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JPH0855186A - Speed-limit-roller assembly for grip-type scanner - Google Patents

Speed-limit-roller assembly for grip-type scanner

Info

Publication number
JPH0855186A
JPH0855186A JP7170063A JP17006395A JPH0855186A JP H0855186 A JPH0855186 A JP H0855186A JP 7170063 A JP7170063 A JP 7170063A JP 17006395 A JP17006395 A JP 17006395A JP H0855186 A JPH0855186 A JP H0855186A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
speed
scanner
roller
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7170063A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mcconica Charles
チャールズ・マッコニカ
Bianchi Mark
マーク・ビアンチ
L Dalton Don
ダン・エル・ダルトン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Co filed Critical Hewlett Packard Co
Publication of JPH0855186A publication Critical patent/JPH0855186A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To execute control for making the moving speed of a roller assembly scanning unit for speed limitation used for a grasping-type scanner to be almost uniform. SOLUTION: The speed limiting roller assembly used for the grasping-type scanner is provided with rollers 30, 32, 34, 40, 42, 44 and 46 which are fitted to the scanner so that they rotate and roll and change the scanner in a scanning direction by crossing a scanning object, a motor 50 fitted to the scanner and a driving means for connecting the motor 50 to the rollers, driving the roller by means of the motor 50, preventing the rollers from driving the motor 50 and preventing the rollers to overrun the motor 50 are provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は一般に握持型スキャ
ナ用の組立体に関するものであり、更に詳細には、握持
型スキャナに用いられる速度制限ローラの組立体に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to an assembly for a handheld scanner, and more particularly to an assembly for speed limiting rollers used in a handheld scanner.

【0002】[0002]

【従来の技術】スキャナは、走査対象を表す機械読取り
可能なデータ、例えば、印刷された記述文のページを生
成するために使用される。光学式スキャナは走査対象を
映像化するために線焦点システムを採用している。
Scanners are used to generate machine-readable data representing an object to be scanned, such as a page of printed descriptive text. Optical scanners employ a line focus system to image the scanned object.

【0003】線焦点システムでは、照明された線対象か
らの光ビームが線対象から遠くに設置されている線状フ
ォトセンサ・アレイのレンズにより焦点を結ぶ。光学式
走査装置では、線焦点システムの照明された線対象を普
通「走査線」と言う。線状フォトセンサ・アレイは線対
象に沿う小さな区域位置に対応する光素子の一次元アレ
イである。線対象上のこれら小区域の位置を普通「画
素」又は「ピクセル」と言う。線対象上のその対応する
画素位置からの光に応答して、各光素子はそれに当たる
光の強さを表すデータ信号を発生する。すべての光素子
データ信号は、実質データを適切な媒体に格納するか又
はそれから対象の映像をCRT又はプリンタのような表
示装置を用いて発生することができる適切なデータ処理
システムにより受け取られて処理される。
In a line-focus system, a light beam from an illuminated line object is focused by the lens of a linear photosensor array located far from the line object. In optical scanning devices, the illuminated line object of the line focus system is commonly referred to as the "scan line". A linear photosensor array is a one-dimensional array of photoelements corresponding to small area locations along a line object. The locations of these sub-areas on a line object are commonly referred to as "picture elements" or "pixels". In response to light from its corresponding pixel location on the line object, each light element produces a data signal representative of the intensity of the light striking it. All photoelement data signals are received and processed by a suitable data processing system which stores the actual data on a suitable medium or from which the image of interest can be generated using a display device such as a CRT or printer. To be done.

【0004】光学式スキャナ及びその各種構成要素は、
デイヴィッド・ウェイン・ボイド(David Wayne Boyd)の
「光学式スキャナ(OPTICAL SCANNER) 」に対する米国特
許第4,926,041号、ケント・ジェイ・ヴィンセ
ント(Kent J. Vincent) の「新規の三色分光器及び光セ
ンサを使用したカラー結像装置(COLOR IMAGER UTILIZIN
G NOVEL TRICHROMATIC BEAM SPLITTER AND PHOTOSENCO
R) 」に対する米国特許第4,709,144号、及び
ケント・ジェイ・ヴィンセント(Kent J. Vincent) とハ
ンス・ディ・ノイマン(Hans D. Neuman)の「カラー結合
器及び分光器とその実施(COLOR COMBINER AND SEPARATO
R AND IMPLEMENTATIONS)」に対する米国特許第4,87
0,268号に開示されており、これら各々をそこに開
示されているすべてについて参考により特に取り入れて
ある。
The optical scanner and its various components are
David Wayne Boyd's "OPTICAL SCANNER" U.S. Pat. No. 4,926,041, Kent J. Vincent's "New Tricolor Spectrometer" And color imager using a light sensor (COLOR IMAGER UTILIZIN
G NOVEL TRICHROMATIC BEAM SPLITTER AND PHOTOSENCO
U.S. Pat. No. 4,709,144 to R) and Kent J. Vincent and Hans D. Neuman, "Color Combiner and Spectrometer and Implementation." COLOR COMBINER AND SEPARATO
R AND IMPLEMENTATIONS) "
No. 0,268, each of which is specifically incorporated by reference for all that is disclosed therein.

【0005】握持型光学式スキャナは走査対象、例え
ば、記述文のページを横切って手で移動される光学式ス
キャナである。ほとんどの握持型スキャナは壁のコンセ
ントに接続され、また電気ケーブルにより順次握持型ス
キャナに接続される電源装置のような外部電源によって
給電される。このような外部電源は握持型スキャナの各
種構成要素を動作させるのにかなりの電気エネルギが必
要なため必要であると思われてきた。例えば、握持型ス
キャナの光学的映像アセンブリは典型的には蛍光管のよ
うな照明源を備えている。握持型スキャナの光電変換ア
センブリ(典型的にはCCD)はスキャナ速度検出回路
やスキャナ中央処理装置がそうであるように電気エネル
ギを必要とする。本発明の一好適実施例の握持型スキャ
ナでは、内蔵ハード・ディスク記憶装置を使用している
が、これも動作するには電気エネルギを必要とする。一
般に外部電源接続又は他の、スキャナを固定位置に「つ
なぎ止める」接続ケーブルの必要性を排除するには内蔵
電源及び大量データ格納アセンブリを備えた握持型スキ
ャナを設けることが望ましい。このような装置は握持型
スキャナの移動性及び使用用途の可能性をかなり向上さ
せることになる。しかし、克服しなければならない1つ
の重大な障害は内蔵電源を使用することにより比較的動
作期間が短くなるということである。
A hand-held optical scanner is an optical scanner that is manually moved across a scan target, eg, a page of written text. Most handheld scanners are plugged into a wall outlet and are powered by an external power source such as a power supply that is in turn connected to the handheld scanner by an electrical cable. Such external power sources have been deemed necessary because of the significant electrical energy required to operate the various components of the hand-held scanner. For example, optical image assemblies in handheld scanners typically include an illumination source such as a fluorescent tube. The photoelectric converter assembly (typically a CCD) of a hand-held scanner requires electrical energy, as do scanner speed detection circuits and scanner central processing units. The handheld scanner of the preferred embodiment of the present invention uses internal hard disk storage, which also requires electrical energy to operate. It is generally desirable to provide a hand-held scanner with a built-in power supply and bulk data storage assembly to eliminate the need for external power connections or other connecting cables that "tether" the scanner in a fixed position. Such a device would greatly improve the mobility and potential application of the handheld scanner. However, one significant obstacle that must be overcome is that the use of an internal power supply results in a relatively short operating period.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ナカヤマ(Nakayama)他
の米国特許第4,703,186号は、開示しているす
べてについて参照により特にここに取り入れてあるが、
速度制御装置を備えた握持型光学式スキャナについて開
示している。幾つかの異なる速度制御実施例が述べられ
ている。一実施例では、スキャナが文書を横切って移動
するにつれて摩擦円板が回転する案内ローラに機械的に
連結されている。摩擦円板は、走査速度が所定速度を超
えると膨張してハウジングと摩擦接触し、かつそれによ
って走査運動を妨げる負荷を発生するように構成されて
いる。他の実施例では、走査速度が増大すると共にその
回転軸に対して半径方向外向きに動くフライホイールと
回転錘りを使用して走査速度を制限し、比較的滑らかな
走査速度を維持している。他の実施例では、走査ユニッ
トは案内レールに沿って移動する。関連案内ローラが回
転し、それによりDCモータが逆方向に回転する。「そ
こで、DCモータはその回転速度に実質的に比例する負
荷を生ずる発電機として働く。このようにして発生され
る負荷は案内ローラの回転速度を一定の値に維持しよう
とし、これが走査ユニットの移動速度をほぼ均一な運動
に制御する。」
No. 4,703,186 to Nakayama et al., Which is specifically incorporated herein by reference in its entirety for all that it discloses,
A handheld optical scanner with a speed controller is disclosed. Several different speed control embodiments have been described. In one embodiment, the friction disc is mechanically coupled to a guide roller that rotates as the scanner moves across the document. The friction disc is configured to expand when the scanning velocity exceeds a predetermined velocity to make frictional contact with the housing and thereby generate a load that impedes the scanning movement. Another embodiment uses a flywheel and a rotating weight that moves radially outward with respect to its axis of rotation as the scanning speed increases to limit the scanning speed and maintain a relatively smooth scanning speed. There is. In another embodiment, the scanning unit moves along a guide rail. The associated guide roller rotates, which causes the DC motor to rotate in the opposite direction. "The DC motor then acts as a generator which produces a load which is substantially proportional to its speed of rotation. The load thus generated attempts to keep the speed of rotation of the guide rollers at a constant value, which is Control the speed of movement to a nearly uniform movement. "

【0007】ナカヤマ(Nakayama)他はこのように、発電
機の使用を含む走査速度を制限するある方法を述べてい
るが、スキャナの電池を充電するのに発生される電気エ
ネルギを使用することを考えていない。
[0007] Nakayama et al. Thus describe one method of limiting scan speed, which involves the use of a generator, but which uses electrical energy generated to charge the battery of a scanner. I don't think.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は手で変位し得る
ハウジング内に設置されている光学式映像アセンブリ及
び光学式センサ・アセンブリのような複数の電気駆動動
作部品を備えている握持型光学式スキャナに関するもの
である。握持型スキャナは、スキャナに回転するように
取り付けられて、走査されている走査対象を横断して走
査方向にスキャナを転動変位させるローラを備えてい
る。スキャナに取り付けられているモータはモータにロ
ーラを駆動させるがローラにモータを駆動させない駆動
組立体によりローラに接続されており、したがってスキ
ャナがモータがローラを駆動する速度を超える速度でロ
ーラを転動させないようにしている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a hand-held type having a plurality of electrically actuated components such as an optical imaging assembly and an optical sensor assembly located within a manually displaceable housing. The present invention relates to an optical scanner. The hand-held scanner includes a roller that is rotatably mounted on the scanner and rotatably displaces the scanner in the scanning direction across the object being scanned. A motor attached to the scanner is connected to the roller by a drive assembly that causes the motor to drive the roller, but not the roller to drive the motor, thus causing the scanner to roll the roller at a speed that exceeds the speed at which the motor drives the roller. I try not to let it.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1、図2及び図5は、本のペー
ジのような走査対象11を表すデータ信号を発生する光セ
ンサ・アセンブリ(以下、光電変換装置という)101 を
備えている握持型光学式スキャナ10の各種構成要素を示
している。握持型光学式スキャナには光学式センサ・ア
センブリ80を支持するスキャナ・ハウジング12がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIGS. 1, 2 and 5 include a photosensor assembly (hereinafter referred to as a photoelectric conversion device) 101 for generating a data signal representing a scanning target 11 such as a page of a book. 1 illustrates various components of a handheld optical scanner 10. The handheld optical scanner has a scanner housing 12 that supports an optical sensor assembly 80.

