

Быстрое и стабильное соединение WiFi позволяет собирать точки непрерывно и без задержек.

Материал из аэрокосмического углеволокна

Внутренний датчик температуры может компенсировать погрешность измерения, вызванную температурным изменением длины руки. Для обеспечения наилучших результатов измерений осуществляется постоянный мониторинг окружающей среды. Встроенное индукционное устройство предупреждения перегрузки позволяет избежать воздействия чрезмерной внешней нагрузки.

Удобная скрытая рукоятка

Выдвигаемая рукоятка в основании руки помогает защитить оборудование от повреждений при его установке/снятии.
Скрытая конструкция рукоятки позволяет сэкономить место, необходимое для
установки руки.

Щуп из циркона: более прочный, небьющийся щуп для измерений в полевых условиях. Интеллектуальный световой индикатор щупа: в шумной среде состояние измерения можно определить по цвету индикатора. U-образная конструкция для исключения столкновений: малые размеры и надежность исполнения позволяют предотвратить удар щупа об основание руки. Зажимные элементы нового поколения: быстрая установка/снятие оборудования вручную.

SPAT — повторяемость по точке при артикуляции

EUNI — ошибка дистанции между 2 точками по сравнению с номинальными значениями

PSIZE — ошибка размера сферы по сравнению с номинальными значениями

LDIA — ошибка положения центра сферы

PFORM — ошибка формы сферы

Точность ALPHA ARM Р с 3D-сканерами HD и SD

Конструкция и используемые технологии

Несмотря на многообразие применяемых технологических решений, все планшетные сканеры имеют общую структурную схему. В верхней части корпуса сканера находится прозрачный планшет, на котором располагаются сканируемые материалы. Для минимизации влияния внешних источников света и для лучшего контакта сканируемых материалов с поверхностью планшета последний оснащается специальной крышкой. В некоторых моделях сканеров крепление крышки позволяет при необходимости приподнимать ее над поверхностью корпуса (что удобно при сканировании оригиналов большой толщины, например книг) или вообще снимать (например, для установки слайд-модуля). На многих современных сканерах имеются кнопки, позволяющие вызывать приложения сканирования, копирования или распознавания текста, минуя системные меню и пиктограммы. На задней панели обычно расположены разъемы питания и интерфейсов для подключения к компьютеру.

Внутри корпуса под планшетом расположена подвижная каретка, на которой располагаются источник света и светочувствительные элементы. Каретка перемещается вдоль планшета при помощи специального электродвигателя, связанного с ней посредством тросиковой или ременной передачи. (Во избежание разночтений, в дальнейшем под горизонтальным будет подразумеваться направление, параллельное светочувствительной линейке, а под вертикальным — направление перемещения каретки.) Свет, излучаемый источником, отражается от поверхности оригинала и падает на линейку со светочувствительными элементами, которые фиксируют интенсивность светового потока. Сначала считывается одна горизонтальная строка пикселов, затем каретка перемещается на один пиксел по вертикали, считывается следующая строка и т.д.; таким образом формируется изображение. Технологии получения изображения при сканировании классифицируются по нескольких параметрам.

Рис. 5.32. Принцип работы планшетного сканера технологии CCD

Существует несколько конструкций сканирующих элементов, наиболее интересные из них — технологии PMT, CIS, LIDE, CCD, VAROS и др.

Сканеры технологии PMT

Технология PMT (PhotoMultiplier Tube) используется высококачественными барабанными сканерами в полиграфии. В сканерах PMT (рис. 5.33) оригинал размещается на барабане, который вращается на высокой скорости.

Рис. 5.33. Устройство сканера технологии PMT

Для репродукции изображений различных размеров в устройство вмонтировано несколько линз с различным фокусным расстоянием. Сканер содержит два источника света. Один предназначен для отражающих оригиналов, а другой — для прозрачных образцов.

