Archivist書籍掃描器

五月 16, 2015
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用傻瓜相機、軸承以及Raspberry Pi電子化你的書櫃
5年前我們東拼西湊各種零件,組裝了第一臺書籍掃描器。電子化書籍目前是微軟跟Google的天下,而商業用書籍掃描器的價格幾乎可以買一臺小車,除非你願意拆開你的書本使用饋紙式掃描器或平板掃描器,不然市面上實在沒有什麼安全又便宜的方法電子化你的藏書。

正因如此,我們決定改變這件事。在
diybookscanner.org上有2000多人提供了超過350種設計以及幾千筆程式碼,而我們共同的成果就是Archivist,他就像掃描器界的金龜車,便宜、耐操又超實用。這個開放程式碼硬體所需的材料也相當簡單,例如合板、彈力繩以及滑輪。在你翻動書頁的同時,Archivist會自動拍下每一頁,並且將整本書做成一個壓縮檔,讓使用者可以將其轉換成適用的電子書檔案格式。
以下的步驟教你如何做出書籍掃描器,我們希望每個社群團體裡都有一臺,就從每個駭客空間開始吧。這篇文章會教你如何組裝Archvist套件,有一些步驟有一點點難,但是成果令人激賞。別擔心,我們會教你如何組裝。

DIY書籍掃描器有幾項特點:

燈光:便宜相機需要燈光的輔助,如果拍攝時有充足而平均的照明,後製也會比較容易。
相機撐托:相機必須位於書頁的正對向,而且相機如果固定,後製會更加容易。
掃描平臺:它是個V型的玻璃或壓克力製品。只要書頁夠平整,基本上就不太需要後製了,畢竟好的開始就是成功的一半。
書籍托架:支撐正在掃描的書籍,並穩穩托住書脊。
基座:把剩下的部分都支撐住。
電路部分:我們大多數的人都用Stereo Data Maker這個軟體做出簡單的控制系統操控相機,然而新的Archivist系統已搭載Raspberry Pi,可以運作Spreads軟體來控制2Canon傻瓜相機,相機要先用Canon駭客更新組合(Canon Hacks Development Kit)改造,然後就可以把壓縮過的圖片檔傳印進你的電腦裡。Spreads也有行動版的介面,方便你在任何智慧型手機或平板電腦上控制掃描器。

材料:

  • 數位相機(2):Canon PowerShot A1400IS,每臺售價100美金
  • SDHC記憶卡Class 103
  • Raspberry Pi B+嵌入式單板電腦Maker Shedmakershed.com)網站商品編號#MKRPI5
  • USB Mini-B傳輸線:長度4′2
  • USB微型充電器:至少500mA
  • 延長線
  • 「書籍掃描器DIY套件組」:可在diybookscanner.org上購買,售價約700美元
  • 或是用以下各項材料代替「書籍掃描器DIY套件組」:
  • 夾燈:長度5½”3
  • 節能燈泡:14W3
  • 相機電源供應器(2):推薦使用,但非必須
  • 滑輪組608ZZ可於store.diybookscanner.org購得,或是National Hardware商品編號#3213BC
  • Phillips平頭螺絲(8):7/16″長,家得寶(Home Depot)黑色電鍍款商品編號#100170183
  • 滑輪,608ZZ20
  • 螺栓與螺帽,M44):這個組合包裡內含160mm的腳踏車快拆,你也可以使用#10-24的螺栓及符合尺寸的翼型螺帽。
  • 旋鈕附¼-20螺栓:用於相機搖攝桿,McMasterCarr網站商品編號#7639K17
  • 自黏氈條:厚度½”×8″×1/8″2),必要時,可以用來代替普通的自黏毛氈圓片
  • 角撐架:5/8″×¾”10McMaster 網站商品編號#15275a51
  • 螺栓,M85/16”-1840mm1½”4)、50mm2”4)、60mm2½”2),附帶螺帽、墊圈,還有凸緣螺帽(2
  • 木螺釘:#6, 1-5/8″長(8
  • 單眼螺絲:M85/16″-182),附螺帽(4)以及非必要的銜螺帽(2
  • 方型管或方形實木條:長度1½”, 28″2);長度1″, 28″2
  • 波羅的海樺木夾板:厚度18mm,大小4’×8′
  • 彈力繩:8mm×18″2
  • 可調式彈力繩:8mm×18″
  • 發泡板芯:黑色,大小30″×40″2
  • 平板玻璃:3/8″厚、12″×16″2),在五金店又稱作強力玻璃。你可以在store.diybookscanner.org買到裁切好的,不要使用增透膜玻璃、防眩玻璃。
  • 鋁角:厚度1/20″、深度¾”、長度36″2
  • 油漆:啞黑色
  • 家具螺絲:1/4-20 × 2″M5×50mm,要找像Rockler #46707 #31823, rockler.com)這種有十字形暗銷的款式。
  • 束線帶:尼龍材質(6),也就是束帶

