用于监测及控制扫描系统中的文档速度的系统及方法与流程

本申请案主张2014年5月27日申请的名为用于监测及控制扫描系统中的文档速度的系统及方法(SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING AND CONTROLLING DOCUMENT VELOCITY IN A SCANNING SYSTEM)的第14/287,877号美国专利申请案的优先权，所述申请案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及文档扫描，且尤其涉及一种提供沿文档传送且经过成像照相机的改进的文档速度以改进经扫描的文档图像质量的系统及方法。

背景技术：

文档图像扫描仪通常包含滚子系统，其形成用于馈送到扫描仪中的文档的传送路径以将文档移动经过成像装置，例如线性CCD(电荷耦合装置)照相机。滚子系统一般包含由单个电机或多个电机驱动的多个滚子，其用于沿扫描仪内的传送路径移动文档。通常，当文档堆叠被馈送到扫描仪的入口中时，其首先遇到推压滚子，所述推压滚子将文档堆叠推压到与分离装置配合的相邻馈送滚子。分离装置向文档堆叠的前边缘提供倒退力且将单个文档与堆叠分离，且接着将单个文档推进到传送滚子且经过照相机。

然而，通过扫描仪馈送的文档可导致不同的滚子以不同的速度转动。这可能导致传送打滑、误进纸及图像质量降低。举例来说，当文档的后边缘离开分离装置时，扫描仪传送可略微加速，这归因于驱动系统上的负载减小。传送速度的这些改变会导致文档以不同的速度移动经过照相机，从而导致图像质量降低。在利用线性CCD照相机的典型文档图像扫描仪中，期望经成像的文档经过照相机的速度恒定以实现最佳图像质量。

所需要的是一种用于监测传送系统的速度且尤其是监测系统内的滚子的速度的系统及方法。然后可在各种时间(例如，在文档进入或离开一组新滚子时)控制系统内的各种滚子的速度以便减少打滑、卡纸且改进图像质量。

技术实现要素：

本发明提供用于扫描文档的系统及方法，其包含监测及控制将文档馈送到扫描系统中并将文档传送通过扫描仪的滚子的速度。可监测滚子的速度，且可提供控制器以调整驱动滚子的电机，由此控制速度。通过监测及控制传送系统的速度分布，扫描系统可提供较高的图像质量且可减少打滑、误进纸及卡纸，且在确实发生打滑、误进纸或卡纸的情况下向操作者提供警报。

可提供传感器以检测滚子的速度，且检测在系统内传送的文档的位置。举例来说，可提供文档检测传感器以随着文档移动通过传送系统而感测文档的前边缘及后边缘。这些传感器可检测文档何时进入及离开各种滚子，或者其何时移动经过系统内的某些组件。通过跟踪文档的前边缘及后边缘，扫描仪可知道何时调整滚子的速度或者将下一文档从堆叠馈送到扫描仪中。

另外，监测扫描仪传送速度可允许系统预测何时应在各种位置处接收文档的前边缘。如果在预期时间未在这些位置处感测到前边缘，那么可向操作者提供在扫描系统内存在潜在的卡纸或误进纸的警报。这些早期警报可减少所进行的卡纸损坏的量，并且对于卡纸的位置提供增加的准确度。可基于沿传送路径及检测到的文档边缘的检测速度来监测及控制扫描仪的额外特征。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的扫描系统的示意图，其包含控制电子器件的框图。

