DE1524456C3 - Schaltung zum Erkennen von auf einem Aufzeichnungsträger aufgedruckten Zeichen und Umwandeln derselben in entsprechende Digitalsignale - Google Patents

Description

Aufzeichnungsträger aufgezeichnetes Zeichen »0« so- In Bewegungsrichtung hinter dem Abtastkopf 27

wie die durch den Abtastkopf davon abgeleitete cha- sind Führungen 29 und 30 vorgesehen, über welche

rakteristische Wechselspannung; die Kennkarte beispielsweise einem Sortiergerät

F i g. 3 bis 6 zeigen Details der erfindungsgemäßen od. dgl. zugeführt wird.

Schaltung. 5 Fig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab ein abzu-

Bei der Abtastschaltung nach F i g. I wird ein aus- tastendes Zeichen »0« sowie den zugehörigen charak-

zuwertender Aufzeichnungsträger, beispielsweise eine teristischen Wechselspannungsverlauf des durch den

Kennkarte 10, auf dem mehrere Zeichen 11 mit ma- Abtastkopf 27 erzeugten Ausgangssignals, wenn das

gnetischer Tinte aufgetragen sind, zwischen zwei Zeichen »0« durch den Magnetisierungskopf 22 ma-

Führungen 12 und 13 Antriebsrollen 14 bis 17 zu- io gnetisiert ist und in der durch den Pfeil 33 angege-

geführt. Die gezahnten Antriebsrollen 14 und 15, die benen Richtung an dem Abtastkopf 27 vorbeibewegt

aus einem nichtmagnetischen Material bestehen, wer- wird. Aus F i g. 2 geht hervor, daß alle Änderungen

den über einen Antrieb 20 von einem Synchronmotor in der Form des Zeichens »0« in Stufen von 0,03 cm

19 angetrieben, der die Kennkarte mit vorbestimmter auftreten. Andere Zeichenformen erzeugen selbstver-

Geschwindigkeit von beispielsweise 3,81 m/sec an 15 ständlich entsprechend andere Wechselspannungsver-

dem Abtastkopf 27 vorbeibewegt. laufe.

Die Zeichen werden dadurch identifiziert, daß die Da alle Änderungen der Zeichen in Stufen von Polarität und die relative Größe der durch den Ab- 0.03 cm auftreten und die Zeichen mittels des Syntastkopf 27 erzeugten Wechselspannung zu den ver- chronmotors 19 mit einer Geschwindigkeit von genau schiedenen Zeitpunkten/, bis /₈ bestimmt wird. Die 20 3,81 m/sec am Abtastkopf 27 vorbeigeführt werden, Wechselspannung für die Zahl »0« nach Fig. 2 be- treten demzufolge entweder positive oder negative sitzt mehrere Impulse, deren Pegel Bruchteile der Impulse von der Form des jeweiligen Zeichens entAmplitude des ersten im Zeitpunkt Z₁ auftretenden sprechend unterschiedlicher Amplitude in Zeitabstänpositiven Impulses betragen. Diese Pegel sind bei der den von 86,6 Mikrosekunden auf. Ferner können die Darstellung pernäß Fig. 2 willkürlich bei 15, 30, 45, 25 positiven und negativen Impulse nur an acht vorbe-60, 80 und 100 Vn der Vorderflanke des Impulses im stimmten Zeitpunkten auftreten, die mit Z₁ bis Z₈ beZeitpunkt Z₁ angenommen. Im besonderen Fall hängt zeichnet sind, da keines der ,Zeichen breiter als die ehe /.am aer erforderlichen Pegelgrößen von dem ^-Zahl »0« ist. Zu der Zeit Z₉ wird ein Rückstellimpuls Grad der Gleichartigkeit der Wechselspannungen^Sb, erzeugt, um einen Teil der elektrischen Schaltung zuaus denen ein bestimmter Wechselspannungsverlauf 30 rückzustellen, wie es im folgenden noch näher erfestgestellt werden soll. läutert wird.