工具:

  • 線鋸或切割機:搭配¼”的刀片,推薦使用自動切割機,但用手動切割機或線鋸也可以。
  • 平底鑽嘴:長度22mm,用來鑽出軸承兜孔。在套件組中,已經幫你切好了,但如果你是DIY的,大小大約是7mm0.275”(長端短端都是)。
  • 六角扳手:4mm6mm,選適合的就好。
  • 可調式扳手
  • 螺絲起子:Phillips#2
  • 捲尺或直尺
  • 絕緣膠帶
  • 強力雙面膠帶:3M VHBScotch戶外強力膠帶都很強韌
  • 鐵皮剪



1. 切割木頭零件

  • DIY:在diybookscanner.org.下載設計圖的檔案DXF artwork,壓縮檔),草圖在ArchivistBookScanner_M3.dxf這個檔案裡,將草圖用CNC雕刻機或直接徒手用線鋸或刳刨工具裁切。

2. 零件上色

  • 為了使色調統一,把所有木頭零件都漆上黑色。我們推薦使用Rust-Oleum Painter’s Touch2XUltra Cover啞黑色的噴漆,或是刷上啞黑色的乳膠漆也可以。

3. 組裝基座

  • 如圖所示,將底座的橫條以家具螺絲組裝到側板上,螺絲先不要鎖緊,用手把它旋進去就好。然後再把另一片側板也裝上,當你確定整個底座跟側板的位置都平整對齊之後,用工具把螺絲整個旋緊,確保它們固定好了。DIY:用來鎖底座橫條的螺絲可用鑽尾螺絲代替。

4. 組裝滑輪

  • 把各部位組件如圖組裝在一起。左邊的內側要裝上一個滑輪,將一個40mm M8的輪栓旋入此滑輪,然後再旋上一個螺帽,確定螺栓與滑輪鎖緊了。將滑輪跟左邊的側板擺在一起,然後用一個M8凸緣螺帽將其鎖緊(記得使用扳手)。DIY:也可以用5/16″-18的螺絲。
  • 右邊則是內側與外側都需要在側板上安裝滑輪,先從60mm M8的全螺紋六角螺絲開始,由左到右,就像做三明治一樣組合滑輪吧,順序如下:螺絲→滑輪→螺帽→木頭部分→滑輪→鎖上螺帽;如此一一組合好後,就用扳手把它們一起鎖緊。DIY:如果你沒有M8 60mm螺絲,可以用5/16″-18螺栓或短的全螺栓代替。

5.組裝彈性繩的安裝點

  • 在這個步驟中,左邊的側板只有內側需要組裝,將一個螺帽旋進40mm M8螺絲裡,從左邊側板的外側把螺絲旋入,然後從內側旋入一個凸緣螺帽,記得在螺帽與木板之間留下¼”的距離。DIY:5/16″-18也螺絲適用於此。
  • 右側則是內側與外側都要有組裝點。將一個螺帽旋進60mm M8的全螺紋六角螺絲,直到在螺帽與螺絲的頭之間只剩¼”的距離,從右邊側板的內側把剛剛的螺絲與螺帽旋入,然後用一個螺帽固定,再把一個凸緣螺帽旋上螺絲,直到凸緣螺帽與M8螺帽間只剩約¼”的距離。DIY:你也可以用5/16″-18螺絲或短的全螺栓代替。

6.鎖上書籍撐架的支撐器

  • 用一個40mm M8的螺絲穿過左邊側板的外側,組裝上書籍撐架的升降器,然後用一個翼型螺帽將其鎖緊,讓書籍撐架升降器可以確實固定,但也有轉動的空間。DIY:在此也可使用5/16″-18螺絲。

7.黏上毛氈(非必要)

  • 在側板的邊條上加毛氈,這等於是在升降器與側板之間加一個小軟墊,非必要,但這樣可以善待你的書,我們推薦你也這麼做。

8.組裝書撐滑輪

  • 將書撐滑輪與升降器用家具螺絲鎖在一起,同時確定它們的高度相同、平整,將組合好的部分跟掃描器的底座組裝在一起,升降器剛好會位在側板上的減載孔上。注意,螺絲一定要吃進木頭裡。DIY:可以用鑽尾螺絲代替。

