DE1549766B2 - Zeichenerkennungsgeraet - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Zeichenerkennungsgerät, in welchem aus der Änderung der Schwärzung der Zeichen senkrecht zur Abtastrichtung eine in Abschnitte unterteilte Wellenform erzeugt wird und aus der Zuordnung positiver und negativer Spitzen, die einen Schwellenwert überschreiten und von Nullwerten zu den Abschnitten dieser Wellenform die Zeichen erkannt werden. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Zeichenerkennungsgerät zum Lesen der sogenannten E13 B-Zeichen vorgesehen.

Mit einem Magnetkopf, dessen Spalt über die ganze Höhe eines Zeichens reicht, wird eine Wellenform erzeugt, wenn die Zeichen unter dem Lesekopf vorbeibewegt werden. Das dabei durch den Lesekopf erzeugte Signal ist proportional der Änderung des magnetischen Flusses an den Polen des Magnetkopfes, während die Zeichen abgetastet werden. Da die Verteilung der Tinte und damit des Flusses für jedes Zeichen charakteristisch ist, können aus den erhaltenen Wellenformen die einzelnen Zeichen erkannt werden.

Ein in der USA.-Patentschrift 3 114 131 beschriebenes Zeiclienerkennungsgerät benutzt für die Analyse der analogen Wellenform eine ternäre Größenklassifizierung. Nach diesem Schema werden die Maxima der Wellenform oder die Flanken der Maxima als Plus (über einer bestimmten positiven Größe), Minus (kleiner als eine vorbestimmte negative Größe) oder Null bestimmt. Die Zeichenerkennung beruht auf dem zeitlichen Auftreten dieser für jedes Zeichen ermittelten Größen. Um die Zeitsteuerung der WeI-lenformanalyse zu vereinfachen, werden Zeichen mit stilisierten geometrischen Formen verwendet, die eine leichte Zeitsteuerung ermöglichen. Nach diesem Prinzip ist jedes Zeichen der E13 B-Schriftart in eine vorbestimmte Zahl von vertikalen Abschnitten einheitlicher Breite unterteilt. Die Zeichen sind so entworfen, daß die Verteilung der Tinte nur an den Grenzen zwischen zwei Abschnitten eine merkliche Änderung aufweist. Amplitudenschwankungen der ermittelten Wellenform, die von diesen Änderungen in der Verteilung der Tinte herrühren, können nur zu bestimmten Zeiten während der Abtastung eines Zeichens auftreten.

Das bekannte Zeichenerkennungsgerät liefert eine zuverlässige Zeichenerkennung, wenn ideale oder wenigstens nahezu ideale Zeichen unter normalen Bedingungen abgetastet werden. Wenn jedoch die Zeichen in einem wesentlichen Merkmal von der Idealform abweichen, was durch Änderung der Tintenintensität, der Strichbreiten der Zeichen, durch Zeichenverstümmelung, durch Kleckse, durch Auspressen der Tinte usw. verursacht sein kann, oder auch dadurch hervorgerufen sein kann, daß die Transportgeschwindigkeit des Dokumentes leicht von der Nominalgeschwindigkeit abweicht, versagt die bekannte Erkennungsmethode.

Bei dem bekannten Zeichenerkennungsgerät wird auch die Zeichenanalyse auf die an der Vorderkante des Zeichens auftretende Amplitude bezogen, und unabhängig davon wird ein Zeitgenerator mit einer festen Frequenz angestoßen. Die so erzeugten Zeitsignale definieren die acht Zeichenabschnitte. Die Frequenz des Zeitgenerators wird auf die normale Fördergeschwindigkeit des Dokumentes abgestimmt und auf Zeichen, die genaue Kanten und normale Strichbreiten aufweisen. Leider sind jedoch ideale Zeichen und normale Abtastbedingungen nicht immer vorhanden. Die Folge ist, daß die Zeitsignale, die der Zeitgenerator liefert, oft nicht synchron mit den am Abtastkopf vorbeilaufenden Zeichenabschnitten sind. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Zeichenerkennung oft ebenso verringert wie durch ungenaue Bestimmung der Spitzenamplituden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zeichenerkennungsgerät zu schaffen, mit welchem die Spitzen der Wellenform auch bei Zeichenveränderungen und Änderungen der Transportgeschwindigkeit der Dokumente zuverlässig erkannt werden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator vorgesehen ist, der einem zu einem Ring geschalteten Zähler solche Treiberimpulse zuführt, daß die Ausgangssignale des Zählers die Abschnitte in Unterabschnitte unterteilen und daß durch die Unterabschnitt-Signale dieses Zählers die Verstärkung eines Verstärkers für die Wellenform derart gesteuert wird, daß sie in der Mitte eines Abschnittes am größten ist.

Nachstehend soll die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten und erläuterten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Zeichenerkennungsgerätes beschrieben werden.

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Ein Dokument 10, auf das magnetisierte Zeichen 3. Spitzen innerhalb einer bestimmten Zeit nach Beder E13 B-Schriftart aufgedruckt sind, wie z.B. hier endigung einer Zeichenabtastung auftreten,
das Zeichen 6, wird mittels üblicher Transportmittel Die Zeitsteuerung 400 erhält einen Impuls vom unter einem Magnetkopf 12, der einen einzigen lan- Spitzendetektor 300 der der Vorderkante jedes Zeigen Spalt aufweist, vorbeibewegt. Vor dem Magnet- 5 chens entspricht und löst eine Folge von Zeitsignalen kopf 12 kann in dem Weg des Dokumentes eine Ma- aus, die jeden der acht Abschnitte definieren. Die gnetisierungsvorrichtung vorgesehen sein. Die Länge Zeichenerkennung beim Gerät gemäß der Erfindung des Spaltes des Magnetkopfes 12 ist langer als die basiert auf einer Messung und Klassifizierung der Höhe der Zeichen. Das bei der Abtastung der Zei- Spitzenamplituden und nicht der Neigungen. Im chen erhaltene analoge Signal wird auf einer Leitung io Idealfall tritt jede Spitze im Signal ZA in der Mitte 14 einem Verstärker 16 zugeführt. Das Ausgangs- eines Abschnittes auf.