Aus dem in F i g. 2 gezeigten Spannungsverlauf Zusätzlich ist der letzte durch ein Zeichen erzeugte geht hervor, daß die Zahl »0« dann identifizierbar Impuls immer negativ, obgleich der Zeitpunkt des ist, wenn ein negativer Impuls zur Zeit f., festgestellt Auftretens dieses negativen Endimpulses von der wird, dessen absolute Größe gleich oder größer als 35 Breite des betreffenden Zeichens abhängt, denn einige 80% der Vorderflanke des zur Zeit Z₁ auftretenden Zeichen sind schmäler als die Zahl »0«. Impulses ist, und wenn außerdem ein positiver Im- Gemäß der Fig. 3 und 4 wird das analoge Auspuls zum Zeitpunkt Z₇ mit einer absoluten Größe von gangssignal des Abtastkopfes 27 über Verstärker 35 gleich oder größer als 80 % des Vorderflankenimpul- und 37 einer Vorderflankentriggerschaltung 40 zugeses, außerdem ein negativer Impuls zum Zeitpunkt Z₈ 40 führt, die vorzugsweise einen Schwellwertverstärker mit einer Größe von gleich oder größer als der Vor- umfaßt, dessen Schwellwert so gewählt ist, daß eine derflankenimpuls und weiterhin das Fehlen von Im- falsche Triggerung durch Störungen verhindert wird, pulsen zu den Zeitpunkten/., bis Z₆ festgestellt wird. Der Schwellwertverstärker speist einen Impulsgene-In der Praxis jedoch würden solche strengen Ampli- rator, der einen durch_Gatter-gesteuerten Taktgeber tuden-Anforderungen eine große Menge von nicht 45 42 -ansteuert. Der Taktgeber 42 umfaßt einen bistabierkannten Zeichen zur Folge haben. Zusätzlich ist es - len Multivibrator, welcher einen Oszillator steuert, nicht notwendig, daß bei allen acht Zeitpunkten ein der alle 86,6 Mikrosekunden Ausgangsimpulse erSignal vorhanden oder nicht vorhanden ist, um z. B. zeugt, d. h., die Impulsfolge entspricht den Abstäneines von nur vierzehn möglichen Zeichen zu identi- den zwischen den aufeinanderfolgenden Zeitpunkfizieren. 50 ten /, bis /₈.

Es sei ferner bemerkt, daß ein positiver Impuls Der Taktgeber 42 speist einen Impulsgenerator 43,

immer zu dem Zeitpunkt Z₁ auftritt, wenn die Vorder- welcher zum Ansteuern eines achtstufigen Zählers 44

flanke des magnetisieren Zeichens an dem Abtast- vorgesehen ist. Zusätzlich steuert der Taktgeber 42

kopf 27 vorbeiläuft, so daß beim Zeitpunkt Z₁ niemals einen Spitzendetektor 46 an.

ein negativer Impuls auftreten kann. Aus diesem 55 Der Ausgang des Verstärkers 37 ist über ein Gat-

Grunde ist für die logische Schaltung kein Eingangs- ter 48 (F i g. 6) mit einem Spitzendetektor 49 verbun-

impuls erforderlich, der dem Zeitpunkt Z₁ entspricht. den. Das Gatter 48 wird durch einen Impulsgenera-

Die Spannrollen 16 und 17 bestehen aus nachgiebi- tor 50 aufgetastet, der durch den Taktgeber 42 in

gern Material und sind gegen die Rollen 14 und 15 Abhängigkeit von dem Ausgang des Schwellwertver-

Federn vorgespannt. Nahe der Spannrolle 16 ist ein 60 stärkers der Triggerschaltung 40 getriggert wird. Da-

Magnetisierkopf 20 zum Magnetisieren der magneti- her wird die Spitzenamplitude des ersten positiven

sierbaren Zeichen 11 der Kennkarte angeordnet. zum Zeitpunkt I₁ erzeugten Impulses jedes Zeichens

Durch die Führungen 24 und 25 wird die Kennkarte erfaßt und durch den Spitzendetektor 49 gespeichert,

vom Magnetisierungskopf 22 der Spannrolle 17 zu- Um sicherzustellen, daß der gespeicherte Spannungs-

geführt, welcher ein elektromagnetischer Abtastkopf 65 pegel nicht durch die von dem Verstärker 37 gelie-

27 zugeordnet ist, durch den eine dem magnetischen ferten und zu den Zeitpunkten Z₂ bis Z₈ auftretenden

Zeichen auf der Kennkarte entsprechende Ausgangs- Impulse gestört wird, ist der Impulsgenerator 50, der

spannung erzeugt wird. monostabiler Multivibrator sein kann, sj bemessen,

daß ein Auftastimpuls von beispielsweise etwa 65 Mikrosekunden Dauer erzeugt wird.

