用于安全自动地执行文档翻页和扫描的设备

相关申请的交叉引用和优先权

本申请要求2019年7月16日提交的印度临时申请号201921028671的优先权。上述申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及自动文档扫描的领域，并且更具体地涉及一种用于在没有人为干预的情况下执行文档的自动翻转和扫描的设备，特别是用于在具有附加安全特征的考试之后扫描答题纸。

背景技术

文档扫描是使用图像扫描仪将诸如书籍、论文、答题纸等物理文档转换为诸如图像、电子文本或电子书(e-books)之类的数字媒体的过程。许多公共组织和私人组织都需要对其大量的书籍和装订文档进行数字化。数字媒体可以轻松地分发、复制和在屏幕上阅读。除此之外，与物理文档相比，数字媒体更加安全。

不仅上述组织，教育机构也将其考试过程向数字化转变。通常，考试后获得的答题纸是物理文档。出于各种优点的原因，将这些物理文件数字化。当前扫描答题纸的过程是集中进行的，从而收集文档，将其转移到中央扫描中心进行扫描，然后最终送回以进行储存。由于答题纸要进行运输，所以总是存在答题纸被不当操作的风险。

常规的文档数字化使用标准的平板扫描仪，这需要人工干预以在数字化过程中对单独页面进行翻页。手动翻页并对书本的每一页进行扫描既费力又费时。此外，标准平板扫描仪通常在空间上非常低效、复杂且昂贵，且不适合个人使用。

一些现有技术使用某种类型的自动翻页器和扫描仪。自动翻转和扫描通常很复杂，容易出错并且成本高。此外，这些翻页器和扫描仪并不是为需要维护保密性的教育机构而设计的。通常，使用机械臂来实现翻页，这必然会增加设备的尺寸和成本。已有的设备不适合个人使用，或这更别提针对个人使用进行优化。因此当然需要个人用的书本数字化设备。随着诸如

发明内容

本公开的实施例提出了技术改进作为对发明人在常规系统中认识到的上述技术问题中的一者或多者的解决方案。例如，在一个实施例中，提供一种用于对多个答题纸进行自动翻转和扫描的设备。该设备包括扫描架、翻页臂、一个或多个吸盘、辊、控制器和移动设备。扫描架被构造成用于保持多个答题纸。翻页臂连接到扫描架，其中翻页臂配置成翻过一页或多页的答题纸。所述一个或多个吸盘附接在翻页臂上，所述一个或多个吸盘配置成保持页面用于翻页。辊附接在扫描架上，并配置成避免一次翻过多页。控制器控制扫描架、翻页臂和辊的操作。移动设备配置成附接到存在于扫描架中的支架上，其中该移动设备包括与控制器通信的移动应用程序，其中该移动应用程序配置成：命令控制器发起对所述一个或多个页面当中的特定页面的翻页；通过控制器命令吸盘保持该特定页面并向上移动该特定页面用于翻页；通过控制器命令所述辊避免一次翻过多页；通过控制器命令存在于移动设备中的相机来扫描该特定页面；将扫描的页面发送到云服务器；以及重复执行命令该控制器以发送扫描的页面的步骤，直到扫描了所述多个答题纸中预定数量的页面为止。

应理解，以上的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，并不对要求保护的本发明进行限制。

附图说明

并入并构成本公开的一部分的附图示出了一个或多个实施例，并且与说明书一起用于解释公开的原理。

图1A至图1B示出了根据本公开的一些实施例的、组装成箱子形式用于自动翻转和扫描多个文档的设备的不同视图。

图2A至图2B示出了根据本发明的一些实施例的、图1A至图1B中的装置的支架的俯视图和正视图。

图3A至图3B示出了根据本发明的一些实施例的、图1A至图1B中的装置的可拆卸轨道的俯视图和侧视图。

图4示出了根据本发明的一些实施例的、图1A至图1B中的装置的翻转组件。

图5A至图5B示出了使用根据本公开的一些实施例的、用于自动翻转和扫描多个文档的设备的使用流程图。

具体实施方式

参考附图描述示例性实施例。在附图中，附图标记的最左边的数字表示该附图标记首次出现的附图。为了方便起见，在全部附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。尽管本文描述了所公开原理的示例和特征，但是在不背离所公开实施例的范围的情况下，可以进行修改、调整和以其他方式实施。应注意，以下详细描述仅视为示例性的，真正的范围由所附权利要求指出。