signal des Verstärkers 16 wird einer Normalisierungs- Die Signale, die die Abschnitte kennzeichnen, wer-

schaltung 18 zugeführt. Zweck der Normalisierungs- den benutzt, um die Integratoren 500 und 600 am

schaltung 18 ist es, jede Eingangswellenform auf Ende jedes Abschnittes zurückzustellen, um die Ab-

einen gemeinsamen Maßstab einzuregeln. Das Aus- 15 schnittsdaten in ein Spitzenklassifizierungsregister 700

gangssignal der Normalisierungsschaltung 18 wird einzugeben und die Torschaltung, die das von der

einem zweiten Verstärker 20 zugeführt, der das nor- Rückflanke verursachte Überschwingen abhält, im

malisierte Analog-Signal verstärkt und invertiert und Spitzendetektor 300 am Ende jedes Abschnittes zu-

auf der Leitung 22 ein Signal Z einem Verstärker rückzustellen. Außerdem erzeugt die Zeitsteuerung

100, dessen Verstärkung regelbar ist, einem Spitzen- 20 400 Signale, die jeden Abschnitt in acht gleiche

speicher 200 und einem Spitzendetektor 300 züge- Unterabschnitte unterteilen (Abschnitt 1 ist nur in

führt. vier Unterabschnitte unterteilt, weil seine Länge halb

Aufgabe des Verstärkers 100 ist es, die Spitzen- so groß ist, wie die Länge der anderen Abschnitte),

spannungen des analogen Signals Z selektiv zu ver- Diese Unterabschnitt-Signale A1' bis A 8' werden

stärken. Dadurch werden die Rauschstörungen ver- 25 benutzt, um die Verstärkung des Verstärkers 100 zu

ringert und die Zuverlässigkeit der Zeichenerken- regeln. Die Zeitsteuerung 400 erzeugt außerdem Si-

nung erhöht. Die Verstärkung des Verstärkers 100 gnale, die das Ende des achten Abschnittes jedes

wird durch Signale von der Zeitsteuerung 400 ge- Zeichens anzeigen. Diese Zeichenende-Signale wer-

regelt und ist am größten während den Zeiten, zu de- den benutzt, um den Spitzenspeicher 200 zurückzu-

nen Spitzenspannungen zu erwarten sind. Das selek- 30 stellen, eine Torschaltung im Spitzendetektor 300 zu

tiv verstärkte Analog-Signal ZA wird auf der Leitung öffnen und die Zeichenerkennung in der Zeichener-

24 einem Oben-Unten-Integrator 500 und einem kennungslogik 800 auszulösen.

Plus-Minus-Integrator 600 zugeführt. Der Oben-Unten-Integrator 500 integriert die

Der Spitzenspeicher 200 enthält einen Speicher- Teile des Analog-Signals ZA, die während jedes Ab-

kondensator zur Speicherung der negativen Spitzen, 35 schnittes auftreten. Der Oben-Unten-Integrator 500

die im Signal Z auftreten. Das bedeutet, daß der in besteht aus einem positiven Integrator und einem

dem Kondensator gespeicherte Wert immer gleich negativen Integrator und Mitteln, um die positiven

der maximalen negativen Spitze ist, die dem Eingang Teile eines Signales ZA dem positiven Integrator und

zugeführt worden ist. Nach der Abtastung jedes Zei- die negativen Teile des Signals dem negativen Inte-

chens wird der Spitzenspeicher 200 durch ein Signal 40 grator zuzuführen. Wenn ein Signal während eines

von der Zeitsteuerung 400 auf einen vorbestimmten Abschnittes überwiegend positiv ist (bezogen auf das

minimalen Wert zurückgestellt. Das Ausgangssignal ursprüngliche Eingangssignal auf Leitung 14) er-

des Spitzenspeichers 200 wird in der Normalisie- scheint am Ende eines Abschnittes am Ausgang ein

rungsschaltung 18 benutzt; außerdem stellt es die Oben-Signal. Wenn das Signal überwiegend negativ

Schwellenwerte im Spitzendetektor 300 und im Plus- 45 ist, erscheint am entsprechenden Ausgang ein Unten-

