DE1175471B - Verfahren und Vorrichtung zum maschinellen Erkennen von Zeichen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G06f

Deutsche Kl.: 43 a - 41/03

Nummer: 1175471

Aktenzeichen: St 16975IX c / 43 a

Anmeldetag: 5. Oktober 1960

Auslegetag: 6. August 1964

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum maschinellen Erkennen von Zeichen, insbesondere von Schriftzeichen.

Zur Automatisierung von Rechen- u. dgl. -vorgängen ist es oft erwünscht, visuell lesbare Zeichen auch direkt maschinell zu lesen, um danach Einrichtungen in den datenverarbeitenden Anlagen steuern zu können. Dieser Wunsch hat zu einer Vielzahl von bekannten Vorschlägen zum maschinellen Lesen von Buchstaben und Ziffern geführt.

Bei einigen bekannten Verfahren werden die Zeichen längs bestimmter horizontaler und/oder vertikaler Linien fotoelektrisch abgetastet und die Schwarz-Weiß-Übergänge festgestellt. Bei geeigneter Wahl der Abtastlinien ergeben sich so Kriterien für die einzelnen Zeichen, die eine bestimmte Codierung der betreffenden Zeichen darstellen. An Stelle der optischen Abtastung ist auch vorgeschlagen worden, die Zeichen mit elektrisch leitender oder magnetischer Tinte abzudrucken und die Abtastung längs bestimmter Linien mit entsprechenden Fühlorganen vorzunehmen.

Bei dieser Art der Zeichenerkennung erhält man eine Codierung, die vollkommen willkürlich und dadurch im allgemeinen auch unübersichtlich ist. Insbesondere ist es aber nachteilig, daß die Schwarz-Weiß-Übergänge an genau definierte Stellen innerhalb des Abtastfeldes gebunden sind. Eine mehr oder weniger große Abweichung kann daher zu einer falschen Erkennung oder zur Unmöglichkeit der Erkennung führen. Derartige Abweichungen sind jedoch insbesondere bei mit Schreibmaschine geschriebenen Zeichen leicht möglich, da bei diesen häufig Verschmutzungen der Typen eintreten. Eine eindeutige Erkennung ist daher nicht mit Sicherheit gewährleistet.

Um diese Nachteile zu vermeiden, sind verschiedene andere Abtastverfahren vorgeschlagen worden. Der eine bekannte Vorschlag geht dahin, die Linienzüge der Zeichen abzutasten und die sich entsprechend der Formgebung ändernden elektrischen Ströme oder Spannungen zur Charakterisierung des abgetasteten Zeichens heranzuziehen. Ein weiterer bekannter Vorschlag geht dahin, die Zeichen auf einer mit lichtempfindlichen Widerständen belegten Isolierstoffplatte abzubilden und die jeweiligen Leitbzw. Widerstandswerte dieser Widerstände zu prüfen. Zur eindeutigen Erkennung werden diese sogenannten Lichtsonden in geeigneter Form und Anordnung in dem Abbildungsfeld untergebracht. Schließlich kann man auf die Lichtsonden verzichten, wenn man die Lichtsonden als gedachte Bahnen an-Verfahren und Vorrichtung zum maschinellen
Erkennen von Zeichen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Helmut Gröttrup, Pforzheim

sieht und den Abtaststrahl auf diesen Bahnen führt. Dieses letztere Verfahren ist also auch an das Auftreten der Schwarz-Weiß-Übergänge gebunden.
Schließlich ist es auch im Zusammenhang mit der

zo Abtastung von Linienzügen bekanntgeworden, daß der Abtaststrahl einen Kreis mit kleinem Radius durchläuft und der Mittelpunkt des Abtastkreises entlang dem zu erkennenden Linienzug geführt wird. Bei der Kreisbewegung des Abtaststrahls werden Hell-Dunkel-Impulse erzeugt und aus dem Abstand der Impulse durch Amplituden- und Phasenvergleich der den Abtastkreis erzeugenden Sinus- und Cosinusspannungen Angaben über den Linienzug gewonnen, die zur Berechnung der Abweichung des Kreismittelpunktes von einem fest vorgegebenen Abstand zu dem Linienzug dienen, wenn der Kreismittelpunkt parallel zur Sekante des durch den Linienzug bestimmten Kreisabschnittes geführt würde. Die sich durch eine eventuelle Krümmung des Linienzuges ergebende Abweichung kann somit korrigiert werden, so daß der Kreismittelpunkt im Endergebnis entlang dem Linienzug geführt wird. Der Abstand zu dem Linienzug kann auch Null sein, so daß der Kreismittelpunkt auf dem Linienzug weitergeführt wird, doch bedingt dies eine sehr aufwendige Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Abstandes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abtasten, insbesondere zum fotoelektrischen Abtasten und Auswerten von Zeichen anzugeben, das von Schwarz-Weiß-Übergängen unabhängig ist. Die Erfindung geht einmal von dem bekannten allgemeinen Prinzip der Abtastung des Linienzuges der Zeichen aus; zum anderen wird auch von dem oben dargelegten Verfahren der Abtastung mittels eines Abtastkreises Gebrauch gemacht, wobei jedoch die Bestimmung des neuen Mittelpunktes in anderer Weise vorgenommen wird.

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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum maschinellen Erkennen von Zeichen, bei dem der Abtaststrahl einen Kreis mit kleinem Radius durchläuft und der Mittelpunkt des Abtastkreises entlang dem Linienzug des zu erkennenden Zeichens geführt wird, wobei Hell- und Dunkelimpulse erzeugt werden, und bei dem durch Amplituden- und Phasenvergleich der den Abtastkreis erzeugenden Sinus- und Cosinusspannungen Angaben über den Linienzug gewonnen und diese Angaben zur Bestimmung des nächsten Abtastkreismittelpunktes verwendet werden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hell- und Dunkelimpulse auf Grund ihrer Breite den Radius des Abtastkreises so einstellen, daß der vom Linienzug überdeckte Kreisbogen etwa gleich dem nicht vom Linienzug überdeckten Kreisbogen ist, daß zur Gewinnung von digitalen Angaben über das Vorliegen eines Linienzugendes, eines Linienzugknickes, einer Linienzugabzweigung oder eines Linienzugkreuzungspunktes (1. Erkennungskriterium) die HeIl- und Dunkelimpulse gezählt werden, daß zur Gewinnung einer digitalen Angabe über den Winkelbereich des Abtastkreises, in dem dieser den Linienzug schneidet (2. Erkennungskriterium), der dabei entstandene Dunkelimpuls in dem dem betreffenden Winkelbereich zugeordneten Speicher gespeichert wird und daß zur Gewinnung einer digitalen Angabe über die Krümmung des Linienzuges (3. Erkennungskriterium) die Amplituden einer der Phase des Abtastkreises proportionalen Spannung bei zwei Überschneidungen des Abtastkreises mit dem Linienzug verglichen werden.

Die Anpassung des Kreisradius bzw. des Kreisbogens an die überstrichenen Zeichenteile hat den besonderen Vorteil, daß die Bestimmung der neuen Schrittrichtung des Kreismittelpunktes, wobei die Schrittgröße gleich dem Radius des Abtastkreises ist, mit wesentlich einfacheren Mitteln als bei dem bekannten System durchgeführt werden kann.