现在参考附图，更具体地参考图1A至图5B，其中在所有附图中相似的附图标记始终表示相应的特征，其中示出了优选实施例，并且在以下示例性系统/设备的上下文中描述这些实施例。

根据本公开的实施例，图1A至图1B示出了组装成箱子形式的装置100，其用于在考试之后自动翻转并扫描诸如答题纸之类的多个文档。应理解，尽管图1A至图1B仅是设备100的示例表示，但是本领域技术人员可以修改设备100的尺寸、形状和设计。设备100配置成在考试后智能地自动扫描多个答题纸，而无需人工干预。可以使用移动设备(例如

根据本公开的实施例，设备100已经被专门设计用于安全自动地翻转和扫描多个文档或多个答题纸。尽管应当理解，所述多个文档可以包括书、松散地放置的任何尺寸的纸堆、用别针装订的纸堆。在答题纸的情况下，可以对其进行扫描并将其安全地发送到云服务器(图中未示出)或远距离位置以供进一步使用。所述多个答题纸由参加考试的各应试者书写。

根据本公开的实施例，设备100可以组装成箱子或手提箱形式，如图1A中的各个视图所示。该箱子设计成通用的方式以易于旅行，以提供在其移动时方便的随身携带扫描解决方案。该箱子是带有锁定机构的安全锁定的随身携带扫描解决方案。设计多合一的箱子，以携带扫描不超过A2尺寸页面所需的所有相关装置。在图1B中示出该箱子的打开的视图。

根据本公开的实施例，该箱子主要包括扫描架102、用于保持移动设备106的支架104、成对的可拆卸轨道108、带有一个或多个吸盘112的翻页臂110、集成在每个轨道108中的一个或多个辊114、辊杆116以及控制器118。移动设备106可以是能够运行移动应用程序的任何电子设备。移动设备106可以包括移动电话，平板电脑或可以附接到支架104的任何其他类似设备。在示例中，移动设备可以是“TCS iON PAPER装置”。

在示例中，该箱子的基底为25英寸(9.5”×6”)，并且在解锁时宽度为18英寸，能够扩展到其基底尺寸大于A2尺寸的纸，如图1A至图1B所示。在打开该箱子时，该箱子的侧面会成为基底的壁，以在专用于固定扫描架的位置上装备扫描架102。为了稳定且牢固地固定并保持扫描架102，需要使用方便的旋钮(未示出)将其固定在中心壁上的预定部分上。如上所述，箱子的基底在打开时具有大于A2尺寸书本的尺寸，并具有专用标记以便于放置A2、A3和A4尺寸的书。该基底预先配备有成对的可拆卸轨道108，在每侧上各一个可拆卸轨道。中心壁包括扫描支架狭槽，以固定扫描架102。

根据实施例，扫描架102是牢固且坚硬的基于金属的架子。它可以承受7”到10”(即7英寸到10英寸)的平板电脑设备的重量，并且可以将其稳定地固持在可调高度上。扫描架102的高度可调整，以使支架扫描A4尺寸至A2尺寸的答题纸。扫描架102固定在中心壁上，并通过方便的旋钮锁定系统固定。

根据本公开的实施例，控制器118配置成控制扫描架102、一个或多个吸盘112、翻页臂110和辊114的所有行为的功能。控制器118负责与移动设备106通信，以接收和发送翻页完成、任何严重警报、故障等的命令。控制器118还包括向设备100的不同组件供电的电源单元。设备100能够以电池或市电运行。在没有电源的情况下，具有以手动翻页的有限机械能力，使得扫描操作可以继续。

根据本公开的实施例，如图2A中的正视图和图2B中的俯视图所示，支架104被附接到扫描架102。支架104是柔性支架，其设计成调节和保持不同尺寸的任何平板装置或移动设备。支架104还配备有USB连接器，该USB连接器将管理移动设备的联接，将其连接到USB端口以向控制器118传输数据。

