基于三棱镜成像的扫描头及包含该扫描头的双面扫描仪的制作方法

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1.本实用新型涉及扫描仪技术领域，特别涉及基于三棱镜成像的扫描头及包含该扫描头的双面扫描仪。


背景技术：

2.扫描仪通常被用于计算机外部仪器设备，通过捕获图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备；现有扫描仪对于书籍扫描适应性不足，由于书脊过厚等原因，页面打开后并不能严丝合缝的贴紧扫描仪玻璃板，扫描图片经常出现阴影，图片变形倾斜，扫描图片内容不全等问题；目前，为解决这类问题，人们只能经常裁掉书脊，逐页扫描；但生活中更多的情景下，书籍并不方便裁剪，人们只能使用有阴影，扭曲，倾斜的图片，而这种图片对书籍的版面信息采集、光学文字识别(ocr)、版面恢复等后续工作造成一定的障碍；如果使用现有的高拍仪对书籍页面进行拍照，在拍摄照片时需要从不同的方向打光、拍摄，拍摄图片后仍需要通过后处理调整、拼接图片；而且高拍仪只能拍摄两页后手动翻页，并不能做到自动扫描，操作繁琐。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种基于三棱镜成像的扫描头及包含该扫描头的双面扫描仪，解决现有设备对书籍、册子等带有书脊的文本扫描不均匀、有阴影、图片变形且需要手动翻页的问题。
4.本实用新型一方面提供了一种基于三棱镜成像的扫描头，其包括三棱镜、补光灯、摄像头模组、负压动力源和底部开口的负压腔体；在所述负压腔体的底部开口处水平固定有所述三棱镜，所述三棱镜和所述负压腔体的底部整体呈“v”形结构，所述三棱镜两侧上方的所述负压腔体的斜面设有负压口；所述三棱镜上方的所述负压腔体内固定有所述补光灯；所述补光灯上方的所述负压腔体上固定有镜头朝向所述三棱镜的所述摄像头模组，所述负压动力源与所述负压腔体内部连通。
5.进一步地，所述负压动力源为固定于所述负压腔体顶面的风扇。
6.进一步地，所述摄像头模组的镜座与所述负压腔体之间设有减震垫。
7.进一步地，所述负压腔体的一端外壁上固定有舵机，所述舵机的输出端连接有置于所述负压腔体一侧的翻页杆。
8.本实用新型另一方面还提供了一种双面扫描仪，其包括底座和上述的扫描头；所述底座的顶面水平移动设有书托，在所述底座上固定有支架，在所述支架上连接有上下移动设置的所述扫描头。
9.进一步地，在所述底座的顶面沿垂直于所述扫描头上三棱镜的棱边方向固定有滑轨，在所述滑轨上滑动设有底板，在所述底板上固定有所述书托。
10.进一步地，所述书托包括两块呈“v”形设置的托板，每块所述托板通过连接件与所述底板连接。
11.进一步地，所述连接件上开设有相对于所述滑轨平行设置的长孔，在所述长孔上穿设有端部与所述底板螺接的锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的螺帽与所述连接件活动接触。
12.进一步地，所述支架上竖直设有丝杆和光轴，所述扫描头上的负压腔体的外壁固定有对应套设在所述丝杆上的螺母及套设在所述光轴上的滑套，所述底座上固定有输出轴与所述丝杆的端部传动连接的驱动电机。
13.本实用新型的优点：本实用新型通过风扇使负压腔体内产生负压，气流从负压口进入的过程中，能够将与三棱镜两侧贴合的书页进行有效吸附，实现书页与三棱镜良好贴合，保证所完成扫描图片的清晰度，没有阴影、扭曲等缺陷；驱动电机驱动负压腔体向上移动过程中，在补光灯照射下，利用三棱镜的反射原理，将两侧书页内容全反射至三棱镜顶面，并透过顶面反射至摄像头模组，通过摄像头模组将三棱镜中反射的内容进行摄像并拼接成完整图片后保存，以此实现扫描；通过本实用新型能够均匀、平整、无倾斜、无阴影、高效的同时进行双面扫描书籍、册子等，达到在平板扫描仪上扫描纸张的效果。
14.负压腔体向上移动过程中完成扫描后，当扫描头上升至即将离开书页时，通过舵机带动翻页杆对扫描后的书页实现自动翻页；本实用新型选用的舵机是一种角度伺服的驱动器，保证摆动的角度不断变化而且可控，不容易损坏书籍，使本实用新型也能够适用于扫描古籍文献类珍贵书籍。