【0010】駆動ローラ・アセンブリを構成する駆動ロ
ーラ30, 32, 40, 42などはスキャナ・ハウジング12に動
作可能に取り付けられ、スキャナ・ハウジング12を走査
対象11を横断して所定の走査方向13に転動して変位でき
るようにしている。エンコーダ装置70のような変位検知
装置が駆動ローラの角変位を検出してそれを表す信号を
発生する。DCモータ50が駆動ローラ30, 32などに連結
されてこれに駆動トルクを与える。マイクロプロセッサ
122 を主体とする制御アセンブリはDCモータ50を作動
させ、オペレータにスキャナ・ハウジング12を走査に最
適の所定の速度範囲内で走査対象11を横切って手動変位
させる触覚フィード・バックを与えるように駆動ローラ
を角加速及び角減速させる。速度範囲はユニットが光電
変換装置101 の動作時間間隔に基づいて正しく動作する
ことができる最高走査速度のすぐ下の比較的小さい速度
範囲であるように選定するのが望ましい。
The drive rollers 30, 32, 40, 42, etc. that make up the drive roller assembly are operably mounted on the scanner housing 12 and traverse the scanner housing 12 in a predetermined scan direction 13 across the scan target 11. It can be rolled and displaced. A displacement sensing device, such as encoder device 70, detects the angular displacement of the drive roller and produces a signal indicative thereof. A DC motor 50 is connected to the driving rollers 30, 32 and gives a driving torque to them. Microprocessor
A 122-based control assembly actuates a DC motor 50 to drive the operator to provide a haptic feedback for manually displacing the scanner housing 12 across the object to be scanned 11 within a predetermined speed range optimized for scanning. Accelerate and decelerate the roller. The speed range is preferably selected to be a relatively small speed range just below the maximum scanning speed at which the unit can operate correctly based on the operation time interval of the photoelectric conversion device 101.

【0011】本発明を一般的にこのように説明してきた
が、本発明のある種の好適実施例については詳細に説明
しないことにする。
While the invention has been generally described, certain preferred embodiments of the invention will not be described in detail.

【0012】図1は本のページのような走査対象11を走
査するのに使用される握持型光学式スキャナ10を示す。
図1及び図2に示したように、握持型光学式スキャナは
開いた又は透明な下面14を有する細長い、全般に箱形の
スキャナ・ハウジング12を備えている。スキャナ・ハウ
ジングには映像化される対象に関する走査線に平行で且
つ走査方向13(握持型光学式スキャナが走査動作中に移
動する方向)に垂直な方向に延びる中心の縦軸XXがあ
る。握持型光学式スキャナには縦軸XXに垂直な横方向
に延びる横軸YYがある。
FIG. 1 illustrates a handheld optical scanner 10 used to scan an object 11 to be scanned, such as a page of a book.
As shown in FIGS. 1 and 2, the handheld optical scanner includes an elongated, generally box-shaped scanner housing 12 having an open or transparent lower surface 14. The scanner housing has a central longitudinal axis XX extending parallel to the scan line for the object to be imaged and perpendicular to the scan direction 13 (the direction in which the handheld optical scanner moves during the scanning operation). The hand-held optical scanner has a horizontal axis YY extending in the horizontal direction perpendicular to the vertical axis XX.

【0013】走査オン/オフスイッチ17をスキャナ・ハ
ウジングに設けることができ、又は握持型光学式スキャ
ナがオペレータにより握持型光学式スキャナに下向きの
力を加えられることにより走査することができるように
ローラ懸吊システム(図示せず)に組み込むことができ
る。
A scan on / off switch 17 may be provided on the scanner housing, or the handheld optical scanner may be scanned by an operator exerting a downward force on the handheld optical scanner. Can be incorporated into a roller suspension system (not shown).

【0014】中心の縦軸XXに平行に延びる一対の回転可
能の駆動シャフト16, 18がスキャナ・ハウジングの反対
の端部22, 24に固定して取り付けられている支持ブロッ
ク20(1つだけを図示してある)により回転可能に支持
されている。複数の駆動ローラ30, 32, 34, 40, 42, 4
4, 46が駆動シャフト16, 18にそれと共に回転するよう
に固定して取り付けられている。駆動ローラは、通常の
動作条件下で走査変位中紙文書の表面と滑らずに係合す
るに充分な摩擦係数を有するゴム、プラスチック、又は
他の適切な材料から構成することができる。しかし、駆
動ローラの摩擦係数は充分に低いので、駆動ローラは、
下に詳細に説明する一定の高速度又は高加速度の動作条
件のもとでは紙文書の上を滑ることになる。
A pair of rotatable drive shafts 16, 18 extending parallel to the central longitudinal axis XX are fixedly mounted to opposite ends 22, 24 of the scanner housing (only one supporting block 20). It is rotatably supported by (as shown). Multiple drive rollers 30, 32, 34, 40, 42, 4
4, 46 are fixedly mounted on the drive shafts 16, 18 for rotation therewith. The drive roller may be constructed of rubber, plastic, or other suitable material that has a coefficient of friction sufficient for non-slip engagement with the surface of the paper document during scanning displacement under normal operating conditions. However, since the friction coefficient of the drive roller is sufficiently low,
Under certain high-velocity or high-acceleration operating conditions, which will be described in detail below, one will slip over a paper document.

【0015】DCモータ50はスキャナ・ハウジング12の
中に固定して取り付けられている。DCモータには、図
解した実施例ではスキャナ・ハウジングの横軸YYに平行
に設けられている回転可能な駆動シャフト52がある。D
Cモータ50は、ノースカロライナ州レーリー、私書箱33
400 、ブューラ・プロダクツ株式会社(Buehler Product
s Inc.) により製品型式番号16.11.182 のもとに販売さ
れているもののような市場入手可能なDCモータでよ
い。駆動シャフト歯車54が駆動シャフト52に固定して取
り付けられ、スキャナ・ハウジングの前方部及び後方部
と固定して関連している前方及び後方支持ブロック(図
示せず)に軸受けされることができる横方向に配設され
たシャフト58に固定して取り付けられている歯車56と噛
合している。全く同じ歯車62, 64がシャフト58の反対端
に固定して取り付けられ、駆動シャフト16及び18にそれ
ぞれ固定して取り付けられている同一の歯車66, 68と駆
動的に噛合している。駆動シャフト16及び18はしたがっ
てDCモータにより同じ方向にDCモータの駆動シャフ
ト52の角速度に正比例する同一の角速度で回転される。
The DC motor 50 is fixedly mounted in the scanner housing 12. The DC motor has a rotatable drive shaft 52 which, in the illustrated embodiment, is provided parallel to the transverse axis YY of the scanner housing. D
C-Motor 50 is a PO Box 33, Rayleigh, NC
400, Buehler Products Co., Ltd.
s Inc.) under the product model number 16.11.182. A lateral drive shaft gear 54 is fixedly mounted to the drive shaft 52 and can be bearing on front and rear support blocks (not shown) that are fixedly associated with the front and rear portions of the scanner housing. Gears 56 fixedly attached to a shaft 58 arranged in the direction. Identical gears 62, 64 are fixedly mounted on opposite ends of shaft 58 and drivingly mesh with identical gears 66, 68 fixedly mounted on drive shafts 16 and 18, respectively. The drive shafts 16 and 18 are therefore rotated by the DC motor in the same direction at the same angular velocity that is directly proportional to the angular velocity of the DC motor drive shaft 52.

【0016】従来のエンコーダ装置70が、駆動シャフト
52と又は駆動システムの58, 16, 18のような他のシャフ
トと動作可能に関連して、駆動ローラ30, 32, 40, 42な
どの角変位を表すパルスエンコーダ出力信号を発生す
る。
The conventional encoder device 70 has a drive shaft.
Generate a pulse encoder output signal representative of the angular displacement of the drive rollers 30, 32, 40, 42, etc., operatively associated with 52 or other shafts such as 58, 16, 18 of the drive system.

【0017】図5に概略図示してある光学式アセンブリ
80はスキャナ・ハウジング内に設置され、従来の構成の
もので良く且つそれに平行に延びる駆動シャフト16, 18
の間に設けられている細長い走査ヘッド(図示せず)を
備えている。光学式アセンブリは走査ヘッド内に光源82
を備えており、これは走査されている文書の現在の走査
線部分を照明する。光学式アセンブリは映像アセンブリ
84をも備えており、これは従来のスキャナ・レンズ・ア
センブリを備えており、これは現在の走査線を従来のC
CDアレイのような光電変換装置101 の映像平面上に結
像する。
The optical assembly shown schematically in FIG.
80 is installed in the scanner housing and may be of conventional construction and has drive shafts 16, 18 extending parallel to it.
And an elongated scanning head (not shown) provided between the two. The optical assembly includes a light source 82 in the scanhead.
, Which illuminates the current scan line portion of the document being scanned. The optical assembly is a video assembly
It also has an 84, which includes a conventional scanner lens assembly, which replaces the current scan line with a conventional C
An image is formed on the image plane of the photoelectric conversion device 101 such as a CD array.

【0018】図3及び図6は一実施例のスキャナ速度制
御システムにより行われる基本動作を示す。どんな走査
中でも、駆動ローラの角変位の量はエンコーダ装置70及
び関連するカウンタ116 (図5)を使用することにより
絶えず監視されている。ローラ角変位の第1時間導関
数、すなわち、角速度、はカウンタ116 及びクロック11
8 からの信号を使用することにより決まる。
3 and 6 show the basic operations performed by the scanner speed control system of one embodiment. During any scan, the amount of angular displacement of the drive roller is constantly monitored by using encoder device 70 and associated counter 116 (FIG. 5). The first time derivative of the roller angular displacement, ie angular velocity, is the counter 116 and the clock 11.
Determined by using signal from 8.

【0019】図3に更に図解してあるように、DCモー
タ50は、駆動ローラの角速度と所定の最適速度範囲97と
の比較に基づき所定の値(正、又は負、又は0のいずれ
か)のトルクを駆動ローラ30, 40などに加えるよう動作
する。最適速度範囲97は、握持型光学式スキャナが光電
変換装置のサンプリング速度に基づいて動作することが
できる最高速度99よりわずかに小さい目標速度98を包含
する比較的小さい速度範囲である。代表的な例として、
目標速度98を最高速度99の95%とすることができ、最
適速度範囲97を最高速度99の90%から最高速度99の9
9%まで拡張することができる。
As further illustrated in FIG. 3, the DC motor 50 has a predetermined value (either positive, negative, or zero) based on a comparison of the angular velocity of the drive roller with a predetermined optimum speed range 97. Operates to apply the torque of to the drive rollers 30, 40, etc. The optimum speed range 97 is a relatively small speed range that includes a target speed 98 that is slightly less than the maximum speed 99 at which the handheld optical scanner can operate based on the sampling speed of the photoelectric conversion device. As a typical example,
The target speed 98 can be 95% of the maximum speed 99, and the optimum speed range 97 is 90% of the maximum speed 99 to 9 of the maximum speed 99.
It can be expanded to 9%.

【0020】この実施例では、DCモータ50は、駆動ロ
ーラが走査速度の所定の最適速度範囲97より低い速度で
移動しているときは何時でも駆動ローラに加速トルクを
加えるように動作する。DCモータは走査速度の所定の
最適範囲97の中にある駆動ローラに0トルクを加えるよ
うに動作する。DCモータは、駆動ローラが目標速度よ
り高いが、所定のあらかじめ選択された最適速度範囲内
の速度で移動しているとき一定の、更に小さい減速トル
クを加えるように動作する。一定の比較的高い減速トル
クが最適速度範囲97より高い走査速度において加えられ
る。この一般的制御原理の変形が本発明の更に複雑な実
施例に使用されて、以下に説明するような、最適速度範
囲のオーバシュート及びアンダーシュートの可能性を予
想している。
In this embodiment, the DC motor 50 operates to apply an acceleration torque to the drive roller whenever the drive roller is moving below a predetermined optimum speed range 97 of scanning speed. The DC motor operates to apply zero torque to the drive roller which is within the predetermined optimum range 97 of scanning speed. The DC motor operates to apply a constant, smaller deceleration torque when the drive roller is moving above a target speed but within a predetermined preselected optimum speed range. A constant relatively high deceleration torque is applied at scan speeds above the optimum speed range 97. Variations of this general control principle are used in more complex embodiments of the invention to anticipate possible overshoot and undershoot in the optimum speed range, as described below.

