DE2705374A1 - Analysevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Analyse von Objekten, insbesondere von Objekten, die sich durch eine Spur auszeichnen, d.h. eine Berührungsfläche zwischen dem Objekt und einem Sensor oder durch eine Spur im üblichen Sinne des Ausdruckes, die das Objekt auf dem Sensor hinterläßt, oder auch durch eine auf der Fläche gebildete Spur.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Analysevorrichtung zum Lesen einer Spur. Zahlreiche bekannte Lesevorrichtungen werden für das automatische Lesen von Dokumenten wie Lochkarten oder codierten Bankdokumenten und zur automatischen Dechiffrierung der Handschrift, z.B. des Textes eines Schecks oder einer Postadresse verwendet. Die Lesevorrichtungen, die für die Dechiffrierung einer Handschrift verwendet werden, sind jedoch wegen der geringen Anzahl der verwendeten Sensorelemente und der relativen Bewegung zwischen den zu analysierenden Objekt und den Sensorelementen des Sensors nicht sehr genau.

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Außerdem sind diese Vorrichtungen für die Analyse vor Fingerabdrücken oder anderen Objekten sehr komplizierter Struktur nicht geeignet.

Zur Vereinfachung wird als Objekt jedes Dokument, jedes Produkt oder jede Person definiert, von denen bestimmte Parameter, bestimmte Eigenschaften usw. analysiert werden sollen. Der analysierte Teil des Objekts wird als Spur bezeichnet. Im Falle einer Person ist die Spur z.B. der Fingerabdruck.

Zur Beseitigung der zuvor erwährten Nachteile wird eine Vorrichtung zur Analyse von Objekten vorgeschlagen, die einen Sensor zur festen Aufnahme eines zu analysierenden Objekts aufweist, der mit festen Sensorelemerten versehen ist, die in einer bestimmten Geometrie verteilt sind und mit einer Spur des Objekts zusammenwirken, um Sensorsignale zu erzeugen, die der Spur entsprechen. Die feste Lage der Sensorelemente ermöglicht es, insbesondere eine ausgezeichnete Analysegenauigkeit zu erreichen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Sensor mit einem Analysekreis verbunden ist, der gegebenenfalls mittels eines VerstSrkerkreises eine Auswertevorrichtung steuert. Daraus ergibt sich ein großer Anwendungsbereich und insbesondere die Möglichkeit der Anwendung auf komplexe Systeme, die z.B. die Identifizierung einer Person, die Ausgabe einer Kreditkarte, das öffnen eines Schloßes, die Inbetriebnahme eines Gerätes usw. durchführen können.

Der Sensor kann Sensorelemente haben, die auf einen integrierten Kreis verteilt sind. Es ist auch möglich, Objekte extrem unterschiedlicher Abmessungen, sogar relativ verringerter Größe bei Beibehaltung eines ausgezeichneten Auflösevermögens zu analysieren. Die Erfindung wird

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nachstehend anhand der Figuren 1 bis 5 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Gesamtdarstellung der Vorrichtung,

Figur 2 schematisch einen Teil der vorrichtung im Betrieb,

Figur 3 eine Spur auf einem Sensor,

Figur 4 einen Teil des elektrischen Schaltbildes der Vorrichtung, und

Figur 5 eine Abwandlung der Ausfuhrungsform der Fig. 4.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Vorrichtung im wesentlichen aus einem Sensor 1, dessen Ausgangssignale einen Analysekreis 2 betätigen, der mittels eines Verstärkuncfskreises 3 eine Auswertevorrichtung 4 steuert.

Der Sensor 1 hat eine Oberfläche, die mit Sensorelementen versehen ist, die in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Art und den Abmessungen des zu analysierenden Elements und damit in Abhängigkeit von seiner Spur verteilt sind.

Die beschriebene Vorrichtung ist zur Analyse der Markierungsspur einer Person, d.h. seines Fingerabdruckes, bestimmt, und zu seinem Vergleich mit einem Bezugsabdruck. Der Sensor besteht aus einer schwebenden Taste 11, die zur Aufnahme der Markierung bestimmt ist. Der Zugang zu der Taste ist durch ein Einstellelement 12 begrenzt, damit das Ende des Fingers stets in der gleichen Weise angeordnet ist, um den Vergleich zu vereinfachen. Das Einstellelement 12 ist ein Metallstift, der einen Anschlag bildet und auch zur übertragung des von einer Quelle kommenden elektrischen Stroms bestimmt ist. Die Sensor-

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elemente 13, die aus Metall bestehen und Oberflächenleiter der Taste 11 sind, sind entsprechend einer bestimmten Geometrie z.B. in geraden Linien verteilt.

Der untere Teil der Markierung steht mit der Taste nicht auf seiner ganzen Oberfläche in Berührung, sondern nur an Vorsprüngen, die durch die Papillarlinien gebildet sind. Zur Vereinfachung ist dieses wichtige Detail ir Fig. 2 nicht gezeigt, jedoch berücksichtigt die Fin. 3, die einen Teil eines Fingerabdruckes zeigt, daß die gezeichneten Berührungslinien diesen Vorsprüngen entsprechen. Die Erfassung der Vorsprünge der Finaerkuppe erfolgt aufgrund der Zirkulation eines elektrischen Stromes über den Finger zwischen dem Stift 12 und den Sensorelementen 13, die die Haut berühren.

