专利名称：检测书的内容的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测书或以书的型式装订而成的纸张的内容的装置，其至少包 括带有两个支承表面的托架，所述两个支承表面设置成彼此相邻，互成钝角并且在其打开 的状态下能让书置于其中，其中所述书是以打开的页面朝上地展开；带有至少两个摄像机 装置的摄像系统，所述摄像机装置各自位于所述托架的上方，以记录所述托架上的书的其 中一打开的页面；以及用于翻动所述托架上的书页的翻页装置；其中所述托架和/或所述 支承表面能以相对于所述摄像系统基本上垂直的方位运动。
背景技术：
检测书的装置，特别是通过摄像机作随后数码化的装置是为人熟知的。第W02005/088957A1号专利显示了把二维物件例如书成像，特别是对书进行数码 检测的方法和装置。托架成锐角打开，书能置于其中。两个摄像机对称地设置在书的上方。 在录制图像的过程中，包括两块玻璃块的楔形装置压在书上以抚平页面；翻页时所述楔形 装置是被提起的。此外，第W02006/105568A1号专利描述楔形记录装置能移向和远离书，托架能作 为角度支承装置成直角地向其上放书的位置运动。所述记录装置还确保翻页并为此配有吸 气系统。然而，所述吸气系统的缺点是纸张表面沿玻璃块拖动，操作不是轻轻的。所述两个文献都忽略了翻页操作过程中可由动态变化的状况而产生的问题。书有各种不同类型的装订，由多种类的纸张(或纸状材料)组成，因而具有非常多 种不同的特质。书的其中一个对自动翻页来说是很重要的基本性质是书的粘附效应。粘附 效应是源于存贮在书的弹性能。该能取决于多种因素，并且导致个别页甚至整本书合上。书的箝制效应决定一本书是否可以被打开和可被打开的程度。有些装订类型能够 让书本轻易地被打开180°。已发现很多书，例如教科书，能够“舒服地”躺在笔直的表面上 而纸张并不折在一起。一般而言，每本书都有其本身“符合人体工程学”的打开角度。然而，书的最佳打开角度还与能看到多少内容(印刷或手写部分)有很大关系。在 很多情况下，书的中间有图案或文字。为了能阅读这个区域，书应该完全打开(180° )；然 而，由于书的装订和老化，书常常不可能在不损坏书背的情况下打开到180°。第W02006/026800A2号专利显示了一种提升纸张以翻纸的装置。通过提升件启动 翻页操作，所述提升件能围绕与支承表面的平面成锐角延伸的转动轴，并且其尖端与纸角 接触。提升件转动以提起纸张。
发明内容
本发明的一个目的是改善现有检测书和类似物品的装置，其中特别是轻轻地处理 要记录的书或纸张上的图像是重要的。承托(厚的)书方面，第W02004/025410A2号专利提出了一种托架装置，其带有两 个分开的半托架，其中所述托架的两翼能与所述翼的平面成直角运动。
所述目的基于引言中所述装置类型通过按照本发明的可调支承表面而达到，所述 支承表面能互相调整其相对位置，即以至少在与所述支承表面的平面平行和与分隔线成直 角的方向。分隔线在本文中是指沿着打开的双页的两页面或所述页面所形成的平面相交的 线。在一本书中，分隔线基本上与装订边缘对应。基于此解决方案，书得以轻轻地安放，并能更好地考虑到书的封面、书芯、纸张类 型的状态和性质等等。即使要检测的书/纸张的表面与玻璃块或夹钳系统齐平，也可顾及 到要摄像的图片的状态和位置，并容许轻轻地处理特别是关于每次翻页操作后动态变化的 压力以及在书芯和书的封面所形成的装订单元内的相关动态变化。通常，在现有技术的装置中书的位置是固定而不可变更的。因此，现有的装置在翻 页操作过程中需要人不断地干预。翻页操作过程中书的不变位置常常令在装订区的动态压 力增强，其可表现为对书的重负荷并导致损坏。相比之下，本发明可为书在翻页操作过程中采取最佳的位置和运动过程。基于上述因素，没有“一个”普遍能最佳地检测书的内容同时又对每本书都是轻轻 的书的打开角度或书的安放位置。由于所设定的打开角度不同(其可在[180° -60° ]之 间)以及书的封面并不互相对齐的原因，从而可轻柔地处理书籍。