根据本公开的实施例，成对的可拆卸轨道108的尺寸为23”，可折叠且可拆卸的轨道如图3A的俯视图和图3B的侧视图中所示。成对的可拆卸轨道108以覆盖A2尺寸书本的距离放置在基底的每个侧面上。成对的可拆卸轨道108包括各侧上集成的两个轮，用于移动放置在其上的翻页臂110。成对的可拆卸轨道108有助于将翻页臂110从右向左和从左向右移动，以用于翻页或翻转。

根据本公开的实施例，所述一个或多个吸盘112是微型硅胶杯，其被设计并放置在翻页臂110上，翻页臂110被附接到固定至基底上的轨道108的单元上，如图4中所示。所述一个或多个吸盘112配置成用于使用电磁能来变换形式和变形，这将产生用于提升页面的真空。所述一个或多个吸盘112放置在翻页臂110上，该翻页臂110由控制器118在接收到用于保持页面以进行下一运动的命令时操作。

根据本公开的实施例，翻页臂110放置在连接到成对可拆卸轨道108的单元上。翻页臂110使用电动机(未示出)向下移动，该电动机会放置在与其连接的轨道的一侧上，并且还会将翻页臂向上移动至一定高度，在此高度处命令翻页臂在抓住页面的情况下从底部面向右侧翻转45度。

根据本公开的实施例，辊杆116是可移动的保持器，其具有使辊臂从上到侧面移动90度到50度的灵活性。取决于需要从哪一侧翻转页面，辊杆116由控制器118操作以朝右或朝左向下移动50度。辊114附接到轨道108上的翻页臂110上，该轨道108将立在翻页臂110正上方的杆上。辊114基于从控制器118接收到的命令而起作用。在接收到来自控制器118的关于吸盘移动至45度的命令时，翻页臂110将被激活以向右下或左下旋转50度，在这里，它将感测到页面被放置在吸盘上并开始以指定的速度和转数转动以分离多个提起的页面。如果只提起一页，则该移动将不会对提起的页面产生影响。一旦页面分离，则辊的移动将停止，翻页臂将开始在轨道上从右向左移动，同时，已完成其工作的辊114将缓慢返回到其顶部位置。

根据本公开的实施例，扫描架102还被配置为能够提供彩色对比床，在该彩色对比床上可以放置要扫描的页面。根据本公开的实施例，扫描架102还包括人造光(未示出)，使得均匀照射要扫描的文件。

根据本公开的实施例，移动设备106能够使用其内置相机和安装在移动设备106中的应用程序来扫描文档。在一个示例中，

根据本公开的实施例，翻页臂110还能够检测错误，诸如翻转了多页或翻页臂110被卡住或对页面的照明不均匀等时。在出现错误的情况下，翻页臂110将错误传达给扫描应用程序。翻页臂110还被配置为与扫描应用程序通信以指示翻转(一个或多个)页面的操作已完成。

根据本公开的实施例，在图5A至图5B中示出了用于操作设备100以安全且自动地翻转和扫描多个答题纸的流程图500。在步骤502，扫描应用程序由用户通过移动应用程序初始化。移动设备106预装有移动应用程序。移动应用程序与云服务器(未显示)通信，并会获取不同的扫描配置细节。一旦整个扫描配置被下载到移动设备106上，用户就可以开始扫描过程。一旦启动页面扫描，则移动设备106首先发起与扫描架102的握手(handshake)以检查连接性。如果握手不成功，则会抛出错误消息“检查架子连接性(CHECK STANDCONNECTIVITY)”。如果握手成功，它将检查从云服务器下载的配置，并根据被配置用于扫描的方向发送命令至控制器118。如果配置为从右向左扫描，则它将发送命令“左翻(FLIPLEFT)”，如果配置为从左向右扫描，则它将发送命令“右翻(FLIP RIGHT)”。

在步骤504，移动应用程序提供了启动翻页臂110动作的命令。在移动设备106和翻页臂110之间建立通信。

响应于启动了页面翻转动作，在步骤506，控制器118向吸盘112提供命令以保持特定页面并将其向上移动以进行翻转。该命令可以被提供给翻页臂110以向前翻转一页或向后翻转一页。应当理解，移动设备106还可以根据用户的要求发出命令以向前或向后翻转多于一页的页面。

