كيف يعمل الماسح الضوئي ؟

فكرة عمل الماسح الضوئي ...

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

(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

(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

 

 

(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.

الضوئي الاسطواني

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:

 

توضيحي لأجزاء الماسح الضوئي

 

• 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 .

 

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

(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

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

 

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

 

 

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.

 

 

 

المنافذ المختلفة للماسح الضوئي للتوصيل مع الكمبيوتر

 

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.

 

.

 

 

 

ana3

تـــابــع الــقـــراءة

أهمية الوسائل التعليمية وفوائدها في العملية التعليمية التعلمية

أولا : أهمية الوسائل التعليمية :

1-     تساعد الوسائل التعليمية على استثارة اهتمام التلميذ وإشباع حاجته للتعلم: حيث يأخذ التلميذ من خلال استخدام الوسائل التعليمية المختلفة بعض الخبرات التي تثير اهتمامه وتحقق أهدافه.

2-     تساعد على زيادة خبرة التلميذ مما يجعله أكثر استعداداً للتعلم: ومثال ذلك مشاهدة فيلم سينمائي حول بعض الموضوعات الدراسية تهيئ الخبرات اللازمة للتلميذ وتجعله أكثر استعداداً للتعلم.

3- إن اشتراك جميع الحواس في عمليات التعلم يؤدي إلى ترسيخ وتعميق هذا التعلم، والوسائل التعليمية تساعد على اشتراك جميع حواس المتعلم.

4- تساعد في زيادة مشاركة التلميذ الإيجابية في اكتساب الخبرة، وتنمية قدرته على التأمل ودقة الملاحظة وإتباع التفكير العلمي للوصول إلى حل المشكلات. مثال ذلك: إشراك التلميذ في تحديد الأسئلة والمشكلات التي يسعى إلى حلها واختيار الوسائل المناسبة كأن يختار فيلماً أو خريطة.. الخ، للإجابة عن الأسئلة التي تدور في ذهنه.

5-  تساعد على  تنويع أساليب التعليم لمواجهة الفروق الفردية بين المتعلمين.

6-   تقوي العلاقة بين المعلم والمتعلم، لأن استعمال المدرس للوسائل في شرح الدرس، يحبب الطلاب فيه.

7- تساعد على معالجة مشاكل النطق عند بعض المتعلمين كالتأتأة وغيرها، فيمكن للمعلم استخدام جهاز التسجيل لكي يمكّن الطالب من معرفة مشكلته ومساعدته في حلها.

8-   تدفع المتعلم إلى التعلم وترغبه فيه، كتعلم الصلاة عن طريق الممارسة العملية.

9- تساعد على نقل العالم الخارجي إلى غرفة الصف، فلو شاهد الطلاب فيلماً عن الحج لكوّنوا فكره عن مناسكه متخطين عامل المكان.

10-   تؤكد على شخصية المتعلم وتقضي على خجله، وذلك من خلال المشاركة في برامج الإذاعة المدرسية والتمثيل وتقمص الشخصيات.

 

ثانيا: فوائد الوسائل التعليمية  في العملية التعليمية التعلمية :

 

1.تساعد على الفهم والتعلم الصحيح، لأن هذه الوسائل تقدم خبرات حسية واقعية، وشبه واقعية بحسب نوعها.

 

2. تساعد في معالجة ظاهرة اللفظية، لأنها تقدم خبرات حسية عن موضوعات التعلم،فاستخدام الوسائل التعليمية يعالج هذه المشكلة.

 

 3. يراعي في استخدامها تنوعها لمعالجة الفروق الفردية بين الطلاب.

 

 4. تجذب انتباه الطلاب، وتثير اهتمامهم وتشوقهم لموضوع الدرس.

  

  5. تبقي أثر التعلم في ذهن الطالب.

 

  6 . تثري قاموس الطالب اللغوي، لأن اللفظية المصاحبة لعرض الوسيلة تبقى في الذهن.

 

7.  إن استخدام الوسائل التعليمية في التدريس، يوضح موضوعات التعليم، ويسهل العملية التعليمية على المعلموالمتعلم.