Точечный источник освещения (лазер) проецирует луч, который перемещается во время вращения барабана поперек оригинала. Отраженный или пропущенный свет с помощью оптической системы принимается, разделяется на три цветовые составляющие и по трем световодам передается на три цветных канала — красный, зеленый и синий. Световые сигналы в каждом из каналов преобразуются в электрические посредством трех отдельных фотоэлектронных умножителей. Результирующие электрические аналоговые сигналы усиливаются и переводятся в цифровой вид. Оцифрованные с заданной дискретизацией сигналы поступают в компьютер.

Сканеры технологии CIS

Сканер, использующий технологию контактного датчика изображения — CIS (Contact Image Sensor) (рис. 5.34) не содержит оптики.

Рис. 5.34. Сравнение толщины планшетныхсканеров технологий CIS и CCD

СIS — относительно новая технология планшетных сканеров, которые начали появляться сравнительно недавно.

Вне зависимости от фирмы-производителя, интерфейса, габаритов и технологии сканирования, все планшетные сканеры имеют плоско-горизонтальную конструкцию. Подняв крышку сканера, вы обнаружите предметное стекло экспонирования. На стекле располагается подлежащая оцифровке страница или фотография, а под ним, внутри корпуса, перемещается каретка со считывающей головкой — сканирующим элементом.

Рис. 5.35. Устройство сканирующей головки.

В процессе перемещения каретки под лежащим на стекле оригиналом освещается подлежащая обработке область. Для этой цели на каретке смонтирован источник света — узел из трех групп светодиодов, генерирующих свет в трех диапазонах волн — красном, зеленом и голубом. Суммарное излучение, представляющее собой луч белого света, падает на оригинал, отражается и возвращается на сканирующую головку. Отраженный свет несет информацию о яркости и спектральном составе области отражения и экспонируется на оптическую систему сканера.

Излучение, идущее от светодиодов, отражается от оригинала и, пройдя через линзу, фокусируется на датчике изобра­жения. Датчик изображения — фототранзисторы, сделанные на основе МОП –технологии (аналогично ПЗС). В результате получается аналоговый сигнал, который усиливается в видеоусилителе и идет в АЦП.

Если, например, полный датчик изоб­ражения длиной 216 мм (формат А4) состоит из 54 меньших датчиков, каждый из которых имеет 96 светочувствительных элементов (одно из лучших значений), то в результате получится 24 элементов на миллиметр, что в пересчете на дюймы дает 600 элементов на дюйм.

Для сканирования полноцветного изображения используются три светодиода на один элемент датчика: красный, зеленый и синий, — которые при сканировании включаются по очереди.

Оптическая система планшетного CIS-сканера располагается в непосредственной близости от стекла и представляет собой линейку приемных сенсоров сканирующих элементов на ПЗС или фототранзисторах. Длина светочувствительной линейки такого преобразователя CIS соответствует ширине планшета сканера, поэтому дополнительные элементы, фокусирующие или перенаправляющие световой поток (зеркала, призмы или линзы) в сканере подобной конструкции, отсутствуют.

Преимущества этой технологии — простота конструкции и малая по сравнению с CCD-сканером толщина.

Недостатки — высокие шумы, низкая разрешающая способность, очень малая глубина резкости. Данный тип сканеров практически не применим для полноцветных работ, поэтому технология CIS используется в сканерах, не предназначенных для реализации серьезных графических задач.

Сканер с полупроводниковым осветителем на основе светодиодного банка отличается низкой потребляемой мощностью и малой чувствительностью к механическим воздействиям. Вместе с тем, сканеры подобного типа имеют ограниченную область применения и не способны работать со слайд-адаптерами.

В основном положительные стороны CIS-сканеров объясняются отсутствием оптической системы. Однако в целом они достаточно поверхностные, и большинство из них не связаны с качеством изображения. В этом отношении ПЗС-сканеры явно выигрывают в следующем.

