كيف يعمل الماسح الضوئي؟ - ملتقى الفيزيائيين العرب
  #1  
قديم 29-08-2010, 12:45
الصورة الرمزية الرائد456
الرائد456
غير متواجد
فيزيائي فعال
 
تاريخ التسجيل: Dec 2009
الدولة: سوريا
المشاركات: 120
افتراضي كيف يعمل الماسح الضوئي؟

كيف يعمل الماسح الضوئي؟


http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner.jpg


يشكل جهاز الماسح الضوئي (الاسكانر) أحد الملحقات الضرورية للحاسوب ويعد من الأجهزة الهامة في الأعمال المكتبية خلال السنوات القليلة الماضية. وتكنولوجيا المسح الضوئي انتشرت في كل مكان وتستخدم الآن بطرق عدة ومن أجهزة الماسحات الضوئية.







(1) الماسح الضوئي المسطح Flatbed scanners وهذا النوع الأكثر استخداماً ويعمل من خلال تثبيت الورقة المراد تغذيتها للحاسوب داخل الماسح وتبقى ثابتة مكانها ويمسح ضوء الماسح الورقة، وسنركز علي هذا النوع في الشرح.



الماسح الضوئي المسطح
http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner1.jpg


(2) الماسح الضوئي ذو التغذية اليدوية Sheet-fed scanners وهو يعمل من خلال سحب الورقة داخل الماسح لتتعرض لمصدر ضوئي ثابت وتتميز بصغر حجمها وتستخدم مع الكمبيوترات المحمولة.



الماسح الضوئي ذو التغذية اليدوية

http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner2.jpg

(3) الماسح الضوئي اليدوي Handheld scanners وهو الأصغر حجما ويقوم بالمسح بطريقة يدوية. هذا النوع من الماسحات لا يعطي صورة عالية الجودة مثل تلك التي توفرها الماسحات المسطحة، إلا أنه قد يكون ذا جدوى في المسح السريع للنصوص.

الماسح الضوئي اليدوي

http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner4.jpg

(4) الماسح الضوئي الاسطواني Drum scanners يستخدم في مؤسسات النشر وتفوق دقته كل الأنواع السابقة الذكر وتختلف فكرة عمله عن الماسحات الضوئية حيث تثبت الورقة على اسطوانة زجاجية ويسطع ضوء من داخل الاسطوانة ليضئ الورقة ويقوم جهاز حساس للضوء يسمى انبوبة تكبير الفوتونات photomultiplier tube ويرمو له PMT ليحول الضوء المعكس إلى تيار كهربي.


الماسح الضوئي الاسطواني


http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner3.jpg
تأتي أهمية الماسحات الضوئية في تمكين المستخدمين من تحويل الوثائق والصور إلى ملفات يتعامل معها الكمبيوتر ليتم معالجتها وحفظها وطباعتها أو نشرها على الأنترنت وتعد الماسحات الضوئية من الأجهزة التي تحول المعلومات التناظرية analog إلى رقمية digital. في هذه المقالة سوف نقوم بشرح فكرة عمل الماسحات الضوئية المسطحة ويمكن تعميم هذا الشرح على الأنواع الأخرى.


مكونات الماسح الضوئي

أي جهاز ماسح ضوئي لا بد أن يشتمل على المكونات الرئيسية التالية:

رسم توضيحي لأجزاء الماسح الضوئي

http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner11.jpg

جهاز مزدوج الشحنة Charge-coupled device (CCD)

مرايا

رأس المسح

لوح زجاجي

مصباح

عدسات

غطاء

فلاتر (مرشحات)

موتور ذو الخطوات

حزام

لوح تثبيت

منافذ التوصيل

دائرة تحكم







صورة الـ CCD المستخدم في الماسحات الضوئية



الجهاز مزدوج الشحنة (CCD):

هو شريحة إلكترونية مستخدمة من زمن يصل الى عشرون عاما وتسمى احيانا بالعين الالكترونية وكانت تستخدم في الانسان الالي وفي المراصد الفلكية وكذلك في كاميرات تصوير الفيديو وحديثا تم استخدامها في كاميرا التصوير الفتوغرافي لتصبح الكاميرا معروفة باسم الكاميرا الرقمية.