9.裝上升降臂

  • 608ZZ款的凸緣滑輪裝進四個升降臂的兩側,用手的力量應該就可以把他們塞進去了,要不然用槌子或大部頭的精裝書應該都可以把它們請進去。DIY:可以考慮用一般的滑板滑輪組,更方便取得。
  • 50mm的帶護蓋螺絲穿過短臂的滑輪,在凸出的螺絲那端加上一個墊圈,把短臂、升降器跟側板連接在一起,用螺絲與凸緣螺帽鎖上,先用手指稍微鎖上就可以了。DIY:可用長度2″ 5/16″-18螺絲代替。
  • 注意:右邊的長臂有一個組裝孔,而左邊的長臂沒有,要注意左右的分別,不要搞混了。
  • 將一個50mm的帶護蓋螺絲旋進右邊長臂的組裝孔裡(帶護蓋螺絲的頭會在掃描器的內側),加一個墊圈,將一個螺帽旋到底,然後再旋一個凸緣螺帽。
  • 所有升降臂都裝好以後,用扳手把每個凸緣螺帽都轉緊,要注意,轉到覺得緊了就好,如果轉得太緊,滑輪可能會因此而無法滑動。
  • 非常好!馬上來試試升降的效果吧,照理來說升降的感覺應該要很流暢,如果感覺卡卡的,可能就是把螺帽旋的太緊了。如果它會晃來晃去,就代表旋的不夠緊(如果你覺得升降器用起來很重,那是因為我們還沒裝上彈力繩。)

10.裝上升降把手

  • M8螺帽各裝到2個單眼螺絲上,然後將單眼螺絲從把手有凹陷的那一側放進去,這樣單眼螺絲的「眼」就會與把手平行,將單眼螺絲用螺帽鎖緊,再旋上一個銜螺帽。(銜螺帽可以避免你的手被單眼螺絲戳到,非必要。) 
  • 將把手用家具螺絲固定到升降臂的兩個長臂上。(銜螺帽朝外,朝向使用者。)DIY:如果你的把手為木製,請以#6 1-5/8″木螺絲代替。

11.組裝書撐底座

  • 把50mm M8的螺絲組裝上608ZZ款凸緣滑輪,再裝上墊圈,把十字形暗銷裝進書撐底座銷孔裡,把銷頭上的溝槽,與相對應的銷孔對準排列好,旋入準備好的M8螺絲,剛開始操作可能會有點難上手,旋緊以後再多轉四分之一圈,剩下的三個滑輪就重複以上步驟安裝。DIY:可以用一般的滑板滑輪,並使用#6 1-5/8″木螺絲代替螺絲。
  • 如果組裝好的書撐底座跟老舊的餐桌一樣亂晃、不穩,把螺絲稍微轉鬆,然後將底座放在平整的桌面上,再重新轉緊螺絲。

12.組裝書撐頁

图片

  • 如圖所示,將書撐角組裝到書撐頁上,書撐角有凸出的那一側應該是內側,兩個凸出的地方是面對面的。
  • 用槌子把書撐角整個錘進放置槽裡,可以用力敲不用擔心,我們甚至推薦你用膠錘或肉錘來把它敲進去。

13.組裝書籍撐架

  • 把腳踏車快拆穿過兩個書撐角中間的洞,旋緊螺帽來把它夾緊。DIY:可以用螺紋栓代替快拆。
  • 把組裝好的書撐頁與書撐角放到書撐底座的溝槽裡,把書撐頁放成V字形。為了使用方便起見,快拆夾子的部分面向使用者比較好,持續調整快拆夾子,直到整個書籍撐架感覺很穩固,現在,你可以隨意的打開快拆夾子,滑動書籍撐架來迎合不同書本的書脊了。

14.鎖上前後板與相機座

  • 拿起前板(或是後板,它們其實一模一樣),然後用家具螺絲把它鎖上相機座,接著再鎖後板;要記得先別把螺絲鎖太緊,你才能在進行下一步驟前順利調整相機的位置,如果發現相機無法調整位置,把螺絲稍微轉鬆一點吧。DIY:在這邊最好使用跟套件組相同的零件;50mm1/4-20M5家具螺絲以及十字形暗銷,讓你能夠依需求自由調整這個部位。