Die Ausgangsspannung des Spitzendetektors 49 wird einem Bezugsspannungsgenerator 51 zugeführt. Der Bezugsspannungsgenerator umfaßt eine Inverterschaltung und eine Vielzahl von Spannungsteilern, um passende Bezugsspannungspegel beider Polaritäten zu schaffen, die eine Größe von 15, 30, 40, 60, 80 und 100% der Spitzenamplitude des ersten zum Zeitpunkt t_x auftretenden positiven Impulses besitzen, welcher in dem Spitzendetektor 49 gespeichert wird. Der Bezugsspannungsgenerator 51 erzeugt daher ausgangsseitig Bezugsspannungspegel, die automatisch in der Größe in einem vorbestimmten Verhältnis zur Spitzenamplitude des ersten positiven Impulses eingestellt sind und immer unabhängig von dem jeweiligen tatsächlichen Pegel der analogen Ausgangsspannung des Verstärkers 37.

Jeder dieser Bezugsspannungspegel wird jeweils einem Eingang einer Vielzahl von Vergleichsschaltungen 53 zugeführt, von denen jede einer bestimmten Polarität und relativen Pegelgröße zugeordnet ist. Dem anderen Eingang jeder Vergleichsschaltung 53 wird jeweils die Ausgangsspannung des Verstärkers 37 zugeführt. Die Vergleichsschaltungen 53 erzeugen in üblicher Bauart ein digitales Ausgangssignal,,wenn die ein bestimmtes Zeichen repräsentierende Wecfrselspannung am Ausgang des Verstärkers 37 die richtige Polarität hat und ihre Amplitude die Größe des jeweiligen Bezugsspannungspegels überschreitet.

Der achtstufige Zähler 44 bekannter Bauart erzeugt in den Zeitpunkten f, bis t₈ Steuerimpulse mittels selektiv erregter Impulsgeneratoren 55. Der achtstufige Zähler 44 steuert gleichfalls eine Rückstellschaltung 57, die den Taktgeber 42 zurückstellt und den Spitzendetektor 49 löscht, so daß derselbe die Spitzenamplitude des von dem nächsten Zeichen erzeugten ersten positiven Impulses feststellen und speichern kann.

Die Bestimmung der Polarität und relativen Größe des Ausgangssignals des Verstärkers 37 zu den Zeitpunkten i, bis f₈ erfolgt durch Und-Schaltungen 60, deren einer Eingang an den Ausgang des entsprechenden Impulsgenerators 55 angeschlossen ist, während der andere Eingang je nach Polarität und der relativen Größe des Signals mit jeweils'einer der Vergleichsschaltungen 53 verbunden ist. Jede Und-Schaltung 60 steuert einen bistabilen Multivibrator an, dessen invertierte Ausgangssignale an Ausgangsklemmen 61 und 62 abnehmbar sind.

Um für die (+ 2¹⁵)-Und-Schaltung 60 ein Ausgangssignal an der Klemme 61 zu erzeugen — also dann, wenn ein bestimmtes Zeichen zur Zeit f₂ einen positiven Impuls ergibt, dessen Amplitude mindestens 15% der Amplitude des zum Zeitpunkt Z₁ auftretenden ersten positiven Impulses ist —, ist ein Eingangsimpuls sowohl von der (+ 15)-Vergleichsschaltung 53 und dem Impulsgenerator 55 mit der Bezeichnung »2« erforderlich. Falls durch ein Zeichen zu dem Zeitpunkt i₂ kein positiver Impuls erzeugt wird, tritt an der (+2¹⁵)-Klemme 62 in diesem Fall immer ein »Nicht«-Ausgangssignal auf.