Minus-Integrator 600 ein. Signal. Am Ende eines jeden Abschnittes werden die

Der Spitzendetektor 300 liefert ein Ausgangssignal digitalen Daten auf den Oben- und Unten-Leitungen an die Zeitsteuerung 400, jedesmal, wenn eine gül- in den Speicherschaltungen des Spitzenklassifizietige negative Spitze in dem Eingangssignal Z festge- rungsregisters 700 gespeichert. Nachdem die Inforstellt wird. Eine gültige negative Spitze wird erzeugt, 50 mation gespeichert worden ist, werden die zwei Intewenn der Magnetkopf 12 auf einen Zeichenabschnitt gratoren 500 und 600 für die Bearbeitung des nächtrifft, der einen größeren Fluß erzeugt als der Ab- sten Abschnittes zurückgestellt,
schnitt, der vorher abgetastet wurde. Der Spitzen- Der Plus-Minus-Integrator 600 enthält einen posidetektor300 erzeugt einen Ausgangsimpuls bestimm- tiven Integrator und einen negativen Integrator zum ter Dauer, jedesmal, wenn sich die Steigung des Si- 55 Integrieren der positiven und negativen Teile des gnals Z von Negativ nach Positiv ändert. Das ist nicht Eingangssignals ZA während jedes Abschnittes. Am nur dann der Fall, wenn der Magnetkopf 12 auf einen Ende jedes Abschnittes werden die Pegel der Ausechten Anstieg im Zeichenfluß anspricht, sondern gangssignale der zwei Integratoren mit einem Schwelauch nicht erwünschte Tintenreste eine Erhöhung lenwert verglichen, der abhängig ist von der Größe des Flusses erzeugen oder wenn Rauschen in der 60 des Signales, das zu dieser Zeit im Spitzenspeicher Schaltung störende Schwingungen im Signal Z er- 200 gespeichert ist. Wenn der Wert des positiven Inzeugt. Deshalb sind im Spitzendetektor 300 Tor- tegrators diesen Schwellenwert überschreitet, wird schaltungen vorgesehen, die eine Weiterleitung der ein Ausgangssignal auf der Minus-Leitung und kein Ausgangssignale verhindern, wenn 1. Spitzen auf- Ausgangssignal auf der Null- und Plus-Leitung ertreten, die eine bestimmte minimale Größe, die durch 65 zeugt. Wenn der Pegel, der im negativen Integrator den Spitzenspeicher 200 bestimmt ist, nicht über- am Ende eines Abschnittes gespeichert ist, den schreiten, 2. störende Spitzen auftreten, die durch die Schwellenwert überschreitet, wird ein Signal auf der Hinterkante einer gültigen Spitze verursacht sind, Plus-Leitung erzeugt und keine Signale auf der Null-

und Minus-Leitung. Wenn die Ausgangssignale sowohl des positiven als auch des negativen Integrators unterhalb des Schwellenwertes am Ende des Abschnittes liegen, wird ein Signal auf der Null-Leitung erzeugt und keine Signale auf den Plus- und Minus-Leitungen. Am Ende eines Abschnittes werden die Signale auf den Plus-, Null- und Minus-Leitungen in Speicherelementen des Spitzenklassifizierungsregisters 700 gespeichert.

Die oben beschriebenen Spitzenklassifizierungen sind in F i g. 2 erläutert. Das Signal Z wird durch die Abtastung der Zahl 48 erzeugt. Die senkrechten Linien bezeichnen die acht Abschnitte, die durch die Zeitsteuerung 400 definiert werden. Die Plus- und Minus-Schwellenwerte, die durch den Spitzenspeicher 200 eingestellt werden und im Plus-Minus-Integrator 600 verarbeitet werden, sind mit X und Y gekennzeichnet. Sie sind über dem selektiv verstärkten Signal ZA dargestellt. Das Null-Vergleichssignal, das in dem Oben-Unten-Integrator 500 verwendet wird, ist mit W bezeichnet. Rechts sind die neun Abschnittsbedingungen, die von den Ausgängen der Integratoren 500 und 600 direkt erhalten oder abgeleitet werden, diesen Schwellenwerten graphisch zugeordnet. Die neun Bedingungen sind Plus, Minus, Null, Nicht-Plus ( + ), Nicht-Minus (=), Oben, Unten, Oben und Nicht-Plus (OB · +) und Unten und Nicht-Minus (U · =).

Das Spitzenklassifizierungsregister 700 hat insgesamt 49 bistabile Speicherelemente. Sieben dieser Speicherelemente sind jedem der Abschnitte 2 bis 8 zur Speicherung der neun Abschnittsbedingungen, die für jede dieser Abschnitte während der Zeichenabtastung erzeugt worden sind, zugeordnet.

Die Zeichenerkennungslogik 800 enthält mehrere Koinzidenzschaltungen, zur Prüfung der in dem Spitzenklassifizierungsregister 700 während der Abtastung jedes Zeichens gespeicherten Signale. Ein Ausgangssignal, das das Zeichen kennzeichnet, erscheint auf der Leitung 26 abhängig von dem Signalmuster, das im Spitzenklassifizierungsregister 700 kurz nach Beendigung einer Zeichenabtastung gespeichert ist.

Wenn die Vorderkante eines Zeichens unter den Spalt des Magnetkopfs 12 gelangt, wird auf der Leitung 14 ein positives Signal erzeugt, das dann als negatives Signal Z auf der Leitung 22 erscheint. Die Amplitude dieser Spannungsspitze wird im Spitzenspeicher 200 gespeichert. Diese Spannungsspitze veranlaßt außerdem den Spitzendetektor 300, die Zeitsteuerung 400 anzuschalten. Am Ende des Abschnittes 1, das durch die Zeitsteuerung 400 definiert wird, werden die Torschaltung zur Unterdrückung des durch die Rückflanke verursachten Überschwingens im Spitzendetektor 300 und die Integratoren 500 und 600 zurückgestellt. Die Ausgangssignale der beiden Integratoren werden zu dieser Zeit nicht im Spitzenklassifizierungsregister 700 gespeichert, da die während des Abschnittes 1 aufgenommene Information für alle Zeichen ungefähr gleich ist und daher für die Erkennung nicht wertvoll ist.

Während des Abschnittes 2 bestimmen die Integratoren 500 und 600 das Integral des Signals ZA. Die Zeitsteuerung 400 bewirkt, daß die Verstärkung des Verstärkers 100 in der Mitte dieses Abschnittes auf einen maximalen Wert ansteigt und dann auf seinen minimalen Wert zurückgeht, so daß eine im Signal Z vorhandene Spannungsspitze während des AbSchnittes 2 in dem Signal ZA besonders hervorgehoben wird. Am Ende des Abschnittes 2 wird dem Spitzenklassifizierungsregister 700 ein Zeitsignal zugeführt, das bewirkt, daß die Bedingungen, die an den Ausgängen der Integratoren 500 und 600 erscheinen, in den Speicherelementen für den Abschnitt 2 gespeichert werden. Hier werden wieder die Integratoren 500 und 600, wie auch die Torschaltungen, die das durch die Rückflanke hervorgerufene Überschwingen unterdrücken, zurückgestellt.