تتكون الـ CCD من شريحة مربعة طول ضلعها لايزيد عن 3سم هذه الشريحة تحتوي على مجسات ضوئية (الديود) من مواد اشباه موصلة (Semiconductors) مرتبة على شكل صفوف متوازية. عندما تتكون الصورة على هذه الدايودات يتم تحرير شحنة كهربية من الدايود يتناسب مع كمية الضوء، فكلما كان الضوء الساقط على الدايود كبيرا كانت الشحنة المتحررة كبيرة. تعمل الشحنة الكهربية المتحررة على تفريغ مكثف مشحون متصل مع كل دايود. يتم اعادة شحن هذه المكثفات من خلال تيار يعمل على مسح كل المكثفات ويقوم ميكروبروسسور باحتساب قيمة الشحنة التي اعيدت الى المكثف ليتم تخزين قيمة عددية لكل ديود في الذاكرة المثبتة بالكامير. تحتوي على معلومات عن موضع الدايود وشدة الضوء الذي سقط عليه لتكوين في النهاية صورة رقمية للجسم الذي تم التقاط صورته.







عرض فلاشي لفكرة سقوط الفوتون الضوئي على الـ CCD





كما يجب العلم ان الصورة التي تصل إلى الـ CCD تكون قد انعكست عن عدة مرايا ومرشحات مرتبة حسب الشركة المنتجة للماسح الضوئي. وفي الشرح التالي سوف نقوم بشرح فكرة عمل كل أجزاء الماسح الضوئي وعلاقتها مع بعضها البعض.



عملية المسح الضوئي

فيما يلي الخطوات التي يقوم بها الماسح الضوئي عند القيام بعملية مسح ضوئي لأي وثيقة:



(1) يتم وضع الوثيقة على اللوح الزجاجي وإسدال الغطاء عليها. الوجه الداخلي للغطاء يكون في أغلب الأحيان أملس ذا لون أبيض أو أسود، ووظيفة لون الوجه الداخلي للغطاء أنه يوفر خلفية موحَّدة يمكن للبرنامج الخاص بالماسح الضوئي أن يستخدمها كمرجع لتحديد حجم الوثيقة المراد القيام بعملية مسح لها.





صورة توضح المصدر الضوئي للماسح


http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner6.jpg
(2) يتم استخدام مصباح بغرض إضاءة الوثيقة محل المسح. والمصباح المستخدم في الماسحات الضوئية الحديثة إما مصباح زينون أو مصباح فلورسنت كاثود بارد، في حين أن الأنواع القديمة من الماسحات الضوئية تستخدم مصابيح فلورسنت عادية.



(3) الرأس الذي يقوم بعملية المسح الضوئي يشتمل على المرايا، الفلتر (المرشح)، العدسات، وجهاز الشحنة المزدوجة CCD. هذا الرأس يقوم بالتحرك بشكل بطيء أعلى الوثيقة مرة واحدة وبشكل مكتمل عن طريق حزام موصول بموتور ذو الخطوات، هذا الرأس موصول في ذات الوقت أيضاً بلوح تثبيت لضمان عدم حدوث أي تذبذب أثناء حركة الرأس أعلى الوثيقة. يتم عكس صورة الوثيقة عن طريق مرآة بزاوية تقوم بنقل صورة الوثيقة إلى مرآة أخرى. ومن ثم إلى عدسة، تقوم هذه العدسة بتركيز صورة الوثيقة من خلال فلتر على جهاز الشحنة المزدوجة.





الذراع المحافظ على ثبات أجزاء الماسح الضوئي أثناء الحركة لمسج الصورة أو المستند


http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner7.jpg
العلاقة بين العدسة والفلتر تختلف حسب نوع الماسح الضوئي، ففي بعض أنواع أجهزة المسح الضوئي يتم استخدام طريقة للمسح عبر ثلاث مراحل؛ بحيث تمر الوثيقة محل المسح في كل مرحلة من هذه المراحل الثلاث عبر فلتر لوني مختلف (واحد للأحمر، وثاني للأخضر والثالث للأزرق).



صورة توضح المرآة والعددسة وCCD



http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner8.jpg

بعدالانتهاء من مراحل الفلترة يقوم البرنامج الخاص بالماسح الضوئي بإعادة تجميع الصور الثلاث عقب عملية الفلترة في صورة واحدة شاملة الألوان.