Die Reihenfolge der Abtastung der einzelnen Formelemente ist an sich für die Erkennung der Zeichen im Rahmen der Erfindung gleichgültig, doch muß man eine Festlegung treffen, z. B. daß bei Erreichen eines Verzweigungspunktes jeweils die Abtastung mit demjenigen Formelement fortgesetzt wird, welches dem Weg, auf dem man in den Verzweigungspunkt hineingekommen ist, in mathematisch positivem Drehsinn am nächsten liegt. Ferner ist es zweckmäßig, die sich ergebenden Ströme bzw. Spannungen zu digitalisieren, d. h. jedem Kriterium einige diskrete Spannungs- bzw. Stromwerte zuzuordnen, so daß man die einzelnen Kriterien mit einigen wenigen Ziffern bestimmen kann.

Für die Abtastung der Linienzüge wird dem Abtaststrahl eine Rotationsbewegung überlagert, und zwar wird der Radius des Kreises der Strichdicke des Zeichens automatisch angepaßt. Bei Bewegung zwischen zwei Zeichen ist es zweckmäßig, einen vorgegebenen Radius zu wählen, der kleiner ist als der zu erwartende Radius bei der Abtastung eines Zeichens.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 1 bis 22 beispielsweise näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 Ziffer »4« mit schiefem Koordinatenkreuz,

F i g. 2 vier verschiedene Arten von Verzweigungspunkten, die bei den Ziffern 0 ... 9 möglich sind,

F i g. 3 drei verschiedene Verzweigungspunkte mit strichliert angedeutetem Weg des Abtaststrahles, F i g. 4 die Ziffer »3« mit ankommendem und abgehendem Abtaststrahl,

F i g. 5 die Ziffer »5« mit den sich ergebenden drei digitalisierten Kriterien,
F i g. 6 die Ziffern 0 ... 9 mit jeweils nur zwei Kriterien je Formelement,

F i g. 7 Blockschaltbild der Abtasteinrichtung, F i g. 8 den Abtaststrahl beim Auftreffen auf ein Zeichen,

ίο F i g. 9 zwei Ausschnitte aus einem Zeichen mit Abtastkreisen verschiedenen Durchmessers,

Fig. 10 ein Schema zum Vergleich der Dunkelimpulse bei einem Linienpunkt und einem Verzweigungspunkt zweiter Ordnung.

F i g. 11 schematisch die an den verschiedenen Arten von Verzweigungspunkten entstehenden Dunkelimpulse,

Fig. 12 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zur Bestimmung der Schrittrichtung des Abao taststrahles,

F i g. 13 eine Skizze zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 12,

Fig. 14a bis 14d Skizzen zur Erläuterung der Bestimmung des nächsten Abtastkreismittelpunktes, Fig. 15 Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 12,

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Bestimmung der Anfangsrichtung eines Formelementes.

F i g. 17 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungswnise der Richtungstore,

Fig. 18 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Bestimmung der Krümmung eines Linienzuges,

F i g. 19 Diagramme zur Erläuterung der F i g. 17, Fig. 20 schematisch eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Anfangs- und Endpunktes der Abtastung,

F i g. 21 schematisch die Auswerteeinrichtung, Fig. 22 zwei Schreibarten der Ziffer »4«. Bei dem vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß die Abtastung der Zeichen auf ein schief liegendes Koordinatenkreuz bezogen wird, wie es in F i g. 1 dargestellt ist. Dies ist zweckmäßig, damit vor allem die Quadrantenzuordnung eindeutig wird und jeweils nur ein Zeichenpunkt mit maximaler bzw. minimaler ^-Koordinate auftritt, wenn die y-Koordinate etwa mit der Zeilenrichtung zusammenfällt. Für den zwischen zwei Schriftzeichen frei beweglichen Abtaststrahl ist angenommen, daß er in Richtung der positiven y-Achse, d. h. von links nach rechts, weiterbewegt wird. Trifft der Abtaststrahl auf ein neues Schriftzeichen, so gilt die Festlegung, daß er zunächst in den Verzweigungspunkt mit der größten positiven ^-Koordinaten geführt wird. Dieser Punkt gilt als Anfangspunkt für die eigentliche Abtastung und Auswertung. Von diesem Startpunkt aus wird der Abtaststrahl auf dem Linienzug entlanggeführt, bis er zu dem nächsten Verzweigungspunkt gelangt ist; sodann wird dasjenige Formelement abgetastet, das von dem Abtaststrahl als erstes erreicht wird, wenn der Abtaststrahl entgegen dem Uhrzeigersinn den Verzweigungspunkt umläuft.

In F i g. 2 sind die bei Ziffern und Buchstaben möglichen Verzweigungspunkte dargestellt; es sind dies die Enden von Linien (erster Ordnung), Knicke in den Linien (zweiter Ordnung) sowie Abzweigungen (dritter Ordnung) und Kreuzungen (vierter Ordnung) von Linien. Je nach der Zahl der Ausgänge die ein

Verzweigungspunkt hat. wird er also als Verzweigungspunkt erster, zweiter, dritter und vierter Ordnung bezeichnet.

Die gestrichelten Linien in F i g. 3 zeigen den Weg eines Abtaststrahles für drei verschiedene Zeichenteile mit jeweils einem Verzweigungspunkt anderer Ordnung, wenn der Abtaststrahl nach den oben gegebenen Vorschriften geführt wird.

Nachdem der Abtaststrahl das Schriftzeichen ein- oder mehrmals abgetastet hat, verläßt er das Schriftzeichen am sogenannten Absprungspunkt, für den die Festlegung gilt, daß er ein beliebiger Punkt oder ein Verzweigungspunkt des Schriftzeichens mit maximaler negativer x-Koordinate sein soll. F i g. 4 zeigt den Auftreff- (nicht Anfangspunkt der Abtastung) und Abspringpunkt des Abtaststrahles bei der zu lesenden Ziffer 3.

Die Linienzüge eines Schriftzeichens, die von zwei Verzweigungspunkten begrenzt werden, werden als Formelemente bezeichnet. Die Schriftzeichen lassen sich nun durch die Formelemente und die Verzweigungspunkte eindeutig charakterisieren; als erstes Kennzeichen dient die jeweilige Ordnung des Verzweigungspunktes am Anfang eines Formelementes, und zwar gibt es, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, vier Möglichkeiten, so daß dieses Kennzeichen durch die Ziffern 1 bis 4 digital dargestellt werden kann. Als zweites Kennzeichen kann die Startrichtung des betreffenden Formelementes dienen, indem man feststellt, in welchen Quadranten des Koordinatenkreuzes das Formelement hineinläuft, wenn man sich den Nullpunkt des Koordinatenkreuzes in den betreffenden Verzweigungspunkt gelegt denkt. Da das Koordinatenkreuz vier Quadraten hat, kann man auch dieses Kennzeichen durch die Ziffer 1 bis 4 digital darstellen.

Während für diese beiden Kennzeichen der Anfang des jeweiligen Formelementes verwendet wird, ist das dritte Kennzeichen durch die Art der Krümmung des betreffenden Formelementes festgelegt. Da das Formelement nicht positiv, sondern negativ oder wechselnd gekrümmt sein kann, läßt sich dieses Kennzeichen ebenfalls durch die Ziffern 1 bis 4 eindeutig bestimmen.

Man kann nun jeweils eines der drei Kriterien einer Stelle im dekadischen Zahlensystem zuordnen und jedes Formelement entsprechend diesen drei Kriterien durch eine dreistellige Zahl darstellen, wobei jede der Stellen mit einer der Ziffern 1 bis 4 besetzt sein kann. Für 'die maschinelle Auswertung der Schriftzeichen braucht man also nur die den einzelnen Ziffern der drei verschiedenen Kennzeichen zugeordneten digitalisierten Ströme bzw. Spannungen zu ermitteln. Da jedes Kriterium nur vier Werte annehmen kann, kann man die digitalen Aussagen mit je zwei Bit darstellen.