附图说明：
15.图1为实施例1的结构示意图。
16.图2为图1的a
‑
a剖视图。
17.图3为图1的左视图。
18.图4为实施例1的立体结构示意图一。
19.图5为实施例1的立体结构示意图二。
20.图6为实施例2的结构示意图。
21.图7为实施例2中拆掉外壳后的结构示意图。
22.图8为实施例2中所述底板和书托的结构示意图。
23.图9为图8的b
‑
b剖视图。
24.附图中各部件的标记如下：底座1、扫描头2、负压腔体2.1、斜面2.11、三棱镜2.2、补光灯2.3、摄像头模组2.4、负压动力源2.5、负压口2.6、减震垫2.7、舵机2.8、翻页杆2.9、螺母2.10、滑套2.11、书托3、托板3.1、连接件3.2、长孔3.21、锁紧螺钉3.3、支架4、滑轨5、底板6、丝杆7、驱动电机9、光轴10、触控屏12、外壳13。
具体实施方式：
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所
示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.实施例1：如图1至图5所示，本实施例提供一种基于三棱镜成像的扫描头，其包括底部开口的负压腔体2.1、三棱镜2.2、补光灯2.3、摄像头模组2.4和负压动力源2.5；负压腔体2.1的底部开口处水平固定有其中一条棱边朝下的三棱镜2.2，三棱镜2.2为正三棱柱结构，三棱镜2.2的两个端面与负压腔体2.1的两端抵接，三棱镜2.2与负压腔体2.1的底部整体呈“v”形结构，三棱镜2.2的两个侧面与负压腔体2.1的底部对应的斜面2.11处于同一平面内，且三棱镜2.2的两个侧面与对应的负压腔体2.1底部的斜面2.11之间均留有宽度为2毫米缝隙的负压口2.6；负压动力源2.5为固定于负压腔体2.1顶面的风扇，负压腔体2.1的顶面固定有镜头置于负压腔体2.1内且朝向三棱镜2.2设置的摄像头模组2.4；负压腔体2.1内固定有置于三棱镜2.2正上方的补光灯2.3，本实施例中的补光灯2.3为长度与三棱镜2.2相同的长条形led灯，相对于三棱镜2.2平行设置，补光灯2.3作为摄像头模组2.4拍摄时的光源；在风扇的作用下，使负压腔体2.1内产生负压，气流从负压口2.6进入的过程中，能够将与三棱镜2.2两侧贴合的书页进行吸附，负压腔体2.1相对于书页向上移动过程中，在补光灯2.3照射下，利用三棱镜2.2的反射原理，使两侧书页内容全反射至三棱镜2.2顶面，并透过三棱镜2.2顶面反射至摄像头模组2.4，通过摄像头模组2.4将三棱镜2.2中反射的内容进行连续摄像并保存，利用现有的全景拍摄技术对整张书页摄像的视频拼接成全景图像，以此实现对整张书页的扫描；本实用新型能够实现书页与三棱镜2.2良好贴合，保证所完成扫描图片的清晰度，没有阴影、扭矩等缺陷；摄像头模组2.4的镜座与负压腔体2.1之间设有减震垫2.7，能够起到缓减风扇运行过程中对摄像头模组2.4的震动作用，进一步保证摄像头模组2.4扫描画面的清晰度；由此，通过本实用新型能够均匀、平整、无倾斜、无阴影、高效的同时进行双面扫描书籍、册子等，达到在平板扫描仪上扫描纸张的效果。
28.负压腔体2.1的一端外壁上固定有舵机2.8，舵机2.8的输出端连接有置于负压腔体2.1一侧的翻页杆2.9，翻页杆2.9活动置于三棱镜2.2的下方；控制舵机2.8驱动翻页杆2.9向下摆动，将三棱镜2.2一侧吸附的书页拨到另一侧；驱动负压腔体2.1相对于书页向上移动过程中完成扫描，当扫描头2上升至即将离开书页时，通过舵机2.8带动翻页杆2.9对扫描后的书页实现自动翻页；本实用新型选用的舵机2.8是一种角度伺服的驱动器，保证摆动的角度不断变化而且可控，不容易损坏书籍，使本实用新型也能够适用于扫描古籍文献类珍贵书籍。
29.实施例2：如图6至图9所示，本实施例提供一种双面扫描仪，其包括底座1和实施例1中所述的扫描头2；在底座1的一端顶面上竖直固定有支架4，支架4上连接有上下移动设置的扫描头2；支架4上竖直设有转动设置的丝杆7，支架4上固定有相对于丝杆7平行设置的光轴10；负压腔体2.1的外壁上固定有套设在丝杆7上的螺母2.10及固定有沿光轴10上下滑动的滑套2.11，底座1上固定有输出轴与丝杆7的底端传动连接的驱动电机9；驱动电机9选用步进电机，通过控制驱动电机9正反转，由丝杆7带动负压腔体2.1沿光轴10上下移动。