— Лучшая глубина резкости. Глубина резкости CIS-ска­неров ±0,3 мм, тогда как для сканеров с ПЗС она равна ±3 мм. Это означает, что трехмерные предметы, находящиеся на расстоянии 3 мм от общего уровня, будут нормально отсканированы ПЗС-сканером, а изображение, полученное CIS-сканером, будет нерезким и размытым. На практике такими предметами зачастую являются развернутые толстые книги.

— Дольше срок службы. Сканер на основе ПЗС обеспечивает стабильное и неизменное качество в течение 10 000 часов работы, тогда как у CIS-сканеров после 500 ча­сов работы происходит падение яркости на величину до 30%.

— Лучшая чувствительность к оттенкам. ПЗС-сканеры различают уровни оттенков с погрешностью ±20%, в то время как CIS сканеры — ±40%. Соответственно, передача деталей у ПЗС-сканеров будет значительно лучше.

— Меньшая чувствительность к посторонней засветке. Это преимущество связано с тем, что ПЗС-линейка невелика по длине, и благодаря системе зеркал «лишний» свет на нее не проецируется. В CIS-сканерах линейка значительно больше, оптическая система практически отсутствует, поэтому любое лишнее освещение сразу зна­чительно влияет на результат сканирования.

— Разрешение устройства сканера. Максимальное разрешение профессиональных ПЗС-сканеров на данный момент — 3000 ppi, тогда как для CIS-сканеров верхний предел — 600 ppi.

Сканеры технологии LIDE

Технология непрямого светодиодного экспонирования — LIDE (LED InDirect Exposure) Canon — является модернизированной версией технологии CIS и обладает всеми преимуществами, свойственными технологии контактного датчика изображения.

Сканеры, созданные на основе LIDE, отличаются малой толщиной и массой, более низким уровнем шума и малым энергопотреблением (порядка 2,5 Вт).

Если вы работаете в ограниченном пространстве, а требования к рабочим приложениям не столь высоки, имеет смысл воспользоваться сканером LIDE. Это компактное и недорогое в обслуживании устройство допускает вертикальную установку с помощью специальной подставки, способствуя экономии рабочего пространства на столе.

В технологии LIDE в качестве источника света используются мощные трехцветные RGB светодиоды, обеспечивающие более качественную цветопередачу и малое энергопотребление по сравнению с ксеноновыми или флуоресцентными лампами (рис. 5.36).

Рис. 5.36. Схема сканера технологии LIDE

Цилиндрические линзы (рис. 5.37), каждая менее 1 мм в диаметре, без искажений с помощью специального световода собирают отраженные от оригинала лучи в однородные пучки на линейке светочувствительных оптико-электронных преобразователей на фототранзисторах. С микронной точностью приемные сенсоры собраны на плате в линейку, размер которой соответствует максимальной ширине сканируемого документа.

Рис. 5.37. Цилиндрические линзы фокусируют лучи на светочувствительной линейке

LIDE-сканеры обеспечивают равномерное экспонирование оригинала по всей ширине. Сканирующие элементы на фототранзисторах отличаются значительной величиной отношения “сигнал/шум” и очень высокой чувствительностью по сравнению с любыми другими существующими приемными сенсорами.

Сканеры технологии CCD

В планшетном сканере, использующем сканирующий элемент на ПЗС — CCD (Charge Coupled Device) (рис. 5.38), оригинал, так же, как и в сканерах CIS или LIDE, располагается на предметном стекле, вдоль которого передвигается каретка с источником света — лампой и сканирующей головкой.

Рис. 5.38. Расположение элементов в сканере технологии CCD

Если сканируется прозрачный оригинал, то используется так называемый слайд_адаптер, для которого включается вторая лампа, расположенная в крышке сканера. Вторая лампа перемещается параллельно считывающей головке сканера. Для работы следует снять с внутренней поверхности крышки светонепроницаемую заслонку и подключить разъем питания второй лампы (рис. 5.39).