检测页面主要是通过图像摄录打开的双页面并把其存贮在相应的数据处理装置 上；随后可根据需要做OCR扫描等等进一步的处理。本发明使得书的翻页过程能完全自动化并同时能以配合照明图像摄录打开的两 个页面而不使用闪光灯，检查纸张重叠以及传送给客户导向的数据处理系统。标准的书的 尺寸大小是例如高达310X 230mm，厚80mm的书，纸的克原子为50_100g，书背优选是线装 的。然而，也可以是其他类似书的装订型式、能一页一页地翻页的作品，例如活页簿。此外，本发明因为预先考虑到不同的参数，例如纸张类型、纸张厚度、书本厚度、发 黄，而所述参数的设定是与扫描操作无关的，因而可快速平稳地换书，并且提高了扫描效果 的质量。书能够从扫描装置分开处理并存放以在随后或后来进行处理。扫描装置之外的准 备工作是更区分出本发明与第W02004/025410A2号专利所述过程。按照本发明的装置可另外带有抚平打开页面的装置，其具有至少一块角度玻璃 块，所述玻璃块可被放置成对着页面，其中所述玻璃块的角度相当于支承表面彼此形成的 角度，并且在装载操作和翻页过程中，所述抚平页面的装置能从书上提起以抚平页面。本发明的一个优选的变体配有腔室，其围绕至少所述托架和翻页装置，并能在所 述腔室中产生超压。这防止了污染，除此以外，并能去除在处理该书的过程中所产生的灰
/K土。此外，使用例如在第W02006/026800A1号专利所述般的、以活动提升件和页之间 的摩擦接触来机械地启动翻页的翻页装置是有利的。优选设置属于所述装置的存贮装置以储存所述摄像系统记录的图像，所述存贮系 统优选是数码格式的。此外，如果支承表面的位置能彼此独立地以三个方向设定，则对于更灵活地放置 书和书背是有利的，特别是在翻页方式不同的检测操作过程中。如果能另外调整支承表面 所形成的角度，则同样是有利的。
下文将基于以下描述的非限制性实施例，结合相应的附图对本发明进行详细说 明。图1和2显示了按照实施例的扫描装置的主斜视立体图和后斜视立体图；图3显示了按照图1和2的扫描装置的支架装置；图4说明了按照图VI的支架装置的活动方向；图5显示了按照图1和2的扫描装置的控制图；图6显示了翻页装置；图7和8说明了翻页操作；图9显示了例如图书馆内的书的整个检测操作的示意图；以及图10显示了供书准备测量的测量台。
具体实施例方式下文将要描述的按照本发明的扫描装置实施例，也称为“数码化中心V方案”，是 把书的两页同时成像的装置。图1显示了扫描装置朝使用者一侧(前侧)的全图。图2显 示了其后侧的视图，图3显示了书以及支架装置的位置的细节。图5显示了相应的控制图。参照图1至3，书10通过活动支架装置2以打开角度为例如120°的V状置于“书 的支座”(托架)上，所述支座由两个支架3，3’形成，各自给书提供了支承表面。设成相应 打开角度的V形的玻璃块4 (图1和2中未显示)放低至书的上面并通过两个固定的摄像 机5，5’逐页摄像。所获得的数据收集在通过触摸式屏幕6操作的工作站60内，并能按照 需要发送至服务器61 (图5)。玻璃块4使要摄像的书10的(最上)页在玻璃块处平整地 (即平平地)对齐从而变得平坦。照明器材9，9’设置在摄像机5，5’旁。能在其中产生超 压的腔室7围绕包括支架装置2的整个装置。按照本发明的装置使用盒系统，附有平板的书插在其中。书封面夹81把书本的封 面与平板连接并且各本书的封面用四根封面固定针以可弹簧自紧地的活动方式设定。该方法使用两个固定的摄像机5，5’，摄像机与投影平面的距离预设为不变。如果 是不麻烦的书，扫描操作的投影平面包括玻璃块4;如果是易损的书，可由不锈钢框架形成 的装置代替，仅在书10向上活动时把该装置压在页边空白处。两个彼此不连接的平板通过镀铬的、弹簧自紧的杆81箝住书的封面，通过在平板 上的弹簧自紧的螺钉放入正确位置，然后把所述平板插入该装置的书的支座。在一个变体 中，书也可松散放置。在另一变体中，右侧的书的封面能首先与支架连接，在书翻过一半之 后，左侧的书的封面与滑面相连；因此，书的相应另一半随意松散地靠在玻璃块上。