In ähnlicher Weise zeigt ein an der Klemme 61 der (-2¹⁵)-Und-Schaltung 60 auftretendes Signal an, daß zum Zeitpunkt t₂ ein negativer Impuls mit einer absoluten Größe von mindestens 15% der Spitzenamplitude des ersten positiven Impulses aufgetreten ist, während ein »Nicht«-Signal an der Klemme 62 das Fehlen eines negativen Signals von einer solchen Größe zum Zeitpunkt J₂ angibt. Wie oben erwähnt, tritt ursprünglich immer ein positives Signal, d. h. ein »+1 «-Signal auf, das durch jedes Zeichen erzeugt wird, während der Endimpuls immer negativ ist, so daß » — 1«- und » + 8«-Signale niemals erzeugt werden können. Daher sind für »+1«-, » — 1«- oder » + 8«-Signale keine Und-Schaltungen 60 vorgesehen. Aus gewissen Kombinationen von Ausgangssignalen der Und-Schaltungen 60 kann damit ein bestimmtes Zeichen erkannt werden. Ausgewählte Kombinationen der Ausgänge der Schaltungen 60 werden mittels einer passenden logischen Matrix für die Zahlen »0« bis »9« und z. B. vier Stichwortsymbole an Und-Schaltungen 65 gegeben.

Falls alle möglichen Eingänge der Und-Schaltungen 65 zur Identifizierung eines Zeichens verwendet werden, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, daß dieses Zeichen genau und richtig festgestellt wird, jedoch werden auch viele Zeichen nicht gelesen oder zurückgewiesen. Andererseits tritt im Falle, in dem nur wenige, die Zeichen darstellende, digitale Signale zum Identifizieren eines Zeichens verwendet werden, eine verhältnismäßig geringe Zurückweisungsrate auf, jedoch wird dann auch oft falsch gelesen. Die Logik und Verschlüsselung, ^nit der die Amplitudenbewertung mit der höchst möglichen Erkennungssicherheit erfolgt, wird vorzugsweise empirisch gefunden. Natürlich muß die Ähnlichkeit zwischen dem Spannungsverlauf einer bestimmten Gruppe geprüft werden, damit festgestellt werden kann, ob die Zahl der Bezugsspannungspegel und/oder die Zahl der Zeitintervalle vergrößert werden muß. Ferner sollte die logische Gleichung bestimmt werden, nachdem der Spannungsverlauf unter typischen Rausch- und Verzerrungsbedingungen geprüft worden ist. Beispielsweise kann Rauschen durch Lücken oder äußere Tinte oder Farbe hervorgerufen werden, während eine ungenaue Lage der Zeichen auf dem Dokument eine zeitliche Verschiebung des Spannungsverlaufs zur Folge hat. Eine beispielsweise logische Gleichung für die Zahl »0« ist folgende:

Null = ( - 830). (+ 730). [( _ 230) + (+₇βο)]. (+6«) • (^3«) · (+5M) · (^6«) · [(+4«) + PS³⁵)]

Ein Strich über einem Ausdruck bezeichnet ein »Nieht«-Signal, d. h. ein Signal, das an der Klemme 62 der Schaltungen 60 erscheint. Der Ausdruck »( — 8³⁰)( + 7³⁰)« ist die »Und«-Kombination der einzelnen Signale und meint (-8³⁰) und ( + Ί³⁰), d.h., beide dieser Signale sind als Eingangsgrößen für das Zeichen »0« erforderlich. Der Ausdruck »0(-2³⁰) + (+7⁶⁰)« ist die »Oder«-Kombination der einzelnen Signale und meint ( —2³o) oder (+7³⁰), d. h., irgendeines dieser Signale stellt eine der erforderlichen Eingangsgrößen für das Zeichen »0« dar.