【0021】図4及び図7の実施例では、エンコーダ装
置70及びクロック118 からの信号を使用して駆動ローラ
変位の第1及び第2時間導関数、すなわち、駆動ローラ
の角速度及び角加速度を決定している。現在の速度及び
加速度の値を共に使用して駆動ローラに加えるべきモー
タトルクの大きさ及び方向を決定する。速度及び加速度
の値は所定のアルゴリズム又は参照テーブルに加えて、
加えるべきDCモータトルクを決定することができる。
DCモータの応答を決定するに際し加速度の他に速度を
も使用する結果、図7から、最適速度範囲97に近いロー
ラ速度領域に中心エンベロープが生じていることがわか
る。そのエンベロープで、前縁(右の縁)はオペレータ
が握持型光学式スキャナに実質上負の加速力を与えてい
るときのモータ・トルク応答を表し、後縁(左の縁)は
オペレータが握持型光学式スキャナに実質上加速力を与
えているときのモータ・トルク応答を表している。制御
変数として加速度を使用すればオペレータを最適速度範
囲内に維持する際のDCモータ応答の有効性が増大す
る。更に、変位の時間導関数も速度制御システムに使用
することができるが、制御システムの有効性を有意に増
大するとは思われない。
In the embodiment of FIGS. 4 and 7, the signals from encoder device 70 and clock 118 are used to determine the first and second time derivatives of drive roller displacement, ie, drive roller angular velocity and angular acceleration. are doing. The current velocity and acceleration values are used together to determine the magnitude and direction of motor torque to be applied to the drive roller. Velocity and acceleration values are in addition to a predetermined algorithm or lookup table,
The DC motor torque to be applied can be determined.
As a result of using velocity as well as acceleration in determining the response of the DC motor, it can be seen from FIG. 7 that a central envelope occurs in the roller velocity region near the optimum velocity range 97. In that envelope, the leading edge (right edge) represents the motor torque response when the operator is applying a substantially negative acceleration force to the handheld optical scanner, and the trailing edge (left edge) is the operator's response. It represents the motor torque response when applying a substantial acceleration force to the handheld optical scanner. Using acceleration as a control variable increases the effectiveness of the DC motor response in keeping the operator within the optimum speed range. In addition, the time derivative of displacement can also be used in velocity control systems, but does not appear to significantly increase the effectiveness of the control system.

【0022】最適速度範囲より下の速度範囲で動作する
とき、握持型光学式スキャナが最適走査速度範囲に到達
するかほぼ到達するまで一定値の加速トルクを加えるこ
とが望ましいことが出願人により発見されている。加え
られる一定値の加速トルクは、オペレータが走査動作を
遅くするか停止させたいとき、オペレータがトルクを無
効にすることができるように、充分低い値であるべきで
ある。出願人は低速度範囲における特徴のこのような組
合わせはユーザが制御を感ずることができ、したがって
握持型光学式スキャナに心地よさを感ずることができる
ようにする握持型光学式スキャナを提供する。一定のト
ルク出力を加えるためには、DCモータの現在の速度及
び加速度、及びシステムの関連慣性を先づ決定し、次い
で伝統的なモータ制御アルゴリズム及び参照テーブルを
使用して加えなければならないエネルギを決定すること
ができる。DCモータの速度はローラ速度に正比例する
から、マイクロプロセッサはこの値を使用して必要な入
力エネルギを決定することができる。DCモータへ入力
されるエネルギの量は関連するモータ電源の電圧を変え
ることにより、又は下に説明するように、定電圧エネル
ギ源をパルス化することによって可変電位を有効に発生
することにより制御することができる。
When operating in a speed range below the optimum speed range, it is desirable by the applicant to apply a constant value of acceleration torque until the hand-held optical scanner reaches or nearly reaches the optimum scanning speed range. Have been discovered. The constant acceleration torque applied should be low enough so that the operator can override the torque when he wants to slow or stop the scanning movement. Applicants provide a handheld optical scanner that allows such a combination of features in the low speed range to give the user a sense of control and thus comfort to the handheld optical scanner. To do. In order to apply a constant torque output, the current speed and acceleration of the DC motor, and the associated inertia of the system are first determined and then the energy that must be applied using traditional motor control algorithms and look-up tables. You can decide. Since the speed of the DC motor is directly proportional to the roller speed, the microprocessor can use this value to determine the required input energy. The amount of energy input to the DC motor is controlled by varying the voltage of the associated motor power supply, or by effectively generating a variable potential by pulsing a constant voltage energy source, as described below. be able to.

【0023】オペレータが握持型光学式スキャナの最大
機能走査速度に等しい速度に近づくにつれて、オペレー
タが最高走査速度を超えないようにする充分大きいトル
クを加えることが制御システムの他の一般的特徴であ
る。オペレータが握持型光学式スキャナを最高走査速度
を超えて加速しようとすれば、DCモータにより加えら
れる逆トルクは、下向き圧力の正常な量がオペレータの
手の重さにより握持型光学式スキャナに加えられている
とき握持型光学式スキャナの駆動ローラを走査されてい
る文書の表面上で横すべりさせる程充分大きい。
Another general feature of the control system is to apply a torque large enough to prevent the operator from exceeding the maximum scan speed as the operator approaches a speed equal to the maximum functional scan speed of the hand-held optical scanner. is there. If the operator tries to accelerate the hand-held optical scanner beyond the maximum scanning speed, the reverse torque applied by the DC motor will cause the normal amount of downward pressure to be a hand-held optical scanner due to the weight of the operator's hand. Large enough to cause the drive roller of the hand-held optical scanner to slide over the surface of the document being scanned when applied to the.

【0024】このように制御システムの動作を全般的に
説明してきたが、種々の特定の構成要素及びその機能を
次に更に詳細に説明することにする。
Having thus generally described the operation of the control system, various specific components and their functions will now be described in more detail.

【0025】図5は図1の握持型光学式スキャナの速度
制御システムのブロック図を示す。DCモータ50は電池
90からパルス幅変調器123 を通して供給される電圧に応
答し、コピーすべき走査対象11としての文書に沿って
光学アセンブリ80及び光電変換装置101 (ともに握持型
光学式スキャナの電気的構成である)を移動させるよう
に動作するローラ・アセンブリとして、例えば歯車及び
ローラ・アセンブリ104 に角速度を供給する。光電変換
装置101 は電荷結合装置(以下、CCDという)のよう
な映像受取り装置である。CCDは連続動作時隔期間中
それに入射する光学映像を表すデータ信号を発生するよ
う動作する。このようにして、走査される文書の小部分
(走査線)の「画像」が各動作時間間隔中に「取り込ま
れる」。データ信号はそれ故握持型光学式スキャナ10が
文書を横切って移動するにつれて生成される文書の走査
線部分の一連の画像を表す。典型的なCCD映像検知装
置は略ミリ秒ごとに文書の「画像」を取り込む。握持型
光学式スキャナが文書を横切って移動する速度は、それ
がデータを発生する各走査線の有効幅を決定するので、
重要である。握持型光学式スキャナの移動が速過ぎれ
ば、誤って又は逆に、文書からの情報が失われる。握持
型光学式スキャナの移動が遅過ぎれば、冗長な情報が発
生し、その結果、握持型光学式スキャナの性能が失われ
る。それ故、握持型光学式スキャナの速度制御システム
の目的はユーザに最適前進速度を維持させることであ
る。この目的で、速度制御システムは駆動ローラの速度
を及び好適には駆動ローラの加速度をもサンプルし、こ
のデータを処理して正又は負の電圧をモータに供給し、
DCモータにより生じたトルクがオペレータに握持型光
学式スキャナの速度を調節するのを補助するようにしな
ければならない。
FIG. 5 shows a block diagram of the speed control system of the hand-held optical scanner of FIG. DC motor 50 is a battery
In response to a voltage supplied from 90 through a pulse width modulator 123, an optical assembly 80 and a photoelectric conversion device 101 (both are electrical configurations of a hand-held optical scanner) along with a document as a scan target 11 to be copied. ) As a roller assembly operative to move, eg, gear and roller assembly 104 is provided with angular velocity. The photoelectric conversion device 101 is an image receiving device such as a charge coupled device (hereinafter referred to as CCD). The CCD operates to generate a data signal representative of an optical image incident upon it during continuous operation intervals. In this way, the "image" of a small portion (scan line) of the document being scanned is "captured" during each operating time interval. The data signal thus represents a series of images of the scanline portion of the document produced as the handheld optical scanner 10 moves across the document. A typical CCD video detector captures an "image" of the document approximately every millisecond. The speed at which a hand-held optical scanner moves across a document determines the effective width of each scan line on which it produces data, so
is important. If the hand-held optical scanner moves too fast, erroneously or vice versa, information from the document will be lost. If the handheld optical scanner moves too slowly, redundant information will be generated resulting in a loss of the handheld optical scanner's performance. Therefore, the purpose of the speed control system of a handheld optical scanner is to allow the user to maintain an optimum forward speed. For this purpose, the speed control system also samples the speed of the drive roller and preferably also the acceleration of the drive roller and processes this data to supply a positive or negative voltage to the motor,
The torque generated by the DC motor should help the operator to adjust the speed of the handheld optical scanner.

【0026】好適実施例では、握持型光学式スキャナの
移動は、90°位相がずれている2つのパルスを発生す
るように作られている直角エンコーダ装置70を用いて追
跡される。一好適実施例では、エンコーダ装置の分解能
及び駆動歯車比及び駆動ローラの円周は最初のパルスす
なわちAパルスが最良映像転写結果を生ずるための文書
に沿う走査速度であるスキャナ走行の13.123mmご
とに立ち上がりエッジを発生するようになっている。第
2のパルスすなわちBパルスは握持型光学式スキャナが
順方向に移動するときAパルスの各立ち上がりエッジで
16ビットの位置カウンタであるカウンタ116 を維持し
且つ歩進させる。Bパルスに対するカウンタはスキャナ
が逆方向に移動するときAパルスの立ち下がりエッジで
逆歩進するが、これは通常は発生すべきではない。各走
査の始まりに、位置用のカウンタ116 はリセットされ
る。走査スイッチ(マイクロプロセッサのソフトウェア
又は関連するファームウェア)が閉じている限り、Aパ
ルスはカウントされる。走査スイッチが開くと、Aパル
スはカウントされない。したがって、直角エンコーダ装
置は位置変位カウンタ及び方向支持器として働く。
In the preferred embodiment, the movement of the hand-held optical scanner is tracked using a quadrature encoder device 70 which is designed to generate two pulses that are 90 ° out of phase. In one preferred embodiment, the resolution and drive gear ratio of the encoder device and the circumference of the drive roller are every 13.123 mm of scanner travel where the first pulse, or A pulse, is the scan speed along the document for best image transfer results. A rising edge is generated at. The second pulse, the B pulse, maintains and steps counter 16 which is a 16-bit position counter at each rising edge of the A pulse as the handheld optical scanner moves forward. The counter for the B pulse will step backwards on the falling edge of the A pulse as the scanner moves backwards, but this should not normally occur. At the beginning of each scan, the position counter 116 is reset. As long as the scan switch (microprocessor software or associated firmware) is closed, A pulses will be counted. When the scan switch is open, A pulses are not counted. Therefore, the quadrature encoder device acts as a position displacement counter and directional support.

【0027】カウンタ116 はAパルス間の時間を測定す
る。カウンタ116 は約200kHz で動作することがで
き、握持型光学式スキャナが前方向に移動しているとき
Aパルスの立ち上がりエッジでリセットする。握持型光
学式スキャナが逆に移動していれば、カウンタはAパル
スの立ち下がりエッジでリセットされる。カウンタの値
はそのとき1回微分されて速度を得、2回微分されて加
速度を得る。微分は微分器117 によって行われる。位
置、方向、速度及び/又は加速度はRAM120 に格納さ
れる。カウンタ116 と微分器117 とデコーダ装置70等と
によりローラ・アセンブリ速度センサを構成している。
Counter 116 measures the time between A pulses. Counter 116 can operate at approximately 200 kHz and resets on the rising edge of the A pulse when the handheld optical scanner is moving forward. If the hand-held optical scanner is moving in the opposite direction, the counter will be reset on the falling edge of the A pulse. The value of the counter is then differentiated once to get the velocity and twice to get the acceleration. Differentiation is performed by differentiator 117. The position, direction, velocity and / or acceleration is stored in RAM 120. The counter 116, the differentiator 117, the decoder device 70 and the like constitute a roller assembly speed sensor.