Jedes Schriftzeichen ist also durch mehrere dreistellige Zahlen, die den nacheinander abgetasteten Formelementen entsprechen, bestimmt. F i g. 5 zeigt die drei dreistelligen Zahlen, die sich bei der Abtastung der Ziffer 5 bei einmaligem Durchlauf ergeben. Als Anfangspunkt gilt dabei der Punkt A und als Absprungpunkt der Punkt E der Ziffer. Die erste Ziffer von links der Zahlentripel bezeichnet die Ordnung des Verzweigungspunktes, die zweite Ziffer die Anfangsrichtung des betreffenden Formelementes und die dritte Ziffer die Krümmung, und zwar ist die Ziffer der erten Stelle durch die Ordnung des Verzweigungspunktes, die Ziffer der zweiten Stelle durch den Quadranten, in den das Formelement hineinverläuft, bestimmt, während für die Ziffer der dritten Stelle gilt: 1 = nicht gekrümmt, 2 = positiv, 3 = nega-S tiv und 4 = wechselnd gekrümmt.

In manchen Fällen können die Zeichen auch durch die ersten beiden Kriterien, d. h. unter Verzicht auf das Krümmungskriterium bzw. durch das erste und dritte Kriterium bestimmt sein.

ίο F i g. 6 zeigt die Ziffern O ... 9 mit nur zwei Kriterien je Formelement, nämlich der Ordnung der Verzweigungspunkte (erste Stelle) und der Krümmung der Formelemente (zweite Stelle). Hierbei ist angenommen, daß die Abtastung grundsätzlich an einem Verzweigungspunkt erster Ordnung mit maximaler positiver x-Koordinate beginnt. Ist kein Verzweigungspunkt erster Ordnung vorhanden, so wird, wie bei der Ziffer »8«, ein anderer Verzweigungspunkt genommen. Ist gar kein Verzweigungspunkt ao vorhanden, wie bei der Ziffer »0«, so wird der Punkt des Zeichens mit maximaler positiver x-Koordinate als Anfangspunkt genommen. Man kann also, wie F i g. 6 zeigt, die zehn Ziffern durch die Ordnung der Verzweigungspunkte und die Krümmung eindeutig bestimmen. Zur Unterscheidung der Ziffer »7« von der Ziffer »1« muß man entweder einen Querstrich anbringen oder an dem oberen Querstrich einen Abstrich vorsehen.

Zur Ermittlung der drei Kriterien dienen die im folgenden an Hand der F i g. 7 bis 22 beschriebenen Schaltungen.

Zur Abtastung wird eine Kathodenstrahlröhre 1 verwendet, deren Abtaststrahl durch geeignete optische Mittel 2 auf das abzutastende Schriftstück 3 projiziert wird. Die vom Schriftstück zurückgestrahlte Helligkeit wird durch die Fotozelle 4 empfangen und durch eine nachgeordnete Schaltung ausgewertet. An den Ablenkplattenpaaren S und S α der Kathodenstrahlröhre liegen zwei einander überlagerte Spannungen, nämlich die Abtastspannung und die Rotationsspannung. Die Abtastspannung ist eine langsam veränderliche Spannung, die in einem zeitlichen Rhythmus stufenweise um bestimmte kleine Beträge geändert wird, wie weiter unten beschrieben wird. Für die beiden Ablenksysteme in der x- und y-Richtung ist je ein Kondensatorspeicher 45/1 und 45/2 vorgesehen, in dem der zuletzt geltende Wert der Abtastspannung gespeichert wird.

In beiden Ablenkrichtungen sind den Abtastspannungen die Rotationsspannung, d. h. Wechselspannungen gleicher Amplitude, aber mit einer Phasendifferenz von 90°, überlagert, die bewirken, daß der Abtastpunkt einen kleinen Kreis beschreibt, dessen Radius von der Amplitude der überlagerten Rotationsspannung abhängig und dessen Mittelpunkt durch die beiden Werte der Abtastspannungen gegeben ist. Die Überlagerung wird durch kapazitive Glieder bewirkt. Die Amplituden der Rotationsspannung sind so eingestellt, daß der Abtastpunkt zwisehen zwei Zeichen einen Kreis beschreibt, dessen Durchmesser kleiner ist als die Mindeststrichdicke der abzutastenden Zeichen. Wenn der Abtaststrahl auf ein Zeichen trifft, indem er schrittweise vorwärts bewegt wird, wobei jeder Schritt der Größe des Abtastradius entspricht, wird der Abtastkreis automatisch aufgeweitet, d. h. der Radius vergrößert. F i g. 8 zeigt den Abtaststrahl beim Auftreffen auf ein Zeichen und den aufgeweiteten Abtaststrahlkreis

bei zwei Schritten. Da die Größe des Radius nur von den Amplituden der Rotationsspannung abhängt, braucht man daher nur deren Amplituden entsprechend zu regeln, was man durch Regelung des Verstärkungsfaktors der dem Sinus- und Cosinus-Generator 6 bzw. 7 nachgeschalteten Verstärker 8 und 9 erzielen kann. Zur Auslösung der Amplitudenregelung dient der erte Impuls beim Auftreffen des Abtaststrahls auf ein Zeichen.

Wenn sich der Abtaststrahl zwischen zwei Zeichen befindet, ist die von der Fotozelle 4 empfangene Helligkeit und damit der Ausgangsstrom konstant. Gelangt jedoch der Abtaststrahl auf ein Zeichen, dann entstehen wegen dessen Kreisbewegung abwechselnd Hell- und Dunkelimpulse am Fotozellenausgang. Diese Schwankungen werden in dem auf die Fotozelle 4 folgenden Begrenzer 10 in eine rechteckige Spannung umgewandelt und dann in dem Gleichstromantrieb 11 der Gleichstrominhalt des so entstandenen rechteckigen Wechselstromes festgestellt. Wie aus F i g. 9 ersichtlich ist, hängt der Gleichstromanteil dieses Wechselstromes davon ab, wie groß die Hell- und Dunkelzeiten sind, d. h. also von dem Verhältnis Radius des Abtastkreises zu Strichbreite des abgetasteten Zeichens.

F i g. 9 zeigt zwei Ausschnitte aus einem Zeichen 14, bei denen der Abtastkreis 15 einen verschiedenen Radius besitzt. Damit ist auch das Verhältnis von Hell- zu Dunkelzeit verschieden. Der in dem Gleichstromsieb 11 ermittelte Gleichstromanteil wird zur Amplitudensteuerung der Rotationsspannung verwendet, und zwar wird die Amplitude in der Weise geregelt, daß der Gleichstromanteil gegen Null geht. Ist der Rechteckwechselstrom symmetrisch geworden, also der Gleichstromanteil Null, so schaltet der Null-Indikator 12, der ebenfalls in der Ausgangsleitung der Fotozelle liegt, die Amplitudenregelung durch Öffnen des Schalters 13 ab, so daß die Amplitude der Rotationsspannung, d. h. der Radius des Abtastkreises, nun konstant bleibt.

Die zur Amplitudenregelung erforderlichen Mittel (Begrenzer 10, Gleichstromsieb 11 und Nullindikator 12) sind in der Technik bekannte Mittel und brauchen hier nicht näher erläutert zu werden.