Wenn »Nicht«-Signale auftreten müssen, ist ein relativ hoher Pegel erforderlich, um zu verhindern, daß durch Nebengeräusche ein Zeichen nicht gelesen wird. Weiterhin wird für den Fall, für den ein relativ starkes (+7)-Signal von mindestens 60% vorhanden ist, kein (—2)-Signal benötigt. Ferner wird eine »0« auch dann gelesen, wenn die (—2)-, (+7)- und

(—8)-Signale bei 30% liegen, obgleich die (—2)- und (+7)-Signale mindestens '80 °/o und das (—8)-Signal mindestens 100% betragen sollte. Dem Rauschen ist bei derartigen niedrigen Signalpegeln durch die »Nicht«-Signale in der Logik Rechnung getragen. Die logischen Eingänge für die »Oe-Und-Schaltungen

65 sind in F i g. 4 gezeigt. Die »Oder«"-Eingänge werden durch Oder-Schaltungen 66 geschaffen.

Die Ausgangssignale der Und-Schaltungen 65 werden einem Zeichenverwertungsgerät 68 zugeführt, das ein Rechengerät, eine Sortiermaschine od. dgl. sein kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

509 651/20

Claims (2)

1 .2 schaltung, der diese Steuerimpulse des Taktgebers Patentansprüche: und diese Bezugsspannungspegel des Bezugsspannungsgenerators zugeführt werden und dort derart

1. Schaltung zum Erkennen von auf einem ausgewertet werden, daß nur dann an den für ein be-Aufzeichnungsträger aufgedruckten Zeichen und 5 stimmtes Zeichen charakteristischen Ausgängen die-Umwandeln derselben in entsprechende Digital- ser Vergleichsschaltung ein entsprechendes Digitalsignale, bei der mit einem Abtastkopf aus der signal auftritt, wenn die Amplitude der zu den vor-Relativbewegung zwischen Aufzeichnungsträger bestimmten Zeitpunkten erzeugten Zeichenimpulse und Abtastkopf eine Wechselspannung mit zu die Amplitude des jeweils zugeordneten Bezugsspanvorbestimmten Zeitpunkten auftretenden Zeichen- io nungspegels überschreitet.

impulse erzeugt wird, deren Amplitude für die in Es ist eine Schaltung dieser Art bekannt, bei der diesem Zeitpunkt abgetastete Zeichenfläche cha- die Bezugsspannungspegel jeweils von der maximalen rakteristisch ist, mit einem Taktgeber, der in Ab- Amplitude der abgetasteten Wechselspannung abgehängigkeit vom ersten Zeichenimpuls angesteuert leitet werden (US-PS 31 88 611). Diese bekannte ist und beginnend von diesem ersten Zeichen- 15 Schaltung besitzt den Nachteil, daß die Bezugsspanimpuls jeweils zu den vorbestimmten Zeitpunkten nungspegel gegebenenfalls auch von irgendwelchen Steuerimpulse erzeugt, mit einem Bezugsspan- Störspannungsspitzen der abgetasteten Wechselspannungsgenerator, in welchem von der über einen nung abgeleitet werden und dann falsch sind, wenn Pegeldetektor festgestellten Amplitude der ab- nämlich zufällig die höchste Amplitude dieser abgegetasteten Wechselspannung verschiedene, einen 20 tasteten Wechselspannung solche StÖrspannungsspitvorbestimmten Bruchteil dieser Amplitude aus- zen sind. In diesem Fall ist dann keine exakte Erkenmachende Bezugsspannungspegel erzeugt werden, nung des Zeichens mehr möglich. Ein weiterer Nach- und mit einer Pegel- und Logik-Vergleichsschal- teil dieser bekannten Schaltung ist, daß die Bezugstung, der diese Steuerimpulse des Taktgebers und spannungspegel erst am Ende eines vollen Abtastdiese Bezugsspannungspegel des Bezugsspan- 25 Vorganges abgeleitet werden können, da der Impuls nungsgenerators zugeführt werden und dort der- mit der höchsten Amplitude ja gegebenenfalls erst art ausgewertet werden, daß nur danaan den für der letzte Zeichenimpüts sein kann. Damit wird die ein bestimmtes Zeichen charakteristischen Aus- Zeitdauer, innerhalb welcher ein Zeichen eindeutig gangen dieser Vergleichsschaltung ein entspre- erkannt werden kann, unnötig groß,
chendes Digitalsigna! auftritt, wenn die Ampli- 30 Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung der tude der zu den vorbestimmten Zeitpunkten er- eingangs erwähnten Art so weiterzubilden und zu zeugten Zeichenimpulse die Amplitude des je- verbessern, daß die Erkennungssicherheit für die Zeiweils zugeordneten Bezugsspannungspegels über- chen erhöht wird.