【0028】再びこの時点で、触覚フィードバック制御
システムが図6のように階段的近似法を使用すれば、加
速度は計算されず、握持型光学式スキャナの加速度につ
いて許容差が作られないということに注目すべきであ
る。このようなシステムはユーザの速度を調整するが、
ユーザが走査中加える力が多過ぎたり又は少な過ぎると
目標速度を通り越したり又は目標速度に届かなかったり
することがある。加速度の他に速度にも応答することに
より、オーバーシュートを最小限にすることができ、最
高走査速度に近い目標速度を選択することができる。目
標速度は光電変換装置101 がデータを処理することがで
きる最高速度よりわずかに低く設定されるべきである。
こうすれば、目標速度のわずかなオーバーシュートでデ
ータの損失が生ずることはない。
Again, at this point, if the haptic feedback control system uses the stepwise approximation method as in FIG. 6, no acceleration is calculated and no tolerance is made for the acceleration of the handheld optical scanner. Should be noted. Such systems regulate the speed of the user,
If the user applies too much or too little force during the scan, the target speed may be exceeded or the target speed may not be reached. By responding to velocity in addition to acceleration, overshoot can be minimized and a target velocity close to the maximum scanning velocity can be selected. The target speed should be set slightly lower than the maximum speed at which the photoelectric conversion device 101 can process data.
In this way, a slight overshoot of the target speed will not cause data loss.

【0029】次に、デジタル信号処理装置又はマイクロ
プロセッサ122 は速度又は速度と加速度の情報を引き出
してこれらの値を適切なアルゴリズム又は参照テーブル
を使用することによりモータの角速度及びモータの角加
速度に変換する。一実施例では、カウント0における角
速度(W0)は13.123に駆動シャフト16, 18とDCモ
ータの駆動シャフト52との間の歯車比を掛けたものを、
カウント0における速度(V0)に4.571μs を乗じ、
ローラ半径を乗じたもので除算してものであり、各速度
(W0)は式1のようになる。
The digital signal processor or microprocessor 122 then extracts the velocity or velocity and acceleration information and converts these values into motor angular velocity and motor angular acceleration by using an appropriate algorithm or lookup table. To do. In one embodiment, the angular velocity (W 0 ) at count 0 is 13.123 times the gear ratio between the drive shafts 16, 18 and the drive shaft 52 of the DC motor,
Multiply the velocity (V 0 ) at count 0 by 4.571 μs,
It can be divided by the product of the roller radius and each speed.
(W 0 ) is as shown in Equation 1.

【0030】 角速度(W0)=(13.123mm×歯車比)/(V0×4.571 μs ×ローラ半径) …(1) カウント0における角加速度(a0)はカウント0における
角速度(W0)から前のカウントにおける角速度(W-1) を減
じ、これをカウント0における速度(V0)に4.571 μs を
乗じたもので除算してものである。
Angular velocity (W 0 ) = (13.123 mm × gear ratio) / (V 0 × 4.571 μs × roller radius) (1) The angular acceleration (a 0 ) at count 0 is calculated from the angular velocity (W 0 ) at count 0. You can subtract the angular velocity (W -1 ) at the previous count and divide it by the velocity at count 0 (V 0 ) times 4.571 μs.

【0031】 角加速度(a0)=(W0 −W -1)/(V0×4.571 μs) …(2) 上の変換は2つともマイクロプロセッサ122 により参照
テーブルを介して更に効率良く行うことができる。
Angular acceleration (a 0 ) = (W 0 −W −1 ) / (V 0 × 4.571 μs) (2) Both of the above conversions are more efficiently performed by the microprocessor 122 via the lookup table. be able to.

【0032】次にマイクロプロセッサはモータからあら
かじめ選択されたトルクを発生するのに必要な電圧を計
算し、オペレータに触覚フィードバックを行い、オペレ
ータが握持型光学式スキャナを目標速度の近くで動作さ
せることができるようにする。しかし、一好適実施例で
は、この工程に必要な時間のかかる計算を行う代わり
に、「ファジー論理」を適用し、次いでテーブル参照動
作を行って必要なトルク電圧を見出している。ファジー
論理はそれにより設計者が規則及びテーブルを確立して
所定の速度及び加速度が所定のトルク電圧を発生するよ
うにする制御システムである。ファジー論理はマイクロ
プロセッサが必要とする計算の量を減らし、マイクロプ
ロセッサの構成とプログラミングとを簡単にする。ま
た、応答時間がファジー論理を用いることにより大幅に
向上する。
The microprocessor then calculates the voltage required to generate the preselected torque from the motor and provides tactile feedback to the operator who causes the handheld optical scanner to operate near the target speed. To be able to. However, in one preferred embodiment, instead of performing the time consuming calculations required for this step, "fuzzy logic" is applied and then a table lookup operation is performed to find the required torque voltage. Fuzzy logic is a control system whereby a designer establishes rules and tables so that a given speed and acceleration produces a given torque voltage. Fuzzy logic reduces the amount of computation required by the microprocessor and simplifies microprocessor configuration and programming. Also, the response time is significantly improved by using fuzzy logic.

【0033】握持型光学式スキャナを加速又は減速する
ためのトルク電圧が決定すると、その値をモータに加え
られる有効電圧に変換しなければならない。この目的
で、256 個の個別の値を格納することができるパルス幅
変調器(PWM)123が有効電圧及びDCモータから見た電圧
極性を調整する。パルス幅変調器はパルス電圧を供給
し、典型的な電圧調整器のように電圧を失ったり過熱し
たりすることなく電圧調整器のように動作する。
Once the torque voltage for accelerating or decelerating the handheld optical scanner is determined, its value must be converted into an effective voltage applied to the motor. For this purpose, a pulse width modulator (PWM) 123, which can store 256 individual values, adjusts the effective voltage and the voltage polarity seen by the DC motor. The pulse width modulator provides a pulsed voltage and operates like a voltage regulator without losing voltage or overheating like a typical voltage regulator.

【0034】例えば、DCモータが利用し得る最大電圧
が12ボルトであると決まれば、DCモータに供給され
る電圧(Vmotor ) はN0-255に12(最大モータ電圧)を
乗じ、255 で除算することにより、式3のように計算さ
れ、その結果は数0〜12の中にある。
For example, if it is determined that the maximum voltage available to the DC motor is 12 volts, the voltage supplied to the DC motor (V motor ) is N 0-255 multiplied by 12 (maximum motor voltage) and is 255. It is calculated as in Equation 3 by dividing, and the result is in the numbers 0 to 12.

【0035】 V motor =(N0-255 ×12)/255 …(3) ここで数N0-255は0と255 との間の数であって、トルク
電圧が決まってからマイクロプロセッサにより計算され
たものである。N0-255はモータのトルク常数(K) にカウ
ント0における角速度(W0)を乗じ、トルク電圧
(Vmotor ) を加えることにより、式4のように計算され
る。
V motor = (N 0-255 × 12) / 255 (3) Here, the number N 0-255 is a number between 0 and 255, and is calculated by the microprocessor after the torque voltage is determined. It was done. N 0-255 is the torque constant (K) of the motor multiplied by the angular velocity (W 0 ) at count 0, and the torque voltage is
By adding (V motor ), it is calculated as in Equation 4.

【0036】 数(N0-255)=K×W0+Vmotor …(4) モータ電圧(Vmotor ) を計算してから、マイクロプロセ
ッサはこのモータ電圧計算値に基づき適切なデューティ
・サイクルを持つパルス幅変調器をプログラムする。適
切なスイッチ92の設定も、下に説明するように、モータ
電圧計算値に基づき設定される。
Number (N 0-255 ) = K × W 0 + V motor (4) After calculating the motor voltage (V motor ), the microprocessor programs the pulse width modulator with the appropriate duty cycle based on this calculated motor voltage. The appropriate switch 92 setting is also set based on the calculated motor voltage, as described below.

【0037】図5はDCモータ50(発電機の機能を有す
る)を作動させて減速トルクを駆動ローラに供給するこ
とができる仕方をも示している。この実施例では減速ト
ルクを加えている間パルス幅変調器をスイッチで切り離
し、そのモータ端子を接地している。マイクロプロセッ
サ応答のスイッチ・アセンブリを成すスイッチ92にはD
Cモータ50がグランド93にもバッテリ90にも接続されて
いない第1の動作状態、DCモータ50がグランド93にの
み接地されている第2の動作状態及びDCモータ50がバ
ッテリ90にだけ(逆に)接続されている第3の動作状態
がある。スイッチはマイクロプロセッサ122 からの制御
信号により所定の動作状態に設置される。第1の動作状
態ではDCモータ50は「自由回転」しており、駆動ロー
ラに有意のトルクを供給しない。第2の動作状態では第
1の負のトルクがDCモータにより供給される。第3の
動作状態では第2の比較的大きい負のトルクがDCモー
タにより供給される。第2及び第3の2つの動作状態で
は、負のトルクは、DCモータ50による発電機の出力が
速度と共に増大するので、駆動ローラの速度と共に大き
さが増大する。このようなアセンブリは図6の制御原理
を実現するのに使用することができる。代わりの実施例
では、DCモータ50とバッテリ90とを接続する可変抵抗
スイッチング・アセンブリを選択的に可変の負トルクを
発生するのに使用している。代わりの好適実施例の図5
に示されている制御システムでは、減速トルクをパルス
幅変調器を適切なスイッチ設定値と関連して使用するこ
とにより発生している。
FIG. 5 also shows how the DC motor 50 (having the function of a generator) can be activated to provide deceleration torque to the drive rollers. In this embodiment, while the deceleration torque is being applied, the pulse width modulator is separated by a switch and its motor terminal is grounded. Switch 92, which comprises a microprocessor responsive switch assembly, has a D
The first operating state in which the C motor 50 is not connected to the ground 93 or the battery 90, the second operating state in which the DC motor 50 is grounded only to the ground 93, and the DC motor 50 only to the battery 90 (reverse There is a third operating state connected. The switch is set in a predetermined operating state by a control signal from the microprocessor 122. In the first operating state, the DC motor 50 is "free running" and does not provide significant torque to the drive rollers. In the second operating state, the first negative torque is supplied by the DC motor. In the third operating state, the second relatively large negative torque is supplied by the DC motor. In both the second and third operating states, the negative torque increases in magnitude with the speed of the drive roller as the generator output by the DC motor 50 increases with speed. Such an assembly can be used to implement the control principle of FIG. In an alternative embodiment, a variable resistance switching assembly connecting DC motor 50 and battery 90 is used to selectively generate a variable negative torque. FIG. 5 of an alternative preferred embodiment
In the control system shown in Figure 1, deceleration torque is generated by using a pulse width modulator in conjunction with an appropriate switch setting.

【0038】一好適実施例では、バッテリ90は内蔵電池
であり、電気エネルギを使用する握持型光学式スキャナ
構成要素のすべてに電気エネルギを供給している。
In one preferred embodiment, battery 90 is a self-contained battery that provides electrical energy to all of the handheld optical scanner components that use electrical energy.

【0039】マイクロプロセッサ122 が行われなければ
ならない他の機能はエンコーダ装置の各立ち上がりエッ
ジで、すなわち握持型光学式スキャナ走行の13.12
3mmごとに、ライン・セレクタ102 を中断し、ライン・
セレクタに走査データの線を選択して、121 で示したよ
うな最終映像出力用の線走査データを処理して(大容量
記憶装置119 に)格納するように指令する。好適実施例
では、ライン・セレクタは、例えば1つはエンコーダ・
パルスの直前、1つは直後の、2つのデータ線を選択
し、選択された2つの線からのデータを平均する。この
実施例はパルス当たり1本の線の場合より精密な映像を
発生している。
Another function that the microprocessor 122 has to perform is at each rising edge of the encoder device, ie 13.12 of the grip optical scanner run.
The line selector 102 is interrupted and the line
The selector is instructed to select the line of scan data, process the line scan data for final video output as shown at 121, and store it (in the mass storage device 119). In the preferred embodiment, the line selector is, for example, one encoder
Two data lines are selected immediately before the pulse and one immediately after the pulse, and the data from the two selected lines are averaged. This embodiment produces a more precise image than with one line per pulse.