Auf entsprechende Weise wird das Signal ZA während der nachfolgenden Abschnitte 3 bis 8 analysiert. Mit dem Ende des Abschnittes 8 ist die Abtastung des Zeichens beendet und die Zeichenerkennungslogik 800 liefert ein Ausgangssignal auf der Leitung 26 abhängig von der im Spitzenklassifizierungsregister 700 gespeicherten Information. Wenn ein Ausgangssignal vom Spitzendetektor 300 zeitlich gegenüber der Mitte eines Abschnittes verschoben ist, in dem es entsprechend der Zeitbasis der Zeitsteuerung 400 erscheinen müßte, wird eine Zeitregelung durchgeführt, um die Zeitsteuerung 400 wieder mit der Eingangswellenform zu synchronisieren.

Beschreibung der Einzelteile
Zeitsteuerung 400 (F i g. 7)

Jedes Spitzenausgangssignal PK vom Spitzendetektor 300 wird dem Ein-Eingang einer bistabilen Kippschaltung 401 zugeführt. Dieses Eingangssignal bewirkt, daß der Eins-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 401 positiv und der Null-Ausgang negativ wird. Das Eins-Ausgangssignal stößt einen Oszillator 402 an, der beginnt, einem Zähler 403 eine Folge von gleichartigen Treiberimpulsen (in F i g. 3 mit OSZ bezeichnet) zuzuführen. Der Zähler 403 besteht aus acht bistabilen Kippschaltungen. Der Zähler 403 arbeitet so, daß die Eins-Seite immer nur einer einzigen bistabilen Kippschaltung positiv ist. Jeder Treiberimpuls vom Oszillator 402 bewirkt, daß die jeweils positive bistabile Kippschaltung negativ wird und damit die nächste bistabile Kippschaltung im Zähler 403 positiv wird. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, wie Treiberimpulse vom Oszillator 402 zugeführt werden. Die acht Unterabschnitt-Signale Al' bis A 8' des Zählers 403 sind in Fig. 3 dargestellt und definieren jeden der acht Unterabschnitte eines Abschnittes. Am Ende eines jeden Zeichens wird der Zähler 403 in seine A 4'-Stellung gebracht, so daß das erste Spitzenausgangssignal PK des nächsten Zeichens den Zähler 403 veranlaßt, sein Fortschalten mit dem Unterabschnitt-Signal A 5' zu beginnen. Ein üblicher Binärzähler 404, der hier Abschnittzähler genannt wird, zählt das Auftreten der A l'-Unterabschnitt-Signale. Der Anfang jedes Unterabschnitt-Signals A1' kennzeichnet den Beginn jeder der Abschnitte 2 bis 8. Die Ausgangssignale Cl, C 2 und C 3 von den Stufen 2°, 2¹ und 2- stellen eine Abschnittszählung dar. Wie in F i g. 3 gezeigt, sind während des ersten Abschnittes die Zähler-Ausgangssignale Cl bis C 3 alle Null. Wenn das erste Signal Al' auftritt, läßt eine Und-Schaltung 410 einen Treiberimpuls über eine Oder-Schaltung 412 zum Abschnittzähler 404 hindurch, der diesen auf Eins einstellt. Diese Einstellung bleibt für die Dauer des Abschnittes 2 bestehen, bis das Unterabschnitt-Signal A V ein zweites Mal auftritt, und die Oder-Schaltung 412 einen zweiten Treiberimpuls abgibt, der den Abschnittzähler 404 in die Einstellung 21 bringt. Diese

Einstellung, bei welcher die Ausgangsleitungen Cl und C 3 negativ sind und C 2 positiv, bleibt für die Dauer des Abschnittes 3 erhalten. Wenn das Unterabschnitt-Signal A V achtmal aufgetreten ist, was mit dem Ende des achten Abschnittes zusammenfällt, gibt der 2⁴-Ausgang des Abschnittzählers 404 ein positives Signal ab, das eine bistabile Kippschaltung 409 einstellt und die bistabile Kippschaltung 401 zurückstellt. Das Rückstellen der bistabilen Kippschaltung 401 bewirkt, daß der Zähler 403 in die Stellung A 4' geschaltet wird und daß der Oszillator 402 ausgeschaltet wird, so daß der Zähler 403 in der Stellung A 4' verbleibt. Durch die Rückstellung der bistabilen Kippschaltung 401 wird außerdem der Abschnittzähler 404 in seinen Null-Zustand zurückgestellt.

Der positive Spannungssprung, der am 2⁴-Ausgang des Abschnittzählers 404 erzeugt wird, stößt monostabile Multivibratoren 413 und 414 an. Der monostabile Multivibrator 413 erzeugt ein Signal I (F i g. 2), dessen Dauer dem minimalen Abstand entspricht, der zwischen zwei Zeichen unter ungünstigsten Bedingungen auftreten kann. Das Signal I wird in dem Spitzendetektor 300 benutzt, um die Erzeugung von Spitzenausgangssignalen PK zwischen zwei Zeichenabtastungen zu verhindern.

Der monostabile Multivibrator 414 (F i g. 7) erzeugt ein Signal RP (F i g. 2), das benutzt wird, um den Speicherkondensator im Spitzenspeicher 200 zurückzustellen. Am Ende des Signales RP erzeugt ein monostabiler Multivibrator 422, der durch einen Inverter 421 angestoßen worden ist, ein Signal CR, das eine Torsteuerung des Ausgangssignals aus der Zeichenerkennungslogik 800 bewirkt.