图2是根据本发明的实施例的扫描系统的横截面透视图。

图3是馈送器滚子与推压滚子之间的齿轮布置的视图。

图4A是说明在典型扫描系统传送中馈送的文档的典型速度的图解。

图4B是说明在典型扫描系统传送中的传送驱动电机的恒定速度的图解。

图4C是说明在典型扫描传送系统中成像的成像照相机处的文档的所得速度的图解。

图5A是说明在扫描系统传送中馈送的文档的典型速度的另一图解。

图5B是说明在实施本发明的方面以监测及控制扫描系统内的速度的系统中的传送驱动电机的经调整的速度的图解。

图5C是说明通过根据本发明的方面实施速度控制而成像的成像照相机处的文档的所得恒定速度的图解。

图6A是说明在扫描系统传送中馈送的文档的另一典型速度的图解。

图6B是说明在实施本发明的方面以监测及控制扫描系统内的速度的系统中的传送驱动电机的经调整的速度的图解。

图6C是说明通过根据本发明的方面实施速度控制而成像的成像照相机处的文档的所得改进的速度的图解。

具体实施方式

本发明涉及用于扫描文档以及用于控制沿传送路径的滚子速度的系统及方法。图1及2所展示的扫描系统10包含输入托盘14，其支撑将通过扫描系统10分离及驱动的文档堆叠12。电机30及离合器34由运动控制器48控制以用于馈送来自文档堆叠12的文档52且使文档52进入一系列滚子中，所述滚子经配置以将文档52移动通过扫描系统10且经过成像照像机36A及36B。随着文档被馈送经过照相机，其图像数据由控制逻辑处理器28捕获及传送且接着到达存储器50。通常，推压滚子42是扫描系统10的入口处的第一滚子，并且与沿用于成像的传送路径22馈送的文档堆叠12中的所有文档进行初始接触。推压滚子16具有配合推压夹紧滚子18，其提供抵靠文档堆叠12及推压滚子16的夹持力。所述夹持力有助于确保推压滚子16旋转，而不会在通过此夹隙被馈送的文档52上打滑。扫描系统10包含推压滚子传感器42及推压滚子编码器轮44，推压滚子编码器轮44刚性地附接到推压滚子16，以监测推压滚子16的速度。

扫描系统的电机30驱动离合器34，离合器34又在离合器34通电时驱动馈送滚子驱动轴40。馈送滚子20经由机械单向离合器轴承(未展示)枢转地安装在馈送滚子驱动轴40上，这允许馈送滚子20由离合器34驱动以及由沿传送路径22传送的文档52拉动。电机30还通常使用皮带或齿轮布置(未展示)来驱动第一及出口传送滚子24、26。推压滚子16也枢转地安装在支撑在推压滚子驱动轴17上的机械单向轴承(未展示)上。推压驱动轴17经由图3所展示的齿轮布置32驱动，齿轮布置32又由馈送滚子驱动轴40驱动。此所描述的配置允许推压及馈送滚子16、20由电机30及齿轮布置32以不同的速度驱动。此外，此配置允许文档52由在传送滚子中行进的文档52以较快的速率(相较于其电机驱动速度)拉动推压及馈送滚子16、20两者。

推压滚子编码器轮44可由用于使推压滚子传感器42进行光学检测的具有狭槽的小轮组成。在本发明的此实施例中，推压滚子传感器42是透过推压滚子编码器轮44中的狭槽查看的光电透束传感器。其它传感器类型及轮配置也可用于实现所要结果，例如反射传感器或磁性传感器。具有某种信号放大及调节的推压滚子传感器42每转提供对应于狭槽数目的数个正向及负向转变。在确定编码器频率时可考虑推压滚子16的直径及传送速度。举例来说，推压滚子16的直径可为大约1.06”或其周长为3.33”，推压滚子编码器轮44可具有四十个狭槽，且传送速度可为10.5”/秒。在仅考虑位置转变的情况下，针对此实例的编码器频率为(10.5/3.33)×40＝126Hz。然而，推压滚子传感器42的频率不是恒定的。其开始慢(推压滚子16的速度)，接着在文档52的前边缘进入馈送滚子20的夹隙时加速，然后在文档52的前边缘进入第一传送滚子24的夹隙时速度几乎加倍。推压滚子16的切向速度为馈送滚子20的67％，馈送滚子20的速度又为第一传送滚子24及出口传送滚子26的52％。