【0040】本発明の更に他の実施例は過大走査速度を
防止するのに逆トルクを加える必要のない修正速度制御
システムを備えている。代わりに、図9に示す実施例は
モータにローラを駆動させるがローラにはモータを駆動
(すなわち、オーバーラン)させない不可逆すなわち
「一方向」ウォーム駆動ローラ組立体210 を備えてい
る。その結果、ウォーム駆動ローラ組立体210 はオペレ
ータがスキャナをモータがローラを駆動する速度より大
きい速度で転動させないようにしている。
Yet another embodiment of the present invention comprises a modified speed control system that does not require the application of reverse torque to prevent overscan speed. Instead, the embodiment shown in FIG. 9 includes an irreversible or "one-way" worm drive roller assembly 210 that drives the motor to the roller, but does not drive (ie, overrun) the motor. As a result, the worm drive roller assembly 210 prevents the operator from rolling the scanner at a speed greater than the speed at which the motor drives the rollers.

【0041】好適実施例では、カウンタ116 、微分器11
7 、クロック118 、RAM120 、大容量記憶装置119 、
マイクロプロセッサ(又はDSP)122 、スイッチ92及
びパルス幅変調器123 はすべて速度制御回路の用途特有
集積回路(以下、ASICという)の形で実現され、こ
れは空間を節約し、更に小さい、更に軽い握持型光学式
スキャナを提供する。また、上の速度制御回路をASI
Cの形に設計すると、大量生産中にかなりな製造コスト
及び部品コストが節約される。
In the preferred embodiment, counter 116 and differentiator 11
7, clock 118, RAM 120, mass storage device 119,
The microprocessor (or DSP) 122, switch 92 and pulse width modulator 123 are all realized in the form of an application specific integrated circuit (hereinafter referred to as ASIC) of the speed control circuit, which saves space and is smaller and lighter. A handheld optical scanner is provided. In addition, the above speed control circuit is ASI
The C-shaped design saves considerable manufacturing and component costs during mass production.

【0042】上述の方法及び装置により発生される映像
信号はスキャナ・ハウジング内に取り付けられている大
容量記憶装置119 に内部で格納することができ、パーソ
ナル・コンピュータ(図示せず)のように取り付けられ
ている装置に伝送されて更に処理されるか、又はハード
・ドライブ、フロッピー・ディスク、又はROMディス
クのような適切な媒体に格納されるか、又は取り付けら
れているCRT又はプリンタによるように視覚表示を発
生することもできる。
The video signal generated by the method and apparatus described above can be stored internally in a mass storage device 119 mounted within the scanner housing, such as a personal computer (not shown). To a device being installed for further processing, or stored on a suitable medium, such as a hard drive, floppy disk, or ROM disk, or viewed as by an attached CRT or printer. The display can also be generated.

【0043】図8はバッテリ充電システムの他に速度制
御システムを備えている握持型光学式スキャナの被制御
アセンブリを備えている。制御アセンブリは、握持型光
学式スキャナをバッテリ充電動作モードで動作すること
ができるようにする一定の構成要素が追加されている他
は、図5を参照して前に説明したものと同一である。バ
ッテリ充電動作モードでは、DCモータはそれに供給さ
れる機械エネルギを有し、電気エネルギをバッテリに供
給する発電機として働く。
FIG. 8 includes a controlled assembly of a hand-held optical scanner with a speed control system in addition to a battery charging system. The control assembly is identical to that previously described with reference to FIG. 5, except that certain components have been added to allow the handheld optical scanner to operate in the battery charge mode of operation. is there. In the battery charging mode of operation, the DC motor has mechanical energy supplied to it and acts as a generator to supply electrical energy to the battery.

【0044】モード・スイッチ110 をハウジングに設
け、オペレータが先に説明した速度制御動作モードと下
に説明するバッテリ充電動作モードとの間を切り替える
ことができるようにする。
A mode switch 110 is provided on the housing to allow the operator to switch between the speed control operating mode described above and the battery charging operating mode described below.

【0045】マイクロスイッチ応答スイッチ・アセンブ
リとして使用されるモード・スイッチ110 がパルス幅変
調器123 とDCモータ50(この場合、バッテリ充電用の
発電機として機能する)との間に設けられている。モー
ド・スイッチ110 はマイクロプロセッサ122 からの命令
信号により作動されてパルス幅変調器123 をDCモータ
50と電気的に接続してDCモータが速度制御動作モード
中パルス幅変調器123を介してバッテリ90から供給され
る駆動エネルギを受けることができるようにする。モー
ド・スイッチ110 はまたマイクロプロセッサ122 により
作動されてパルス幅変調器123 をグランドに切り替え、
DCモータがバッテリ充電動作モード中バッテリ90から
駆動エネルギを受けないようにする。
A mode switch 110, used as a microswitch responsive switch assembly, is provided between the pulse width modulator 123 and the DC motor 50, which in this case functions as a generator for charging the battery. Mode switch 110 is activated by a command signal from microprocessor 122 to drive pulse width modulator 123 to the DC motor.
Electrically connected to 50 to allow the DC motor to receive drive energy supplied from battery 90 via pulse width modulator 123 during the speed control mode of operation. The mode switch 110 is also activated by the microprocessor 122 to switch the pulse width modulator 123 to ground,
Prevents the DC motor from receiving drive energy from the battery 90 during the battery charging mode of operation.

【0046】図8の実施例のスイッチ92はマイクロプロ
セッサ122 からのスイッチング命令に応答する三方スイ
ッチである。図5を参照して前に説明したスイッチング
状態の他に、図8の実施例のスイッチ92はバッテリ充電
動作モードに関連する第3のスイッチ状態をも備えてお
り、その状態ではDCモータ50のリードは電圧ステップ
・アップ装置112 を介して、駆動エネルギをDCモータ
50に供給するものとは逆の構成によりバッテリ90の電極
に接続されている。電圧ステッブ・アップ装置112 は技
術上周知の従来の電気装置である。
Switch 92 in the embodiment of FIG. 8 is a three-way switch responsive to switching commands from microprocessor 122. In addition to the switching states previously described with reference to FIG. 5, the switch 92 of the embodiment of FIG. 8 also has a third switch state associated with the battery charging mode of operation, in which state the DC motor 50 will operate. Reed passes the drive energy to the DC motor through the voltage step-up device 112.
It is connected to the electrodes of the battery 90 in a configuration that is the reverse of that which supplies 50. Voltage step-up device 112 is a conventional electrical device known in the art.

【0047】バッテリ充電動作モードでは、マイクロプ
ロセッサ122 はモード・スイッチ110 を作動させてDC
モータをバッテリ90とのエネルギ収受関係から切り離
す。このバッテリ充電動作モードでは、マイクロプロセ
ッサはスイッチ92を作動させてDCモータを電圧ステッ
プ・アップ装置を介してバッテリ90に接続し、DCモー
タ50が充分高い角速度で動作しているときバッテリ90が
DCモータ50により発生された電気エネルギで充電され
るようにする。バッテリ充電動作状態ではDCモータを
駆動するのに使用される機械的エネルギは、握持型光学
式スキャナがオペレータにより表面を横切って手により
動かされるにつれて歯車及びローラ・アセンブリ104 に
より供給される。
In the battery charging mode of operation, the microprocessor 122 actuates the mode switch 110 to activate the DC.
The motor is disconnected from the energy receiving relationship with the battery 90. In this battery charging mode of operation, the microprocessor actuates switch 92 to connect the DC motor to the battery 90 via the voltage step-up device, and when the DC motor 50 is operating at a sufficiently high angular rate, the battery 90 is DC. The electric energy generated by the motor 50 is charged. The mechanical energy used to drive the DC motor during battery charging operation is provided by the gear and roller assembly 104 as the handheld optical scanner is manually moved across the surface by the operator.

【0048】本発明の一好適実施例では、マイクロプロ
セッサ122 がモード・スイッチ110及びスイッチ92に握
持型光学式スキャナをバッテリ・モードにするよう切り
替えさせる命令を発する前に2つの条件を満たさなけれ
ばならない。満たさなければならない第1の条件はオペ
レータがモード・スイッチ110 を使用してバッテリ充電
動作モードを選択しなければならないということであ
る。満たさなければならない他の条件は握持型光学式ス
キャナの歯車及びローラ・アセンブリ104 をバッテリ90
を充電するため充分高い電圧を供給するのに必要な所要
最低速度より上で動作させなければならないということ
である。速度信号を発生させるのに使用される構成要素
については図5を参照して上に説明してある。歯車及び
ローラ・アセンブリの所定速度は歯車及びローラ・アセ
ンブリの歯車比の関数であり、電圧ステップ・アップ装
置112 により供給されるステップ・アップ比の関数でも
ある。したがって、バッテリの充電はDCモータ50の速
度が所定の値より低くなったとき終了し、速度が再び所
定の値を越えたとき再開される。
In one preferred embodiment of the present invention, two conditions must be met before microprocessor 122 issues a command to mode switch 110 and switch 92 to switch the handheld optical scanner to battery mode. I have to. The first condition that must be met is that the operator must use mode switch 110 to select the battery charging mode of operation. Other conditions that must be met are the handheld optical scanner gear and roller assembly 104 and the battery 90.
It must operate above the minimum speed required to supply a sufficiently high voltage to charge the. The components used to generate the velocity signal are described above with reference to FIG. The predetermined speed of the gear and roller assembly is a function of the gear ratio of the gear and roller assembly and also the step up ratio provided by the voltage step up device 112. Therefore, charging of the battery is terminated when the speed of the DC motor 50 becomes lower than a predetermined value, and restarted when the speed again exceeds the predetermined value.

【0049】握持型光学式スキャナが速度制御システム
を備えていない、本発明の他の実施例では、モードスイ
ッチ110 、パルス幅変調器123 及びスイッチ92を排除す
ることができ、スイッチ92はDCモータ50の回転が充分
高いときDCモータ50を電圧ステップ・アップ装置112
又はDCモータ50の回転が充分高くないときグランド93
に、接地するのに使用されるマイクロプロセッサ動作可
能の二方スイッチである。
In another embodiment of the invention in which the hand-held optical scanner does not have a speed control system, the mode switch 110, the pulse width modulator 123 and the switch 92 can be eliminated, the switch 92 being a DC. When the rotation of the motor 50 is sufficiently high, the DC motor 50 is operated by the voltage step-up device 112
Or, when the rotation of the DC motor 50 is not high enough, the ground 93
A two-way microprocessor-operable switch used to ground.

【0050】本発明の更に他の実施例は過大走査速度を
防止するのに逆トルクを加える必要のない修正速度制御
システムを備えている。代わりに、図9に示す実施例は
モータにローラを駆動させるがローラにはモータを駆動
(すなわち、オーバーラン)させない不可逆すなわち
「一方向」ウォーム駆動ローラ組立体210 を備えてい
る。その結果、ウォーム駆動ローラ組立体210 はオペレ
ータがスキャナをモータがローラを駆動する速度より大
きい速度で転動させないようにしている。
Yet another embodiment of the present invention comprises a modified speed control system that does not require the application of reverse torque to prevent overscan speed. Instead, the embodiment shown in FIG. 9 includes an irreversible or "one-way" worm drive roller assembly 210 that drives the motor to the roller, but does not drive (ie, overrun) the motor. As a result, the worm drive roller assembly 210 prevents the operator from rolling the scanner at a speed greater than the speed at which the motor drives the rollers.

【0051】ウォーム駆動ローラ組立体210 を前の実施
例の歯車・ローラ組立体104 の代わりに使用することに
関連する一つの重要な利点は上に図示し説明した逆トル
ク速度制御装置を設ける必要性を排除するということで
ある。ウォーム駆動の他の利点は平歯車伝導装置よりは
るかに大きい減速比を発生し(単段平歯車減速機の約
3:1に比較してウォーム駆動の場合約13:1)、した
がって小さい低トルクのモータを使用することができる
ということである。減速比が大きければ駆動システムに
別の歯車減速機の必要性が減り、したがって構造が簡単
になり、バックラッシュが減る。
One important advantage associated with using the worm drive roller assembly 210 in place of the gear and roller assembly 104 of the previous embodiment is the need to provide the reverse torque speed controller illustrated and described above. It means eliminating sex. Another advantage of a worm drive is that it produces a much larger reduction ratio than a spur gear transmission (about 13: 1 for a worm drive compared to about 3: 1 for a single stage spur gear reducer), and therefore a small low torque. It means that a motor can be used. A large reduction ratio reduces the need for a separate gear reducer in the drive system, thus simplifying construction and reducing backlash.