30.在底座1的顶面固定有滑轨5，滑轨5相对于三棱镜2.2的棱边垂直设置，在滑轨5上滑动设有底板6，底板6上固定有沿滑轨5移动的滑块；在底板6上固定有置于负压腔体2.1下方的书托3，书托3能够随底板6在底座1的顶面上水平移动；书托3用于固定待扫描的书；书
托3包括两块呈“v”形设置的托板3.1，两块托板3.1的夹角为60度，每块托板3.1通过连接件3.2与底板6连接，连接件3.2包括水平设置的连接板和固定在连接板和托板3.1之间的筋板；连接件3.2的连接板上开设有相对于滑轨5平行设置的长孔3.21，在长孔3.21上穿设有端部与底板6螺接的锁紧螺钉3.3，锁紧螺钉3.3的螺帽与连接件3.2活动接触；两块托板3.1沿长孔3.21能够实现调整，适用于夹持不同厚度的书籍；在书托3上固定书时，松开锁紧螺钉3.3，沿长孔3.21调整两块托板3.1之间的距离，将书脊置于两块托板3.1底板6之间的空隙内，移动托板3.1将书脊夹住，再将锁紧螺钉3.3拧紧，进而实现将书固定在书托3上的目的。
31.驱动电机9驱动负压腔体2.1向下移动至固定于书托3上的待扫描书的位置，使三棱镜2.2的底边正对并插入书籍展开的书缝、三棱镜2.2两侧与对应的书页贴合，保证扫描效果；在风扇的作用下，使负压腔体2.1内产生负压，气流从负压口2.6进入的过程中，能够将与三棱镜2.2两侧贴合的书页进行吸附，驱动电机9驱动负压腔体2.1向上移动过程中，在补光灯2.3照射下，利用三棱镜2.2的反射原理，使两侧书页内容全反射至三棱镜2.2顶面，并透过顶面反射至摄像头模组2.4，通过摄像头模组2.4将三棱镜2.2中反射的内容进行连续摄像并保存，利用现有的全景拍摄技术对整张书页摄像的视频拼接成全景图像，以此实现对整张书页的扫描；本实用新型能够实现书页与三棱镜2.2良好贴合，保证所完成扫描图片的清晰度，没有阴影、扭矩等缺陷；驱动电机9驱动负压腔体2.1向上移动过程中完成扫描，当扫描头2上升至即将离开书页时，通过舵机2.8带动翻页杆2.9对扫描后的书页实现自动翻页。
32.在扫描过程中，随着翻页的进行，书籍展开的书缝不断发生变化，为了保证三棱镜2.2与书籍接触扫描时，三棱镜2.2的底边能够始终正对且插入书籍展开的书缝内，本实用新型设置的书托3沿滑轨5可移动，实现自适应功能，即驱动电机9驱动负压腔体2.1向下移动与书接触过程中，在负压腔体2.1的作用下，带动书托3沿滑轨5移动，直至书籍展开的书缝正对三棱镜2.2的底边，便于三棱镜2.2的底边插入书籍展开的书缝内；在底座1和支架4上罩设固定有一体成形的外壳13，在底座1的外壳13上固定有触控屏12，通过操作触控屏12操控扫描，扫描后经摄像头模组2.4采集的图片实时传输到触控屏12，便于观察。
33.工作过程：初始状态为，扫描头2置于顶部，通过书托3的两块托板3.1将需要扫描的书脊进行夹持，并将书籍展开后靠在对应的两块托板3.1上；操作触控屏12开始扫描，控制驱动电机9正转，驱动扫描头2向下移动，直至三棱镜2.2的棱边插入书籍展开后的书缝内，三棱镜2.2两侧与对应的书页贴合；启动风扇使负压腔体2.1产生负压，在负压作用下，通过负压口2.6将书籍最内侧的两页吸附紧贴在三棱镜2.2的两侧和负压腔体2.1的斜面2.11上；控制驱动电机9反转，驱动扫描头2向上移动，书籍最内侧两页紧贴三棱镜2.2向上移动过程中逐渐并拢，同时，补光灯2.3向三棱镜2.2内部照射，书籍最内侧两页并拢过程中，三棱镜2.2将镜中形成的图像向上反射至摄像头模组2.4，摄像头模组2.4在整个过程中对三棱镜2.2中出现的文字进行摄像并拼接成完整图片保存至触控屏12内；当扫描头2上升至即将离开书页时，通过舵机2.8带动翻页杆2.9转动，实现自动翻页，扫描头2继续上升至初始位置；按上述过程循环重复进行，实现对整本书的扫描。
34.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型
的保护范围之内。