Wenn die Amplitudenregelung abgeschlossen ist, wird der Abtaststrahl um einen Schritt, welcher der Größe des Radius des Abtastkreises entspricht, in y-Richtung weiterbewegt. Damit gelangt der Mittelpunkt des Abtastkreises etwa in die Mitte des Zeichenteiles, der geradlinig oder gekrümmt sein kann. Der Abtaststrahl wird bei der folgenden Abtastung jeweils schrittweise auf dem Zeichen entlanggeführt, wobei ein Schritt jeweils gleich dem Radius des Abtastkreises ist.

Bei der Einstellung des Abtastkreises ist es nicht unbedingt erforderlich, daß wie im vorliegenden Beispiel im Endzustand der Hellwert und der Dunkelwert des entstehenden rechteckigen Wechselstromes sich wie 1:1 verhalten, sondern man kann jedes beliebige Verhältnis festlegen. Vor der weiteren Erläuterung des neuen Verfahrens ist es zweckmäßig, zunächst die Ermittlung der einzelnen Kriterien zu beschreiben.

Feststellen der Kriterien eines Formelementes

Wie oben bereits gesagt, ist ein Formelement bestimmt durch die Ordnung des Verzweigungspunktes und die Richtung am Anfang des Formelementes sowie die Krümmung. Diese drei Kriterien müssen also nun erfaßt werden.

]. Ermittlung der Ordnung eines

Verzweigungspunktes

Bevor man den gerade betrachteten Zeichen teil auf einen Verzweigungspunkt untersucht, muß man

ίο bei jedem Abtastschritt feststellen, ob man sich auf einem unverzweigten Zeichenteil befindet. Dabei muß man noch zur Unterscheidung zwischen einem Verzweigungspunkt zweiter Ordnung (Knick) und einem nicht verzweigten Punkt eine Grenze festlegen, da der Übergang zwischen diesen beiden Arten von Abtastpunkten fließend ist.

Zur Feststellung eines unverzweigten Punktes kann man die Symmetrie bzw. Nichtsymmetrie der beiden Dunkelimpulse während eines Kreisumlaufs des Ab-

ao taststrahls heranziehen. Bei einem unverzweigten Punkt auf einem geraden Formelement liegen die beiden Dunkelimpulse völlig symmetrisch, und bei einem gekrümmten Formelement annähernd symmetrisch, während bei einem Verzweigungspunkt zweiter Ordnung die beiden Dunkelimpulse unsymmetrisch liegen.

Fig. 10 zeigt schematisch die entstehenden Dunkelimpulse 16 und 17 bei einem normalen Punkt und bei einem Verzweigungspunkt zweiter Ordnung.

Die beiden Dunkelimpulse selbst, die den Strichen des abgetasteten Zeichens entsprechen, besitzen im allgemeinen gleiche Länge. Die Unsymmetrie liegt also in den Hellimpulsen. An den Ausgang der Fotozelle 4 ist daher eine geeignete Schaltung 18 angeschlossen, die den ersten Hellimpuls in einen positiven, 19, den zweiten Hellimpuls in einen negativen, 20, und den dritten wieder in einen positiven, 21, elektrischen Impuls umwandelt. An die Schaltung 18 ist ein Begrenzer 22 und ein Gleichrichter 23 angeschlossen, so daß man die Unsymmetrie durch den Gleichstromanteil des auf diese Weise entstandenen Rechteckwechselstromes am Ausgang 24 darstellen und messen kann. Es ist zweckmäßig, statt nur eines Umlaufs des Abtastkreises eine größere Anzahl von Umläufen zur Auswertung heranzuziehen.

Stellt man am Ausgang 24 fest, daß es sich nicht um einen unverzweigten Punkt handelt, so beginnt ein neues Formelement, und man muß nun die Ordnung des Verzweigungspunktes feststellen. Diese Feststellung ist jedoch relativ einfach. Wie aus der Fig. 11 zu ersehen ist, ist es hierzu nur notwendig, die Anzahl der Dunkelimpulse am Fotozellenausgang während eines Kreisumlaufs des Abtaststrahls zu zählen. Um Schwierigkeiten der zeitlichen Begrenzung für die Zählung zu entgehen, ist es auch hier zweckmäßig, die Anzahl der Dunkelimpulse während einer größeren Zahl von Umläufen zu erfassen. In Fig. 11 sind die entstehenden Dunkelimpulse25 schematisch dargestellt. Bei einem Verzweigungspunkt erster Ordnung (oberste Reihe), d. h. dem Ende eines Linienzuges, entsteht nur ein einziger Dunkelimpuls, während bei einem Verzweigungspunkt zweiter Ordnung (zweite Reihe) zwei Dunkelimpulse auftreten usw. (vgl. Fig. 2). An dem Fotozellenausgang befindet sich daher eine Zählschaltung 26, die ihre Zählergebnisse ausliefert, wenn gleichzeitig mit der Schaltung 23 die beschriebene Unsymmetrie festgestellt wurde.

2. Ermittlung der neuen Schrittrichtung

Wenn ein Verzweigungspunkt erreicht ist, d. h. ein neues Formelement beginnt, muß zunächst die Richtung des nächsten Schrittes des Abtaststrahls bestimmt werden. Da jedoch grundsätzlich die Schrittrichtung bei jedem Schritt des Abtaststrahls bestimmt werden muß, damit der Abtaststrahl auch auf dem Zeichen entlanggeführt wird, und diese Richtungsbestimmung auch bei einem Verzweigungspunkt angewandt werden kann, soll zuerst der allgemeine Fall der Richtungsbestimmung erläutert werden.

Fig. 12 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung, mit deren Hilfe die neue Schrittrichtung bestimmt werden kann. Die Schaltung enthält den bereits in F i g. 7 dargestellten Sinus- und Cosinus-Generator 6 und 7 sowie die beiden nachgeschalteten Verstärker 8 bzw. 9.

Damit der Abtaststrahl nach der oben gegebenen Regel auf dem Zeichen entlanggeführt wird, muß der neue Schritt des Abtaststrahls in einer Richtung erfolgen, die der Herkunftsrichtung des Abtaststrahls beim vorhergehenden Schritt in mathematisch positivem Sinn möglichst benachbart ist.

Zu diesem Zweck wird jeweils die alte Richtung in den Kurzzeitspeicher 27 und 28 gespeichert, und zwar enthalten sie den Sinus- und Cosinuswert, die der Richtung des letzten Schrittes entsprechen, wie sie von den beiden Generatoren 6 und 7 abgegeben werden. Die Schrittrichtung des Abtaststrahles ist nämlich, da er bei jedem Schritt eine Kreisbahn durchläuft, durch den Sinus- und Cosinuswert der überlagerten Rotationsspannung im Augenblick des Überlaufens über den Zeichenteil definiert.

Fig. 13 soll das veranschaulichen. Der Zeichenteil 14 ist der Einfachheit halber geradlinig angenommen.

Bei dem dem Umlauf 15 vorhergehenden Umlauf entstanden zwei Dunkelimpulse, von denen einer auf Grund weiter unten beschriebener Vorgänge, und zwar der der Richtung »nach oben« entsprechende, als für die Schrittrichtung maßgebende ausgewählt wurde. Die zu dieser Richtung gehörenden Sinus- und Cosinuswerte werden ebenfalls nach weiter unten beschriebenen Vorgängen in den Kurzzeitspeichern 27 und 28 eingespeichert und, mit der richtigen Amplitude versehen, in den Zwischenspeichern 43 und 44 gespeichert und haben somit die Wanderung des Abtastpunktes zum Kreis 15 verursacht. Nun ist die Aufgabe zu lösen, Richtung und Größe des nächsten Schrittes zu ermitteln, um den Abtastkreis auf die neue Bahn 151 zu bringen.

