DE2202640A1

DE2202640A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Unterscheidung von Schriftzeichen verschiedener Breite

Info

Publication number: DE2202640A1
Application number: DE19722202640
Authority: DE
Inventors: Gerald Wolff
Original assignee: IDENTICON CORP
Current assignee: IDENTICON CORP
Priority date: 1971-01-20
Filing date: 1972-01-20
Publication date: 1972-08-03
Also published as: US3701097A

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Unterscheidung von Schriftzeichen verschiedener Breite

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Unterscheidung von Zeichen verschiedener Breite (Schriftzeichen), bestehend aus einer Abtasteinrichtung zur Ableitung von elektrischen Ubertragungssignalen (Abtastimpulse) von der jeweiligen Zeichenbreite entsprechender Impulslänge und einer Einrichtung zum Impulslängenvergleich in einem Komparator.

Die bekannten Vorrichtungen dieser Art sind zum Betrieb mit Abtasteinrichtungen bestimmt, die mit konstanter oder im wesentlichen konstanter Abtastgeschwindigkeit arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die sich durch einfachen Aufbau auszeichnet und insbesondere auch mit einer manuell zu betätigenden Abtasteinrichtung zu gebrauchen ist. Um dies zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Fehler zu vermeiden, die sich aus unterschied*· liehen Abtastgeschwindigkeiten ergeben können, wie sie bei manuell betätigten Abtasteinrichtungen naturgemäß unvermeidlich sind.

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Erfindungsgemäß läßt sich dies dadurch erreichen, daß aus einem ersten Abtastimpuls ein Bezugssignal und aus wenigstens einem folgenden Abtastimpuls ein Anpassungssignal abgeleitet wird, durch das, in Anpassung an etwaige Änderungen der Abtastgeschwindigkeit, das Bezugssignal geändert wird, und daß die dem ersten Abtastsignal folgenden Abtastsignale zur Anzeige der Schriftzeichenbreiten mit dem Jeweils vorliegenden Bezugssignal verglichen werden. Auf diese Welse steht während der Abtastung ständig ein Bezugssignal zur Verfugung, das einen der Jeweiligen Abtastgeschwindigkeit entsprechenden Zeitmaßstab für den Vergleich der Abtastimpulse untereinander liefert und damit den Vergleich der Abtastimpulse unabhängig von der Jeweiligen Abtastgeschwindigkeit macht.

Zur Durchführung dieses Verfahrens ist die Vorrichtung mit Einrichtungen zur Ableitung des Bezugssignals aus einem ersten Abtastimpuls und des Anpassungssignf.8 zur Änderung des Bezugssignale In Anpassung an Änderungen der Abtastgeschwindigkeit aus einem folgenden Abtastimpuls zu versehen und die Einrichtung zum Impulslängenvergleich so auszubilden, daß sie die auf den ersten Abtastimpuls folgenden AbtastImpulse mit dem Bezugssignal der Jeweils vorliegenden Länge vergleicht. Diese zusätzlichen Einrichtungen zur Erzeugung und Anpassung des Be-

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zugsignals lassen sich mit einfallen elektronischen Mitteln herstellen und sind mit weit weniger Aufwand verbunden als eine automatisch arbeitende Abtasteinrichtung. Auch kann es erwünscht sein, einer solchen automatisch arbeitenden Abtasteinrichtung eine manmelle Abtasteinrichtung nach der Erfindung zuzuordnen.

Man kann die Einrichtung zur Anpassung des Bezugssignals an die jeweilige Abtastgeschwindigkeit leicht so auslegen, daß ihre Arbeitsdauer klein ist im Vergleich zur Länge der Abtastimpulse, so daß die Anpassung des Bezugssignals an jeweilige Abtastgeschwindigkeit so schnell erfolgt, daß die Breitenkategorie der Schriftzeichen eindeutig zur Anzeige kommt.

