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Signaldetektorschaltung
Die Erfindung betrifft eine Signaldetektorschaltung.
Unter den in Zeichenerkennungssystemen angewendeten zahlreichen Verfahren sind diejenigen, in denen lichtempfindliche Vorrichtungen, beispielsweise Photozellen, die auf von der Abtastung eines Zeichens mittels einer Anzahl Abtastöffnungen herrührenden Lichtstärkeänderungen ansprechen, verwendet werden, am häufigsten. Die Photozellen erzeugen infolge der Lichtstärkeänderung elektrische Signale, die in einer Detektorschaltung so verarbeitet werden, dass jeweils Impulse vorbestimmter Grösse und Dauer entstehen, durch die die Wahrnehmung eines Zeichenteiles genau angezeigt wird.
Eines der schwierigsten Probleme bei der Realisierung eines Zeichenerkennungssystems besteht darin, dass diese Systeme auch verhältnismässig schlechte und unsaubere Drucke auf normalem Papier zuverlässig und genau lesen können müssen. Diese Fähigkeit ist von sehr grosser Bedeutung, da die meisten Geschäftsmaschinen bezüglich der Qualität des Druckes, die sie ohne kostspielige konstruktive Änderungen liefern können, äusserst beschränkt sind. Die Stärke, Gleichmässigkeit und Linienbreite des Druckes kann beträchtlich variieren ; ausserdem können Farbspritzer und/oder Verschmutzungen auftreten. Des weiteren muss auch der Beschaffenheit des verwendeten Papiers Rechnung getragen und die sich ergebenden Störsignale müssen von der eigentlichen Zeicheninformation ausgeschieden werden.
Die Hauptaufgabe bei der Beseitigung dieser durch schlechten und unsauberen Druck und mindere Qualität des Papieres hervorgerufenen Mängel fällt der in dem Zeichenerkennungssystem verwendeten Detektorschaltung zu.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Detektorschaltung zu schaffen, die Zeicheninformationen auch dann noch genau und zuverlässig festzustellen vermag, wenn Druck und/oder Papier von verhältnismässig schlechter Qualität sind.
Um diese Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäss jedes Abtastsignal um einen bestimmten Betrag beschnitten, der einen bestimmten Prozentsatz der maximalen Amplitude des jeweiligen Zeicheninformationssignals darstellt. In dem zu beschreibenden, bevorzugten Ausführungsbeispiel wird diese Beschneidung von der maximalen Amplitude des durch beliebige Abtastöffnungen erzeugten Zeicheninformationssignals bestimmt. Diesem Vorgang geht eine Vorbeschneidung der Öffnungssignale um einen Betrag voraus, der durch einen bestimmten Prozentsatz des augenblicklichen Schwarz-Weiss-Pegels bestimmt wird.
Durch die Vorbeschneidung werden alle auf Grund der minderen Qualität des Papieres auftretenden Störsignale unterdrückt und eswird ein verhältnismässig glatter Weiss-Bezugspegel erzeugt, auf den die maximale Amplitude jedes Zeicheninformationssignals während des darauffolgenden Beschneidungsvorganges bezogen wird. Dieser Beschneidungsvorgang dient dann zum Unterdrücken aller durch Farbspritzer oder sonstigen Verschmutzungen verursachte Störsignale. Eine weitere Sicherheit für die genaue Ablesung der Zeichen ist dadurch gegeben, dass infolge des in der Signaldetektorschaltung enthaltenen Signalformauswerters der durch diesen gesteuerte Impulsgenerator nur dann un Ausgangssignal liefert, wenn das Eingangssignal nach seiner Differenzierung eine Form aufweist, von der anzunehmen ist, dass dieses Signal durch eine Zeicheninformation erzeugt wurde.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Signaldetektorschaltung zum Feststellen von in einer Folge elektrischer Signale enthaltenen Zeicheninformationssignalen mit einer Schaltung zur Bildung eines von der Folge elektrischer Signale abhängigen Begrenzungspegels.