【0052】今度は図9を参照すると、ウォーム駆動ロ
ーラ組立体210 は対向支持ブロック組立体9220および92
21に軸受けされている一対の細長いローラシャフト9216
および218 を備え、それらがスキャナの中心長手軸XX
に平行に延びるようになっている複数のローラ9230、92
32、および9234がローラシャフト9216、9218に取り付け
られてそれらと共に回転するようになっている。ローラ
9230、9232、および9234はゴム、プラスチック、または
他の、正常動作状態で走査変位中紙文書の表面と摩擦係
合するに十分な摩擦係数を持つどんな材料からも構成す
ることができる。しかし、ローラの摩擦係数は十分低い
ので、下に更に詳細に説明するように、一定の高速動作
状態または高加速度動作状態ではローラは紙文書上を滑
る。
Referring now to FIG. 9, the worm drive roller assembly 210 includes counter support block assemblies 9220 and 92.
A pair of elongated roller shafts 9216 bearing on 21
And 218, which are the central longitudinal axis XX of the scanner
A plurality of rollers 9230, 92 adapted to extend parallel to
32 and 9234 are mounted on roller shafts 9216 and 9218 for rotation therewith. roller
The 9230, 9232, and 9234 can be constructed of rubber, plastic, or any other material having a coefficient of friction sufficient to frictionally engage the surface of the paper document during scanning displacement during normal operation. However, the coefficient of friction of the roller is sufficiently low that it will slide over a paper document in certain high speed or high acceleration operating conditions, as described in more detail below.

【0053】モータ250 はハウジング12(図9には図示
されていない)の中に、好適には支持ブロック組立体22
1 の中に取り付けられている。モータ250 の出力シャフ
ト252 は中心横軸YYに実質上平行に設置されている。
出力シャフト9252に取り付けられているピニオン歯車92
54は支持ブロック組立体221 に軸受けされている横方向
に設置されたウォームシャフト9258に取り付けられてい
る歯車9256と噛み合い、ウォーム駆動ローラ組立体210
に加えられるトルクの量を増大させる伝導装置を形成し
ている。一対のウォーム9262、9264がウォームシャフト
9258の反対端に固定して取り付けられ、それぞれローラ
シャフト9216、9218に固定して取り付けられているそれ
ぞれのウォーム歯車9266、9268と噛み合うようになって
いる。ローラシャフト9216および9218はしたがってモー
タ250 により同じ方向に、モータ出力シャフト9252の角
速度に正比例する同一角速度で回転する。ウォーム駆動
ローラ組立体210 はウォームシャフト9258または、出力
シャフト9252またはローラシャフト9216または9218のよ
うな他のシャフトと関連して動作し、スキャナの変位を
表すパルスエンコーダ出力信号を発生する直角エンコー
ダ組立体270 をも備えている。エンコーダ装置270 は歯
車のバックラッシュを補償する直角エンコータから構成
されているが、歯車のバックラッシュが重要ではない場
合または異なる方法で補償される場合には伝統的なエン
コーダをここに図示し、説明した直角エンコーダ装置27
0 の代わりに置き換えることができる。
The motor 250 is mounted in the housing 12 (not shown in FIG. 9), preferably the support block assembly 22.
Installed in 1. The output shaft 252 of the motor 250 is installed substantially parallel to the central horizontal axis YY.
Pinion gear 92 mounted on output shaft 9252
54 meshes with a gear 9256 mounted on a laterally mounted worm shaft 9258, which is borne by the support block assembly 221, and the worm drive roller assembly 210
Forming a transmission device that increases the amount of torque applied to the. A pair of worms 9262 and 9264 are worm shafts
It is fixedly attached to the opposite end of 9258 and is adapted to mesh with respective worm gears 9266 and 9268 which are fixedly attached to roller shafts 9216 and 9218, respectively. The roller shafts 9216 and 9218 are therefore rotated by the motor 250 in the same direction at the same angular velocity that is directly proportional to the angular velocity of the motor output shaft 9252. Worm drive roller assembly 210 operates in conjunction with worm shaft 9258 or other shafts such as output shaft 9252 or roller shaft 9216 or 9218 to generate a pulse encoder output signal representative of scanner displacement, a quadrature encoder assembly. It also has a 270. Although the encoder device 270 consists of a right angle encoder that compensates for gear backlash, a traditional encoder is shown and described here if gear backlash is not important or is compensated in a different way. Right angle encoder device 27
Can be replaced instead of 0.

【0054】ウォーム駆動ローラ組立体210 を備えたス
キャナの動作は、ウォーム駆動ローラ組立体210 が、
「一方向」動力伝達装置であって、実質的にローラ923
0、9232、および9234をモータ250 がローラを駆動する
速度より早く駆動しないようにする他は、上に図示し説
明したスキャナ実施例の動作と同じである。したがっ
て、ウォーム駆動ローラ組立体210 はオペレータがスキ
ャナを移動させることができる最大速度の機械的調整を
行い、モータ250 が逆トルクをローラ組立体に加える必
要が排除される。
The operation of the scanner with the worm drive roller assembly 210 is as follows.
A "one-way" power transmission device that is substantially roller 923
The operation is similar to that of the scanner embodiment shown and described above, except that motors 0, 9232, and 9234 are not driven faster than the speed at which the motor 250 drives the rollers. Thus, the worm drive roller assembly 210 provides the mechanical adjustment for the maximum speed at which the operator can move the scanner, eliminating the need for the motor 250 to apply reverse torque to the roller assembly.

【0055】ウォーム駆動ローラ組立体210 を備えたス
キャナのモータ250 のトルク出力を調整するのに使用さ
れる制御システムを図10に示すが、先の実施例につい
て図5に図示し、上に説明した多数の構成要素を備えて
いる。しかし、図10に示す制御システムは図5に示す
制御システムが利用している図3および図6に示すアル
ゴリズムとは異なる制御アルゴリズムを利用している。
The control system used to regulate the torque output of the motor 250 of the scanner with the worm drive roller assembly 210 is shown in FIG. 10, with the previous embodiment shown in FIG. 5 and described above. It has a large number of components. However, the control system shown in FIG. 10 uses a control algorithm different from the algorithms shown in FIGS. 3 and 6 used by the control system shown in FIG.

【0056】一般的に言えば、ウォーム駆動ローラ組立
体210 とともに使用する制御システムは駆動モータ250
のトルク出力を変えてスキャナ速度がほぼ所定の目標速
度に確実に留まるようにしている。モータ250 によりウ
ォーム駆動ローラ組立体210に加えられるトルクの量は
スキャナ速度および加速度の現在値と所定目標速度との
比較に基づいている。一実施例では、目標速度をスキャ
ナが光電変換装置のサンプリング割合に基づいて動作す
ることができる最大速度の95%であるように選定するこ
とができるが、他の目標速度を使用することができる。
モータトルク制御システムはスキャナ速度を所定目標速
度の約±5%以内に維持する。しかし、先の実施例とは
異なり、モータ250 は逆トルクをウォーム駆動ローラ組
立体210に加えるように作動されることは決してない。
ウォーム駆動ローラ組立体の「一方向」動作がローラ92
30、9232、および9234にモータ250 を実質上オーバーラ
ンさせないからである。
Generally speaking, the control system used with the worm drive roller assembly 210 is a drive motor 250.
The torque output of is changed to ensure that the scanner speed stays at a substantially predetermined target speed. The amount of torque applied by the motor 250 to the worm drive roller assembly 210 is based on a comparison of current scanner speed and acceleration values with a predetermined target speed. In one embodiment, the target speed can be selected to be 95% of the maximum speed at which the scanner can operate based on the sampling rate of the photoelectric conversion device, although other target speeds can be used. .
The motor torque control system maintains the scanner speed within about ± 5% of the predetermined target speed. However, unlike the previous embodiment, the motor 250 is never operated to apply reverse torque to the worm drive roller assembly 210.
The "one way" action of the worm drive roller assembly is roller 92
This is because the motors 250 are not substantially overrun on 30, 9232, and 9234.

【0057】ウォーム駆動ローラ組立体210 に関連する
モータトルク制御システムは図10で最も良くわかる。
本質的に、モータ250 は電池290 からパルス幅変調器22
3 を通して供給される電圧に応答し、光学組立体280 お
よび光電変換装置201 を複写しようとする文書たる走査
対象211 に沿って動かすよう動作するトルクをウォーム
駆動ローラ組立体210 に供給する。光電変換装置201
は、上に詳細に説明したように、電荷結合装置(CC
D)のような、受像装置を備えることができる。
The motor torque control system associated with the worm drive roller assembly 210 is best seen in FIG.
Essentially, the motor 250 is a battery 290 to a pulse width modulator 22.
In response to the voltage supplied through 3, the worm drive roller assembly 210 is provided with a torque that operates to move the optical assembly 280 and the photoelectric conversion device 201 along the scan target 211 which is the document to be copied. Photoelectric conversion device 201
Is a charge-coupled device (CC
An image receiving device such as D) may be provided.

【0058】スキャナの変位は直角エンコーダ270 およ
び一カウンタ232 により追跡される。位置カウンタ232
はマイクロプロセッサ222 にも接続されている。エンコ
ーダ270 は、位相が90°ずれている二つのパルス、第1
パルスすなわちAパルスおよび第2パルスすなわちBパ
ルス、を供給する直角エンコーダでよい。一好適実施例
では、エンコーダ270 の分解能および駆動歯車比および
ローラの円周は、Aパルスがスキャナ走行の約0.0847
(1/300 ″)ごとに立ち上がり縁を発生するようになっ
ている。第2パルスすなわちBパルスは位置カウンタを
維持しスキャナが前方に移動するときAパルスの角立ち
上がり縁で位置カウンタ232 を歩進させる。Bパルスは
スキャナが後方に移動するときAパルスのたち下がり縁
で位置カウンタ232 のカウントを減少させる。位置カウ
ンタ232 は走査オン/オフスイッチ17(図1)が押され
るたびにリセットされる。エンコーダ270 および位置カ
ウンタ 232はこのようにしてスキャナの位置または変位
のトラックを維持する手段となっている。
The scanner displacement is tracked by a quadrature encoder 270 and a counter 232. Position counter 232
Is also connected to the microprocessor 222. Encoder 270 uses two pulses, the first of which is 90 ° out of phase.
It may be a quadrature encoder that provides a pulse or A pulse and a second pulse or B pulse. In one preferred embodiment, the resolution of the encoder 270 and the drive gear ratio and the circumference of the roller are such that the A pulse is about 0.0847 of the scanner travel.
A rising edge is generated every (1/300 "). The second pulse, or B pulse, maintains the position counter and walks the position counter 232 at the angular rising edge of the A pulse as the scanner moves forward. The B pulse decrements the count of the position counter 232 at the falling edge of the A pulse as the scanner moves backwards, which is reset each time the scan on / off switch 17 (FIG. 1) is pressed. The encoder 270 and position counter 232 thus provide a means of keeping track of the position or displacement of the scanner.

【0059】エンコーダ270 、クロック218 、およびマ
イクロプロセッサ222 に接続されている速度カウンタ21
6 は最後のエンコーダパルス以後のクロックパルスの数
をカウントする。クロック218 は多様な周波数で動作す
ることができるが、約20 kHzの周波数が下に記す速度お
よび加速度の決定について適切な分解能を与える。速度
カウンタ216 はスキャナが前方に移動しているときAパ
ルスの立ち上がり縁でリセットされる。
Speed counter 21 connected to encoder 270, clock 218, and microprocessor 222
6 counts the number of clock pulses since the last encoder pulse. Clock 218 can operate at a variety of frequencies, but a frequency of approximately 20 kHz provides adequate resolution for the velocity and acceleration determinations described below. The speed counter 216 is reset on the rising edge of the A pulse when the scanner is moving forward.