Für eine Übertragung im Binärsystem verwendet man Schriftzeichen mit zwei verschiedenen Breiten. Für den vorliegenden Zweck wird man, um Mehrdeutigkeit des Impulslängenvergleichs zu vermeiden, zweckmäßig mit einem Breitenverhältnis von 2:1 oder 4:1 arbeiten. Im letzteren Fall wird zur Ableitung des Bezugsignals jedes kurze.Abtastsignal mit 2 (zwei) und jedes lange Abtastsignal mit 1/2 (einhalb) multipliziert.

Zur Ableitung von Abtastsignalen und Bezugsignalen können in an sich bekannter Weise Wandler eingesetzt werden,

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welche Abtastinipulse und Bezugssignale in Digitalform zur Verfugung stellen.

Zur Abtastung kann ein stiftförmiges, von Hand bewegbares optisches Lesegerät verwendet werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt

Fig. la eine durch die Vorrichtung nach der Erfindung abzutastende Aufzeichnung mit vier Schriftzeichen verschiedener Breite,

Fig. Ib ein Diagramm der Abtastgeschwindigkeit,

bezogen auf die Aufzeichnung nach Fig. 1,

Fig. Ic ein Diagramm der aus der Abtastung sich ergebenden Abtastimpulse und der daraus abgeleiteten Bezugssignale,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung mit stiftförmigem, manuell zu bewegendem Abtastgerät und

Fig. 3 das Blockschaltbild der Vorrichtung nach Fig. 2.

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In der Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel der Abtastung von Schriftzeichen in Form von parallelen, in bestimmten Abständen voneinander angeordneten Streifen 1*2,3,4 veranschaulicht, wie dies zur verschlüsselten Darstellung irgendwelcher Informationen gebräuchlich ist, die durch eine Abtastvorrichtung nach der Erfindung abgefragt und zur Anzeige, Steuerung oder sonstigen Zwecken Übertragen werden sollen. In dieser Darstellungslogik entsprechen in üblicher Weise die schmalen Zeichen 1,24 von der Breite d im Übertragungssystem dem Logiksignal NULL und das breite Schriftzeichen 3 mit der Breite 4d dem Logiksignal EINS.

Wird das von Hand zu betätigende Abtastgerät 12 (vgl. Flg. 2) in der Abtastrichtung 11 quer über die Reihe der Schriftzeichen 1 bis 4 hinweggeführt, so geschieht dies im allgemeinen nicht mit gleichbleibender, sondern mit wechselnder Geschwindigkeit, beispielsweise nach der in Fig. Id dargestellten Funktion. Die am Ausgang des Abtastgertttfc· dabei gebildeten Abtastimpulse sind In Fig· Ic dargestellt, und zwar In übereinanderOrdnung, um so den Einfluß ter veränderlichen Abtastgesohwindigkeit durch Vergleich der Impulslängen zu erleichtern. Es ist klar, daß eine größere Abtastgeschwindigkeit zu einer kürzeren Impulslänge führt. Wäre die Abtastgeschwindigkeit gleichbleibend über die ganze Abtastung, würden die Abtastim-

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pulse Fl, Ρ2 und P4, aus den schmalen Schriftzeichen 1,2 und 4 abgeleitet, alle gleich lang und der aus des Breiten Zeichen 3 abgeleitete Impuls PjS wäre viermal so breit. Um dabei für alle folgenden Abtastimpulse ein brauchbares Bezugssignal zu erhalten, wäre es lediglich erforderlich, eine Verdoppelung der Länge des ersten Abtastimpulses Fl vorzunehmen. Alle Folgeimpulse von kürzerer oder größerer Dauer als die Dauer eines solchen Bezugssignales würden alsdann richtig als Logiksignale NULL bzw. EIMS in die übertragung eingeführt.

Mit wachsender Abtastgeschwindigkeit werden jedoch, wie aus FIg· Ib ersichtlich ist« die Folgeimpulse entsprechend kürzer. Um auch hierbei ein brauchbares Vergleichssignal zu erhalten, wird erfindungsgemäß jeder kurze Abtastimpuls verdoppelt und jeder lange Abtastimpuls halbiert. Auf solche Weise gewinnt man laufend einen Bezugsimpuls, der zur Anpassung des Systems an die veränderliche Abtastgeschwindigkeit geeignet ist.

