Skener: opis, značilnosti in načelo delovanja

Skenerje srečujete vsak dan: na blagajni v trgovini, pri avtomatskih vratih, v dvigalih... V pisarni je eden od naših prvih pomočnikov tudi optični bralnik. Kako je v resnici?? Poskusimo priti do bistva tega članka.

Kaj je optični bralnik

Še pred nekaj desetletji si nismo znali predstavljati, da lahko starim zbledelim fotografijam, shranjenim v babičinem albumu, damo drugo življenje. Za vse to je zaslužna naprava s kratkim imenom "optični bralnik".

Skener je sodobna tehnološka naprava, s pomočjo katere je mogoče v osebni računalnik vnesti vse informacije s papirnatega nosilca, nato pa jih s posebnimi programi urediti in oblikovati v želeni obliki. Zato je optični bralnik pravi prihranek časa. Na primer, tiskanje besedila standardne velikosti traja od dve do pet minut. Skener pa to stori v približno dvajsetih sekundah. Kot vsako periferno napravo je treba tudi optične bralnike povezati z osebnim računalnik ali ali drug sistem, ki sprejema digitalne podatke.

Kdo je izumil skener?

Kot vsak predmet ima tudi optični bralnik svojega izumitelja. Preden je postal kompakten in moden računalniški dodatek, je prehodil dolgo pot.

Sredi devetnajstega stoletja, leta 1856, je opat Giovanni Caselli, ki je živel v Firencah v Italiji, izumil napravo, s katero je bilo mogoče prenesti vsako sliko na določeno razdaljo. Naprava se je imenovala pantelegraf in je bila le osnovna naprava. Načelo te vrste skenerjev je bilo naslednje: slika, ki jo je treba prenesti, se je natisnila na poseben boben s črnilom, ki je oddajalo tok, sliko pa je prebrala igla.

Naslednja faza razvoja naprave za skeniranje je bila leta 1902. Nemški znanstvenik Arthur Korn je bil pionir tehnologije fotoelektričnega skeniranja, ki je po svetu še vedno znana kot telefaks. Načelo je temeljilo na naslednjem. Slika je pritrjena na vrteči se boben. Žarnica se je premikala po bobnu. Njegov žarek, ki gre skozi vzorec in posebno prizmo, pade na selenov sprejemnik.

Vrste optičnih bralnikov

Danes obstaja več vrst skenerjev:

1. Prvi skener na svetu je bil bobenski skener. Izumili so ga v ZDA leta 1957. Ločljivost slik je bila zelo nizka, le 176 slikovnih pik črno-belega pigmentnega črnila. Sodobni bobenski optični bralniki imajo zelo občutljive komponente, zaradi katerih lahko prikažejo najmanjše podrobnosti. Slika ali besedilo je mogoče retuširati tolikokrat, dokler rezultat ni povsem zadovoljiv. Bobenski skener je opremljen s ksenonskimi ali halogenskimi žarki. Za njihov odsev veljajo posebne zahteve. Če se skenira prozoren dokument, delujejo svetilke v notranjosti. Pri osvetlitvi dokumentov z visoko odbojno površino so v pomoč svetilke na zunanjem obodu.
2. Najbolj priljubljena naprava je ploski optični bralnik. V vsaki pisarni se uporablja za skeniranje dokumentov in grafike. Zasnovan za formate do A4. Načelo delovanja temelji na premikajočem se vozičku, ki se premika vzdolž stekla, na katerem je slika. Informacije so kodirane in padejo na svetlobno občutljive elemente. Nato analizirajo podatke za glavne barve spektra. Današnji ploski optični bralniki lahko takoj prepoznajo besedilo in ga preoblikujejo v datoteke pdf.
3. Laserski skener. Najpogostejši v vsakdanjem življenju. Nadzoruje nas v trgovinah, saj nam glede na senzor gibanja samodejno odpre vrata. Naprava se pogosto uporablja v arhitekturi, gradbeništvu in različnih socialnih podjetjih.
4. Optični bralniki širokega formata. Uporabljajo jih predvsem arhitekti in gradbeniki, da bi prenesli celotno podobo objekta in izvedli potrebne spremembe, ne da bi shemo razbili na dele.
5. ročni optični bralniki. Še posebej priljubljeni so bili v devetdesetih letih. Njihovo načelo je temeljilo na mehanskem (ročnem) vlečenju enote optičnega bralnika po površini papirja. Za dobro sliko je bilo treba imeti mirno roko.
6. Optični bralniki knjig. imenovani tudi planetarni, ker so zasnovani na poseben način. Ni treba, da pride v stik z dokumenti. Posebej nameščen visokoobčutljiv senzor vidi dokument z razdalje, bodisi v celoti z infrardečim žarkom ali s pregledom podatkov s posebnim laserskim ravnilom. Mnogi imajo funkcijo za izravnavo višine strani. Optični bralniki knjig se večinoma uporabljajo za skeniranje starih, razpadajočih dokumentov, ki se jih ni mogoče dotakniti ali mehansko pritisniti.
7. Mrežni skenerji. Edini v družini perifernih naprav, ki lahko deluje brez računalnika. Vse informacije se prenašajo in shranjujejo v posebnih zapisovalnikih. Vsak uporabnik, povezan v omrežje, lahko prenese svoje podatke ali uporabi tiste, ki jih že ima.