【0060】速度カウンタ216 、エンコーダ270 、およ
びマイクロプロセッサ222 に接続されている速度レジス
タ217 は前の二つのエンコーダパルスの間のクロックパ
ルスの数をカウントする。20 kHz のクロックを備えて
いる実施例では、クロックパルスの数を20,000で割った
ものは二つのエンコーダパルスの間の、秒で表した経過
時間である。スキャナ走行の0.0847mm(1/300 ″)ごと
に一つのエンコーダパルスが存在するから、mm/sで表し
たスキャナの速度は0.0847を秒で表した経過時間で割っ
たものである。勿論、スキャナの加速度は二つの連続す
る速度決定の間の差を経過時間で割ることにより決定す
ることができる。
A speed register 216, an encoder 270, and a speed register 217 connected to the microprocessor 222 count the number of clock pulses between the previous two encoder pulses. In an embodiment with a 20 kHz clock, the number of clock pulses divided by 20,000 is the elapsed time in seconds between two encoder pulses. Since there is one encoder pulse for every 0.0847 mm (1/300 ″) of the scanner travel, the speed of the scanner in mm / s is 0.0847 divided by the elapsed time in seconds. The acceleration of can be determined by dividing the difference between two successive velocity determinations by the elapsed time.

【0061】ディジタル信号プロセッサまたはマイクロ
プロセッサ222 は、速度カウンタ216 、速度レジスタ21
7 、および位置カウンタ232 からデータを集め、スキャ
ナの位置、方向、速度、および加速度を決定し、モータ
に供給すべき適格なトルク電圧を決定して、ほぼ所定の
目標速度でのスキャナの移動を維持する。先の実施例の
場合のように、パルス幅変調器223 を使用してモータに
加える有効電圧を調整する。パルス幅変調器223 に対す
るデューティーサイクルの変化(△N)はスキャナの速
度および加速度から次の関係に従って決定される。 ΔN ={2(as )+Vs −Vt }/(Vt /4) ここで、△N=デューティーサイクルの変化。 as =最も最近に計算したスキャナ加速度(すなわち、
走査線あたりのクロック音の数の変化)。負の値は加速
しているスキャナを表し、正の値は減速しているスキャ
ナを表す。 Vs =最も最近に計算したスキャナ速度(走査線あたり
のクロック音の数)。および Vt =所定目標速度(目標速度で生ずる走査線あたりの
クロック音の数)。
The digital signal processor or microprocessor 222 includes a speed counter 216, a speed register 21
7 and data from the position counter 232 to determine the scanner's position, direction, speed, and acceleration, and to determine the proper torque voltage to supply to the motor to move the scanner at approximately the desired target speed. maintain. As in the previous embodiment, a pulse width modulator 223 is used to adjust the effective voltage applied to the motor. The duty cycle change (ΔN) for the pulse width modulator 223 is determined from the scanner velocity and acceleration according to the following relationship: ΔN = {2 (as) + Vs−Vt} / (Vt / 4) where ΔN = change in duty cycle. as = most recently calculated scanner acceleration (ie,
Change in the number of clock sounds per scan line). Negative values represent an accelerating scanner and positive values represent a decelerating scanner. Vs = most recently calculated scanner speed (number of clock tones per scan line). And Vt = predetermined target speed (number of clock tones per scan line occurring at the target speed).

【0062】デューティーサイクルの変化△Nの決定は
したがって簡単であり、as 、Vs、およびVt はクロ
ック音の数に対応する整数である。所定目標速度Vt の
値は、mm/secのような、或る便利な単位で表した所要速
度に等しいカウントの数に基づく整数に変換される。
The determination of the change ΔN in the duty cycle is therefore simple, as, Vs and Vt are integers corresponding to the number of clock tones. The value of the predetermined target velocity Vt is converted to an integer based on the number of counts equal to the required velocity expressed in some convenient unit, such as mm / sec.

【0063】パルス幅変調器223 に対するデューティー
サイクルNは各エンコーダパルスの終わりにではなく、
各走査線の終わりに更新されることに注目すべきであ
る。これは光電変換装置201 (たとえば、CCD)がエ
ンコーダ装置270 と無関係に動作するからである。すな
わち、一つの線を走査し終わると直ぐにラインセレクタ
202 は割り込み信号をマイクロプロセッサ222 に送る。
この信号はエンコーダパルスに対応することがあり、対
応しないこともある。マイクロプロセッサ222 がスキャ
ナ速度および加速度を決定し、そのデューティーサイク
ルを更新するのはこの点においてである。その結果、走
査線割り込み時に速度カウンタ216 によりカウントされ
るクロックパルスの数は一般に0ではなく、エンコーダ
装置270 がパルス間にあることを示している。最も最近
に計算したスキャナ速度VS が速度カウンタ216 にある
値(すなわち、クロック音の数)より小さければ、スキ
ャナが減速していることを示し、現在のVS が現在速度
カウンタ216 にあるクロック音で置き換えられる。最も
最近に計算したVS をカウンタ216 のクロック音の数で
このように置き換えるとスキャナの現在速度の指示が一
層正確になる傾向がある。
The duty cycle N for the pulse width modulator 223 is not at the end of each encoder pulse, but
Note that it is updated at the end of each scan line. This is because the photoelectric conversion device 201 (eg CCD) operates independently of the encoder device 270. That is, as soon as scanning of one line is completed, the line selector
202 sends an interrupt signal to the microprocessor 222.
This signal may or may not correspond to encoder pulses. It is at this point that the microprocessor 222 determines the scanner speed and acceleration and updates its duty cycle. As a result, the number of clock pulses counted by the speed counter 216 during a scan line interrupt is generally not zero, indicating that the encoder device 270 is between pulses. If the most recently calculated scanner speed VS is less than the value in velocity counter 216 (ie, the number of clock tones), it indicates that the scanner is slowing down and the current VS is the clock tone currently in velocity counter 216. Will be replaced. This replacement of the most recently calculated VS with the number of clock tones in counter 216 tends to give a more accurate indication of the current speed of the scanner.

【0064】現在のすなわち「新しい」デューティーサ
イクルNnew を前のすなわち「古い」 デューティーサ
イクルNold に△Nを加えることにより決定する。Nne
w が255 より大きければ、Nnew を255 に設定するが、
これは最大モータトルクを表す。Nnew が0より小さい
と決定されれば、Nnew を0に設定するが、これはモー
タトルク無しを表す。
The current or "new" duty cycle Nnew is determined by adding .DELTA.N to the previous or "old" duty cycle Nold. Nne
If w is greater than 255, set Nnew to 255,
This represents the maximum motor torque. If it is determined that Nnew is less than 0, then Nnew is set to 0, which represents no motor torque.

【0065】分母として使用される値、すなわち、Vt/
4は経験的に決められ、制御システムの感度を落として
滑らかな応答を与えるのに役立つ。応答の別の滑らかさ
は連続する計算の間のデューティーサイクルの増加また
は減少を4カウント以下に制限することにより達成され
る。換言すれば、Nをどんな連続する二つの決定の間で
も、4を超えて変化すること、たとえば、約150 から15
4 までの増加または約150 から146 までの減少、は許さ
れない。△Nが4を超えて計算されれば、マイクロプロ
セッサ222 はデューティーサイクルの変化(すなわち、
△N)を4に制限するようにパルス幅変調器223 を自動
的にプログラムする。
The value used as the denominator, ie Vt /
4 is empirically determined and helps to desensitize the control system and provide a smooth response. Another smoothness of the response is achieved by limiting the duty cycle increase or decrease during successive calculations to 4 counts or less. In other words, varying N by more than 4 between any two consecutive decisions, eg, about 150 to 15
Increasing up to 4 or decreasing from about 150 to 146 is not allowed. If ΔN is calculated to be greater than 4, the microprocessor 222 will change the duty cycle (ie,
Automatically program pulse width modulator 223 to limit ΔN) to 4.

【0066】分母の値(すなわち、Vt/4)および△N
の最大許容変化は、特定の制御システムの構成を含むパ
ラメータの数、デューティーサイクルが備えることがで
きるステップの数(すなわち、N)、の他に速度変化に
対するスキャナの所要応答にも関係することに注目すべ
きである。それ故、当業者には特定の制御システムの構
成または所要スキャナ応答特性に応じて分母の値(すな
わち、Vt/4)またはNの最大許容変化(すなわち、
4)を変えることが明らかである。
Denominator value (ie, Vt / 4) and ΔN
The maximum permissible change in the number of parameters including the configuration of a particular control system, the number of steps the duty cycle can have (ie, N), as well as the required response of the scanner to speed changes. It should be noted. Therefore, those skilled in the art will appreciate that depending on the particular control system configuration or required scanner response characteristics, the denominator value (ie, Vt / 4) or the maximum allowable change in N (ie,
It is clear that 4) is changed.

【0067】走査を始めるには、オペレータはスキャナ
を走査している走査対象の上に置き、走査オン/オフス
イッチ17(図2)を押す。この点で、マイクロプロセッ
サ222 はゼロ速度を決定し、パルス幅変調器223 をモー
タ250 のデューティーサイクルを、したがって加速トル
クを、増大するようにプログラムする。デューティーサ
イクルの最大増加が制限されているので、効果はモータ
トルクの、したがって速度の、定常増加すなわち「傾斜
上昇」であり、それによりオペレータに動作の好ましい
触知「感触」を与える。スキャナが一旦所定目標速度ま
で加速されれば、制御システムはモータ250 のトルク出
力を変えて走査速度を目標速度の約±5%以内に維持す
る。オペレータがスキャナの転動移動の手助けをすれ
ば、必要なトルクは少なくなるが、オペレータがスキャ
ナの転動移動に逆らえば、必要なトルクは更に多くなる
であろう。ウォーム駆動ローラ組立体はスキャナがモー
タ250 をオーバーランさせないようにするから、オペレ
ータがスキャナをモータにより転動させられるより速い
速度で滑りなしに転動させ、それにより最大走査速度の
有効な制御を行なうことは不可能である。
To begin scanning, the operator places the scanner on the object being scanned and depresses the scan on / off switch 17 (FIG. 2). At this point, the microprocessor 222 determines the zero speed and programs the pulse width modulator 223 to increase the duty cycle of the motor 250 and thus the acceleration torque. Since the maximum increase in duty cycle is limited, the effect is a steady increase in motor torque, and thus speed, or "tilt rise", thereby giving the operator a pleasing tactile "feel" of motion. Once the scanner is accelerated to a predetermined target speed, the control system changes the torque output of motor 250 to maintain the scan speed within about ± 5% of the target speed. If the operator helps the rolling movement of the scanner, less torque will be required, but if the operator opposes the rolling movement of the scanner, more torque will be required. The worm drive roller assembly prevents the scanner from overrunning the motor 250, allowing the operator to roll the scanner at a higher speed than the motor rolls and without slip, thereby providing effective control of maximum scan speed. It is impossible to do.

【0068】ここに述べた本発明の概念は他の方法で種
々に具体化し得ることが考えられ、次に付記した実施例
の要約は、従来技術により限定されている範囲以外につ
いては本発明を表す実施例を含むと解釈するつもりであ
る。
It is conceivable that the concept of the present invention described herein can be variously embodied by other methods, and the summary of the examples given below shows the present invention except to the extent limited by the prior art. It is intended to be construed to include the illustrative examples.

【0069】1. 握持型スキャナ(10)用速度制限ロ
ーラ組立体であって、スキャナ(10)に回転するように
取り付けられて前記スキャナ(10)を、走査されている
走査対象(11)を横断して走査方向に転動変位させるロ
ーラ(9230)、スキャナ(10)に取り付けられているモ
ータ(250 )、および前記モータ(250 )を前記ローラ
(9230)に接続して前記モータ(250 )に前記ローラ
(9230)を駆動させ、前記ローラ(9230)が前記モータ
(250 )を駆動しないようにし、それにより前記ローラ
(9230)が前記モータ(250 )をオーバーランさせない
ようにする駆動手段(210 )、から構成されている速度
制限ローラ組立体。
1. A speed limiting roller assembly for a hand-held scanner (10), rotatably mounted to the scanner (10), for scanning the scanner (10) across a scan target (11) being scanned. Roller (9230) for rolling and displacing in the direction, a motor (250) attached to the scanner (10), and the motor (250) connected to the roller (9230) so that the motor (250) is connected to the roller (250). Drive means (210) for driving the motor (250) so that the roller (9230) does not drive the motor (250), thereby preventing the roller (9230) from overrunning the motor (250). Configured speed limiting roller assembly.

【0070】2. 前記駆動手段はウォーム駆動装置
(9262、9264、9266、9268)を備えている前記1記載の
速度制限ローラ組立体。
2. The speed limiting roller assembly of claim 1, wherein the drive means comprises a worm drive (9262, 9264, 9266, 9268).