Jedesmal, wenn das Unterabschnitt-Signal A 8' positiv wird, stößt es einen monostabilen Multivibrator 415 an, der ein Signal S erzeugt. Wenn das Signal S beendet wird, wird ein monostabiler Multivibrator 417 über einen Inverter 416 angestoßen und erzeugt ein SignalIR. Wie in Fig. 3 gezeigt, erscheinen die Signale S und IR jeweils am Ende eines Abschnittes, S direkt vorher und IR direkt nachher. Das erste dieser beiden Signale wird benutzt, um den Übergang der Abschnittsbedingungen auf den Ausgangsleitungen der Integratoren 500 und 600 in das Spitzenklassifizierungsregister 700 zu bewirken. Das Signal IR stellt die Integratoren 500 und 600 und den Speicherkondensator im Spitzendetektor 300 zurück. Aufgabe der bistabilen Kippschaltung 409 und der Und-Schaltungen 410 und 411 ist es, den Abschnitt 1 unter bestimmten Bedingungen zu verlängern, was durch ein Signal GA vom Spitzendetektor 300 angezeigt wird. Dieses Signal öffnet die Und-Schalrung 410, um das Zeitsignal für den Abschnitt 3 zu dem Abschnittzähler 404 hindurchzulassen. Wenn der Abschnitt 2 einmal begonnen hat, wird der positive Spannungssprung an dem 2°-Ausgang des Abschnittzählers 404 zum Zurückstellen der bistabilen Kippschaltung 409 benutzt. Danach werden für die Dauer dieses Zeichens die Treiberimpulse über die Und-Schaltung 411 geleitet.

Die Aufgabe der Und-Schaltungen 407 und 405, der Oder-Schaltung 408 und des Inverters 406 ist, die Zeitregelung unter bestimmten Bedingungen, abhängig von einem Spitzenausgangssignal PK, das nach dem ersten solchen Signal für ein Zeichen auftritt, auszulösen. Eine Zeitregelung wird durchgeführt, wenn die nachfolgenden Spitzenausgangssignale PK nicht ungefähr in der Mitte eines Abschnittes, der durch die Unterabschnitte A 4 und A S definiert ist, auftritt.

Verstärker 100 mit regelbarer Verstärkung (F i g. 6)

Der Verstärker 100 erhält das invertierte analoge Eingangssignal Z vom Verstärker 20 über die Leitung 22 und verstärkt dieses selektiv, um ein analoges Ausgangssignal ZA zu erzeugen. Spannungsspitzen im Signal Z, die in der Nähe der Mitte einer Zone auftreten, die durch die Zeitsteuerung 400 definiert ist, werden in dem Signal ZA überhöht. Störende Spannungsspitzen, die zwischen gültigen Spitzen auftreten, erhalten nicht den gleichen Grad der Verstärkung im Verstärker 100, so daß deren Einfluß auf die Integratoren 500 und 600 vermindert wird. Den Unterschied zwischen Z und ZA kann man in Fig. 2 erkennen. Der vertikale Maßstab für die Darstellung von ZA ist zusammengedrückt, um Platz zu sparen.

Das Eingangssignal Z wird der Basis eines ersten Transistors 101 zugeführt, und das Ausgangssignal ZA wird vom Kollektor eines zweiten Transistors 102 abgenommen. Die Transistoren 101 und 102 bilden zusammen einen rückgekoppelten Stromverstärker. Die Verstärkung dieses Verstärkers wird durch die Impedanz bestimmt, die an den Emitter des Transistors 102 angeschaltet ist. Um diese Impedanz zu verändern, steuern die Schalttransistoren 104, 105 und

106 die Ausschaltung von Parallelwiderständen 107, 108 und 109 an den Emitterkreis des Transistors 102 abhängig von den Zeitsignalen von der Zeitsteuerung 400.

Die Verstärkung des Verstärkers 100 ist am größten, wenn alle drei Widerstände 107, 108 und 109 durch Einschalten aller drei Schalttransistoren 104, 105 und 106 in den Emitterkreis eingeschaltet sind. Dies ist der Fall, wenn die Basen dieser Schalttransistoren negativ sind, weil keine der drei Oder-Schaltungen 110, 111 und 112 ein Ausgangssignal abgibt. Dies geschieht während der Unterabschnitte A 4 und AS, während der keine der Oder-Schaltungen 110, 111 oderll2 ein (Eingangs-)Signal AΓ bis A 8' erhält.

Am Anfang und am Ende jedes Abschnittes ist die Verstärkung des Verstärkers 100 auf einem Minimum, da während der Unterabschnitte A1 und A8 alle drei Oder-Schaltungen 110, 111 und 112 ein Ausgangssignal abgeben und damit alle drei Schalttransistoren 104, 105, 106 gesperrt sind. Während der Unterabschnitte A 3 und A 7 sind die Widerstände

107 und 108 in den Emitterkreis eingeschaltet, wodurch sich die Verstärkung auf einem mittleren Wert befindet. Während der Unterabschnitte A 3 und A 6 ist nur der Widerstand 107 eingeschaltet, so daß sich die Verstärkung auf einem zweiten Zwischenwert, der höher ist als der erste, befindet. Die Verstärkung des Verstärkers 100, die abhängig von den Zeitsignalen ist, ist in F i g. 3 dargestellt. Der Transistor 103 wird benutzt, um den Arbeitspunkt des Transistors 102 zu stabilisieren. Um die in Fig. 3 dargestellten Verstärkungswerte zu erreichen, ist der Widerstand 108 etwa doppelt so groß wie der Widerstand 107, und der Widerstand 109 ist ungefähr 2,4mal so groß wie der Wert des Widerstandes 107.