15.安裝玻璃

  • 把玻璃板的兩個短邊都貼上絕緣膠帶,盡量讓玻璃的兩面露出來的膠帶寬度相同,做出可以置放在木板上的間距,這層膠帶也可以避免玻璃板被等一下要組裝上去的金屬撐架磨損。
  • 把兩片玻璃放成斜角,然後用5.6段膠帶把它們黏在一起,這樣兩片玻璃之間會有一些空間,在你把它放上金屬撐架後就會剛好吻合。

16.安裝玻璃(續)

  • 把放置相機的金屬撐架倒過來,尖端那面朝上,把黏好的玻璃板按斜角的形狀放上去,兩片玻璃間的間隙要剛好吻合金屬撐架的陵線。
  • 把整個玻璃板的邊緣與撐架的木框貼合。

17.安裝撐架

  • 把角撐架輕輕地放到玻璃與撐架木框的接合處,不要太用力,否則可能會把玻璃弄破,把角撐架用螺絲固定到木框上,把同一側的所有螺絲孔一次鎖好,不要兩邊輪流鎖,才不會不平。DIY可使用5/8″的不鏽鋼角撐架
  • 在鎖上角撐架時,你可能會發現角撐架跟木框有點跑掉,把螺絲旋鬆,重新用手把角撐架與玻璃固定好,再鎖一次螺絲,通通鎖好以後再稍微把每個螺絲都旋緊一點。
  • 最後把兩片玻璃間固定的5.6段膠帶撕下來。

18.組合在一起

  • 書籍撐架是可以整個拿出來的,所以把書本放上去很容易;暫時先把它拿開。
  • 把整個相機撐架與玻璃板的組合拿起來,尖端朝下,把它的兩邊插進整個基座兩側的溝槽裡放好,整個相機撐架都是對稱的,所以前後方向無所謂。放的時候要小心,最好找個朋友幫忙,不然把玻璃打破就慘了。
  • 將十字形暗銷裝到側板上,就像之前的步驟,把溝槽與銷孔對準,旋入家具螺絲然後轉緊,讓前板與側板固定在一起,以上步驟要重複三次。
  • DIY:可以使用#6 1-5/8″木螺絲代替。

19.勾上彈力繩

  • 先把升降器的卡榫鎖上,書籍撐架才不會在你把彈力繩勾上去的時候彈起來。把彈力繩勾上右邊內側的安裝點,將彈力繩繞過滑輪,然後勾到升降把手上的勾孔,另一邊也重覆這幾個步驟。
  • 現在你可以輕鬆的升降你的書籍撐架了。

20.裁切發泡板芯

  • 圖片中就是你下載的設計圖檔案LightModulePanels_Need2Ea.dxf,根據這個設計圖把發泡板芯裁切成如圖的形狀、大小。

21.把鋁片摺出適當角度

  • 如照片中所示,把兩片鋁片量出適當的長度,並標示出要裁剪、折疊的部分。
  • 用鐵皮剪裁剪鋁片。
  • 然後就可以把鋁片依你標示出的摺線折疊起來,做成托架,你可以用扳手幫忙,壓出更清楚的摺線。(如果你是買套件組,這個部分已經是現成的了。)

22.黏合在一起

  • 把摺好的鋁片跟發泡板芯用熱溶膠、強力膠或ab膠黏在一起,我們強烈建議使用3M VHB,在五金行跟老闆說你要「戶外強力膠帶」應該就能買到,它的堅韌度完全超乎你的想像。

23.固定燈具

  • 鑽出可以穿過束帶的孔,用來固定燈具的底座,兩側的孔各離邊緣2½”,中間的洞就打在其中央,因為我用的是發泡板芯,所以我直接把燈放置在最上方,然後用奇異筆標示出洞的位置。
  • 用束帶穿過標出的位置,裝上3個燈具底座。

24.減少反光

  • 在相機撐架的上方裝上6″×15″的發泡板芯,這可以避免相機的光線在你的書頁上造成反光,有沒有做這個步驟效果差異很大,請看照片。

25.下載Spreads,設定你的Pi

  • Spreads是一種軟體工具,它可以讓你的書籍掃描過程更有效率。這個軟體照顧到掃描過程中的許多細節:拍攝裝置的設定、拍攝過程的處理、將影像下載到你的裝置裡(Raspberry Pi上使用的影像叫做SpreadPi)。Spreads甚至還可以幫你把這些影像製作成適於電子書的檔案!如果你對於Spreads的使用有其他疑問,請上diybookscanner.org/forum,我們很樂意為你解答。
  • buildbot.diybookscanner.org下載SpreadsPi的映象檔,這些檔案應該已經包含了完整的Linux操作系統、完整安裝的Spreads,可以馬上使用。
  • 注意:SpreadPi映像檔是來自Raspbian操作系統,如果你要在Git上安裝它可能會有點困難,所以我們建議你直接下載我們特別製作的映象檔。