Die Potentialdi Terenz beträgt am Eingan einiae Volt und an uen Berührungspunkten einige Millivolt.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Verteilung der Sensorelemente 13 auf der Oberfläche der Taste 11. Zur Vereinfachung ist auch die Spur 14 des Fingers crezeigt. Diese allgemein als Fingerabdruck bezeichnete Spur besteht aus Berührungslinien und -punkten, Fingerpapillarlinien und -punkten und der Oberfläche der Taste 11.

Die Sensorelemente 13 sind in zwei Gruppen aerader Linien (..., Zp-1, Zp, Zp+1, ... und ..., Tr-2, Tr-1, Tr, Tr+1, ...) verteilt, die ein Raster bilden. Diese einfache Anordnung ist jedoch nicht zwangsläufig. Es ist insbesondere auch möglich, eine große Anzahl anderer Anordnungen vorzusehen, bei denen die Sensorelemente stets nur in Abhängigkeit von zwei Parametern verteilt sind, z.B. von Polarkoordinaten·

Die Taste besteht aus einem integrierten Kreis auf einer festen und neutralen Unterlage. Das Raster besteht aus

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60 Linien von 75 Sensorelementen in einem Abstand von 0,20 mm und gleichem Querschnitt. Die Taste hat eine Oberfläche von 12 χ 15 mm und damit 4.500 Sensorpunkte und ist rechteckig ausgebildet. Die Pichtungen der Gruppen Z und T der Linien der Sensorelemente können beliebig sein (wie in Fig. 3), es ist jedoch ersichtlich, daß in einem besonderen interessierenden Fall diese Richtungen parallel zu den Seiten des Rechtecks verlaufen. Die Kappen der Sensorelemente sind gegen jede Oxidation durch ein anodisches Verfahren oder durch die besondere Zusammensetzung des Metalls geschützt.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des Analysekreises 2, mit dem jedes Sensorelement 13 verbunden ist. Dieser Analysekreis ist in Zellen unterteilt, von denen jede aus einem Widerstand R besteht, der am einen Ende mit einem Sensorelement 13 verbunden ist. Das andere Ende des Widerstandes R ist mit zwei Dioden D1, D2 verbunden. Die beiden Dioden D1, D2 sind im gleichen Sinne mit zwei Leitern Xm, Yn verbunden, die jeweils einen Teil von zwei Gruppen von Leitern X und Y bilden. Jeder Leiter ... Xm-1, Xm, Xm+1 ... steuert mittels eines durch einen Multiplexer M1 gebildeten Multiplexsystem? Verstärker .. Km-1, Kn, In+1, ... an. Jeder Leiter ... Yn-2, Yn-1, Yn, Yn+1, ... ist über einen gesteuerten Unterbrecher wie einen Transistor ... In-2, In-1, In, In+1, ... mit Masse verbunden, der von einem Multiplexer ME gesteuert wird.

Die Sensorelemente 3, die die Spur berühren, geben somit einen bestimmten elektrischen Strom ab, der einen einzigen Punkt des Abdruckes genau bestimmt.

Im vorliegenden Falle hat der Widerstand R eine Größe von 82 k-fLund die Dioden D1, D2 sind vom Typ 1N4148, wobei die Unterbrecher I Transistoren BC4O7 sind. Außerdem entspricht ρ m und r η der £rt, daß ein Rensorelement 13, das mit den elektrischen Leitern Xi und Yi

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verbunden ist, geometrisch auch auf den Linien Zi und Tj liegt, unabhängig von der Größe von i und j, jedoch kann jede kompliziertere Verteilung vorgesehen werden. Aus dieser Festlegung folgt, daß in dem besonderen, in FIg. gezeigten Fall die Punkte wie 13m, n, die jeweils mit den Leitern Xm, Yn verbunden sind, nichts anderes als die Punkte 13p, r der Fig. 2 und 3 sind.

Bei einer in Fig. 5 gezeigten Abwandlung ist die aus jedem Widerstand und den beiden Dioden D1, D2 gebildete Gesamtanordnung durch einen Feldeffekttransistor ersetzt, wodurch jeder Stromdurchgang und damit jede induktive Erscheinung an den Sensorpunkten vermieden wird.

Die Verstärker ... Km-1, Kn; Kn+1 ...bilden einen Teil des Verstärkerkreises 3, der die Auswertevorrichtuncr 4 steuert.

Die Auswertevorrichtung 4 kann z.B. zur Identifizierung einer Person bei der Ausgabe einer Kreditkarte, beim öffnen eines Schlosses, bei Inbetriebnahme eines Gerätes usw. bestimmt sein.

Im Betrieb verbinden die gesteuerten Unterbrecher I die Leitungen Y mit Masse mit Ausnahme der gesteuerten Leitung Yn. Die Leitungen X geben so aufeinanderfolgend ein Sensorsignal bei jedem Kontakt zwischen einem Sensorpunkt 13 und der Spur des Fingers auf der gesamten Länge einer Leitung Y ab. Ohne Kontakt an den Sensorpunkten 13 wird kein Sensorsignal empfangen.

