DE2004937B2

DE2004937B2 - Optischer markierungsleser

Info

Publication number: DE2004937B2
Application number: DE19702004937
Authority: DE
Inventors: Donald Leo Subiaco Buettner (West-Australien); Burchfiel jun, John Roland; Kline, Norman David; Sheenan, Michael James; Thompson, Kenneth Lee; Rochester, Minn. (V.StA.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-02-07
Filing date: 1970-02-04
Publication date: 1977-12-01
Also published as: NL7001608A; DE2004937A1; NL165310C; FR2033861A5; JPS4919925B1; GB1287725A; SE357273B; CA942887A; NL165310B; CH529384A; US3560751A; DE2004937C3

Description

Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebene Art eines optischen Markierungslesers.

Durch die US-PS 3i 63 746 ist ein optischer Markierungsleser bekannt, der für die Lichtführung optische Linsen und eine dritte Beleuchtungsquelle an der Rückseite des Datenträgers benötigr, um die Wirkung von Löchern aufzuheben. Außerdem ist ein fester Schwellwert oder Umschaltpunkt für die Erkennung der Markierungen vorgesehen. Dies macht Justierungen des Verstärkungsgrades der verwendeten Verstärker, der Intensität der Lichtquelle und eine Überwachung der Umgebungstemperatur notwendig. Die erwähnten Justierungen sind zu wiederholen, da im Laufe der Zeit die Intensität der Lichtquelle und die Wirkung der lichtempfindlichen Schaltungselemente Veränderungen unterworfen sind. Außerdem ist eine periodische Wartung kritisch, da die Umgebungsbedingungen, wie Kartenstaub oder andere Niederschläge bzw. Verunreinigungen die optischen Verhältnisse und somit die Signalstärken unvorhersehbar verändern können.

Es ist außerdem bei einer Lichtdurchlässigkeitsabtastung (DAS 11 87 835), bei welcher an der Abtaststelle eine Impulsfolge und ein Kontrastregelsignal für die Impulsfolge erzeugt werden, bekannt, als Kontrastregelsignal ein nur von der Lichtdurchlässigkeit des Aufzeichnungsträgermaterials abhängiges Signal zu erzeugen, das die Amplituden der Impulsfolge derart beeinflußt, daß die resultierenden Impulse einen von der Lichtdurchlässigkeit des Aufzeichnungsträgermaterials im wesentlichen unabhängigen elektrischen Bezugspegel haben. Die hierfür erforderliche Schaltung ist sehr aufwendig und verträgt keine Schwankungen, die durch Qualitätseinbuße der Lampe, der Transistorelemente und der Umgebungstemperatur eintreten.

Ferner ist ein optischer Markierungsleser (DAS 12 14 451) bekannt, bei dem Fototransistoren mit von dem von der Aufzeichnungsträgeroberfläche bzw. den Markierungen reflektierten Licht beaufschlagt werden. Jedem Fototransistor ist eine Amplitudenbegrenzungsstufe nachgeschaltet, die zwei Ausgangssignale erzeugt, die in einem Differenzverstärker ein Ausgangssignal erzeugen. Dieses Ausgangssignal muß eine entsprechende Amplitude haben, um in einer Vergleichsschaltung einen Transistor leitend machen zu können, wodurch am Ausgang ein eine Markierung anzeigendes Signal ausgegeben wird. Diese Schaltung spricht nicht auf absolute Werte des abgefühlten Signals an, sondern auf Änderungen dieses Signals, wobei der Amplitudenbegrenzer so eingestellt ist, daß nur Amplitudenänderungssignale weitergegeben werden, die mindestens gleich sind der Amplitudendifferenz bei einem Aufzeichnungsträgermaterial mit dem geringsten Unterschied zwischen Oberfläche und Markierung und die in bezug auf den von sehr gut reflektierenden Oberflächen gebildeten Nullpegel einen Grenzwert überschreiten, der um mindestens diese Amplitudendifferenz kleiner ist als die kleinste Signalamplitude, die von irgendeiner Markierung eines zu verwendenden Aufzeichnungsträgers erzeugt werden kann. Hierbei wird völlig unberücksichtigt gelassen, wo unterhalb des Amplitudenbegrenzungspegels das Amplitudenänderungssignal liegt, d. h., es können auch Stellen als Markierungen gelesen werden, die keine sind, wenn die Amplitudendifferenz z. B. innerhalb eines durch Fett verschmutzten Bereiches auftritt.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, einen optischen Markierungsleser zu schaffen, der bei Unempfindlichkeit auf Umgebungsverhältnisse und Veränderungen der Wirkung der verwendeten