Wirkungsweise Normale Geschwindigkeit des Dokumentes (F i g. 3)

Die Wirkungsweise des Zeichenerkennungsgerätes bei normaler Transportgeschwindigkeit des Dokumen-

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tes und idealer Zeichendarstellung wird nachfolgend an Hand der Fig. 1, 3 und 7 beschrieben. Im oberen Teil der F i g. 3 ist das auf der Leitung 14 erzeugte analoge Eingangssignal, wie es durch den Magnetkopf 12 beim Abtasten des Zeichens 8 bei normaler Transportgeschwindigkeit des Dokumentes erzeugt wird, dargestellt. Normale Transportgeschwindigkeit bedeutet, daß die Abschnitte, die durch den Oszillator 402 und den Zähler 403 erzeugt werden, genau der Zeitunterteilung der Zeichenabschnitte unter dem Magnetkopf 12 entsprechen. Die am Anfang stehende Signalspitze α bewirkt, daß ein Spitzenausgangssignal PK vom Spitzendetektor 300 zur Zeitsteuerung 400 übertragen wird, wo dieses die bistabile Kippschaltung 401 einstellt und den Oszillator 402 zum Schwingen bringt. Die Treiberimpulse aus dem Oszillator OSZ schalten den Zähler 403 fort. Da der Zähler 403 vorher in den Zustand A 4' gebracht worden ist, ist das erste Unterabschnitt-Signal des Zählers 403 A 5'. Nach vier Unterabschnitten, während der die Unterabschnitt-Signale A 5' bis /48' erzeugt werden, erscheint ein Unterabschnitt-Signal A1', das den Abschnittzähler 404 von der Zähleinstellung Null in die Zähleinstellung Eins bringt. Damit ist der Abschnitt 1 bestimmt und der Abschnitt 2 beginnt. In F i g. 3 sind die Grenzen der Abschnitte in der Null-Achse der analogen Wellenform dargestellt. Diese Grenzpunkte werden durch das Umschalten des Abschnittszählers 404 abhängig von den Impulsen A1' definiert. Am Ende des Abschnittes 1 tritt ein Signal S auf, das zu dem Spitzenklassifizierungsregister 700 geleitet wird. Da sich der Abschnittszähler 404 jedoch zu dieser Zeit im Null-Zustand befindet, verändert das Signal S die Einstellung des Spitzenklassifizierungsregisters 700 nicht. Dadurch wird zum Ausdruck gebracht, daß die Bedingungen an den Ausgängen der Integratoren 500 und 600 am Ende des Abschnittes 1 die gleichen für alle '· Zeichen sind und deshalb für Erkennungszwecke nicht nutzvoll sind. Wenn der Abschnitt 2 beginnt, stellt ein Signal IR die Integratoren500 und 600 zurück und löscht außerdem den Speicherkondensator in der Torschaltung zur Unterdrückung der durch die Rückflanke verursachten Störungen des Spitzendetektors 300. In dem Abschnitt 2 steigt das analoge Eingangssignal bis zu einer zweiten positiven Spitze b an, die infolge der regelbaren Verstärkung des Verstärkers 100 als betonte negative Spitze im Signal ZA wiederkehrt. Die Spitze b erzeugt im Spitzendetektor ein zweites Spitzenausgangssignal PK, das der Zeitsteuerung 400 zugeführt wird. Dieses Signal hat keinen Einfluß auf die bistabile Kippschaltung 401, da sich diese bereits im Ein-Zustand befindet. Das Spitzenausgangssignal PK löst an der Und-Schaltung 405 für die Zeitregelung keinen Impuls aus, da diese Spitze während des Unterabschnittes A S auftrat als der Inverter 406 die Und-Schaltung 407 unwirksam machte.

Am Ende des Abschnittes 2, nachdem die zweite Spitze durch die Integratoren 500 und 600 integriert worden ist, befindet sich ein Signal auf der Oben-Leitung des Integrators 500 und ein zweites Signal befindet sich entweder auf der Plus- oder Null-Ausgangsleitung des Integrators 600. Da Signale auf den Cl-, Ü2~- und Ü3~-Ausgangsleitungen des Abschnittszählers 404 erscheinen, bewirkt das zweite Signal S, daß diese Bedingungen in die sieben Speicherelemente für den Abschnitt 2 im Spitzenklassifizierungsregister 700 eingegeben werden.

Während des Abschnittes 3 wird die negative Spitze c integriert; sie bewirkt, daß an den Integratorausgangsleitungen am Ende dieses Abschnittes Unten- und Minus-Signale vorhanden sind. Diese werden in die Speicherelemente für den Abschnitt 3 im Spitzenklassifizierungsregister 700 eingegeben. Durch die Spitze c wird im Spitzendetektor 300 kein Spitzenausgangssignal PK erzeugt, weil diese Spitze negativ ist und die Spitzenerkennschaltung im Spitzendetektor 300 auf negative Spitzen (die am Eingang des Spitzendetektors 300 als positive Spitzen auftreten) nicht anspricht.

Während der Abschnitte 4 und 5 wird durch den Plus-Minus-Integrator 600 eine Null-Bedingung erzeugt und durch den Oben-Unten-Integrator 500 entweder eine Oben- oder Unten-Bedingung. Die Bedingungen für Abschnitt 6 der eine positive Spitze d enthält sind Oben und wahrscheinlich Plus, obwohl auch eine Null an Stelle des Plus auftreten könnte. Für den Abschnitt 7 sind die erzeugten Bedingungen Unten und wahrscheinlich Null, da die Größe der negativen Spitze e wahrscheinlich nicht über den negativen Schwellwert im Plus-Minus-Integrator 600 hinausragt, der durch die größere Spitze b festgelegt worden ist. Während des Abschnittes 8 erzeugt die Spitze/ die Bedingungen Unten und wahrscheinlich NuU.