Selbstverständlich kann man mit invereer Logik arbeiten. In diesem Falle entspricht jeder Kontakt dem Nichtvorhandensein eines Signals. Wenn dagegen kein Kontakt auftritt, erscheint ein Signal auf den Leitungen X. Wenn die Leitungen Y, die mit Masse verbunden sind, mit Ausnahme

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derjenigen, die gesteuert werden, werden die Bits dieser Leitungen aufeinanderfolgend auf die Eingänge der Verstärker K gegeben, an deren Ausgängen sie nun aufgrund des Analysemultiplexers M1 zur Verfügung stehen. Die Lesegeschwindigkeit beträgt z.B. 1500 Hz.

Damit gültige Vergleiche durchgeführt werden können, ist es notwendig, daß die Spur stets in der gleichen Art auf der Oberfläche der Taste (Anschlaglage des zu analysierenden Objekts, Drehung) zur Verfügung steht. Winkelorientierungsfehler werden durch die nachgiebige bzw. schwebende Befestigung der Taste beseitigt. Außerdem ist es notwendig, Koinzidenzen der Leitungen X und Y zwischen der Spur des Objekts und einer Bezugsspur zu erreichen, deren Eigenschaften z.B. in einem Speicher gespeichert sind. Hierfür sind die ersten drei Leitungen bestimmend, die die Zeichenlesefolge bestimmen, wenn 60 bis 80 % der Summe der Bits mit dem Modell übereinstimmen, wobei die Spur durch Folgen elektrischer Impulse umgesetzt wird, von denen jedes Bit einen Punkt der Spur darstellt. Das Lesen erfolgt mittels eines Multiplexsystems. Der Vergleich ermöglicht es, die Spur in die eine oder andere Form zu bringen, ist jedoch in allen Fällen völlig konform. Wenn eine völlige Übereinstimmung eintritt, löst die Summe der Informationen den gewünschten Vorgang in der Auswertevorrichtung 4 aus.

Es ist auch möglich, andere Sensorelemente als Leiterelemente aus Metall vorzusehen und es können elektromagnetische, elektrostatische, optische (in Form von lichtleitenden Fasern) usw. in Betracht gezogen werden, wobei dann die anderen Elemente der Analysevorrichtung in Abhängigkeit von der Art der zu analysierenden und kennzeichnenden Spur (Abdruck, Bild, Schrift usw.) angepaßt werden.

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Claims (10)

1. Ansprüche

   M-. Vorrichtung zur Analyse von Objekten, gekennzeichnet durch einen Sensor (1) zur festen Aufnahme eines zu analysierenden Objekts, der mit festen Sensorelementen (13) versehen ist, die in einer bestimmten Geometrie verteilt sind und mit einer Spur des Objekts zusammenwirken, um der Spur entsprechende Sensorsignale zu erzeugen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) mit einem Analysekreis (2) verbunden ist, der eine Auswertevorrichtung (4) steuert.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysekreis (2) die Auswertevorrichtung (4) mittels eines Verstärkerkreises (3) steuert.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente (13) elektrisch leitende Elemente geringer Oberfläche sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente (13) in geraden Linien (...Zp-1, Zp, Zp+1, ..., Tr-1, Tr, Tr+1, ...) ausgerichtet sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Anschlag (12).
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) Sensorelemente (13) aufweist, die auf einer integrierten Schaltung verteilt sind.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysekreis (2) eine erste

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   Diode (D1) pro Sensorelemer.t (13) aufweist, clic durch eine Leitung (Xir) nit Dioden verbunden ist, dip weiteren Sen sore leinen ten (13) entsprechen, wobei jede leitung (..., Xrc-1, Xm, Xm+1 ...) durch ein Multiplexsystem mit einer Auswertevorrichtunq (4) gegebenen?al]r crrch einen Verstärkerkreis (3) \rerbunden sind.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysekreis (2) eine zweite Diode (D2) pro Sensorelemer.t (13) aufweist, die durch eine Leitung (Yn) mit Dioden verbunden ist, die weiteren Sensorelementen (13) entsprechen, wobei jede Leitung (..., Yn-2, Yn-1, Yn, Yn+1 ...) mit Masse nittelp eines gesteuerten Unterbrechers (..., In-2, In-1, In, In+1 ...), z.B. eines gesteuertes Halbleiterelement, durch ein Multiplexsystem verbunden ist.
10. 10. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Unterbrecher (..., In-2, In-1, In, In+1 ...), die die Rensorelemente (13) mit Masse verbinden, mit Ausnahme der Sensorelemente (...; 13m-1, n; 13m, n; 13m+1, n; ...), die auf der gleichen Leitung (Yn) während der Steuerung lieaen, so daß jedes dieser Sensorelemente an eine Leituna der Gruppe, die insbesondere die Leitungen (... Xm-1, Xm, Xm+1) umfaßt, in Abhängigkeit von der Form der Spur ein Eit abgibt.

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