Nachdem der Abtastkreis 15 durch das oben beschriebene Verfahren den richtigen Durchmesser erreicht hat, entstehen, wie in Abb. 10 oben dargestellt, Dunkelimpulse 16, die hier symmetrisch liegen, weil das Linienteil 14 gerade ist. Diese Dunkelimpulse werden dem Differenzierglied 35 zugeführt, wodurch ihrer vorderen Kante entsprechende Nadelimpulse 76 entstehen. Diese Nadelimpulse werden einer Torschaltung 34 zugeführt.

Die Torschaltung 34 wird von Impulsen gesteuert, die auf folgende Weise entstehen. In den Kurzzeitspeichern 27 und 28 wurden, wie oben gesagt, die Sinus- und Cosinuswerte gespeichert, die der Richtung des Schrittes entsprechen, der den Abtastpunkt auf den Kreis 15 gebracht hat. Diese Werte werden ihrer Amplitude nach mit den ständig oszillierenden Werten der Generatoren 6 und 7 in Amplitudenkoinzidenzeinrichtungen 30, 31 verglichen und erzeugen bei Gleichheit der Amplituden kurze Impulse 70, 71, 72, 73, wie es in F i g. 15 dargestellt ist. Es sei angenommen, daß die der alten Richtung entsprechenden Sinus- bzw. Cosinuswerte den Betrag α bzw. b aufweisen. Damit tritt beim Vergleich dieser gespeicherten Werte mit den von den beiden Generatoren 6 und 7 erzeugten Spannungswerten für

ίο den Sinuswert zu den Zeiten t_t und t₂ und für den Cosinuswert zu den Zeiten t_i und t₃ Koinzidenz auf. Diese Koinzidenz wird in der Koinzidenzschaltung 30 bzw. 31 festgestellt. An deren Ausgängen entstehen also zu den Zeiten t_v t₂ und t₃ die Impulse 70

bis 73, wie in der dritten und vierten Zeile dargestellt ist.

Um die Doppeldeutigkeit zu vermeiden, werden die Impulse 70 bis 73 einer Koinzidenzschaltung 32 zugeführt, die nur dann einen Impuls 74 abgibt, wenn einer der Impulse 70 oder 71 mit einem der Impulse 72 oder 73 zeitlich zusammenfällt. Dieser Impuls 74 tritt also immer dann auf, wenn der Abtaststrahl sich an der Stelle des Urnlaufkreises befindet, deren Verbindung mit dem Mittelpunkt des Umlaufkreises 15 diejenige Richtung ist, die der Schritt hatte, der den Abtastpunkt auf den Umlaufkreis 15 geführt hat.

In einem Phasenschieber 33 wird dieser Impuls um 180° geschoben, kennzeichnet also nunmehr die Herkunftsrichtung des Abtaststrahles. Dieser Impuls 75 wird zur Öffnung des Tores 34 verwendet, wie es auch in Abb. 15 dargestellt ist. Das Tor hält sich nach dem öffnen selbst.

Tritt nun der Nadelimpuls 76 durch das Tor 34 hindurch, so wird das Tor hierdurch wieder geschlossen. Damit ist sichergestellt, daß nur ein solcher Nadelimpuls das Tor durchläuft. Fig. 14 soll deutlich machen, welcher Nadelimpuls 76 zum Durchtritt durch das Tor 34 gelangt, für den Fall, daß mehrere von der Photozelle 4 über die Differenzierschaltung 35 erzeugt werden. Zu diesem Zweck sind die Vorgänge aus Fig. 14 noch einmal in Polarkoordinaten eingetragen worden. Als Zeichenteil ist eine Verzweigung dritter Ordnung 80 angenommen worden. Der eingezeichnete Pfeil 81 kennzeichnet den letzten Schritt des Mittelpunktes des Abtastkreises. Der Abtaster bewegt sich zur Zeit auf dem Abtastkreis 15 in Richtung des Pfeiles 82. Der Impuls 75 öffnet das Tor 34, so daß es von Punkt α des Abtastkreises 15 an geöffnet ist. Die vorderen Kanten der Linien, aus denen die Verzweigung 80 besteht, erzeugen über das Differenzierglied 35 Nadelimpulse 76 an den Stellen b_v b₂ und b₃ des Abtastkreises. Nur dem ersten Nadelimpuls nach Durchlaufen der Herkunftsrichtung, also dem an der Stelle (»zur Zeit«) b₂ erzeugten, gelingt es, das Tor zu durchlaufen. Dieser Nadelimpuls 76 entspricht der früher festgelegten Vorschrift, daß die Abtastung mit demjenigen Formelement fortgesetzt wird, welches dem Weg, auf dem man in den Verzweigungspunkt hineingekommen ist, in mathematisch positivem Drehsinn am nächsten liegt.

Der durch das Tor 34 durchgetretene Nadelimpuls wird in einem Phasenschieber 36 um einen bestimmten Winkel verschoben. Diese Verschiebung hat den Zweck, aus einem Impuls 76, der durch die Kante des Zeichenteiles entstanden ist, einen Impuls 77 zu machen, der dann auftritt, wenn der Abtastpunkt über

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die Strichmitte des betreffenden Zeichenteiles läuft. geschalteter Speicher 47 zugeordnet. Der von dem

Der hierzu benötigte Verschiebungswinkel ist unter Phasenschieber 36 kommende Ausgangsimpuls wird

der Voraussetzung gleicher Strichstärke 90,45,30 oder den vier Toren 46 zugeführt. Der zweite Eingang der

22,5°, wenn das Zeichenteil eine Verzweigung erster, Tore 46 ist jeweils über den Phasenschieber 48 mit zweiter, dritter bzw. vierter Ordnung ist. Das Ergeb- 5 dem Sinusgenerator 6 verbunden, und zwar sind

nis der Auswertung der Zählschaltung 26 wird daher die Torschaltungen so ausgelegt, daß jeweils eines

verwendet, um den Phasenschieber 36 einzustellen. dieser Tore öffnet, wenn einer der vier Quadranten

Die Fig. 14a bis 14d zeigen im Zusammen- durchlaufen wird. Auf diese Weise kann der Aushang die Abhängigkeit des Verschiebungswinkels von gangsimpuls des Phasenschiebers 36 nur durch eines der Ordnung des Verzweigungspunktes, und zwar io der vier Tore 46 hindurchtreten und in dem zugeordfür Verzweigungspunkte erster, zweiter, dritter und neten Speicher abgespeichert werden. Es ist zweckvierter Ordnung. Wie man aus diesen Figuren er- mäßig, diese Speicherung mehrfach zu wiederholen kennt, tritt tatsächlich die oben angegebene Abstu- und durch eine geeignete Vergleichseinrichtung festfung der Winkel ein, wenn man die Forderung be- zustellen, ob das Ergebnis bei der Wiederholung folgt, daß die vom Linienzug überdeckten Bogen- 15 gleichbleibt. Eine Änderung des Ergebnisses kann längen des Abtastkreises gleich den nicht überdeck- nämlich auftreten, wenn der Ausgangsimpuls des ten Bogenlängen sind. Der Mittelpunkt des Abtast- Phasenschiebers 36 gerade in die Zeit der Umschalkreises gelangt also so auf das neue Linienzugstück tung von einem zum anderen Tor fällt, d. h. an der und bewegt sich dann auf diesem entlang, entspre- Grenze zwischen zwei Quadranten. Um dann Fehlchend der Verschiebung um 45° bei einem Verzwei- 20 anzeigen zu vermeiden, ist der Phasenschieber 48 vorgungspunkt zweiter Ordnung. gesehen, mittels dem die Ausgangsspannung des