Am Ende des Abschnittes 8 wird der 2⁴-Ausgang des Abschnittzählers 404 positiv, wodurch die bistabile Kippschaltung 401 zurückgestellt wird, der Oszillator 402 ausgeschaltet wird und der Zähler 403 in die Stellung A 4' und der Abschnittzähler auf Null gestellt wird. Am Ende des Abschnittes 8 werden außerdem die üblichen Signale 5 und die Signale IR erzeugt. Außerdem werden die monostabilen Multivibratoren 413 und 414 angestoßen, um Signale I und RP (F i g. 2) zu erzeugen. Am Ende des Signals RP wird der Torimpuls CR durch den monostabilen Multivibrator 422 erzeugt, der die Zeichenerkennungslogik 800 öffnet, um ein Zeichenausgangssignal zu erzeugen.

Transportgeschwindigkeit des Dokumentes 10%
zu schnell (F i g. 4)

Wie unten an Hand der Fig. 1, 4 und 7 beschrieben, wird bei einer zu hohen Transportgeschwindigkeit die Zeitregelung eingeschaltet. Man erkennt in der F i g. 4, daß die analoge Wellenform, die durch das Abtasten des Zeichens 8 bei einer Geschwindigkeit, die 10% über der normalen liegt, im wesentlichen die gleiche Wellenform erzeugt wird, wie sie in der F i g. 3 dargestellt ist, jedoch ist die Wellenform in der F i g. 4 infolge der erhöhten Abtastgeschwindigkeit in der Zeitachse etwas zusammengedrückt.

Die Wirkungsweise des Zeichenerkennungsgerätes ist hier die gleiche, wie sie oben für den Normalfall der Geschwindigkeit beschrieben ist, bis zu dem Zeitpunkt, wo das dritte Spitzenausgangssignal PK durch die Spitze d erzeugt wird. Wegen der Zeitverschiebung tritt dieser Impuls im Unterabschnitt A1 auf. Da zu dieser Zeit der untere Eingang der Und-Schaltung 405 der Zeitsteuerung 400 vorbereitet ist, bewirkt das Spitzenausgangssignal PK, daß diese Und-Schaltung ein Eingangssignal für den Zähler 403 erzeugt, wodurch der Zähler 403 in die Stellung A 5' zurückgestellt wird. Wenn somit der nächste Treiberimpuls auftritt, schaltet der Zähler403 nach AS' und nicht nach Al' weiter. Der Zähler403 überspringt somit

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einige Einstellungen, wobei der Abschnitt 6 wesent- stärkungswert bringt, werden während des verlänlich abgekürzt wird und die Zeitsteuerung 400 wieder gerten Teils des Abschnittes 6 ausreichend genaue ungefähr in Synchronisation mit dem analogen Ein- Bedingungen erzeugt, so daß, wenn das zweite S-Sigangssignal gebracht wird. In Fig. 4 ist auch gezeigt, gnal für den Abschnitt 6 auftritt, die vorläufigen Bedaß in der Zeit, in der die Zeitregelung erfolgt, die 5 dingungen im Register 700 durch die endgültigen BeVerstärkung des Verstärkers 100 unmittelbar mit dem dingungen ersetzt werden.

Beginn des Abschnittes 6 auf seinen maximalen Ver- Jetzt ist die Wirkungsweise der Abschnittsausdehstärkungswert gebracht wird. nungsschaltungen (Teile 409, 410, 411 und 412 ge-Obwohl die Zeitregelung das Zeichenerkennungs- maß F i g. 7) der Zeitsteuerung verständlich. Wie gerät nicht genau auf das analoge Eingangssignal io bereits erwähnt, stören Ausgangssignale des Spitzensynchronisiert, reicht sie aus, um Zeichenerkennungs- detektors 300, die durch die Vorderkante einer Spitze fehler zu vermeiden. Für das richtige Erkennen des hervorgerufen worden sind, die Wirkungsweise nicht, Zeichens 8 muß während des Abschnittes 5 eine Null- da eine Zeitregelung stattfindet, wenn die Spitze aufBedingung und während des Abschnittes 6 eine tritt. Manchmal kann es jedoch vorkommen, daß Oben-Bedingung erzeugt werden. Aus der Fig. 4 er- 15 Schwingungen, die durch die Vorderkante hervorgekennt man, daß die positive Spitze d an der Trenn- rufen sind, mehr als vier Unterabschnitte vor der linie zwischen den Abschnitten 5 und 6 auftritt. Ohne ersten Spitze auftreten. Dies ist besonders dann mögdie Verstärkungsregelung des Verstärkers 100 würde lieh, wenn die Amplitude der ersten Spitze ungeder Teil der Spitze d im Abschnitt 5 eine Plus-Bedin- wohnlich groß ist. Die Zeitregelung kann in diesem gung statt einer Null-Bedingung hervorrufen. Da je- 20 Fall nicht wirksam werden, da, wenn das Unterabdoch die Verstärkung des Verstärkers 100 während schnitt-Signal A1' einmal aufgetreten ist, der Abdes Abschnittes 5 am niedrigsten ist, wenn die Größe Schnittzähler 404 in die Zählstellung Eins gebracht der Spitze d ihren höchsten Wert erreicht hat, wird wird, den Abschnitt 2 anzeigt und die erste Spitze diese Spitze in dem Signal ZA nicht überbetont, und fälschlicherweise als Spitze im Abschnitt 2 erkannt der Integrator 600 wird immer noch die erforderliche 25 ^{wird und alle} nachfolgenden Spitzen in entsprechen-Null-Bedingung erzeugen. Außerdem wird wahrschein- der Weise um einen Abschnitt verschoben erscheinen, lieh für den Abschnitt 6 eine Plus-Bedingung erzeugt, Um dies zu korrigieren, wird das Signal GA, das weil die volle Größe der Spitze in Abschnitt 6 nicht am Ausgang der Torschaltung des Spitzendetektors erscheint. Für das richtige Erkennen des Zeichens 8 300 erscheint, einem Eingang der Und-Schaltung 410 ist aber nur erforderlich, daß für den Abschnitt 6 eine 30 der Zeitsteuerung 400 zugeführt. Wie beschrieben, Oben- und keine Plus-Bedingung erkannt werden läßt diese Und-Schaltung 410 das Unterabschnittmuß. Signaled' vom Zähler403 zum Treibereingang des