【0071】3. 前記駆動手段は前記モータ(250 )
と前記ウォーム駆動装置(9262、9264、9266、9268)と
の間に接続されて前記モータ(250 )により前記ウォー
ム駆動装置(9262、9264、9266、9268)に加えられるト
ルクを増大させる伝導手段をも備えている前記1または
2記載の速度制限ローラ組立体。
3. The drive means is the motor (250)
And a worm drive (9262, 9264, 9266, 9268) connected between the motor (250) to increase the torque applied to the worm drive (9262, 9264, 9266, 9268). 3. The speed limiting roller assembly according to 1 or 2, further comprising:

【0072】4. 前記モータ(250 )に接続されて前
記ローラ(9230)を所定速度範囲内のローラ速度で駆動
する速度制御手段をも備えている前記1、2、または3
記載の速度制限ローラ組立体。
4. 1, 2, or 3 further comprising speed control means connected to the motor (250) to drive the roller (9230) at a roller speed within a predetermined speed range.
The speed limiting roller assembly described.

【0073】5. 前記速度制御手段は前記ローラに取
り付けられて動作し、ローラ速度を決定してローラ速度
を表すローラ速度信号を発生するローラ速度検知手段
(270)を備えている前記1、2、3、または4記載の
速度制限ローラ組立体。
5. The speed control means is attached to the roller to operate, and comprises 1, 2, 3, or 4 roller speed detection means (270) for determining a roller speed and generating a roller speed signal representative of the roller speed. The speed limiting roller assembly described.

【0074】6. 前記速度制御手段は前記ローラ速度
信号に応答して前記モータ(250 )のトルクを変えるモ
ータ制御回路手段(222 、223 )を備えている前記1、
2、3、4または5記載の速度制限ローラ組立体。
6. The speed control means comprises motor control circuit means (222, 223) for changing the torque of the motor (250) in response to the roller speed signal.
A speed limiting roller assembly according to 2, 3, 4 or 5.

【0075】7. 前記速度制御手段は前記ローラ速度
信号を時間に関して微分し、ローラ加速度信号を発生す
る微分手段(217 )を備えており、前記モータ制御回路
手段(222 、223 )は前記ローラ加速度信号に応答して
前記モータ(250 )のトルクを変える、前記1、2、
3、4、5、または6記載の速度制限ローラ組立体。
7. The speed control means includes a differentiating means (217) for differentiating the roller speed signal with respect to time to generate a roller acceleration signal, and the motor control circuit means (222, 223) responds to the roller acceleration signal. Changing the torque of the motor (250),
A speed limiting roller assembly according to 3, 4, 5, or 6.

【0076】8. 握持型スキャナ(10)用速度制限ロ
ーラ組立体であって、スキャナ(10)に回転するように
取り付けられて第1の軸の周りを回転することができ、
前記スキャナ(10)を走査されている走査対象(11)を
横断して走査方向に転動変位させるローラ(9230)、ス
キャナ(10)に取り付けられ、出力シャフト(9252)を
備えているモータ(250 )、および前記モータ(250 )
の出力シャフト(9252)を前記ローラ(9230)に接続さ
せ、前記駆動シャフト(9252)からのトルクを前記ロー
ラ(9230)に不可逆的に移す不可逆駆動組立体(210
)、から構成される速度制限ローラ組立体。
8. A speed limiting roller assembly for a handheld scanner (10), which is rotatably mounted on the scanner (10) and is rotatable about a first axis,
A roller (9230) for rotatively displacing the scanner (10) in the scanning direction across a scanning object (11) being scanned, a motor attached to the scanner (10) and having an output shaft (9252) ( 250), and said motor (250)
Irreversible drive assembly (210) that connects the output shaft (9252) of the drive shaft to the roller (9230) and irreversibly transfers torque from the drive shaft (9252) to the roller (9230).
), A speed limiting roller assembly.

【0077】9. 握持型スキャナ(10)の走査速度を
制御する方法であって、該握持型スキャナ(10)は走査
されている走査対象(11)を横断して該スキャナ(10)
を転動変位させるようにするためのモータ(250 )およ
びローラ(9230)を備えているものにおいて、前記モー
タ(250 )を前記ローラ(9230)に不可逆的に機械的に
連結し、もって前記ローラ(9230)が前記モータ(250
)をオーバーランさせないようにするステップ、およ
びローラ(9230)を所定速度範囲内のローラ速度で駆動
するステップ、から成る方法。
9. A method for controlling a scanning speed of a hand-held scanner (10), the hand-held scanner (10) traversing a scan target (11) being scanned.
In which the motor (250) and the roller (9230) for rotatively displacing the roller are provided, the motor (250) is irreversibly mechanically coupled to the roller (9230), and thus the roller (9230) is provided. (9230) is the motor (250
) Is not overrun, and the roller (9230) is driven at a roller speed within a predetermined speed range.

【0078】10. 更にローラ速度を検知し、ローラ
速度に応答して前記モータのトルクを変えるステップを
含む前記9記載の方法。
10. 10. The method of claim 9, further comprising sensing roller speed and varying torque of the motor in response to roller speed.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、手で変位させるスキャナ・ハウジング内にバッ
テリと発電機及びローラ・アセンブリを内蔵させ、この
バッテリに電気的構成要素を接続し、ローラ・アセンブ
リがオペレータによる手走査動作時に握持型光学式スキ
ャナの変位により駆動されて発電機に機械的エネルギを
供給すると発電機は機械的エネルギを電気的エネルギに
変換して電気的エネルギをバッテリに供給可能とするよ
うに構成したので、握持型光学式スキャナの使用時にD
Cモータに給電する電源を壁のコンセントから電気的ケ
ーブルを使用することなくバッテリから給電でき、使用
上至便であるとともに、握持型光学式スキャナの移動性
及び使用用途の可能性をかなり向上させることができ
る。またバッテリも発電機により充電可能となるから長
時間の使用に耐えることができる。
As described above in detail, according to the present invention, a battery, a generator and a roller assembly are built in a scanner housing which is manually displaced, and electric components are connected to the battery. However, when the roller assembly is driven by the displacement of the grip type optical scanner during the manual scanning operation by the operator to supply the mechanical energy to the generator, the generator converts the mechanical energy into the electrical energy and converts the electrical energy into the electrical energy. Since it is configured to be able to supply the battery to the battery, D when using the grip type optical scanner
The power supply for the C motor can be supplied from a battery without using an electrical cable from a wall outlet, which is convenient for use and greatly improves the mobility of the grip type optical scanner and the possibility of use. be able to. Also, the battery can be charged by the generator so that it can be used for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本のページを走査するのに使用されている握持
型光学式スキャナの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a handheld optical scanner used to scan pages of a book.

【図2】スキャナ・ハウジング、駆動モータ、駆動ロー
ラ、及び機械リンクの部分破断斜視図である。
FIG. 2 is a partial cutaway perspective view of the scanner housing, drive motor, drive roller, and mechanical link.

【図3】一実施例の握持型光学式スキャナ速度制御シス
テムの基本的制御機能を示す流れ図である。
FIG. 3 is a flowchart showing the basic control functions of the grip type optical scanner speed control system of one embodiment.

【図4】第2の実施例の握持型光学式スキャナ速度制御
システムの基本的制御機能を示す流れ図である。
FIG. 4 is a flowchart showing the basic control functions of the grip type optical scanner speed control system of the second embodiment.

【図5】速度制御システムを備えた握持型光学式スキャ
ナの基本的動作構成要素を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the basic operating components of a hand-held optical scanner with a speed control system.

【図6】図3の制御原理により走査速度の関数として加
えられるモータ・トルクを示すグラフである。
6 is a graph showing the motor torque applied as a function of scanning speed according to the control principle of FIG.

【図7】図4の制御原理により走査速度の関数として加
えられるモータ・トルクの一例を示すグラフである。
7 is a graph showing an example of motor torque applied as a function of scanning speed according to the control principle of FIG.

【図8】速度制御システム及びバッテリ充電システムを
備えた握持型光学式スキャナの基本的動作構成要素を示
すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing the basic operating components of a handheld optical scanner with a speed control system and a battery charging system.

【図9】握持型スキャナ用ウォーム駆動ローラ組立体の
分解斜視図である。
FIG. 9 is an exploded perspective view of a worm drive roller assembly for a hand-held scanner.

【図10】図9に示すウォーム駆動ローラ組立体を備え
ている握持型スキャナの基本動作構成要素を示すブロッ
ク図である。
10 is a block diagram showing the basic operating components of a handheld scanner including the worm drive roller assembly shown in FIG. 9. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 握持型光学式スキャナ 11 走査対象 12 スキャナ・ハウジング 16,18,52 駆動シャフト 17 走査オン/スイッチ 30,32,40,42,44,46 駆動ローラ 50 DCモータ 56,62,64,66,68 歯車 70 エンコーダ装置 80 光学式アセンブリ 90 バッテリ 92 スイッチ 97 最適速度範囲 98 目標速度 99 最高速度 101 光電変換装置 102 ライン・セレクタ 104 歯車及びローラ・アセンブリ 110 モード・スイッチ 116 カウンタ 117 微分器 118 クロック 120 RAM 121 最終画像出力 122 マイクロプロセッサ 123 パルス幅変調器 201 光電変換装置 202 ラインセレクタ 210 駆動手段たるウオーム駆動ローラ組立体 211 文書たる走査対象 217 微分手段 250 モータ 270 検知手段たるエンコーダ 9216 ローラシャフト 9220 支持ブロック組立体 9230 ローラ 9252 出力シャフト 9262−268 ウォーム駆動装置 10 Gripping type optical scanner 11 Scan target 12 Scanner housing 16, 18, 52 Drive shaft 17 Scan on / switch 30, 32, 40, 42, 44, 46 Drive roller 50 DC motor 56, 62, 64, 66, 68 gear 70 encoder device 80 optical assembly 90 battery 92 switch 97 optimum speed range 98 target speed 99 maximum speed 101 photoelectric conversion device 102 line selector 104 gear and roller assembly 110 mode switch 116 counter 117 differentiator 118 clock 120 RAM 121 Final Image Output 122 Microprocessor 123 Pulse Width Modulator 201 Photoelectric Converter 202 Line Selector 210 Worm Drive Roller Assembly as Driving Means 211 Document Scanning Object 217 Differentiating Means 250 Motor 270 Detection Encoder 9216 Roller Shaft 9220 Support Block Assembly 9230 Roller 9252 Output Shaft 9262-268 Worm Drive Device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダン・エル・ダルトン アメリカ合衆国コロラド州グリーレイ ウ エスト・ナインス・ストリート 4216 ─────────────────────────────────────────────────── ————————————————————————————————————————————————————————————————————————−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 握持型スキャナ(10)用速度制限ローラ
組立体であって、 スキャナ(10)に回転するように取り付けられて、走査
されている走査対象(11)を横断して走査方向に前記ス
キャナ(10)を転動変位させるローラ(9230)、 スキャナ(10)に取り付けられているモータ(250 )、
および前記モータ(250 )を前記ローラ(9230)に接続
して前記モータ(250 )に前記ローラ(9230)を駆動さ
せ、前記ローラ(9230)が前記モータ(250 )を駆動し
ないようにし、それにより前記ローラ(9230)が前記モ
ータ(250 )をオーバーランさせないようにする駆動手
段(210 )、から構成されている速度制限ローラ組立
体。
1. A speed limiting roller assembly for a hand-held scanner (10), which is rotatably mounted on the scanner (10) and traverses a scanned object (11) being scanned in a scanning direction. A roller (9230) for rolling and displacing the scanner (10), a motor (250) attached to the scanner (10),
And connecting the motor (250) to the roller (9230) to cause the motor (250) to drive the roller (9230) so that the roller (9230) does not drive the motor (250). A speed limiting roller assembly comprising drive means (210) for preventing said roller (9230) from overrunning said motor (250).
JP7170063A 1994-07-06 1995-07-05 Speed-limit-roller assembly for grip-type scanner Pending JPH0855186A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US27140494A 1994-07-06 1994-07-06
US271-404 1994-07-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7170063A Pending JPH0855186A (en) 1994-07-06 1995-07-05 Speed-limit-roller assembly for grip-type scanner

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