Das kennzeichnende Merkmal der Schaltung besteht darin, dass eine Vorrichtung zum Ausblenden der
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maximalen Amplitude der Zeicheninformationssignale und zum Erzeugen einer Beschneidespannung, die gleich einem bestimmten Prozentsatz der maximalen Amplitude des letzten Zeicheninformationssignals ist, sowie eine Beschneidevorrichtung, an die die Beschneidespannung zum selbsttätigen Beschneiden der Folge elektrischer Signale angelegt wird, vorgesehen sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben, u. zw. zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild eines typischen Ausführungsbeispieles der erfindunggemässen Detektorschaltung, die in einem Zeichenerkennungssystem verwendbar ist, Fig. 2 typische, bei Abtastung einer Zeichenreihe an verschiedenen Punkten des Blockschaltbildes nach Fig. 1 auftretende Signalformen, Fig. 3 ein Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispieles eines der 15%-Schwarz- Weiss-Signalpegelbeschneider nach Fig. l, Fig. 4 und 5 typische, an verschiedenen Punkten in der in Fig. 3 gezeigten Schaltung auftretende Signalformen, Fig. 6 ein Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Signalunterscheidungsvorrichtung, und einen typischen der 50%-Signalpegelbeschnei- der nach Fig.
l, Fig. 7 typische, an verschiedenen Punkten in der in Fig. 6 gezeigten Schaltung auftretende Signale, Fig. 8 mehrere Signalkurven, die das Arbeiten eines typischen Differenzierers nach Fig. 1 und des ihm zugeordneten Signalformauswerters und Impulsgenerators veranschaulichen, Fig. 9 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispieles eines typischen Signalformauswerters und Impulsgenerators nach Fig. l, Fig. 10 mehrere typische Signalkurven, die die an verschiedenen Punkten
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schaltbild einer abgeänderten Form des Signalformauswerters und Impulsgenerators nach Fig. 9.
In Fig. 2 ist ein Abschnitt eines Streifens 12 gezeigt, auf dem eine typische Zeichenreihe dargestellt ist, die auf den Umfang einer nichtgezeigten rotierenden Trommel projiziert werden kann. Um eine Gruppe von in der rotierenden Trommel vorgesehenen Abtastöffnungen 22a, 22b, 22c und 22d sichtbar zu machen, ist ein Teil einer Blende 24 weggebrochen dargestellt. Die Trommel befindet sich in einer Stellung, in der sie die Blende 24 bald verlässt und in den Bereich des in der Blende 24 befindlichen Fensters eintritt, um eine neue Abtastung einer Zeichenreihe zu beginnen. Bei der Beschreibung wird lediglich das durch die Abtastöffnung 22c erzeugte Signal betrachtet. Ein typisches bei der Abtastung einer Zeichenreihe am Ausgang der der Öffnung 22c zugeordneten Photozelle erzeugtes Signal ist durch die in Fig. 2 mit c bezeichnete Signalform veranschaulicht.
Selbstverständlich erzeugen die den andern Öffnungen zugeordneten Photozellen ähnliche Signalformen, wenn diese Öffnungen bei ihrer Abtastung die Zeichen einer Zeichenreihe wahrnehmen.
Bei der Signalform c in Fig. 2 ist ein konstanter Schwarz-Signalpegel angezeigt, der dann auftritt, wenn in die Öffnung 22c kein Licht gelangt, was der Fall ist, wenn sich die Öffnung hinter der Blende 24 befindet. Ausserdem geht aus Fig. 2 hervor, dass der durchschnittliche Weiss-Signalpegel der Signalform c von einem Maximum bei einer Stellung der Öffnung 22c direkt neben der Blende 24 zu einem Minimum geht, wenn sich die Öffnung 22c etwa in der Mitte des in der Blende 24 enthaltenen Fensters befindet.
Eine solche Schwankung des durchschnittlichen Weiss-Signalpegels rührt von einer stärkeren Beleuchtung des mittleren Teiles des Streifens 12 gegenüber dessen Rändern her, was auf die Tatsache zurückzuführen ist. dass die Blende 24 einen Teil der Beleuchtung abhält. Um die Aussteuerung der Signale so zu beschreiben, dass sowohl dem Schwarz- als auch dem Weiss-Signalpegel Rechnung getragen wird, wird nachstehend der Unterschied zwischen diesen beiden Spannungspegeln als Schwarz-Weiss-Signalpegel bezeichnet.
Im Zusammenhang mit der Signalform c nach Fig. 2 sei ferner gesagt, dass dort ein Grundstörsignal auftritt, wie es beispielsweise bei 17 gezeigt ist. Dieses dem Weiss-Signalpegel überlagerte Grundstörsignal 17 ist die Folge von Fremdteilchen und Unebenheiten im Papier. Dieses Störsignal wird im folgenden als Papierstörsignal bezeichnet. Ausser diesem ist auch noch ein weiteres Störsignal vorhanden. Dieses ist bei 19 angezeigt und tritt vorzugsweise jeweils in der Nachbarschaft eines Zeichens auf. Diese Störung ist auf ein Verspritzen oder Verwischen von Druckfarbe zurückzuführen und ist in bezug auf ihre Stärke etwa der Stärke des Druckes proportional.