Nekatere naprave so zastarele, nekatere pa človeštvo še vedno uporablja. Nekaj je gotovo: vhodna naprava, optični bralnik, se bo vedno uvrščala med tehnične osnove.

Razvrstitev po vrsti slike

Medtem ko lahko optične bralnike glede na tehnične specifikacije razdelimo na pet glavnih vrst, pa glede na obdelavo slik obstajata le dve vrsti: črno-beli in barvni optični bralniki.

Črno-bele naprave delujejo po preprostem načelu. Fluorescenčna žarnica, ki proizvaja belo svetlobo, osvetljuje skenirano sliko. Odbita svetloba gre skozi posebne leče in pade na posebne svetlobno občutljive elemente, ki zajamejo kodirane informacije in jih pošljejo v računalnik.

Veliko težje je bilo tržiti optične bralnike, ki so lahko prenašali barvne slike. Prve naprave so se pojavile v 1989, vendar med uporabniki niso bili priljubljeni, ker je bila cena črno-belih optičnih bralnikov previsoka v primerjavi s črno-belimi optičnimi bralniki. Včasih so stali do več deset tisoč dolarjev. Barvni optični bralnik se precej razlikuje od ahromatskega, saj deluje s posebnim svetlobnim filtrom. Ta filter temelji na treh barvah: rdeči, zeleni in modri. Če želite skenirati celotno besedilo ali sliko, je treba skenirati vsako barvo posebej. Rezultat trojnega koraka je nekakšna slika, ki se barvno popravi. Informacije se nato prenesejo v računalnik. Poleg visoke cene imajo barvni optični bralniki še eno pomanjkljivost: čas, ki je potreben za skeniranje enega dokumenta, se poveča za trikrat. Težave se lahko pojavijo tudi pri barvni poravnavi posameznih prehodov. Slika na listu je zamegljena in nejasna.

Kako deluje optični bralnik

Struktura optičnega bralnika in tiskalnika, ki včasih tvorita en sam kompleks, se precej razlikuje. Kot vsak računalniški dodatek je tudi ta sestavljen iz mehanskih in električnih delov, ki skupaj tvorijo precej zapleteno konstrukcijo. Na prvi pogled se zdi, da sta konstrukcija in delovanje optičnega bralnika precej preprosta. Razumeti načelo delovanja lahko na ravnem ležišču.

Preden začnete, preverite, ali je optični bralnik povezan z računalnikom. Optični bralnik je naprava za vnos podatkov, računalnik pa je tisti, ki opravi vse potrebne prilagoditve za doseganje popolnih rezultatov.

Dokument, ki ga je treba skenirati, se z besedilom ali sliko navzdol položi na posebno steklo. Takoj ko pritisnete gumb za skeniranje, se začne verižna reakcija.

Pod steklom je več ogledal, svetlobnih senzorjev, leč in majhen vir svetlobe, pritrjen na premikajoči se voziček. Ta voziček se premika tako, da se kotali po celotnem dokumentu. Svetloba s skeniranega papirja se je odbijala in prehajala skozi sistem ogledal in leč, da je dosegla svetlobno občutljive senzorje.

Vsak element dokumenta, ki ga je treba skenirati, ima svojo stopnjo osvetljenosti, ta informacija pa se prenese v gostiteljsko napravo v obliki posebne številčne kode. Nato ga posebne naprave predelajo v binarno kodo in se pojavi v osebni računalnik v obliki kopije pravkar skeniranega dokumenta.

Naprava z dvojnim namenom

Tudi tako priljubljen pripomoček, kot je tiskalnik, ima svoje mesto v našem življenju. Dokaj znano je, da se je na neki točki odpovedal in se združil s skenerjem. To je je pripomogel k povečanju delovni prostor. Nova naprava se je imenovala MFP, večnamenska naprava, v kateri sta tiskalnik in optični bralnik združena v en mehanizem.

Kljub združitvi ima vsaka naprava še vedno svojo funkcijo. Če je optični bralnik vhodna naprava računalnika, je tiskalnik izhodna naprava papirja.