Der aus dem Phasenschieber 36 austretende Im- Sinusgenerators 6 um eine feste Hilfsphase verscho-

puls 77 wird zunächst den Toren 37 und 38 züge- ben werden kann.

führt, an denen die Spannungen der Generatoren 6 Fig. 17 zeigt an einem graphischen Schaubild die und 7 liegen. Sie öffnen diese Tore kurzzeitig und 25 Wirkungsweise der Tore 46. Der Sinusgenerator 6 erlassen eine »Augenblicksamplitude« der Generatoren zeugt bei einem Kreisumlauf des Abtastpunktes die in die Zwischenspeicher 41 und 42 eintreten, wo- in der obersten Zeile dargestellte Sinusspannung, durch in diesen Speichern die neue Richtung des Jedes der vier Tore 46 öffnet für 90°, d. h. für den Zeichenteiles gespeichert ist. Durchlauf eines Quadranten.

Ähnlich öffnen die Tore 39 und 40 und erlauben 3° „ „ ,

zwei Augenblicksspannungswerten den Zutritt zu den ⁴· Feststellung der Krümmung eines Formelementes

Zwischenspeichern 43 und 44. Die Spannungswerte Zur Bestimmung der Krümmung eines Linienzuges entstehen in den Verstärkern 8 und 9 aus den Span- sind ebenfalls schon Schaltungen bekanntgeworden, nungswerten der Generatoren 6 und 7. Ausgangs- Eine zweckmäßige Schaltung ist in Fig. 18 schemawerte der Verstärker 8 und 9 definieren, wie aus 35 tisch dargestellt. Von dem Sinusgenerator 6 werden F i g. 7 hervorgeht, den Abtastkreis 15. Die zwei Sägezahngeneratoren 49 und 50 gesteuert, und durch die Tore herausgeschnittenen Augenblickswerte zwar in der Weise, daß sie während eines Kreisentsprechend dem Vektor 83 von der Mitte des Ab- Umlaufs des Abtastpunktes jeweils einen Sägezahn tastkreises zu dem Punkt der Peripherie, der in der erzeugen. Die beiden Sägezähne der Generatoren 49 zukünftigen Fortschreitrichtung auf der Mitte des 40 und 50 sind um 180° in der Phase verschoben. Die Zeichenteiles 80 liegt, also dem nächsten Schritt. Spannung der Sägezahngeneratoren ist also ein di-

Mit diesen Einspeicherungen ist der nächste rektes Maß für den Winkel, den der Abtastpunkt auf Schritt vorbereitet. Wenn noch bei Beginn der Ab- seinem Umlaufkreis beschreibt. Normalerweise ist tastung eines Formelementes die digitalen Werte für der Schalter 57 so geschaltet, daß der Generator 50 Ordnung der Verzweigung (nach Fig. 11) und Ab- 45 ausgeschaltet ist. Der Ausgangsimpuls des Phasengangsrichtung (nach F i g. 16, 17) eingespeichert und Schiebers 36 wird dem Tor 51 zugefürt und bewirkt bei einer beliebigen Lage des Abtastkreises die Ein- damit, daß zu dem Zeitpunkt, in dem der Abtastspeicherung des Krümmungsmerkmales nach F i g. 18 punkt die neue Richtung besitzt, die Augenblicksvorgenommen wurde, so kann der nächste Schritt spannung der Sägezahngeneratoren in den Speicher getan werden. Hierzu werden durch nicht dargestellte 5° 52 eingespeichert wird. Zwischen dem Eintreffen Mittel die Speicher 27, 28 gelöscht, die Werte von 41 zweier Impulse von 36 steuert der durch den Phasen- und 42 in 27 und 28 übertragen und die Werte der schieber 79 um etwa 180° verschobene Impuls den Speicher 43 und 44 in die Abtastspeicher 45/1 und Vergleicher 54 an, der den soeben im Speicher 52 45/2 übertragen, d. h. zu den dort schon vorhande- gespeicherten Wert mit dem im Speicher 53 gespeinen Spannungen addiert. Hierdurch bewegt sich der 55 cherten vergleicht. Das Ergebnis des Vergleiches ist Abtastpunkt auf den Kreis 151 um den verschobenen ein positiver oder negativer Spannungsimpuls oder Mittelpunkt. bei sehr geringem Unterschied ein vom Vergleicher

Wird der Radius des Abtastkreises nicht, wie im 54 unterdrückter Wert, der als Impuls in einem der

vorliegenden Beispiel angenommen, auf ein Hell- beiden Zähler 55 oder 56 (oder in keinem) gespei-

Dunkel-Verhältnis von 1:1, sondern auf ein anderes 60 chert wird. Der von dem Phasenschieber 79 kom-

Hell-Dunkel-Verhältnis eingestellt, so ändern sich mende Impuls wird gleichzeitig der Verzögerungslei-

auch die angegebenen Winkelwerte entsprechend. tung 84 zugeführt, deren verzögerter Ausgangsimpuls

„ „ „ , T^- 1 · τ- , über das Tor 85 die Umspeicherune des Inhaltes des

o. Feststellung der Richtung eines Formelementes _{Speichers 52 in den} Speicher 53 bewirkt, wobei letz-

Die Fetststellung der Anfangsrichtung eines Form- 65 terer vorher gelöscht wurde.

elementes ist relativ einfach mit der in Fig. 16 dar- Mit dem Vergleicher 54 können drei verschiedene

gestellten Schaltung zu erreichen. Jedem Quadranten Ergebnisse festgestellt werden. Wenn der in dem

des Koordinatensystems ist ein Tor 46 und ein nach- Speicher 52 gespeicherte Wert mit dem Momentan-

wert der Sägezahngeneratoren übereinstimmt, entsteht kein Ausgangssignal an dem Vergleicher 54. Wenn dagegen die in dem Speicher 52 gespeicherte Spannung kleiner oder größer ist als die Spannung des neuen Schrittes, gelangt ein Ausgangssignal entweder zu dem Zähler 55 oder dem Zähler 56. Da die Spannungswerte ein Maß für den durchlaufenden Winkel sind, sagt also der Speicher 55 aus, daß die Krümmung positiv, und der Speicher 56, daß die Krümmung negativ ist. Werden im Laufe der Abtastung beide Speicher 55 und 56 belegt, so heißt das, daß die Krümmung wechselnd ist. Ergibt sich dagegen in keinem dieser beiden Speicher eine Belegung, so ist die Krümmung »Null«. Der Zustand dieser beiden Speicher gibt also bereits eine digitale Darstellung des Krümmungskennzeichens.

Der Sägezahngenerator 50, dessen Sägezahnspannung um 180° gegenüber der des Sägezahngenerators 49 verschoben ist, wird dann über den Schalter 57 angeschaltet, wenn sich die Winkelwerte in der Nähe der stellen Flanke der Sägezahnspannung des Generators 49 befinden, um hierdurch Mehrdeutigkeiten zu vermeiden. Im übrigen arbeitet er genau wie der Sägezahngenerator 49.

Fig. 19 zeigt an einem graphischen Bild die Wirkungsweise der beiden Sägezahngeneratoren 49 und 50. Während einer vollen Sinusschwingung des Generators 6 erzeugen beide Sägezahngeneratoren jeweils einen Sägezahn, die jedoch gegeneinander um 180° verschoben sind.