Ein solches durch das Verspritzen oder Verwischen der Druckfarbe hervorgerufenes Störsignal wird im folgenden als Farbstörsignal bezeichnet und bewirkt zusammen mit dem Papierstörsignalen, dass die Informationssignale, von denen eines bei 21 veranschaulicht ist, nicht mehr deutlich hervortreten. Die Aufgabe der in Fig. 1 gezeigten Detektorschaltung 150 besteht deshalb darin, die beiden vorgenannten Störsignalarten daran zu hindern, die Feststellung von Zeichenstreifen zu stören.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die an den den Öffnungen 22a, 22b, 22c und 22d zugeordneten Ausgängen der Photozellen auftretenden Signale a, b, c und d jeweils an einen Verstärker mit selbsttätiger
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zeichnet. Diese Verstärker sind so aufgebaut, dass sie die Eingangssignale a, b, c und d verstärken und invertieren und jeweils an ihren Ausgang ein Signal liefern, dessen durchschnittlicher Schwarz-WeissSignalpegel etwa gleich einer konstanten Bezugsspannung V ist, die, wie in Fig. 1 gezeigt, an jeden der Verstärker als Bezugsgleichspannung angelegt wird. Die Folge davon ist, dass der Schwarz-Weiss-Signalpegel jedes der Signale a, b, c und d auf eine konstante Bezugsspannung von beispielsweise 4,5 V gebracht wird. Die Informationssignale in jedem der Signale a, b, c und d erhalten dadurch eine gemeinsame Bezugsspannung.
Dieser Vorgang ist deshalb von grosser Bedeutung, da dadurch für alle in dem Schwarz-Weiss-Signalpegel eines oder mehrere der Signale a, b, c, d auftretenden Schwankungen ein selbsttätiger Ausgleich erzielt wird. So könnten beispielsweise Schwankungen des Schwarz-Weiss-Signalpegels infolge der Verwendung eines Papieres auftreten, das unterschiedliche Reflexionseigenschaften aufweist oder infolge der Alterung der Photozellen. Somit wird es möglich, den übrigen Teil der Detektorschaltung 150 für Signale zu bauen, die etwa den gleichen Schwarz-Weiss-Signalpegel besitzen, gleichgültig ob Schwankungen der Ausgangsleistung der Photozellen oder der Reflexionsfähigkeit des verwen-
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augenblicklichen Schwarz-Weiss-Signalpegels beträgt, wie für das Signal c durch die untere gestrichelte Linie in Fig. 2 gezeigt.
Das am Ausgang dieser Schwarz-Weiss-Signalbeschneider 115a, 115b, 115c und 115d auftretende, um 15% beschnittene Signal ist in Fig. 2 durch die Signalform C veranschaulicht, die in bezug auf die Signalform c invertiert ist. Wie aus der Signalform cl zu ersehen ist, wurden die Papierstörsignale imwesentlichen ausgemerzt. Ausserdemwurde der Weiss-Signalpegel auf einen konstanten Wert von 0 V und der Schwarz-Signalpegel auf-10 V gebracht.
Wie in Fig. 1 gezeigt, werden die um 15% beschnittenen, an den Ausgängen der 15%-Schwarz-Weiss- Signalbeschneider 115a, 115b, 115c und 115d auftretenden Signale ai, bio c. und d anschliessend an entsprechende Signalbeschneider 120a, 120b, 120c bzw. 120d sowie an einen Signalunterscheider 125 angelegt.
An den Signalunterscheider 125 gelangen auch Ausgangssignale A, B, C und D, die in Verbindung mit den Signalen a,b,cundd dazu dienen, für jeden der Signalbeschneider 120a, 120b, 120c und 120d einen Bezugsbeschneidungspegel zu liefern, der beispielsweise jeweils 50% der maximalen Amplitude des letzten Informationssignals, die unmittelbar vorher in einem beliebigen der Signale al,
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Signale a bc bzw. d auftreten, die durch die Signalform c in Fig. 2 veranschaulicht sind. Es sei darauf hingewiesen, dass durch dieses zweite Beschneiden das bei 19 in den Signalformen c und cl der Fig. 2 gezeigte Farbstörsignal somit im wesentlichen beseitigt wurde.