elemente es völlig ausschließt, daß Verschmutzun-

der Aufzeichnungsträgeroberfläche als Markierun- ^§en elesen werden. Ein nach der Erfindung aufgebau^{gen g} _(iscner Markierungsleser läßt i-in Markierungssi-

1 nur dann als ein tatsächlich eine Markierung

!««teilendes Signal gelten, wenn die zweite Vergleichs-

h\ltune kein sogenanntes Fehlersignal ei zeugt.

r maß der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung

h Anspruch 4 wird kein Fehlersignal erzeugt, wenn H^abEefühlte Signal innerhalb des durch das Verhältnis ι Widerstände der zweiten Vergleichsschaltung vorherbestimmten Spannungsbereiches liegt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteran-

riichen zu entnehmen.

Finzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand

_nes in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbei-Liples beschrieben. Es zeigt

Fjg 1 den Lesekopf in schaubildlicher Darstellung

""pie 2 ein Schaltbild für eine Schaltung zur Erzeugung der in dem optischen Leser verwendeten

JIl

n,e Kane, v,..^.! auf der Oberseite des Kartenbet-,es (nicht gezeigt) transportiert und liegen derart auf, f-,η das abzufühlende Markierungsfeld nach unten > JL Der Lesekopf 22, an dem die Karten vorbei u_pwegt werden, ist demnach unter dem Kartenbett angeordnet und weist zwölf Durchgänge auf u:n jeder HPihe einer Standardkarte einen scharfen Lichtfleck V.Lordnen. Jeder Durchgang ist konisch ausgeführt, mi seinem größten Querschnitt unten und mit seiner Auslaßöffnung 27 oben, um d.e Lichtstrahlen durch Begrenzung ihres Winkels vor dem Austritt zu absorbieren oder zu filtern. Die zu lesenden Markierungen bilden einzelne Striche, die mit einem Bleistift der Nummer 2 hergestellt sind und eine Breite von 0,38 mm aufweisen Die Auslaßöffnung 27 weist eine Bre.te von 0508 mm auf, und infolge des Lichtausbreitungsw.nkels des konischen Durchganges und der Brechung einer d.e Auslaßöffnungen abdeckenden Glasplatte wird ein I ;_chtfleck von einer Breite von 0,56 mm erzeugt.

An einer Seite des Lesekopfes 22 ist ein Fototransistorfeld angeordnet, das von der gedruckten Schaltkarte 30 getagen wird, die an dem Lesekop» 22 befest.gt ,st Für jede Markierungsreihe ist je ein Fototransistor 33 vö gesehen, der das von einer Kartenstelle reflektierte durch die Auslaßöffnung 27 hindurchtretende Licht

ieder der auf der gedruckten Schaltkarte 30 befestigten Fototransistoren 33 ist mit einen, Anschluß mit 2m gemeinsamen Schaltkreis 35 verbunden. D.e I deren Anschlüsse 37 der Fototransistoren 33 s.ndlan

inzelne gedruckte Leiter 39 angeschlossen. Das Kabel 40 verbindet die einzelnen Fototransistoren 33 mit