在步骤508，经由控制器118向辊114提供命令以避免一次翻转多于一页的页面。

在步骤510，启动移动设备106的相机。设备100现在准备开始翻转和扫描多个答题纸。在步骤512，相机检测页面上的边缘，扫描该页面。利用移动设备106的相机，通过单击其前面的页面的图像来完成扫描。在步骤514，检查扫描是否成功。如果扫描不成功，则重复扫描文档的步骤。如果扫描成功，则在步骤516，向翻页臂110发出自动命令以翻转页面。

在步骤518，检查页面翻转操作是否成功。如果页面翻转成功，则对新页面重复整个过程。如果页面翻转不成功，则在步骤520，检查要扫描的页面是否已完成。如果页面完成，则可以停止整个过程。如果页面没有完成，则在步骤522，向用户生成错误通知。错误通知可以是送给移动设备106的消息的形式或扫描架102上的音频/视觉警报112的形式。最后在步骤524，所有扫描的页面都被发送到云服务器以进行进一步处理。

应当理解，在多个实例上，可以在移动设备106上生成错误消息。以下提供了少数实例：

·当将命令传递给控制器以翻转页面时，但是在接收到命令时，如果由于任何技术问题而未激活翻转过程启动，则将向移动设备106上回送错误消息106，其为“翻转页面启动错误，检查控制器上的连接性(FLIP PAGE INTIATION ERROR,CHECK CONNECTIVITY ONCONTROLLER)”。

·在启动翻转过程时，翻页臂110被卡住并且没有向下移动，则将回送错误消息“翻页臂卡住错误！(FLIP ARM JAM ERROR！)”。

·如果翻转过程成功启动，并且翻页臂110向下移动并提起纸张，但未启动将翻页臂向右旋转45度，则将推送错误消息“翻页臂转动失败(FLIP ARM ROTATION FAILED)”。

·如果翻页臂110转动成功，但没有启动辊114使其移动，则将回送错误消息“辊卡住错误！(ROLLER JAM ERROR！)”。

·如果辊完成了分离页面的过程，并且如果启动翻页臂110移动的单元并没有启动，则将回送错误消息“翻页臂移动启动错误(FLIP ARM MOVEMENT INITIATION ERROR)”。

·如果翻页臂110现在已开始从右向左移动，并且在翻转页面时卡在中间，则将回送错误消息“翻页臂移动停止，请检查单元！(FLIP ARM MOVEMENT STOPPED,CHECKUNIT！)”。

·如果翻页臂110已完成从右到左的移动并且没有释放页面，则将回送错误消息“页面释放故障！(PAGE RELEASE FAILURE！)”。

·如果翻页臂110成功地从右向左释放页面并卡在释放位置，则将回送错误消息“翻页臂反向运动故障！(FLIP ARM REVERSE MOTION FAILURE！)”。

·如果在成功翻转了页面后翻页臂110已完成向其初始位置的移动，但是控制器118没有从翻页臂110接收到任何信号，则将回送错误消息“翻页臂通讯故障(FLIP ARMCOMMUNCIATION FAILURE)”。

根据本公开的实施例，设备100还被配置为检测重复的或复制的副本。通过自动分析扫描的图像，可以使设备对机械扫描错误更具复原性(resilient)。例如，如果扫描架102向移动设备106指示它已经翻转了页面，但是实际上它在翻转页面时失败了，则这可以通过使用扫描应用程序的AI能力来检测出。可以将扫描的图像发送到AI算法以检测答题纸页码所在的位置，并将其与后续扫描的图像进行比较。如果页码仍然相同，则可以确定扫描架的一部分出现故障。因此，可以通过警告用户或重置翻页臂来对其进行纠正。