Die einzelnen Informationssignale 21 in der Signalform c sind nun leicht unterscheidbar, da sowohl die Papier- als auch die Farbstörsignale durch die im vorangegangenen beschriebenen Beschneidungen um 15 und 50% praktisch vollständig beseitigt wurden.
Im Zusammenhang mit den die 50% igue Beschneidung durchführenden Signalbeschneidern 120a, 120b, 120c und 120d sei noch darauf hingewiesen, dass die Anwendung eines Beschneidungspegels gleich 50% der maximalen Amplitude des letzten vorangehenden, in jedem beliebigen der vier Signale ai, bil ci und d auftretenden Informationssignals dem Festsetzen eines eigenen Beschneidungspegels für jedes der genannten Signale unbedingt vorzuziehen ist. Dies ist deshalb der Fall, da eine oder mehrere der Öffnun- gen beispielsweise der Öffnungen 22a und 22d in Fig. 2, sich in einer Stellung befinden können, in der durch sie während der Abtastung einer Reihe keine Zeichen wahrgenommen werden.
In einem solchen Falle wäre es nicht möglich, den Beschneidungspegel für das von einer solchen Ö ffnung erhaltene Signal zu erstellen und, wenn ein Farbspritzer oder ein Farbfleck in ihrer Bahn aufträte, könnte er fälschlicherweise als Informationssignal aufgefasst werden. Durch Verwendung eines Beschneidungspegels gleich 50% der maximalen Amplitude des letzten, durch jede beliebige der vier Öffnungen festgestellten Informationssignals wird der Beschnei- dungspegel auf sämtliche der Signale aj, bl, cl und dl übertragen und dadurch ein Farbstörsignal selbst dann beseitigt, wenn eine oder mehrere der Öffnungen während der Abtastung einer Reihe keine Zei- chenteile in ihrer Bahn wahrgenommen haben.
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Nachdem auf diese Weise sowohl Papier- als auch Farbstörsignale von dem Nutzsignal ausgeschieden worden sind (Signalform c in Fig. 2), ist es nun erforderlich, die Signalinformationen in den Signalen a. b. c und d jeweils in Impulse umzuwandeln, die die senkrechten Zeichenlinien darstellen, die während der Abtastung einer Reihe durch die entsprechenden Öffnungen 22a, 22b, 22c bzw. 22d wahrgenommen würden. Dies wird in der Detektorschaltung 150 (Fig. 1) dadurch erreicht, dass die Signale a.bjc und din entsprechenden Differenzierstufen 130a, 130b, 130c und 130d differenziert werden, deren Ausgänge wiederum entsprechenden Signalformauswertern und Impulsgeneratoren 135a, 135b, 135c bzw. 135d zu- geführt werden, die die gewünschten Ausgangssignale A, B, C bzw.
D, wie für das Signal C in Fig. 2 veranschaulicht, erzeugen.
Wie in Verbindung mit den Fig. 8 - 11 später näher beschrieben, bewirken die Differenzierstufen
130a, 130b, 130c und 130d in Zusammenarbeit mit dem jeweiligen Signalformauswerter und Impulsgene- rator 135a, 135b, 135c oder 135d, dass an den jeweiligen Signalausgängen A, B, C und D Impulse nur infolge derjenigen Signale a 2 be c2 und d erzeugt werden, die im wesentlichen der Form entsprechen, wie sie infolge der Wahrnehmung eines senkrechten Zeichenstreifens durch eine Abtastöffnung entsteht.
Auf diese Weise bewirken die genannten Störsignale keine falschen Ausgangsimpulse in dem Signal C, auch wenn solche Signale noch über dem 50%-Signalbeschneidungspegelliegen.
Während die Störsignale auf diese Weise daran gehindert werden, falsche Ausgangssignale zu erzeu- gen, werden durch richtige Zeicheninformationssignale Ausgangsimpulseinder Signalform C erzeugt. Sie liefert beispielsweise für das bei 21 in den Signalformen c, c, c veranschaulichte Zeicheninformationssignal, das erzeugt wird, wenn die Öffnung 22c die untere senkrechte Linie des Zeichens "7" wahrnimmt, ordnungsgemäss den bei 21'in der Signalform C angezeigten Ausgangsimpuls. In der gleichen Weise wer- den alle weiteren, in der Signalform C der Fig. 2 enthaltenen Impulse ebenso aus Zeicheninformationssignalen erzeugt, die infolge der Wahrnehmung von senkrechten Zeichenstreifen anderer Zeichen der Reihe durch die Öffnung 22c erzeugt werden.