Das dargestellte Beispiel geht von der zweckmäßigen Anordnung aus, nach welcher je*· Codierfolge mit einem schmalen Zeichen beginnt. Bei Abtastung der Zeichenreihe wird bei dem Verfahren die Dauer des ersten Abtastimpulses Pl gemessen und verdoppelt, wie in Fig. Ic mit Strlohllnlen dargestellt ist und dadurch ein Bezugssignal

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für den folgenden Abtastimpuls F2 gewonnen. Dieses Be« zugsslgnal wird vorzugsweise in Digitalform gebildet und als erstes Bezugssignal gespeichert. Sodann wird im weiteren Zuge der Abtastung der zweite Abtastimpuls P2 gemessen und mit dem gespeicherten, aus dem Abtastimpuls Pl abgeleiteten Bezugssignal verglichen. Da im dargestellten Beispiel die Dauer des zweiten Abtastimpulses P2, abgeleitet aus dem schmalen Schriftzeichen 2, kürzer ist als die Dauer des aus Fl abgeleiteten Bezugssignals, wird der Abtastimpuls F2 als Logiksignal NULL erkannt und als solches registriert. Ausgehend von dieser Entscheidung der Logikschaltung, wird die Länge des zweiten Abtastimpulses F2 verdoppelt, um auf diese Weise ein neues Bezugssignal zu erhalten, welches das aus dem ersten Abtastimpuls Pl abgeleitete Bezugssignal ersetzt. Alsdann wird die Länge des dritten Abtastimpulses P2 gemessen und mit dem aus dem vorherigen Abtastimpuls P2 abgeleiteten Bezugssignal verglichen. Da die Länge des dritten Impulssignalee PJ, entsprechendder größeren Breite des dritten Schrift zeichens 2, größer ist als die Länge des aus dem zweiten Abtastimpuls P2 abgeleiteten Bezugssignales, wird der Abtastimpuls PJ als Logiksignal EINS erkannt und registriert, und es wird ferner seine Länge Halbiert, um aus ihm ein neues Bezugssignal abzuleiten, dessen Länge bei fortschreitender Abtastung mit der Länge des nächsten Abtastimpulseβ P4 zu vergleichen ist. Dieser

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vierte Abtastimpuls P4 wird sodann als Logiksignal NULL erkannt und registriert, und es wird infolgedessen seine Länge verdoppelt, um das für den nächsten Vergleich dienende Bezugssignal zu erhalten. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die ganze Reihe der Schriftzeichen abgetastet ist.

Das oben beschriebene Verfahren läßt sich in mannigfacher Weise abwandeln; sein neues Prinzip besteht darin, daß eine fortlaufende, der veränderlichen Abtastgeschwindigkeit sich anpassende Eichung für den Impulslängenvergleich zwecks richtiger Erkennung der zugrundeliegenden Logiksignale durchgeführt wird. Das Breitenverhältnis 4:1 der Schriftzeichen ist wahrscheinlich größer als erforderlich, um dieses Prinzip der Anpassung sicher durchzuführen, da die Geschwindigkeitsänderungen regelmäßig kleiner sind als es für den Fortgang der Abtastung einer Zeichenbreite entspricht. Es ist durchaus möglich, mit so kurzen Zeitintervallen für die Eichung des Bezugssignals von einem zum nächsten Abtastimpuls auszukommen, daß man bei dem Verfahren nach der Erfindung auch mit einem Breitenverhältnis von nur 2:1 arbeiten kann.