26.將SpreadsPi複製到SD卡

27.在相機上安裝CHDK

  • 在Pi上安裝了操作系統後,我們要來設定相機。從chdk.wikia.com/wiki/CHDK下載CHDK,在把它安裝到你的相機前,記得先閱讀使用手冊。(如果你使用的 Canon機型與上述不同,請先在CHDK網站上確定它是相容的機型。)
  • 使用STICK工具,把CHDK安裝到2號、3號SD卡裡,可以放進左右各一臺的相機。
  • 在這兩張卡的root裡各建立一個叫做OWN.TXT的檔案,左邊相機的那個OWN.TXT檔裡只輸入“odd.”這個字;右邊相機的OWN.TXT裡只輸入“even.”,然後把SD卡上面的鎖定榫鎖上,把這兩張SD卡分別放進左右兩臺相機裡。

28.相機開機

  • 在電源關閉的情況下,把相機裝上你的掃描器,將相機與Pi連接,然後Pi要連上網路。
  • 首先,打開相機電源,然後再把Pi打開,Pi開啟的過程大約需要2分鐘,因為它正在跑Spreads server然後從網路尋找你的IP位置,所以稍微等它一下吧。這個程序跑完以後,Spreads會在你的相機螢幕上顯示出你的IP位置,就可以開始使用了。

29.在瀏覽器上使用Spreads

  • Spreads有個很易於操作的網頁介面,只要確定是在同一個網域下,你可以使用任何裝置開瀏覽器使用Spreads。舉例來說,只要你的智慧型手機或平板連接了你家的wi-fi,你甚至可以用它們掃描。如果要連接上掃描器,就輸入顯示在相機螢幕上的IP位置。


30.掃描書籍

  • 點選掃描書籍(New Workflow),輸入你要掃描的書籍名稱,然後按下傳送(Submit),你會發現Spreads正在設定你的相機(也會有聲音),記得要設定相機的放大縮小範圍(zoom level),A1400IS應該設定在13

31.拍攝影像

  • Spreads的網頁介面上,點下中央的相機圖案開始拍攝,將書本翻頁後再繼續拍攝,然後就重複這個動作直到你拍完整本書。如果在這過程中你發現有拍得不夠好的,你可以在當下按重拍鈕(Retake)。如果你不喜歡拍出來的影像效果,或是發現相機的設定有問題,你可以按下右邊的設定鈕(Setting)來改變相機設定。

32.下載影像

  • 拍攝完成後,就可以按下綠色勾勾回到主畫面,然後按下載鈕(Download)從網站頁面存取影像來後製。

33.後製

  • 從掃描器直接存取出的檔案會是個包含所有影像的壓縮檔,將它們照順序重新命名,但這還不是一本電子書喔,真正的電子書應該看起來更精緻且更方便閱讀,所以你需要後製。
  • 我們準備了兩個好用的免費軟體包-Book Scan Wizard以及Scan Tailor,讓你拍攝出來的頁面更乾淨。經過後製,就可以把影像轉成可以在閱讀裝置上開啟的檔案類型了。
  • 未來我們打算在新版的SpreadPi加上後製的功能,可以在diybookscanner.org的論壇上與我們一起深入討論。

34.更進一步

  • 試著活用這台掃描器吧!持續關注我們的頁面,發現更多使用的小技巧。例如,用黑布、紙或是塑膠布遮蓋整個掃描器上所有會進光的地方,來完全避免反光,這超實用的。還不只這樣,如果你要電子化的書籍是藝術類的書(通常有許多圖片),可以考慮將燈具換成高顯色LED燈(high CRI LEDs);或是你要電子化的書比較小本,你可以重新調整相機,讓拍攝的範圍變小;如果想在掃描的同時可以把雙手空出來做其他事,可以把整個掃描器倒過來,在把手上裝個踏板,你就可以用腳來控制書本升降了。
  • 歡迎在下方的留言區與我們分享你使用DIY書籍掃描器的經驗與技巧!

(文:丹尼爾.里茲
(譯:孟令函)
原文

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