Abtastung und Auswertung

Nach der Erläuterung der einzelnen Schaltungen, die für die Abtastungen erforderlich sind, soll nunmehr die Abtastung und Auswertung insgesamt beschrieben werden.

Wenn der Abtaststrahl ein neues Zeichen erreicht hat und der Abtastkreis in der oben beschriebenen Weise eingestellt ist, muß zunächst der definierte Anfangspunkt der Abtastung ermittelt werden, um so erst die Zeichenerkennung durchführen zu können. Es sei angenommen, daß als Anfangspunkt derjenige Punkt eines Schriftzeichens gilt, der die größte positive x-Koordinate besitzt und das als Endpunkt (Absprungspunkt) der Punkt mit der größten negativen x-Koordinate festgelegt ist. Man muß also zunächst den Abtaststrahl in der beschriebenen Weise ein- oder mehrmals über das Zeichen führen und dabei die größten x-Werte beider Vorzeichen ermitteln. Für diese Feststellung genügen je ein Maximum- und Minimumspeicher, die mit dem Abtastspeicher für die x-Koordinate verbunden sind.

Fig. 20 zeigt schematisch eine hierfür geeignete Schaltung. Während der Abtastung des Zeichens wird jeweils der sich ändernde Wechselstromanteil des Abtastspeichers für die x-Koordinate 45/1 in dem Sieb 58 ausgefiltert. Das Sieb 58 ist mit dem Maximum-Speicher 59 und dem Minimum-Speicher 60 über entsprechend gepolte Gleichrichter 61 bzw. 62 verbunden, in denen sich die beiden Extremwerte der x-Koordinate einstellen.

Wenn die Extremwerte ermittelt sind, wird der Abtaststrahl auf dem Zeichen entlanggeführt, bis die Abtastspannung in x-Richtung mit dem gespeicherten Wert übereinstimmt. Hierzu dient der Vergleicher 63, dessen Ausgangssignal bei Gleichheit der beiden Eingangsspannungen als Startsignal für die Zeichenerkennung dient, d. h. daß die Speicherung der von diesem Zeitpunkt an ermittelten Formelementkriterien beginnt.

Als Anfangspunkt der Abtastung kann auch der Verzweigungspunkt erster Ordnung mit der größten positiven x-Koordinate verwendet werden. Dann muß zunächst festgestellt werden, ob es überhaupt Verzweigungspunkte gibt. Sind keine Verzweigungspunkte vorhanden, dann gilt als Anfangspunkt wieder

ίο der Zeichenpunkt mit der größten positiven x-Koordinate. Enthält das Zeichen nur einen Verzweigungspunkt, dann wird dieser als Anfangspunkt genommen. Wenn mehrere Verzweigungspunkte erster Ordnung vorhanden sind, so wird der Verzweigungspunkt mit der größten positiven x-Koordinate ermittelt. Sind keine Verzweigungspunkte erster Ordnung vorhanden, so kann man auf die Verzweigungspunkte zweiter, dritter oder vierter Ordnung übergehen.

Die bei komplizierten Schriftzeichen oder bei mehrfacher Umfahrung einfacher Schriftzeichen auftretende Redundanz durch wiederholtes Durchfahren der gleichen Formelemente kann durch einfache logische Schaltungen vermindert werden. Da alle einwertigen Verzweigungspunkte Umkehrpunkte sind, kann man die Kriterien der Formelemente nach einem Verzweigungspunkt erster Ordnung so lange unterdrücken, bis der Abtaststrahl auf einen mindestens dreiwertigen Verzweigungspunkt stößt. Auf diese Weise wird die Wiederholung von Formelementen bei der Auswertung vermieden (vgl. hierzu die Auswertung der Ziffer »4« an Hand F i g. 6).

Da das Koordinatenkreuz schräg liegend angenommen ist (vgl. F i g. 1), ergibt sich immer eindeutig ein Zeichenpunkt mit größter positiver bzw. negativer x-Koordinate.

Nach Feststellung des Startpunktes beginnt die Abtastung des Zeichens unter gleichzeitiger Registrierung der Formelemente bzw. deren Kriterien. Hierzu dient die schematisch in F i g. 21 dargestellte Anordnung.

Zur Registrierung der Ordnung eines Verzweigungspunktes braucht man nur das oben beschriebene Zählergebnis nach Fig. 11 festzuhalten und in eine digitale Form umzuwandeln, was mit bekannten Anordnungen durchführbar und nicht besonders dargestellt ist. Das Ergebnis wird digital im Speicher 64 eingespeichert.

Die Anfangsrichtung der Formelemente läßt sich bereits in digitaler Form aus dem betreffenden Speieher 47 entnehmen, während die Krümmung des Formelementes ebenfalls durch den Zustand der beiden Zähler 55 und 56 schon digitalisiert ist. Bei jedem Formelement werden also die Speicher 64, in welchem die Ordnung des betreffenden Verzweigungspunktes digitalisiert gespeichert ist, sowie die Speicher 47, 55 und 56 abgefragt und deren Ergebnisse über die Schalter 67 in den Speicher 65 eingespeichert. Damit stehen die Speicher 47, 55, 56 und 64 für die Ermittlung des nächsten Formelementes zur Verfügung.

Wenn alle Formelemente ermittelt und die entsprechenden Kriterien in dem Speicher 65 eingestellt sind, werden die Ausgänge dieses Speichers über dem Schalter 68 mit der Zuordnerschaltung 66 verbunden, an dessen Ausgängen das erkannte Zeichen angezeigt wird, indem eine der Ausgangsleitungen markiert ist.

Zur Reduzierung der Digitalausdrücke für die

Formelemente kann man beispielsweise vor dem Ver-

gleich entweder die Gesamtzahl der Formelemente oder die Anzahl der Verzweigungspunkte bestimmter Ordnung feststellen und diese Aussagen zur Bestimmung des abgetasteten Zeichens heranziehen. Ferner ist es möglich, auch nur bestimmte Formelemente für die Auswertung zuzulassen und die anderen zu vernachlässigen. Liegen von einem Schriftzeichen verschiedene Ausführungsformen vor, wie es häufig bei Ziffern vorkommt (vgl. F i g. 22), so muß jede dieser Ausführungsformen in der Zuordnerschaltung 66 erfaßt sein.

Nachdem das Zeichen erkannt ist, wird der Abtastpunkt zu dem sogenannten Absprungpunkt geführt und gelangt von dort zu dem nächsten zu erkennenden Zeichen.