Kakovost podatkov, ki jih izpisuje tiskalnik, bodisi besedila ali slik, ni odvisna le od kakovosti izvornega materiala v računalniku, temveč tudi od senzorjev občutljivosti, vgrajenih v samo napravo.

Običajno je za domačo uporabo najprimernejša večfunkcijska naprava za tiskanje in skeniranje. Uporabljajo ga lahko učenci, študenti, učitelji ali ljudje, ki delajo v gospodarstvu, za izvajanje preprostih, nizko tehnoloških nalog.

Xerox in optični bralnik se uporabljata za isti namen v eni napravi. Namen optičnega bralnika je vnašanje informacij, namen fotokopirnega stroja pa je kopiranje, izdelava potrebnega števila kopij iz enega vira.

Večnamenske naprave z naprednimi funkcijami

Na policah trgovin z električnim blagom boste našli napravo, ki je pripravljena opraviti najzahtevnejša pisarniška opravila. To je večnamenska naprava s tiskalnikom, optičnim bralnikom in kopirnim strojem. Razlikujemo med modeli za domačo uporabo in industrijskimi modeli. Tehnologija združuje številne funkcije:

• prihrani prostor, kar je še posebej pomembno pri doma;
• Deluje z dokumenti;
• natisne in obdela visokokakovostne fotografije;
• nepogrešljiv pripomoček za dijake in študente, katerih starši niso pripravljeni plačati velikih zneskov zasebnim organizacijam, ki se ukvarjajo na primer s tiskanjem besedil.

Večina večnamenskih naprav s tiskalnikom, optičnim bralnikom in kopirnim strojem ima možnost pošiljanja in sprejemanja podatkov prek omrežja Wi-Fi. Obenem si oblikovalci prizadevajo, da bi stroji dobili eleganten in ekonomičen videz, tako da ne bi služili le kot pripomoček za za delo, vendar se odlično prilegajo tudi notranjosti. To je ugodnost, ki velja za tehnologijo za domačo uporabo.

Industrijske enote so seveda drugačne. Če ste kdaj tiskali ali urejali dokument v namenskem pisarniškem paketu, ste verjetno opazili precej impozantno velikost naprave. To je večnamenska naprava, ki ima veliko moči in je pripravljena na neprekinjeno delo 24 ur na dan. Seznam funkcij teh pisarniških naprav se praktično ne razlikuje od standardnih naprav, vendar vam močno olajšajo življenje.

Laserski skenerji

Optični bralnik je razmeroma vsestranska oprema. Med vsemi različnimi skenerji ima laserski skener najširši spekter uporabe.

Ta skener je napredna vrsta naprave, ki se uporablja v gradbeništvu, geodeziji, celo v vojaškem in vesoljskem sektorju. Kako deluje je na prvi pogled zelo preprosta: laserski žarki, usmerjeni v zadevni predmet, dosežejo in določijo razdaljo med vsemi površinami in točkami, ki sestavljajo predmet v prostoru. Podatke nato obdela računalnik in jih prikaže na monitorju. Lasersko skeniranje ima številne prednosti:

• Nizki stroški dela, medtem ko so klasične možnosti drage.
• Hitrost obdelave podatkov je z lasersko tehnologijo nekajkrat večja.
• Najvišja natančnost ocenjevanja z najnižjo stopnjo napake.
• Laserski skener je naprava z edinstvenimi specifikacijami: natančno lahko zajame podatke tudi v mikroskopskih velikostih.
• Laserski žarek se ne more motiti: drevesa, tema, megla ali dež ne bodo povzročili napačne ocene predmeta.
• Posebni pogoji niso potrebni. Laserske meritve je mogoče opraviti s katerega koli položaja v prostoru.

Čeprav se laserski skenerji med seboj ne razlikujejo veliko, obstaja več podvrst laserskih skenerjev Tehnične lastnosti Naprave se delijo na več podvrst. Ena vrsta skenerja se na primer lahko uporablja za velike predmete, drugi pa so odlični za zaznavanje podatkov iz srednje velikih in majhnih predmetov.

Pri nakupu laserskega skenerja je treba upoštevati več stvari, ki bodo pomembno vplivale na delo, ki ga boste opravljali v prihodnosti. Eden od pomembnih kazalnikov naprave je natančnost merjenja in raven ločljivosti. To vpliva na delovanje izhodne naprave: optični bralnik zajame najmanjše podrobnosti. Prav tako je vredno takoj razumeti obseg in hitrost skeniranja. Številni proizvajalci v svoje vodilne naprave zdaj vključujejo dodatne možnosti in s tem povečujejo tehnično funkcionalnost, na primer možnost priključitve videokamere ali hkratnega oddajanja informacij na več naprav.