Рис. 5.39. Элементы планшета для сканирования прозрачных образцов

Планшетные сканеры “начинены” прецизионными оптико-механическими компонентами, критичными к механическим воздействиям. Некоторые модели сканеров допускают вертикальную установку в специальных подставках, что отмечается заводом-изготовителем в технических характеристиках устройства. Вместе с тем, для большинства настольных сканеров нормальное рабочее положение — горизонтальное.

Данному виду фотоэлементов присущи свои преимущества и недостатки. Среди преимуществ ПЗС необходимо отметить следующие:

· Высокая чувствительность. Квантовая эффективность ПЗС чрезвычайно высока и может достигать 95%. Для сравнения, квантовая эффективность человеческого глаза — около 1%, лучшие фотоэмульсии имеют квантовую эффективность до 3%, фотоэлектронные умножители (светоприемники в барабанных сканерах) — до 20%. Квантовая эффективность определяет способность светоприемника переводить свет в электрические сигналы, то есть выражает эффективность перевода попавших на него квантов (частиц света) в электрический сигнал.

· Широкий спектральный диапазон. ПЗС может реагировать на свет, начиная от гамма- и рентгеновского излучения и заканчивая инфракрасным излучением. Такого диапазона не дает на текущий момент ни одна из матричных технологий.

Для улучшения показателей планшетов разработано несколько технологий, одна из которых — оптическая система с изменяемым преломлением — VAROS (VAriable Refraction Optical System).

Технология VAROS предложена компанией Canon и позволяет удвоить аппаратное разрешение сканера, не усложняя конструкцию привода узла сканирующего элемента на основе ПЗС.

В традиционной конструкции планшета луч белого света экспонирует сканируемую строку оригинала, направляя ее изображение для считывания линейкой ПЗС через сложную оптическую систему. Разрешающая способность сканера ограничена количеством сенсоров ПЗС. Всего в сканирующем элементе на ПЗС может быть смонтировано порядка 8 000 –11 000 светочувствительных сенсоров.

Сканирующий элемент на основе технологии VAROS дополнено стеклянной пластиной, расположенной между линзами и ПЗС.

Вначале осуществляется сканирование, аналогично традиционной технологии. Затем стеклянная пластина поворачивается, и процесс сканирования повторяется (рис. 5.40).

Рис. 5.40. Устройство сканирования VAROS

Подобное устройство дает сканеру возможность считать данные со смещением в полпикселя. Программное обеспечение, объединяющее результаты первого и второго этапов сканирования, позволяет получить вдвое больше данных, а реальное разрешение возрастает вдвое.

Другой вариант повышения разрешения — монтаж не одной, а двух линеек ПЗС, одна из которых рассчитана на среднее значение разрешения, наиболее часто используемое на практике, а другая — на высокое. Первая линейка обеспечивает высокую скорость сканирования, а вторая — низкую, что позволяет повысить общую производительность устройства.

Еще одна инновация компании Canon — использование для планшетников ПЗС комплекта линз, называемых линзами Галилео. Подобное оптическое устройство представляет собой пятисегментную широкоугольную линзу, позволяющую сфокусировать отраженный луч в пятно очень малого диаметра, что позволяет существенно повысить разрешение сканера. Вследствие того, что оптическая схема обеспечивает малый ход лучей через зеркала, уменьшаются оптические потери, снижаются искажения и возрастает соотношение “сигнал/шум”.

Линзы Галилео способствуют снижению аберрации.

Аберрация — параметр, определяющий степень отличия между идеальным и реальным изображением, формируемым объективом. У высококачественного объектива аберрация должна быть очень незначительной. Кроме незначительных геометрических искажений, объектив должен точно передавать цвет воспроизводимого объекта. Применительно к цветам RGB, минимальная аберрация означает максимальное совмещение трех цветовых составляющих по краям сканируемого документа при незначительной кривизне поля изображения, не зависящего от положения оригинала на стекле экспонирования.