Die Steuerung aller beschriebenen Vorgänge erfolgt mittels einer nicht dargestellten zentralen Steuereinrichtung, die mit bekannten Mitteln aufgebaut sein kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum maschinellen Erkennen von Zeichen, bei dem der Abtaststrahl einen Kreis mit kleinem Radius durchläuft und der Mittelpunkt des Abtastkreises entlang dem Linienzug des zu erkennenden Zeichens geführt wird, wobei Hell- und Dunkelimpulse erzeugt werden, und bei dem durch Amplituden- und Phasenvergleich der den Abtastkreis erzeugenden Sinus- und Cosinus-Spannungen Angaben über den Linienzug gewonnen und diese Angaben zur Bestimmung des nächsten Abtastkreismittelpunktes verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hell- und Dunkelimpulse auf Grund ihrer Breite den Radius des Abtastkreises so einstellen, daß der vom Linienzug überdeckte Kreisbogen etwa gleich dem nicht vom Linienzug überdeckten Kreisbogen ist, daß zur Gewinnung von digitalen Angaben über das Vorliegen eines Linienzugendes, eines Linienzugknickes, einer Linienzugabzweigung oder eines Linienzugkreuzungspunktes (1. Erkennungskriterium) die Hell- und Dunkelimpulse gezählt werden, daß zur Gewinnung einer digitalen Angabe über den Winkelbereich des Abtastkreises, in dem dieser den Linienzug schneidet (2. Erkennungskriterium), der dabei entstandene Dunkelimpuls in dem dem betreifenden Winkelbereich zugeordneten Speicher gespeichert wird und daß zur Gewinnung einer digitalen Angabe über die Krümmung des Linienzuges (3. Erkennungskriterium) die Amplituden einer der Phase des Abtastkreises proportionalen Spannung bei zwei Überschneidungen des Abtastkreises mit dem Linienzug verglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung bei Erreichen eines Verzweigungspunktes auf demjenigen Teil des Zeichens weitergeführt wird, welcher dem Weg, auf dem man in dem Verzweigungspunkt hineingekommen ist. in mathematisch positivem Sinne am nächsten liegt.

3. Anordnung zur Einstellung des Radius des Abtastkreises zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch einen Begrenzer (10) zur Umwandlung der Fotozellensignale in eine Rechteckspannung, ein Gleichstromsieb (11) zur Bestimmung des Gleichstrominhaltes sowie einen Null-Indikator (12), der bei Verschwinden des Gleichstromanteils die durch den Gleichstrom bewirkte Amplitudensteuerung des die Rotationsspannung erzeugenden Sinus- und Cosinus-Generators (6, 7) unterbricht.

4. Anordnung zur Unterscheidung eines geraden von einem geknickten Linienzug (Verzweigungspunkt erster Ordnung) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaltmittel (18), durch die die ungeradzahligen Hellimpulse in positive und die geradzahligen Hellimpulse in negative Impulse umgewandelt werden, sowie einen Begrenzer (22) und ein Gleichstromsieb (23), durch die der Gleichstromanteil der positiven und negativen Impulskette festgestellt und miteinander verglichen wird.

5. Anordnung zur Bestimmung der neuen Schrittrichtung und des neuen Mittelpunktes des Abtastkreises zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Kurzzeitspeicher (27, 28), in denen der die Richtung des vorhergehenden Schrittes kennzeichnende Sinus- und Cosinuswert der Generatoren (6, 7) gespeichert wird, sowie ihnen nachgeschaltete Vergleicher (30, 31), in denen die Werte der Speicher (27, 28) mit den Ausgangswerten der Generatoren (6, 7) ständig verglichen werden und die bei Gleichheit ein Ausgangssignal liefern, ferner eine Koinzidenz-Schaltung (32), die bei gleichzeitigem Auftreten eines Ausgangssignals an den Vergleichern (30, 31) ein Ausgangssignal liefert, welches dem Phasenschieber (33) zugeführt wird, dessen um eine halbe Umlaufperiode verschobener Ausgangsimpuls (75) das Tor (34) öffnet, das bei Auftreten eines Dunkelimpulses wieder geschlossen wird, welcher Dunkelimpuls das Tor (34) nach Differenzierung als Nadelimpuls durchläuft und in den Phasenschieber (36) gelangt, in welchem je nach der Ordnung (erster, zweiter, dritter, vierter) des Verzweigungspunktes des Nadelimpulses (76), bezogen auf den Umlaufkreis, um 22,5, 30, 45 bzw. 90° verschoben wird, wobei das Ausgangssignal des Phasenschiebers (36) die Lage des neuen Mittelpunktes des Abtastkreises auf dem bisherigen Abtastkreis bestimmt.

6. Anordnung nach Anspruch 5 zur Einstellung des Abtaststrahls auf den neuen Mittelpunkt, gekennzeichnet durch Tore (39, 40), die von dem Aiisgangssignal des Phasenschiebers (36) geöffnet werden, sowie Zwischenspeicher (43, 44), die mit den Ausgängen des Sinus- und Cosinusgenerators (6, 7) über die Tore (39, 40) verbunden sind und die gespeicherten Werte an die Speicher (45/1 und 45/2) ausspeichern, wo diese Werte zu den dort bereits gespeicharten Werten addiert und von dort den Ablenksystemen (5, 5a) zugeführt werden.

7. Anordnung zur Speicherung der jeweiligen Schrittrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Zwischenspeicher (41, 42). die mit den Ausgängen der Generatoren (6 7) verbunden sind und über die Tore (37, 38) beim Auftreten des Ausgangssignals des Phasenschiebers (36) für die Einspeicherung der Augenblickswerte der Sinus- und Cosinusspannung wirksam gemacht werden, von wo die Spannungswerte in die Kurzzeitspeicher (27, 28) übertragen werden.

8. Anordnung zur Feststellung des 2. Erkennungskriteriums zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch je einem Quadranten zugeordnete Speicher (47/1... 47/4), die über die UND-Tore (46/1 ... 46/4), deren Eingänge einerseits mit dem Ausgang des Phasenschiebers 36 und andererseits dem Ausgang des Sinusgenerators (6) verbunden sind, markiert werden.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß zwischen Sinusgenerator (6) und den UND-Toren (46/1... 46/4) ein Phasenschieber (48) geschaltet ist, mittels dem die Ausgangsspannung des Sinusgenerators (6) um einen festen Betrag phasenverschoben wird, wenn der Ausgangsimpuls des Phasenschiebers (36) an der Grenze zwischen zwei Quadranten liegt.

10. Anordnung zur Feststellung des 3. Erkennungskriteriums zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Sägezahngenerator (49), dessen Periode gleich der Umlaufzeit des Abtastkreises ist und der von dem Sinusgenerator (6) synchronisiert wird, einen Speicher (52), in den über ein Tor (51) bei Auftreten eines Ausgangsimpulses des Phasenschiebers (36) im η-ten Umlauf des Abtastkreises der Augenblickswert der Sägezahnspannung gespeichert wird, einen zweiten Speicher (53), in welchem der Augenblickswert des (n—l)-ten Umlaufs gespeichert ist, ferner einen Vergleicher (54) zum Vergleich des η-ten Speicherwertes mit dem (n— l)-ten Speicherwert, der

über die Verzögerungsschaltung (79) durch den Ausgangsimpuls des Phasenschiebers (36) wirksam gemacht wird und das Ergebnis als digitale Aussage »größer« bzw. »kleiner« an den Speicher (55) bzw. (56) ausliefert, während mit einer weiteren Verzögerung über die Verzögerungsschaltung (84) und das Tor (85) der Inhalt des Speichers (53) durch den Inhalt des Speichers (52) ersetzt wird.

11. Anordnung nach Anordnung 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Sägezahngenerator (50) mit um 180° gegenüber dem ersten Sägezahngenerator (49) verschobener Phase vorgesehen ist, der über den Schalter (57) an Stelle des Sägezahngenerators (49) eingeschaltet wird, wenn der Ausgangsimpuls des Phasenschiebers (36) in den Bereich der steilen Flanke des Sägezahns fällt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungskriterien nach einem Verzweigungspunkt erster Ordnung (Umkehrpunkt) so lange unterdrückt werden, bis der Abtaststrahl einen Verzweigungspunkt mindestens dritter Ordnung erreicht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 953 474;
britische Patentschrift Nr. 837 341;
französische Patentschrift Nr. 1185 150;
SEL-Nachrichten, 1958, H. 3, S. 127 bis 143;
IRE Transact-El. Comp., 1954, September, S. 29 bis 43.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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