تخطيط مبسط لأجزاء الماسح الضوئي لمسح الصورة









إضغط على الزر الأخضر لمشاهدة عمل الماسح الضوئي.
http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner13.jpg


إلا أن النسبة الغالبة من أجهزة المسح الضوئي اليوم تستخدم طريقة المسح عبرمرحلة واحدة، حيث تقوم العدسة بتقسيم الصورة إلى نسخ مصغرة من الصورة الأصلية، تمر كل من هذه النسخ المصغرة عبر فلتر لوني (أخضر أو أحمر أو أزرق) في طريقها إلى جهاز الشحنة المزدوجة. ثم يقوم الماسح الضوئي بإعادة تجميع البيانات الواردة إلى جهاز الشحنة المزدوجة في صورة واحدة كاملة الألوان.



هناك تقنية أخرى أصبحت أكثر شيوعاً في أجهزة المسح الضوئي رخيصة الثمن هي مجسات ملامسة الصورة. يدعى مجس ملامسة الصورة contact image sensor (CIS) ويستبدل جهاز الشحنة المزدوجة والمرايا والفلاتر والمصباح والعدسة بصفوف من ضوء أحمر وأخضر وأزرق تعمل بتقنية الصمامات الثنائية. وتعمل هذه الآلية عن طريق نشر مجسات بطول المساحة التي ستجرى عملية مسح لها بعدد بين 300 إلى 600 مجس تنتشر بالقرب من اللوح الزجاجي الذي توضع عليه الوثيقة، وعند إجراء عملية المسح تتحد هذه الصمامات الثنائية فتعطي ضوءاً أبيض، حينئذ يتم التقاط الصورة المضيئة عن طريق صفوف المجسات. إلا أن ذلك النوع من أجهزة المسح الضوئي وإن كان أخف وزناً وأقل سمكاً إلا أنه لا يعطي صورة بنفس كفاءة الصورة المعطاة عن طريق الماسحات التي تستخدم تقنية أجهزة الشحنة الموجبة.





نقاء الصورة

تتفاوت الماسحات الضوئية فيما بينها من حيث درجة نقاء الصورة ووضوحها. والحد الأدنى لنقاء الصورة في أغلب أجهزة المسح الضوئي هو 300 نقطة في الانش (بكسل)، وهو ما يتحدد بعدد المجسات في الصف الواحد.





الماتور المتحكم في حركة أجزاء الماسح الضوئي





نقل الصورة

بعد المسح لا بد أن يتم نقل الصور إلى جهاز الحاسب، وهو الأمر الذي يتم عن طريق الكابل الموصل بين جهاز الماسح الضوئي والحاسب الآلي، والذي يختلف بالطبع من ماسح لآخر، سواء عن طريق مخرج يو إس بي USB، أو مخرج متوازي (Parallel) أو سكازي SCSI. كما لا بد أن يتوافر على الحاسب برنامج التعرف على الماسح الضوئي، واللغة الرئيسية التي تتعرف عليها معظم أجهزة الماسح الضوئي تعرف باسم توين TWAIN، وهي التي توفر إمكانية استخدام الماسح الضوئي عن طريق أي برنامج لتحرير الصور متوافر على حاسبك الآلي، وليكن أدوب فوتو شوب مثلاً.



http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner9.jpg

المنافذ المختلفة للماسح الضوئي للتوصيل مع الكمبيوتر






http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner10.jpg


وأغلب أجهزة الماسح الضوئي يأتي معها برنامج التعرف الخاص بها، بالإضافة إلى برنامج مبسط لتحرير الصور وبرنامج القراءة الآلية للنصوص الذي يسمح بتحويل النصوص من وثائق مكتوبة إلى ملف نصي على الحاسب الآلي وفي الشكل التالي نوضح كيف تستخدم الماسحات الضوئية وعلاقتها بالأجهزة الأخرى.

http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner12.jpg



سلامي للفيزيائين جميعا
موضوع جديد عسى الجميع يستفيدوا
الرائد
فيزيلئي للابد:s_thumbup::s_thumbup:
رد مع اقتباس
  #2  
قديم 29-08-2010, 17:39
الصورة الرمزية *الزعيم*
*الزعيم*
غير متواجد
المـــراقب العــــام
 