推压滚子编码器轮44的构造的性质及可能的污染可能导致频率颤动或偶然性丢失转变。因此，可能重要的是具有用于使用时域滤波器来忽略频率颤动或偶然性丢失转变的方法。举例来说，可使用8位计数器，且固定时钟可使计数器递增。编码器时钟将计数器复位到零。如果编码器时钟停止，那么计数器将经由固定时钟递增到终端计数，例如4。此终端计数指示已过去足够的时间，其中无编码器时钟将被解释为推压滚子的停止。达到终端计数将会产生启动定时器或距离计数器的信号以预测文档的后边缘何时到达馈送夹隙。此时间(距离)是推压滚子到馈送滚子夹隙距离(29.0mm)减去计数器滤波器的等待时间。当推压滚子轮编码器轮44转动时，典型计数序列将为0 1 0 1 0 1，这是因为固定时钟递增到1且编码器复位到零。如果丢失几个脉冲，那么序列将为0 1 2 3 0 1 0 1。固定时钟可以使计数器递增为低于推压编码器时钟的方式偏置。对于所使用的每一传送速度，固定时钟可为唯一的。

提供一或多个电机30以驱动系统中的各种滚子。推压滚子16经由连接到馈送滚子及推压滚子轴40、17的齿轮布置32以比下一馈送滚子20更慢的旋转速度驱动。举例来说，推压滚子16可以馈送滚子20的速度的66％驱动。推压滚子16及馈送滚子20两者皆支撑在单向轴承(未展示)上，这允许两个滚子由它们的配合轴(40,17)向前驱动，且这在以较快的传送速度传送(拉动)其关联夹隙中的文档52时也允许两个滚子比它们的“驱动”速度更快地旋转。

馈送滚子20可与固定弹性垫(称为分离垫)或分离滚子(也称为阻滞滚子，其在所传送的文档上提供拖曳力)啮合，由此产生一个分离夹隙。替代地，馈送滚子20也可与多个分离装置21(例如固定垫及分离滚子)啮合，由此产生两个分离夹隙。这些夹隙在文档堆叠上提供分离力且经设计以仅允许与馈送滚子20及推压滚子16接触的文档52中的一者被馈送到第一传送滚子24(也称为外卷滚子)中。

扫描系统10中的第三夹隙是第一传送滚子24及其配合法向力滚子，所述配合法向力滚子是以扫描系统传送及照相机36A、36B的扫描速度驱动。第一传送滚子24的夹隙驱动速度快于馈送滚子20的驱动夹隙速度(举例来说，馈送滚子20的夹隙速度可为第一传送滚子24的速度的55％)，且馈送滚子20的夹隙速度快于推压滚子16的驱动夹隙速度。

成像照相机36A、36B包含于第一传送滚子24的夹隙之后的传送路径中，且能够检测文档52的前边缘及后边缘。在照相机36A、36B之后，存在以与第一传送滚子24的夹隙相同的速度驱动的出口传送滚子26的夹隙。在获得图像之后，此夹隙将所馈送的文档52释放出扫描系统10。

除了推压滚子传感器42之外，扫描系统10还可具有在馈送滚子20的夹隙之后的额外传感器，其可检测正被传送的文档52的前边缘或后边缘。这些传感器可属于许多类型，包含超声波传感器或光电器件。

推压滚子传感器42可通过监测推压滚子16的速度改变来感测所馈送的文档52的前边缘是否随着其进入馈送滚子20的夹隙而加速。推压滚子传感器42还可通过监测此速度加速来感测所馈送的文档的前边缘是否随着其进入第一传送滚子24的夹隙而加速。推压滚子传感器42还可监测扫描系统10内的速度改变量及滚子的当前速度。另外，馈送到扫描仪中的文档的后边缘可在其被拉出推压滚子16的夹隙时在此夹隙处被感测到，且推压滚子传感器42感测到推压滚子16的旋转停止。推压滚子传感器将发出“滚子停止”信号以指示滚子已在预定数目个计数之后停止旋转，而不改变推压滚子的感测状态。替代地，可在预定时间段过去之后发出“滚子停止”信号，而不改变推压滚子的感测状态。此技术通过感测所馈送的文档52的后边缘来提供推压滚子传感器42成为“文档位置传感器”的能力。