在翻页 时书的支座的打开角度优选为120°，但视乎书的类型和性质也可定于100°和135°之 间，甚至可是137° (黄金分割角)。参照图3和4，两个支承表面或支架3，3’能置于三个平面水平地互相朝向或互 相远离、垂直地以及在支承表面的平面上。在平板的平面上的位移能更准确地应用从测量 站获得的关于准确调整相对于玻璃块的对称轴的分隔线的数据。除了提到的两个支架3，3’ 之外，支架装置2还带有各用于这些运动的左和右的水平支架12，12’以及左和右的垂直活 动支架13，13’。除两个垂直活动的支架之外，也可装设调节器14用作中央提升，调节例如垂直活动支架的底板130 ；或者可装设调节器14来代替两个垂直活动的支架。在需要时能 调节倾斜支承支架3，3’和水平支架12，12’之间的连接件15，15’的角度。另外，可额外装 有承托书的背部区的可调背托15。参照图6至8，通过翻页装置20自动翻页。通过手指驱动装置21在一个角把纸推 高(提高)，并用翻页臂22把纸张从右翻到左。通过能在三个平面上调整的书的支座和支 架装置2纠正或设定翻页过程中无可避免地发生的水平和高度的偏移。扫描装置用本身已知的手指驱动装置21来卷起页面。在扫描操作中压住纸张的 固定件此刻打开，翻页臂22可翻纸。通过超声波系统(未显示)进行纸张重叠的检查。夹 子在翻页后再次合上，玻璃块放低至书的表面的扫描平面上。扫描操作需时3-4秒钟，以致 每分钟能处理或摄像约30-40页。图6显示了翻页装置20。手指驱动装置21已在第W02006/026800A2号专利中公 开。与该文献相反，本文中提供了两个线性驱动装置211，212，第一线性驱动装置211移动 手指向前和在该过程中使之转动，第二线性驱动装置212额外使手指的高度改变。此外，手 指支座213能沿指导件218调节。手指驱动装置21和翻页臂22能一起绕轴23转动。翻 页臂22带有叶片214，其负责翻页。叶片214通过固定件219固定，能绕轴215转动并通过 驱动装置216线性运动。如图7可见，叶片214在被手指驱动装置21提高的纸张下线性运 动，然后如图8所示，进行翻页的旋转运动。下文将描述检测一本或多本书的操作。书的检测分为两个主要步骤，即包括输入 书目数据、本文称之为预选的书的准备工作；以及书的单页或双页的正确检测(数码化)。 图9概括地显示整个检测操作。预选在预选书时，给要检测的书测定以下参数1.度量书。总长X宽X高2.不带封皮的页长X宽X高3.测定页数和扫描次数4.测定纸张厚度5.测定装订类型(书背)6.测定纸张重量7.测定表面粗糙度8.分析发黄9.分析因化学过程所致的褪色10.确定和分析油墨腐蚀11.测定印刷类型12.测定纸张类型的柔韧性13.测定 pH 值14.测定纸张的抗撕破强度15.识别机械性问题按照上述性质把书分为不同种类。参照图10，在测量站50测定书特有的参数例如书的厚度、纸张厚度、各本书的页数、表面性质、书背类型；通过算法把这些参数进一步电子处理并存储在存储介质(书盒) 上。把所测定的信息与书盒一起送入扫描装置。在测量站测定的数据使得在扫描操作中可 准确地设立分隔线、控制照明器材并设定摄像机的选项。测量站50带有例如安装在测量台 52上的角度固定板51。通过固定点53和夹子54把书固定并确定其尺寸。此外，可装有夹 住书页的压缩弹簧55。把这些数据存贮在计算机中以及在盒内的存储介质上。输入书的元数据。在分开的扫描仪上扫描书的封面、书背以及书开始部分因能归于装订类型而无法 处理的页面。数码化在开始数码化时，通过镀铬的、弹簧自紧的杆把互不连接的两块平板箝在书上，通 过平板上的弹簧自紧螺钉把平板推入正确位置。然后通过螺钉安放的书与平板一起插入书 的支座。接着开始逐页扫描1.书的支座通过电动机驱动的支架受程式控制而活动。通过水平活动的支架，竖 直活动的支架以及各个封面支架(左和右的书的封面)从第一双页开始进行定位2.例如按照第W02006/026800A2号专利的翻页操作；手指把纸张提升，翻页臂把 纸张从右推到左3.通过超声波进行纸张重叠的检查4.