Optični bralnik črtnih kod

Čitalniki črtnih kod so se uveljavili v trgovini in gradbeništvu, logistiki in računovodstvu. Z uporabo takšnih naprav je vnos podatkov o blagu ali storitvah nekajkrat lažji. Čitalnik črtne kode se razlikuje po tehnologiji. Razlikujemo med laserskimi skenerji, skenerji LED in fotografskimi skenerji.

Skener LED deluje na naslednji način. Na črtni kodi izdelka pade LED. Odbita svetloba pade na posebej nastavljeno občutljivo matriko, ki šifrira podatke in jih prikaže na monitorju. Tako optični bralnik v napravi kot morebitna dodatna oprema morajo biti neposredno povezani z računalnikom. Prednosti tipa LED so nizki stroški, visoka hitrost skeniranja in obdelave informacij, prepoznavanje palic 0,1 milimetra. Obstajajo tudi pomanjkljivosti, kot so kratke razdalje skeniranja in omejitve pri prepoznavanju velikih črtnih kod.

Načelo laserskega skenerja je podobno kot pri skenerju LED, vendar s to razliko, da laser tvori gostejši snop svetlobe za zajemanje podatkov. Te naprave lahko prepoznajo kompleksnejše črtne kode na razdaljah do petdeset centimetrov. Vendar so cenovno dražje.

Optični bralnik fotografij se bistveno razlikuje od svojih kolegov. V nasprotju s prejšnjimi možnostmi foto skener preprosto fotografira črtno kodo in na podlagi algoritmov, podobnih računalniškim, obdela pridobljene podatke, ki jih posreduje uporabniku. Fotografije lahko posnamete pod poljubnim kotom, podatki pa bodo še vedno zabeleženi.

Čitalniki črtne kode so lahko stacionarni ali ne, ožičeni ali brezžični, z napajanjem bluetooth ali wi-fi.

Drugi optični bralniki

Poleg običajnih vrst skenerjev obstajajo tudi subspecialni skenerji za specializirana področja uporabe.

Proizvajalci pametnih telefonov so varnost dvignili na novo raven in svoje vodilne izdelke opremili s skenerji mrežnice. To so biometrične tehnologije, ki pomagajo zaščititi vaše osebne podatke pred nepoštenimi ljudmi ali goljufi, če na primer izgubite telefon. Tehnologija je bila izumljena in predstavljena javnosti že leta 1936. Nato je oftalmolog Frank Burkh opozoril, da je šarenica vsakega človeka edinstvena. Inženir John Duffman je šele leta 1994, skoraj šestdeset let pozneje, prvič patentiral matematični algoritem, s katerim je lahko zaznal razlike v šarenici.

Ti skenerji delujejo s pomočjo infrardeče svetlobe, ki je usmerjena v zenico. Kamera prepozna barvo šarenice in najmanjše podrobnosti šarenice, sistem pa jih primerja z referenčnim vzorcem v zbirki podatkov. Če se različice ujemajo, je dostop odobren. Včasih lahko kamera v zenico usmeri večjo količino svetlobe. Če se zenica ne razširi na določen način, oko, predloženo v analizo, ne pripada lastniku. Sistem zavrne dostop.

Skeniranje prstnih odtisov je še ena metoda identifikacije in preverjanja. Vzorci se oblikujejo med otrokovim razvojem v maternici in so edinstveni za vsak prst. Ta naprava temelji na optičnem skenerju, ki deluje podobno kot fotoaparat. Posebni čipi naredijo hiter posnetek prsta, prepoznajo vzorec prstnega odtisa in ga primerjajo z razpoložljivim vzorcem. Ti skenerji veljajo za visokotehnološke, vendar ne zagotavljajo stoodstotnega jamstva, saj se lahko v nekaterih primerih namesto prsta uporabi kalup, ki bi ga skener zamenjal za prst.

3D skenerji so vse bolj priljubljeni. Tehnologija se je rodila konec dvajsetega stoletja, prvi testni stroj pa je bil sestavljen v šestdesetih letih tega stoletja. Optični bralnik ni ponujal veliko funkcij. Izboljšave so se pojavile sredi 80. let prejšnjega stoletja. Dodani so bili laserji, dodatni viri bele svetlobe in zatemnitev, da bi izboljšali vidljivost skeniranega predmeta. Kamere, nameščene pod različnimi koti, zajamejo tudi najmanjše podrobnosti predmeta z različnih zornih kotov. Vse slike se nato shranijo, analizirajo in sestavijo v enoten 3D model. Obstajajo kontaktni in brezkontaktni skenerji. V prvem primeru mora model, ki ga je treba pregledati, stati na posebni plošči. Pri drugi različici se uporablja posebna svetloba. To je lahko infrardeča, rentgenska ali ultrazvočna naprava.