扫描系统10包含自动文档馈送(ADF)系统，其中扫描系统10的馈送滚子20的夹隙及推压滚子16的夹隙区段由主传送电机30通过电磁离合器34驱动。离合器34通电以驱动推压及馈送滚子16、20并将文档52馈送到第一传送滚子夹隙24。当所馈送的文档52的前边缘在第一传送滚子24的夹隙中时，离合器34可脱啮。当离合器34脱啮时，第一传送滚子24的夹隙通过推压及馈送夹隙拉动文档52的后部，且接着，出口传送滚子26的夹隙通过推压及馈送夹隙拉动文档52的后部。当文档位置传感器38感测到所馈送的文档52的后边缘时，离合器34可重新通电以馈送来自文档堆叠12的下一文档52。

通过利用推压滚子传感器42监测扫描系统10，本文中所描述的系统及方法允许改进图像质量，减少卡纸，减少打滑，减少误进纸，以及改进识别问题的操作者警报。

可基于所馈送的文档52的后边缘的检测来调整扫描系统10的滚子传送速度。通常，当所馈送的文档52的后端离开分离装置21的夹隙时，扫描系统的第一及出口传送滚子24、26将略微加速，这是因为减少对所传送的文档52的分离拖曳力会导致文档52的实际速度略微增加。举例来说，扫描系统传送可由于处于张力下的文档52上的分离拖曳力的突然释放而加速约1％。然而，为了维持最佳图像质量，希望在扫描系统10内保持文档52以恒定速度被成像。为了实现此情形，可将传送电机30的速度时钟在文档52从分离装置21的夹隙释放时从较高频率(其考虑分离装置21的拖曳力)切换到较低速度。此频率改变的量值可为小的，例如约1.5％，但足以针对较长的文档52提供较均一的速度分布且将文档行进方向上的放大准确度增强显著的量。此功能对于所有传送速度是有益的，这常常为不同的扫描分辨率所需要。文档52的端部可在其从分离装置21的夹隙释放之前通过使用推压滚子传感器42并且知道经编程的传送速度及推压滚子16的夹隙距分离装置21的夹隙的距离而被检测到。如上文所提及，此释放可能导致扫描系统10加速，从而导致经扫描的文档的图像质量损失。因此，可在接近分离装置10的夹隙释放的时间进行传送速度调整以针对任何长度的文档校正此速度误差。此调整可改进文档52的捕获图像长度以匹配原始文档52的长度，由此极大地减小分离装置21对滚子、传送组件及文档52的速度的影响。此校正对于较长的文档可尤为重要。

所述系统及方法还可允许基于前边缘检测的所馈送的文档52的卡纸检测。可通过监测推压滚子传感器42的加速频率而在馈送滚子夹隙处检测所馈送的文档52的前边缘。存在文档的前边缘应到达文档位置传感器38、第一传送滚子24或成像照相机36A、36B的已知时间，这是因为知道在每一组件之间的夹隙速度及距离。如果前边缘在预定时间不在这些位置中的一者处，那么可感测到所馈送的文档的前边缘的卡纸。因此，监测系统的速度及系统内文档的位置可增加经感测的卡纸的位置准确度，且可通过在感测到卡纸时停止馈送过程来减少对所馈送的文档52进行的卡纸损坏的量。当感测到此类卡纸时，扫描系统10可自动地停止馈送过程，或向操作者提供存在卡纸的警报。

本发明还可允许检测文档堆叠12是否存在于扫描系统输入托盘14中，以及检测从文档堆叠12馈送的最后一个文档。将文档堆叠12或单个文档52插入到扫描仪中将会旋转推压滚子16并提供文档已被插入的信号。在最后一个文档52已离开扫描系统10且离合器34接通以尝试馈送另一文档之后，推压滚子16将不在预测时间开始以较快的速度旋转，在文档存在于推压滚子夹隙中的情况下将以较快的速度旋转。因此，所述系统可检测到没有更多文档要馈送，且文档堆叠12已完全地馈送通过扫描系统。此技术可用于堆叠检测的结束。

除了检测文档之外，本发明还可检测传送滚子打滑，其可能影响图像质量。如果在第一传送滚子夹隙中的文档52存在显著打滑，其可由非碳复印纸污物(例如在滚子上)引起，那么推压滚子16的速度将以比基于第一传送滚子24(也称为外卷滚子)的驱动夹隙速度缩所预测的速率更慢的速率旋转。通过检测到推压滚子16以较慢的预测速率旋转，扫描系统将知道正在发生文档52的打滑，并且可向操作者进行警报。