entsprechenden Verstärkerkreisen. Das Rohr 42 erstreckt sich vom Lesekopf 22 aus

gesehen abwärts zu einem Gehäuse (nicht gezeigt), das

d!e Linsen einer als Lichtquelle dienenden Lampe

S zum einfallenden Licht reflektiertes Licht

wird benutzt zum Abfühlen der Markierungen, da gleichgerichtetes Licht beinahe gleichförmig reflektier Sw lon der schillernden..Μ.Λ«™η₈ u"^ _de Kartenoberfläche, so aaD biucisv.iic!au..₆«... -..·—_■-■· Jer Markierung und dem Untergrund schwierig sind Die Achse eines jeden der Fototransistoren 33 is zur Achse des gegen die Karte gerichteten Lichtes unter Einern Sinke! von 30° geneigt. Dieser Winkel ergibt einen geeigneten Ausgleich zwischen der durch Spiegelbeziehung auf ein Höchstmaß gebrachten Sisnal- oder Lichtamplitude und dem Kontrastverhältnis.

leder Fototransistor 33 hat einen Stromausgang bei 48, der in dem Vorverstärkerteil des Verslärkerkreises zu einem Spannungsausgang bei 50 umgewandelt wird. Der Spannungsausgang 50 ist im wesentlichen ein Produkt des Siromeinganges, multipliziert mit dem Widerstand, wobei der Widerstand äquivalent zur Summe des Widerstandes 51 und eines veränderbaren Widerstandes 52 ist. Der Spannungsausgang 50 entspricht der Grundladung des Kondensators 54, der demzufolge eine Spannung speichert, die kennzeichnend ist für den Untergrund, der durch den reflektierten Lichtkegel abgefühlt wird. Wenn eine Marke an der Abfühlstation erscheint, fällt der Spannungsausgang 50, worauf der Kondensator 54 die Diode 55 gegenvorspannt und die Spannung an der positiven Seite des Widerstandes 56 beibehalten wird (die Dauer des Durchganges der Markierung ist kurz im Vergleich zur Abfallzeit der Kondensatorladung). Wenn der den Widerstand 57 passierende Strom gleich oder kleiner ist als der durch den Widerstand 56 fließende Strom wird, fällt der der Basis des Transistors 58 zugeführte Nettostrom bis auf Null, wodurch die Transistorstufe in den nichtleitenden Zustand gelangt und einen eine logische Eins darstellenden Ausgang abgibt. Dementsprechend bestimmt das Verhältnis des Widerstandes zum Widerstand 57 die proportionale Verminderung der Signalintensität, wodurch ein Ausgangssignal am Kollektor des Transistors 58 und am Markierungsausgang 60 verursacht wird.

Da die von dem Kondensator 54 gespeicherte , Spannung der Ausgang des Vorverstärkers ist und dem abgefühlten von der Kartenoberfläche reflektierten Licht entspricht und der Markierungsausgang 60 auf einer proportionalen Verminderung der durch den Kondensator 54 gespeicherten Spannung basiert, hat ι, die besondere gespeicherte Spannungshöhe geringe Bedeutung für die Wirkungsweise der Abfühlvorrichtung. Dementsprechend ist dieselbe extrem tolerant auf Veränderungen, die hervorgerufen werden durch Veränderungen der Lampe oder der Transistoren, der ι-, Umgebungstemperatur oder der Reflexionseigenschaften des Datenmaterials. Die Vorrichtung funktioniert bei einem minimalen Signal bis zum Zustand der Sättigung des Vorverstärkers. Um die Vorrichtung wirksamer zu machen, ist das Potentiometer .-,„ vorgesehen, das anfänglich eingestellt ist, um die Kanäle zu normalisieren oder abzugleichen, um den gleichen Spannungsausgleich abzugeben, unabhängig vom Span nungseingang 48. Außerdem kann dadurch die Vorrichtung größere Toleranzen der einzelnen Bauelemente

Y₁ verkraften.