 

   8 . تجعل الطالب أكثر استعدادا للتعلم، وإقبالا عليه.

 

   9. توفير وقت كل من المعلم والمتعلم.

 

10. تنمي لدى المتعلم القدرة على التفاعل مع البيئة التي يتعلم عنها، والعالم الذي يعيش فيه.

 

   11. تنمي في المتعلم حب الاستطلاع، والرغبة في التعلم،

 

   12 . تحرر التلميذ من دور التقليدي كمتلق، وتزيد من فاعليته وإيجابيته، فينشط في اكتساب الخبرة.






.

ana3

تـــابــع الــقـــراءة

قواعد استخدام الوسائل التعليمية في التعليم الصفي

1. تهيئة المناخ المناسب لاستخدامها.

 

2. استخدام أسلوب مناسب في استخدامها يؤدي إلى فهم التلاميذ وحصول الفائدة.

 

 3. تحديد الغرض من الوسيلة في كل خطوة، أثناء سير الدرس.

 

4. يحرص المعلم على أن تكون الوسيلة التعليمية وسيلة تعليم وتعلم، وليس للتوضيح فقط، لأن اعتبارها وسيلة تعليم وتعلم، يعني إشراك الطلبة في التخطيط، لتحقيق أهداف واضحة في ذهن كل منهم.

 

 5 . يستخدم المعلم الوسيلة في المكان المناسب الذي تتحقق فيه الفائدة المرجوة.

 

 6. تستخدم الوسيلة عند الحاجة، وتحجب بعد أداء وظيفتها.

 

 7 . يجب أن تعرض الوسيلة الحسية في حالة مناسبة للعرض، مؤدية للغرض.
 

 8. مراعاة عرض الوسيلة المناسبة للمرحلة التي تعرض أمامها، فيبدأ بذوات الأشياء، إن أمكن، ثم بنماذجها، ثم الانتقال إلى الصور، والرسوم، وهكذا.

 

 9. يولي المعلم الوسيلة نصيبا كبيرا من الجهد والدراسة عند إعداد الدرس، ولا يظن أن عرضها مايغني عن الشرح.

 

10. يحرك المعلم على اشراك التلاميذ بشكل فاعل في اختيار الوسيلة وقي اثارة الاسئلة وصياغة المشكلات بموضوعها وتادية وظيفتها اثناء عرضها






.

ana3

تـــابــع الــقـــراءة

معايير اختيار الوسيلة التعليمية ( 2 )

  أولا   :  المعيار الخاص بمدى ملا ئمة الوسيلة لخصائص المتعلمين:

        ونقصد بذلك مدى ملا ئمة هذه الوسيلة لخصائص التلميذ المتعلم، هذه الخصائص التي تشمل النواحي الجسمية والانفعالية والمعرفية. فعلى الوسيلة أن ترتبط في محتواها وأنشطتها بفكر التلاميذ وخبراتهم السابقة، وأن تناسب قدرتهم على الإدراك والانتباه.

ثانيا   :    المعيار الخاص بالمنهاج:

        المنهاج لموضوع ما يتكون عادة من الأهداف، والمحتوى، والنشاطات التعليمية، والتقويم. وحتى يكون الاختيار للوسيلة التعليمية ناجحاً، على الوسيلة أن تلبي وتلا ئم محتوى المنهاج وأنشطته، وطريقة التدريس، وذلك لتحقيق الأهداف التعليمية.

 ثالثا  :    المعيار الخاص بالخصائص الفنية للوسيلة التعليمية:

        وتحت هذا المعيار يمكن أن تندرج الأمور التالية:

       أ) وضوح الوسيلة: صوتية كانت أم كتابية، أم من كليهما.

       ب) د قـتها العلمية ومدى مطابقتها للواقع.

       ج)  التنظيم والتنسيق والحس الجمالي فيها.

        د) مناسبتها لمدة العرض وبساطتها.

       هـ) سهولة استخدامها، وقلة التكاليف .




.

ana3

تـــابــع الــقـــراءة