推压滚子传感器42还可用于在离合器34通电时监测离合器34的啮合分布以查看其是否根据指定的参数来运转。举例来说，可监测离合器34的啮合以确保其不打滑。在离合器34通电之后，其应在离合器34的工作寿命期间以预期的、可重复的方式在驱动速度下旋转馈送及推压滚子20、16。可使用推压滚子传感器42执行此离合器34的啮合分布的初始安装评估及长期监测。

当ADF离合器34断电时，馈送及驱动滚子驱动轴40、17不应旋转。如果其在离合器断电时旋转，那么某种摩擦驱动扭矩很可能由离合器传动到馈送及推压滚子20、16，这是不期望的。如果发生这种情况，那么所馈送的文档52的后边缘被拉离推压滚子16，且文档堆叠12中的下一文档可被向前推压，而第一所馈送的文档仍在馈送器滚子夹隙内。此情况将导致下一所馈送的文档的前区段弯曲，这可导致针对薄纸类型(例如，米纸)的卡纸。可使用推压滚子传感器42执行此情况的初始安装评估及长期监测两者。

图4A到4C说明传统扫描系统内的速度。参考图4A，可看到文档速度从V1到V2的典型改变。当文档的后端从分离装置释放时，发生文档速度的这种改变。图4B中展示扫描系统驱动电机的对应典型恒定速度V3。由于在捕获文档图像时发生在文档后端上的分离力的释放，因此通常看到文档速度从成像照相机处的V5到V6的改变(参考图4C)。速度的这种小改变(通常小于2％)可影响文档的图像长度以及图像的几何准确度。因此，如图4A到4C所说明，来自通过使用恒定电机速度的传统扫描系统馈送的文档的经扫描的图像可经历归因于在文档移动经过图像捕获装置时的速度改变而导致的图像质量的失真及损失。

如上文所论述，本发明的方面监测及控制文档扫描系统的速度以提供较高的图像质量且减少打滑、误进纸及卡纸。图5A到5C及6A到6C说明在图像捕获装置处的改进的、较恒定的文档速度，其可通过控制电机速度来应对在文档进入及离开各种滚子时扫描装置内的预期速度改变而获得。

参考图5A，展示在文档的后端从分离装置释放时发生的文档速度从V1到V2的典型“预期”改变。为了补偿这种预期速度改变，可如上文所描述而对电机速度进行调整。图5B中展示扫描系统驱动电机的经调整的速度V3到V4。电机速度的此改变V3到V4与文档的典型速度改变V1至V2的确切改变一致。此外，因为电机速度调整改变的量值等于图5A中的文档的量值，所以在成像照相机处的所得“实际”文档速度处于理想恒定速度V7，这在图5C中看到。这些关联图式说明本发明的此实施例的理想结果，其为在文档的整个长度期间的恒定文档成像速度。

然而，即使此扫描系统驱动电机调整的量值或确切时序不理想，相较于无扫描系统驱动电机调整(如图4A、4B及4C所展示)，其仍可导致改进的成像速度(如图6A、6B及6C所说明)。应注意，相较于在没有速度校正的标准扫描传送中的如图4C所展示而被成像的文档速度V5到V6的改变，如图6C所展示的速度V5'到V6'的改进的改变已减少。即使文档预期速度改变的量值及时序存在变化，电机的经编程的速度调整仍可通过计数器实现通常在针对馈送滚子分离装置夹隙释放文档时所见的扫描系统传送速度的改变来极大地改进文档的所得图像质量。

元件列表

10 扫描系统

12 文档堆叠

14 输入托盘

16 推压滚子

17 推压滚子驱动轴

18 推压夹紧滚子

20 馈送滚子

21 分离装置

22 传送路径

24 第一传送滚子

26 出口传送滚子

28 控制逻辑处理器

30 电机

32 齿轮布置

34 离合器

36A 照相机

36B 照相机

38 文档位置传感器

40 馈送滚子驱动轴

42 推压滚子传感器

44 推压滚子编码器轮

48 运动控制器

50 存储器

52 文档