Abschnittzählers 404 hindurch, um diesen mit dem

Transportgeschwindigkeit 10% unter normal Ende des Abschnittes 1 von der Zählstellung Null in /ρ,. ~\ 35 die Zählstellung Eins zu schalten. Das Signal GA ist *■ *' ' nahezu für die gesamte Länge der Vorderkante der Die in F i g. 5 dargestellte Eingangswellenform ist ersten Spitze e negativ. Ein Ausgangssignal des wieder analog der in F i g. 3 gezeigten, mit der Aus- Spitzendetektors 300, das durch ein Überschwingen nähme, daß ihr Zeitmaßstab ungefähr um 10% ge- an dieser Vorderkante auftreten sollte, kann den Abdehnt ist. Die Wirkungsweise des Zeichenerkennungs- 40 schnittszähler 404 deshalb nicht in die falsche Eingerätes während der ersten fünf Abschnitte ist die stellung weiterschalten.

gleiche wie im Normalfall und im Falle, wo die Ab- Die bistabile Kippschaltung 409, die Und-Schaltastgeschwindigkeit um 10% zu hoch ist. Bei zu lang- tung 411 und die Oder-Schaltung 412 bewirken, daß samer Abtastgeschwindigkeit jedoch tritt das Aus- die Verlängerung eines Abschnittes des Signales GA gangssignal vom Spitzendetektor 300, das von der 45 nur vor dem ersten Abschnitt ausgenutzt wird. Wenn Spitzel herrührt, während des Unterabschnittes A8 somit der Abschnittzähler404 in die Zählstellung im sechsten Abschnitt auf. Dadurch schaltet der Zäh- Eins gelangt, wird die bistabile Kippschaltung 409 ler 403 anstatt zum Unterabschnitt A1 des Ab- zurückgestellt, die Und-Schaltung 410 ausgeschaltet schnittes 7 zum Unterabschnitt A 5 weiter, und da und die Und-Schaltung 411 vorbereitet. Eingangsdas Unterabschnitt-Signal A V zu dieser Zeit nicht 50 signale zum Abschnittszähler 404 werden über die auftritt, wird der Abschnittzähler 404 nicht fortge- Und-Schaltung 411 und die Oder-Schaltung 412 geschaltet und bleibt auf der Zählung für den Ab- leitet. Das Zeichen-Signal, das am Ausgang 2⁴ des schnitt 6 stehen. Die Signale S und IR, die normaler- Abschnittzählers 404 erzeugt wird, wird zur Einstelweise am Ende des Abschnittes 6 auftreten, werden lung der bistabilen Kippschaltung 409 benutzt, um jedoch nicht unterdrückt. Das Signal S veranlaßt die 55 die Und-Schaltung 410 auf das nächste Zeichen vorEingabe von vorläufigen Bedingungen in das Spitzen- zubereiten.

klassifizierungsregister700 und das Signal//? bewirkt, Die Erfindung kann in allen Zeichenerkennungsdaß die Integratoren 500 und 600 zurückgestellt geräten Verwendung finden, in denen die Abtastwerden. Da jedoch die Zeitregelung die Verstärkung vorrichtung eine analoge Wellenform erzeugt. Somit des Verstärkers 100 etwa synchron mit dem Maxi- 60 kann an Stelle eines Magnetkopfs 12 auch ein mum der analogen Spitze d auf seinen höchsten Ver- optischer Abtaster Verwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zeichenerkennungsgerät, in welchem aus der Änderung der Schwärzung der Zeichen senkrecht zur Abtastrichtung eine in Abschnitte unterteilte Wellenform erzeugt wird und aus der Zuordnung positiver und negativer Spitzen, die einen Schwellenwert überschreiten und von Nullwerten zu den Abschnitten dieser Wellenform die Zeichen erkannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator (402) vorgesehen ist, der einem zu einem Ring geschalteten Zähler (403) solche Treiberimpulse zuführt, daß die Ausgangssignale des Zählers (403) die Abschnitte (2 bis 8) in Unterabschnitte (A 1 bis A 8) unterteilen und daß durch die Unterabschnitt-Signale (A V bis A 8') dieses Zählers (403) die Verstärkung eines Verstärkers (100) für die Wellenform derart gesteuert wird, daß sie in der Mitte eines Abschnittes (2 bis 8) am größten ist.

2. Zeichenerkennungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Spannungspitzen Signale ausgelöst werden, die den Zähler (403) auf den mittleren Unterabschnitt (A 5) eines Abschnittes einstellen.

3. Zeichenerkennungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (403) aus mehreren bistabilen Kippschaltungen besteht, die derart hintereinander zu einem Ring geschaltet sind, daß jeweils nur eine der bistabilen Kippschaltungen eingeschaltet ist.

4. Zeichenerkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnittzähler (404) vorgesehen ist, der mit dem Ausgang des Zählers (403) verbunden ist, der den ersten Unterabschnitt (A 1) eines Abschnittes kennzeichnet.

5. Zeichenerkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnittzähler (404) nach Abtastung eines Zeichens den Zähler (403) so einstellt, daß er den Unterabschnitt (A 4) anzeigt, der kurz vor der Mitte eines Abschnittes liegt.