根据本公开的实施例，设备100还被配置为通过使用算法检测页码来找出多个答题纸中的任何丢失的页。通过自动分析扫描的图像，设备100对机械扫描错误能够更具复原性。例如，如果机械扫描架向移动设备指示它已经翻转了一页，但是实际上它已经翻转了多于一页的页面，则这可以使用扫描应用程序的AI能力来检测。可以将扫描的图像发送到AI算法，以检测扫描的页码的连续性。如果AI算法检测到跳过了页码，则机械扫描架的一部分上出现故障，可以通过要求机械臂移回所需的页面数来纠正该问题，或者如果仍然失败，则用明确的故障指示向用户警告该故障。

根据本公开的实施例，设备100还配备有诊断工具，以检测扫描架中的任何问题。该设备使用AI算法来分析过去问题的模式，并在致命错误发生之前检测出故障的症状。该功能提供了为扫描架提供早期故障警告系统的功能。所有先前遇到的错误(诸如，臂故障、检测问题等)都可以分类存储在云服务器上，并且AI算法可以分析所报告的错误，然后可以生成早期故障警报或报告，这些警报或报告可以在最需要时用于避免扫描架的故障。因此，确保在最需要时机构/教员可以使用该扫描架。

根据本公开的实施例，所有扫描的文档被存储在数据库中。用户将能够查看所有已扫描的文档，并且他可以对其进行审阅，并且如果需要，则可以通过给出来自扫描应用程序的指令来扫描单个文档。一旦对扫描满意，则用户还将能够将移动设备106上的所有扫描图像发送到云服务器以进行进一步处理和使用。

根据本公开的实施例，设备100还被配置为使用人工智能(AI)算法来从写在答题纸上的笔迹中检测候选者的身份。因此，如果根据名次/候选者的笔迹，笔迹不匹配，则设备100能够智能地检测出不当行为。为了使用AI算法，预先对候选人的笔迹和训练算法进行采样。在特定类别中使用时，在移动设备上运行的移动应用程序可以针对出现在考试中的每个候选人的笔迹进行训练。这可以通过首先在训练模式下运行移动设备106来进行，在该训练模式下，移动设备106被允许扫描候选者的笔迹，然后将答题纸标记给特定候选者。这可以完成几次，直到训练完AI。然后，一旦有足够的训练数据可用，则下一次扫描就可以在云服务器上通过AI算法实时运行，以识别候选人，然后在没有教员任何手动干预的情况下填充其身份。可以进一步扩展此功能，以确保答题纸/作业是完全由同一个人撰写的，并且不涉及多人笔迹。如果涉及其他学生，则可以根据他们的笔迹比较来识别其他学生。

根据本公开的实施方式，设备100还配置为减少评估答题纸所需的人力。这可以以多种方式完成。

·第一，可以使用光学字符识别(OCR)或任何其他类似的技术来对答题纸上的客观答案自动打分，而无需任何人为干预。答题纸的扫描副本可以通过移动设备106进行OCR处理或经由互联网通过云服务器上运行的AI算法来处理，以快速处理通常的任务(例如客观答案)。这使得不需要对客观类型答案进行手动打分。

·第二，设备100可以利用内部算法将主观答案的图像转换为文本。可以使用某种AI算法来通过分析语法、单词、关键字等来对该文本打分。需要部分人为干预来验证结果。此能力为：在TCS iON PAPER上运行的应用程序会将主观答案图像变为文本。然后可以通过互联网将此文本发送到云服务器，然后将使用AI算法来对文本打分，分析语法、拼写、单词的上下文使用等，并相应地进行打分，从而减少了答题纸评估者的工作量。

·第三，根据本公开的实施方式，设备100可以用于对孩子作业(例如绘画/活动)打分，并使用AI算法针对所需的颜色、形状等来对它们打分。此能力扩展了设备对作业例如绘画/素描等进行数字化的能力，然后将这些数字化副本发送到在云服务器上运行的AI算法，以分析其形状/颜色、线条外的溢出物等，并相应地对其进行打分，从而可以更快地进行评估。

根据本公开的实施方式，设备100还配置为针对每个扫描的副本生成安全令牌，该安全令牌使得能够跟踪单独的装置、位置/GPS和请求者。安全令牌可以与每一个扫描的图像一起生成，并且这能够以文件内的比特级别而嵌入到扫描的图像中。安全令牌由设备签名以及其他重要信息例如移动设备标识号、地理位置、创建图像的日期和时间等组成。安全令牌可以由教育生态系统验证以确认图像正由合法系统扫描，而不由任何其他欺诈方提供。因此，它可以用于确保数字化过程的安全。