所有夹子合上或玻璃块放在适当位置5.两台摄像机各自对着一页面摄像并把数据发送至服务器6.书的支座纠正水平和竖直的偏移，把自己相应地调整到下一(双)页面位置技术规格(例)主要组件1.基本结构(框架)2.书的支座3.摄像系统4.照明设备5.计算机工作站6.调整站/测量站，盒7.翻页组件8.控制部件门关上时底座宽X长0. 88X0. 95m装置高度1. 8m打开的折叠门1. 8mX lm控制面板长X 宽 X 高 0. 4m X0. 4m X0. 9m-1. 6m，可变重约220kg，视附件而定书的插入高度1. 2mm，可变电力连接 220V/16A (110V/16A)每小时页面> 2，000，视书的设计和状况而定速度能通过触摸式屏幕控制面板自由控制
标准的书的格式320mmX225mm-150mmX 170mm特大和特小格式选项无设置时间，因为书的平板系统通过测量书的支座进行准备以及RIFF卡，数据传输以把书储存和归档翻页装置的特征A带有手指箝制系统，以致已印刷部分不受压B带有玻璃块系统C受专利保护、线性或转动的手指D可调翻页驱动装置通过超声波进行纸张重叠检查摄像系统特征-工业用摄像机可选清晰度，通常相当书页上的300dpi照明系统LED_5600k数据资料库特征特征电子数据处理系统
权利要求
一种检测书(10)或以书的型式装订而成的纸张的内容的装置，其包括带有两个支承表面(3，3’)的托架(2)，所述两个支承表面设置成彼此相邻，互成钝角并且在其打开的状态下能让书置于其中，其中所述的书是以打开的页面朝上地展开；带有至少两个摄像机装置(5，5’)的摄像系统，所述摄像机装置各自位于所述托架的上方，以记录所述托架上的书的其中一打开的页面；用于翻动所述托架上的书的页的翻页装置(20)；其中所述托架和/或支承表面能以相对于所述摄像系统基本上垂直的方位运动，其特征在于所述支承表面(3，3’)的相对位置能互相设定，即以至少在与所述支承表面的平面平行和与分隔线成直角的方向。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于用作抚平页面的装置，所述装置带有至少一块 角度玻璃块，所述玻璃块能放置成对着页面，其中所述玻璃块的角度相当于支承表面彼此 形成的角度，并且其中所述抚平页面的装置在装载操作和翻页过程中能从书上提起以抚平 页面。
3.按照权利要求1或2的装置，其特征在于腔室，所述腔室围绕至少所述托架和翻页装 置并能在所述腔室中产生超压。
4.按照权利要求1至3中的任一项权利要求所述的装置，其特征在于翻页装置，其中装 置通过提升件和页之间的摩擦接触来机械地启动翻页。
5.按照权利要求1至4中的任一项权利要求所述的装置，其特征在于相应的存贮装置， 用作储存所述摄像系统记录的图像，所述存贮系统优选是数码格式的。
6.按照权利要求1至5中的任一项权利要求所述的装置，其特征在于所述支承表面的 位置能彼此独立地以三个方向设定。
7.按照权利要求1至6中的任一项权利要求所述的装置，其特征在于所述支承表面所 形成的角度能额外设定。
全文摘要
一种检测书(10)或以书的型式装订而成的纸张的内容的装置，其包括带有两个设置成彼此相邻，互成钝角的支承表面(3，3’)的托架(2)，在其打开的状态下能让书置于其中，所述书是以打开的页面朝上地展开。所述支承表面(3，3’)的相对位置能互相设定，即至少在与所述支承表面的平面平行和与分隔线成直角的方向。此外，所述装置有带有至少两个摄像机装置(5，5’)的摄像系统，所述摄像机装置各自位于所述托架的上方，以记录所述托架上的书的其中一打开的页面；和用作翻动所述托架上的书页的翻页装置(20)，其中所述托架和/或所述支承表面能以相对于所述摄像系统基本上垂直的方位运动。
文档编号H04N1/04GK101861727SQ200880116554
公开日2010年10月13日 申请日期2008年9月16日 优先权日2007年9月17日
发明者索菲·奎德努斯, 维特斯·博世, 阿尔弗莱德·载克 申请人:奎德努斯股份有限公司