Das erste Schriftzeichen einer Zeichenfolge muß nicht notwendig ein schmales Schriftzeichen sein. Es könnte auch das breite Schriftzeichen sein oder für den vorliegenden Zweok irgendeine vorgegebene Breite, bezogen auf die ande-

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ren Schriftzeichen, haben. Ferner läßt sich auch eine gröbere Eichung anwenden, indem man zur Eichung nur die schmalen oder nur die breiten Zeichen einsetzt. Natürlich können entweder die Schriftzeichen oder ihre Zwischenräume so beschaffen sein, daß das Abtastgerät, beispielsweise durch optische Reflexion, anspricht. Ferner,während das Beispiel auf ein binär codiertes übertragungssystem abgestimmt ist, läßt sich die Erfindung jedoch sinngemäß auf ternär oder höher codierte Systeme mit Ableitung einer entsprechend höheren Zahl von BezugsSignalen aus jedem Abtastimpuls anwenden.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist eine Abtasteinrichtung 12 in Form eines stiftförmigen, von Hand über die Abtastebene 17^! bewegbaren Abtastgerätes vorgesehen, das als optisches Lesegerät ausgebildet ist. Dieses Abtastgerät ist an seiner Spitze mit einem Fenster 13 für den Durchgang von Lichtstrahlen einer Lampe 14 bzw. der von der Abtastebene 17* reflektierten Lichtstrahlen versehen. Anstelle der Lampe 14 kann natürlich auch eine andere Strahlenquelle vorgesehen sein. Zur Leitung und Fokussierung der Lichtstrahlen ist eine gegabelte Fiberoptik 1.5 und eine Linse 16 vorgesehen. Die vom Aufzeichnungsträger bzw. der Abtastebene 17* reflektierten Strahlen werden über die Linse 16 und den rechten Zweig der Fiberoptik 15 einem Fototransistor 17 zugeführt, der das optische in ein elektrisches Abtastsignal umwandelt. Die so erhaltenen Abtastimpulse Pl bis P4

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werden über ein Kabel auf den Decoder 21 mit Energiequelle gegeben, der in Fig. 3 im Blockschaltbild näher dargestellt ist.

Durch die Wahl des Breitenverhältnisses 4:1 vereinfacht sich die Logikschaltung, weil die Verschiebung einer Binärzahl um eine Stelle nach links einer Verdoppelung und die Verschiebung um eine Stelle nach rechts einer Halbierung gleichkommt.

Wenn der Fototransistor 17 auf ein Schriftzeichen anspricht, erzeugt er ein Abtastsignal und öffnet das UNDrTor 22 für Taktimpulse aus dem Zeitimpulsgeber 23, die dann als Zählimpulse auf den Binärztthler 24 durchgegeben werden. Dadurch wird die Breite des betreffenden Schriftzeichens gezählt und durch einen Digital-Koraparator 25 mit dem Bezugswert oder Eichwert verglichen, der zuvor im Schieberegister 26 (up-down-Schieberegister) gespeichert worden ist, um danach das Logiksignal EINS über eine Leitung 31 oder das Logiksignal NULL über eine Leitung 32 zu geben, je nachdem, ob die Zahl im Binärzähler 24 größer oder kleiner als die Zahl im Schieberegister 26 ist, sowie ferner Signale zum Ä'ndern der Schieberichtung des Schieberegisters 26, abhängig vom Ergebnis des Vergleichs aus dem Komparator 25. Aufwiese Weise erhält man eine Binärverschiebung um eine Stelle und den gewünschten Bezugswert für den Vergleich der Länge des folgenden Abtastimpulses. Die zur Durchführung dieses Ver-

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fahrens im übrigen erforderlichen technischen Mittel sind, wohlbekannt, so daß hier auf eine nähere Beschreibung der Vorgänge im Binärzähler, im Digital-Komparator und im Schieberegister sowie auch in dem angeschlossenen Speicher 55 verzichtet werden kann.

Der Speicher 55 nimmt nach jedem Abtastimpuls entweder das Logiksignal NULL oder EINS auf. Unmittelbar nach erfolgter übertragung wird der Binärzähler 24 gelöscht, so daß er mit der flachsten Zahlung beginnen kann. Vorzugsweise wird der Binärzähler 24 in Serie vorgerückt und die nach der Abtastung gespeicherte Zahl parallel auf das Schieberegister 26 gegeben. Nach beendeter Abtastung enthält der Speicher 55 eine Folge von Digitalsignalen, die der Schrift· Zeichenfolge entspricht, wobei die erste Stelle immer den Logiksignal NULL entspricht.

Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich; insbesondere läßt sich das neue Verfahren zur Unterscheidung und Wiedergabe bzw. übertragung beliebiger Schriftzeichen oder anderer Zeichen, bei deren Abtastung sich Abtastimpulse unterschiedlicher Breite ergeben, anwenden. Die Erfindung ist insbesondere nützlich in Verbindung mit halbautomatisch arbeitenden Lese* geräten oder dergleichen, die eine Abtastung mit leichten, von Hand zu betätigenden Abtastern zulassen. Verfahren und

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Vorrichtung nach der Erfindung haben gegenüber bekannten Vorrichtungen, beispielsweise mehrfarbige Schriftzeichen mit e*tsprechender Einrichtung zur Spektralfilterung voraussetzend oder mechanischen Verfahren zur Sicherstellung richtiger Breitenübertragung, den Vorteil großer baulicher Einfachheit und einfacher Bedienung sowie Überwachung.

- Schutzansprüche -

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Claims

SCHUTZANSPRÜCHE:

Vorrichtung zur Unterscheidung von Zeichen verschiedener Breite (Schriftzeichen), bestehend aus einer Abtasteinrichtung zur Ableitung von elektrischen Übertragungssignalen (Abtastimpulse) von dem jeweiligen Zeichenbreite entsprechender Impulslänge und einer Einrichtung zum Irapulslängenvergleich in einem Komparator, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Ableitung eines Bezugssignals aus einem ersten Abtastimpuls und eines Anpassungssignals zur Änderung des Bezugssignals in Anpassung an Änderungen der Abtastgeschwindigkeit aus einem folgenden Abtastimpuls vorgesehen sein, und daß die Einrichtung zum Irapulslängenvergleich so ausgebildet 1st, daß sie die auf den ersten Abtastimpuls folgenden Abtastimpulse mit dem Bezugssignal der Jeweils vorliegenden Länge vergleicht«

.Vorrichtung nach Anspruch 1* dadurch, gekennzeichnet, <3a3 die Einrichtung zur Anpassung des Bezugssignals an die je» weilige Abtastgeschwindigkeit so aufgelegt ist, da8 ihre Arbeltsdauer klein ist .1>ώ Yerglelah zv.v Lisnga der Abtast» impulse.

J.Vorrichtung nach Anspruch 1 und ?, gekennzeichnet durch Schriftzeichen mit zwei Yar^chiedenen Breiten im Verhältnis

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung des Bezugssignals jedes kurze Abtastsignal mit 2 (zwei) und jedes lange Abtastsignal mit 1/2 (einhalb) multipliziert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Wandler, der Abtastimpulse und Bezugssignale in Digitalform zur Verfügung stellt (Digitalwandler).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (12) aus einem stlftförmigen, von Hand bewegbaren optischen Lesegerät besteht.

7· Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalwandler ^ mit einem Zeitimpulsgeber (23), einem Binärzähler (24), einem durch die Abtastimpulse zu öffnenden Tor (22), einem umkehrend arbeitenden Schieberegister (26), einem Komparator (25) und einem Speicher (33) versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7* gekennzeichnet durch einen Speicher (33) zur binären Speicherung von einer Folge Abtastimpulsen.

9. Verfahren zur Unterscheidung von Zeichen verschiedener Breite (Schriftzeichen) durch Ableitung von Impulsen

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entsprechend verschiedener Länge mit Hilfe einer Abtasteinrichtung (Abtastimpulse) und Impulslängenvergleich in einem Komparator, dadurch gekennzeichnet, daß aus eine» ersten Abtastimpuls ein Bezugssignal und aus wenigstens einem folgenden Abtastimpuls ein Anpassungssignal abgeleitet wird, durch das, in Anpassung an Änderungen der Abtastgeschwindigkeit, das Bezugssignal geändert wird, und daß die dem ersten Abtastsignal folgenden Abtast signale zur Anzeige der Schriftzeichen!« iten mit dem jeweils vorliegenden Bezugssignal verglichen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung des Bezugssignals an die jeweilige Abtastgeschwindigkeit so schnell erfolgt, daß die Breitenkategorie der Schriftzeichen eindeutig zur Anzeige kommt.

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