Um einen Ausgang genügender Stärke zu erreichen zum Zwecke des Antriebs der logischen Schaltung, ist ein Paar von Inverterverstärkerstufen 62,63 verwendet, die ein stärkeres Signal mit der richtigen Phase abgeben. „ι. Eine ähnliche Vergleichsschaltung bildet der Kondensator 66 in Zusammenwirkung mit den Widerständen 67, 68, die ein Anheben zu einem Ausgangssignal am Ausschußausgang 69 verursachen. Dieses Ausgangssignal wird durch Transistorverstärkerstufen, die mit Transistoren 7t, 72 verbunden sind, verstärkt, wenn ein Spannungssignal am Ausgang 50 des Vorverstärkers auftritt, welches augenblicklich auf einen Wert unter dem Verhältnis der Widerstände 68,67 vermindert wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel arbeiten Silicium- denen Markierungen wahlweise eintragbar sind, und

Fototransistoren 33 mit Licht von einer Glühquelle weitere informative Inschriften in roter Farbe auf der

zusammen, um rote Markierungen zu ignorieren. Karte eingetragen werden, ohne daß hierdurch die

Demzufolge können die auf die Karte gedruckten Abfühlvorrichtung beeinträchtigt wird.

Einteilungen, die Stellen auf der Karte anzeigen, in ^r>

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optischer Markierungsleser, bei ei Lichtbündel auf die Oberfläche des zu lesenden Datenträgers in den Bereichen gerichtet werden, in denen die Markierungen auftreten können, dort reflektiert werden und anschließend Abfühlelemente beaufschlagen, denen je eine Vergleichsschaltung nachgeschaltet ist, die ein der Abtastung der Oberfläche des Datenträgers entsprechendes Signal erzeugt, und nur dann ein eine Markierung anzeigendes Ausgangssignal abgibt, wenn ein durch das von der Markierung reflektierte Licht erzeugtes Signal einen gegenüber dem zuerstgenannten Signal unterschiedlichen Verlauf nimmt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vergleichsschaltung (54 bis 57) je eine weitere, ähnliche Vergleichsschaltung (66, 67, 68) zugeordnet ist, die nur dann ein einen Fehler anzeigendes Ausgangssignal abgibt (bei 69), wenn das durch die Abtastung der Oberfläche des Datenträgers erzeugte Signal auf einen Wert fällt, der zwischen dem für die Oberfläche charakteristischen Wert und dem die Markierung abfühlenden Signal liegt.

2. Optischer Markierungsleser, dessen Abfühlelemente Fototransistoren darstellen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromausgang eines jeden Fototransistors (33) in einen Spannungsausgang umgewandelt wird, der an einer Leitung (50) auftritt, an welche die beiden Vergleichsschaltungen (54 bis 57 und 66, 67, 68) parallel angeschlossen sind.

3. Optischer Markierungsleser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vergleichsschaltung an ihrem Eingang eine Parallelschaltung aus einem Widerstand (57 bzw. 68) und einer Diode (55) aufweist, wobei die Anode mit dem Eingang verbunden ist, daß kathodenseitig einerseits die Diode (55) über einen Kondensator (54 bzw. 66), der die durch Abfühlung der Oberfläche des Datenträgers erzeugte Spannung speichert, mit dem genannten Widerstand (57 bzw. 68) und andererseits mit einem weiteren an Masse angeschlossenen Widerstand (56 bzw. 67) verbunden ist, daß der zuerst genannte Widerstand (57 bzw. 68) einerseits mit der Basis eines Transistors (58) und andererseits über eine Diode mit dem Emitter dieses Transistors (58) verbunden ist und daß der Kollektor dieses Transistors (58) an die Ausgangsklemme (60 bzw. 69) der Vergleichsschaltung angeschlossen ist.

4. Optischer Markierungslese.' nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (56,57) der einen Vergleichsschaltung, an der eine Markierung anzeigende Ausgangssignale auftreten, ein Widerstandsverhältnis aufweisen, das kleiner ist als das Widerstandsverhältnis der beiden Widerstände (67,68) der anderen Vergleichsschaltung, die ein Fehlersignal erzeugt, wenn das abgefühlte Signal unterhalb des durch das Verhältnis seiner beiden Widerstände (67, 68) vorherbestimmten Spannungsbereiches liegt.