根据本公开的实施方式，设备100还可以包含选框特征，例如根据用户提供的配置或通过检测文档的大小来自动裁剪扫描的图像。移动应用程序能够从教育云系统下载扫描配置，该系统可以配置有特定学校或大学使用的页面数。配置完成后，该学校/大学的所有扫描应用程序都可以在扫描时下载此配置，并且可以使用该配置快速、自动地扫描候选者的答题纸。

根据本公开的实施方式，设备100还可以包括QR码和条形码特征以捕获文档元数据。用户可以利用此特征来针对该文档捕获所需的任何信息，例如组织的文件ID等。此特征为扫描应用程序提供了扫描和识别多个元数据点的能力，例如条形码/qr码中包含的信息(例如答案手册序列号/任何密码等)，并使用扫描图像填充相关的元数据。

根据本公开的实施方式，设备100还包括移动设备跟踪模块，以检测不当行为并使得能够进行远程监禁以获得罪魁祸首的更多细节。此特征为设备应用程序提供了使用设备前后相机对答题纸/手册进行图像捕获的能力，还可以捕获其周围环境和扫描人员的图像，以便在扫描过程中有任何不当行为的情况下具有证据。

根据本公开的实施方式，设备100还配置为在任何严重警报或由于盗窃而丢失的情况下远程禁用移动设备。此特征为教育机构提供了远程控制扫描设备的能力。如果已知特定中心存在渎职或设备被盗失的历史，则可以锁定/禁用该特定设备。类似地，如果扫描应用程序报告严重错误，例如反复翻页失败或多页翻转，则可以禁用或锁定设备。

根据本公开的实施方式，设备100还配置有自动备份或云优先方法特征，以在发生灾难的情况下保留数字副本。在没有互联网的情况下，离线存储文档以在以后进行同步。此特征为扫描设备提供了将所有扫描图像直接推送到云服务器进行存储以及立即处理或延迟处理的能力。立即处理，例如通过AI或机器学习算法运行图像，可快速处理并提供增值功能，例如快速打分、错误检测、备份等。如果未立即连接设备，则可以使用本地存储器来存储扫描图像，然后在恢复互联网连接后上传到云服务器。

以上书面说明在此描述了主题，以使本领域技术人员能够实现和使用实施方式。主题实施方式的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他修改。如果此类其他修改具有与权利要求的字面语言相同的相似元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质不同的等效元素，则意图将这些其他修改包含在权利要求的范围内。

在此，本公开的实施方式解决了教育机构中文档扫描方面未解决的问题：昂贵、费时和设备不安全。因此，所述实施方式提供了用于在考试之后对多个答题纸进行安全自动翻转和扫描的设备。

本文的实施方式可以包括硬件和软件元件。以软件实现的实施方式包括但不限于固件、驻留软件、微代码等。由本文描述的各种组件执行的功能可以以其他组件或其他组件的组合来实现。为了本描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是能够包含、存储、通信、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的程序的任何装置。

阐述了所说明的步骤以解释所示出的示例性实施方式，并且应当预期正在进行的技术发展将改变执行特定功能的方式。在此呈现这些示例是出于说明而非限制的目的。此外，为了方便描述，在此已经任意定义了功能构件的边界。只要适当执行指定的功能及其关系，就可以定义其他边界。基于本文所包含的教导，替代方案(包括本文所描述那些的等同物、扩展、变化、偏差等)对于相关领域的技术人员将是显而易见的。这样的替代方案落入所公开的实施方式的范围内。同样，词语“包含”、“具有”、“含有”和“包括”以及其他类似形式在含义上是等同的，并且以无限制的方式开放，因为在这些词语中任一个后面的一个或多个项目不是表示该一个或多个项目的详尽清单，或者仅限于所列的一个或多个项目。还必须注意的是，如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文另外明确指出。

意图将本公开和实例仅视为示例性的，所公开的实施方式的真实范围由所附权利要求指示。