schreitet, dadurch gekennzeichnet, daß Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schaltung

die Bezugsspannungspegel im Bezugsspannungs- 35 der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch

generator (51) von der Amplitude eines ausge- gelöst, daß die Bezugsspannungspegel im Bezugs-

wählten, zu einem vorbestimmten Zeitpunkt (z.B. spannungsgenerator von der Amplitude eines ausge-

ij) in bezug auf den ersten Zeichenimpuls auf- wählten, zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in bezug

tretenden Zeichenimpulses abgeleitet werden. auf den ersten Zeichenimpuls auftretenden Zeichen-

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- 40 impulses abgeleitet werden. Eine vorteilhafte Weiterkennzeichnet, daß zur Auswertung der Polarität bildung der erfindungsgemäßen Schaltung ergibt sich der Zeichenimpulse im Bezugsspannungsgenera- aus dem Unteranspruch.

tor (51) von der Amplitude des ausgewählten Durch die^Ableitung der Bezugsspannungspegel

Zeichenimpulses sowohl positive als auch nega- ·-von einem vorbestimmten Zeichenimpuls der abge-

tive Bezugsspannungspegel abgeleitet werden. ' 45 tasteten Wechselspannung, z. B. dem ersten auftretenden Zeichenimpuls, werden Fehlkennungen

praktisch ausgeschlossen, da der Bezugsspannungspegel immer von einejm_ganz-bestimmten vorbestimmten ZeichenimpuTs abgeleitet wird und damit immer

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Erken- 50 einen definierten Pegel besitzt. Fehlerkennungen nen von auf einem Aufzeichnungsträger aufgedruck- durch überlagerte Störimpulse oder ungenau erzeugte ten Zeichen und Umwandeln derselben in entspre- Zeichenimpulse können damit keine Fehlerkennunchende Digitalsignale, bei der mit einem Abtastkopf gen auslösen. Außerdem stehen die Bezugsspanaus der Relativbewegung zwischen Aufzeichnungs- nungspegel insbesondere dann, wenn sie vom ersten träger und Abtastkopf eine Wechselspannung mit zu 55 auftretenden Zeichenimpuls abgeleitet werden, sofort vorbestimmten Zeitpunkten auftretenden Zeichen- mit dem Beginn eines Abtastzyklus zur Verfügung, impulse erzeugt wird, deren Amplitude für die in die- und die Auswertung in der Pegel- und Logik-Versem Zeitpunkt abgetastete Zeichenfläche charakteri- gleichsschaltung kann deshalb schon vor Abschluß stisch ist, mit einem Taktgeber, der in Abhängigkeit dieses Abtastzyklus beginnen. Damit wird auch die vom ersten Zeichenimpuls angesteuert ist und begin- 60 Erkennungszeit wesentlich verkürzt,
nend von diesem ersten Zeichenimpuls jeweils zu den Die Erfindung wird im folgenden an Hand schevorbestimmten Zeitpunkten Steuerimpulse erzeugt, matischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit einem Bezugsspannungsgenerator, in welchem näher erläutert.

von der über einen Pegeldetektor festgestellten Am- F i g. 1 zeigt eine Abtastanordnung zum Abtaster,

plitude der abgetasteten Wechselspannung verschie- 65 aufgedruckter Zeichen von einem Aufzeichnungsträ-

dene, einen vorbestimmten Bruchteil dieser Ampli- ger, wie sie im Zusammenhang mit einer erfindungs-

tude ausmachende Bezugsspannungspegel erzeugt gemäßen Schaltung verwendet werden kann;

werden, und mit einer Pegel- und Logik-Vergleichs- F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab ein auf den