تاريخ التسجيل: Oct 2008
الدولة: بلاد الحرمين
المشاركات: 2,617
افتراضي رد: كيف يعمل الماسح الضوئي؟

بارك الله فيك أخي الكريم...
جهد تشكر عليه....
رد مع اقتباس
  #3  
قديم 29-08-2010, 17:42
الصورة الرمزية فلاح العازمي
فلاح العازمي
غير متواجد
مسجل في الدورة الثانية لتعليم الفيزياء
 
تاريخ التسجيل: Jun 2008
المشاركات: 531
افتراضي رد: كيف يعمل الماسح الضوئي؟

مشكوووووور والله يعطيك الف عافيه
رد مع اقتباس
  #4  
قديم 29-08-2010, 18:21
الصورة الرمزية الناصح أبوأسامة
الناصح أبوأسامة
غير متواجد
مشرف سابقا
 
تاريخ التسجيل: Sep 2005
الدولة: المملكة العربية السعودية
المشاركات: 513
افتراضي رد: كيف يعمل الماسح الضوئي؟

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ..
أسال الله الكريم ان يبارك لك في جهدك ولا يحرمك الأجر فد اسهمت بشكل ايجابي في توضيح فكرة ربما نتعامل معها كل يوم لكن لا نعرف كيف تعمل

الله يجزاك الخير كله

أخوك / الناصح ابو أسامة :a_plain111:
رد مع اقتباس
  #5  
قديم 29-08-2010, 20:14
الصورة الرمزية غلاتي
غلاتي
غير متواجد
فيزيائي عبقري
 
تاريخ التسجيل: Oct 2009
المشاركات: 981
افتراضي رد: كيف يعمل الماسح الضوئي؟

رد مع اقتباس
  #6  
قديم 30-08-2010, 03:42
الصورة الرمزية لودي*
لودي*
غير متواجد
مستشار فيزيائي
 
تاريخ التسجيل: Oct 2008
الدولة: جدة
المشاركات: 3,739
افتراضي رد: كيف يعمل الماسح الضوئي؟

جهد مشكور

ومعلومات جدا قيمة

يعطيك العافية
رد مع اقتباس
  #7  
قديم 20-11-2010, 16:42
الصورة الرمزية nuha1423
nuha1423
غير متواجد
مـــــراقبة عــــامة
محاضرة في الدورة الثانية لتعليم الفيزياء
 
تاريخ التسجيل: Oct 2005
الدولة: السعودية - الرياض
المشاركات: 14,949
افتراضي رد: كيف يعمل الماسح الضوئي؟

سلمت يداك وجزاك الله خيراً
__________________

لا إله إلا أنت سبحانك إني كنت من الظالمين

حسبي الله لا إله إلا هو عليه توكلت وهو رب العرش العظيم


رد مع اقتباس
  #8  
قديم 20-11-2010, 18:14
الصورة الرمزية الحارث
الحارث
غير متواجد
مشرفة منتديات الوسائط التعليمية - وقسم المرحلة الثانوية
 
تاريخ التسجيل: Sep 2007
الدولة: الرياض-السعودية
المشاركات: 11,632
افتراضي رد: كيف يعمل الماسح الضوئي؟

بارك الله فيك وجزاك كل الخير
رد مع اقتباس
  #9  
قديم 20-11-2010, 18:20
الصورة الرمزية الهَياء
الهَياء
غير متواجد
مشرفة أقسام المنتديات الخاصة
 
تاريخ التسجيل: Jan 2009
الدولة: بلادُ الحرمين.
المشاركات: 9,101
افتراضي رد: كيف يعمل الماسح الضوئي؟

بآرك الله فيك (=
رد مع اقتباس
اضافة رد

« الموضوع السابق | الموضوع التالي »

الذين يشاهدون محتوى الموضوع الآن : 1 ( الأعضاء 0 والزوار 1)
 
أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة

الانتقال السريع






الساعة الآن 07:14



Powered by vBulletin® Copyright ©2000 - 2019, Jelsoft Enterprises Ltd. TranZ By Almuhajir