Aus Fig. 2 geht hervor, dass selbst solche Zeicheninformationssignale, die nicht scharf voneinander getrennt sind, wie beispielsweise bei 27 in der Signalform c angezeigt, in der Lage sind, diskrete Impulse zu bilden, wie in der Signalform C bei 27'angezeigt. Wie später erläutert, wird dieses hohe Auflösungsvermögen infolge der Differenzierung der Signalform c vor Bildung der Ausgangssignalform C erreicht.
Aus der vorangegangenen Beschreibung der Detektorschaltung 150 (Fig. 1) und der verschiedenen darin auftretenden Signalformen (Fig. 2) geht hervor, dass die Detektorschaltung 150 einen sehr hohen Grad von Unterscheidungsfähigkeit besitzt, da sie in der Lage ist, Zeicheninformationssignale zu erkennen, die senkrechte Zeichenstreifen darstellen, und aus diesen selbst dann diskrete Ausgangsimpulse erzeugt, wenn die Zeicheninformationssignale nicht voneinander getrennt sind, während gleichzeitig Papierund Farbstörsignale an der Erzeugung falscher Ausgangssignale gehindert werden, so dass durch die erfindungsgemässe Schaltung trotz schwankender Papier- und Farbstörsignalpegel eine genaue Zeichenerkennung erreicht wird.
Zum besseren Verständnis der in Fig. l dargestellten Detektorschaltung 150 seien nunmehr bevorzugte Ausführungsbeispiele des 15%-Signalpegelbeschneiders 115c des 50%-Signalpegelbeschneiders 120c, der Signalunterscheidungsvorrichtung 125 und des Signalformauswerters und Impulsgenerators 135c an Hand der Fig. 3 - 11 beschrieben. Obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit dem Signal c beschrieben werden, versteht es sich, dass die gleichen Bauteile auch für die Signale a, b und d vorgesehen werden können.
Von den Verstärkern 110a, 11 Ob, 110c oder 110d sowie von den Differenziervorrichtungen 130a, 130b, 130c oder 130d wird kein Ausführungsbeispiel näher beschrieben, da diese bekannt sind und ohne Schwierigkeiten so aufgebaut werden können, dass sie dem erfindungsgemässen Zweck genügen.
Zunächst sei das in Fig. 3 gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel des 15%-Schwarz-Weiss-Signal- pegelbeschneiders 115c beschrieben. Das vom Verstärker 110c kommende, an den 15%-Schwarz-Weiss- Signalpegelbeschneider 115c angelegte Signal gleicht der in Fig. 2 gezeigten Signalform c mit der Ausnahme, dass es invertiert ist und dass sein durchschnittlicher Schwarz-Weiss-Signalpegel auf einen Bezugspegel von beispielsweise 4,5 V gebracht wurde. Dieses von dem Verstärker 110c kommende Signal wird zunächst an die Basis eines in Emitterschaltung betriebenen pnp-Transistors Tl angelegt, um eine niedrige Ausgangsimpedanz zum Aufladen eines Kondensators Cl über eine in Sperrichtung gepolte Diode 106 auf den Schwarz-Signalpegel des Eingangssignals zu schaffen.
Der Wert des Kondensators C ist so gross gewählt, dass er während des Arbeitens des Systems auf dem Schwarz-Signalpegel aufgeladen bleibt.
In gleicher Weise wird ein Kondensator C über eine in Durchlassrichtung gepolte Diode 104 auf den
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tor und die Basis des Transistors T gebildete Diode und den verhältnismässig niedrigen Widerstand 127 schnell entladen, so lange bis die Spannung an ihm gleich dem Signal mit der grössten (negativsten) Amplitude ist, das in einem beliebigen der Signale a,b,c oder d auftritt.
Die Zeitkonstanten der Lade- und Entladestromkreise des Kondensators C4 sind so gewählt, dass sich der Kondensator C4 während der Zeitdauer eines Impulses eines beliebigen der Signale A, B, C oder D, während der sich die Basis des Transistors T auf 0 V befindet, auf das in den Signalen al, bl, cl und dl auftretende Signal mit der maximalen (negativsten) Amplitude auflädt. Ein mit dem Kondensator C4 verbundener Widerstand 129 hat einen verhältnismässig hohen Wert und dient als Entladewiderstand.
Jedesmal, wenn ein Impuls in einem beliebigen der Ausgangssignale A, B, C oder D erzeugt wird, wird somit die Spannung am Kondensator C auf einen Wert gebracht, der dem in einem beliebigen der Signale al'b1, Cl oder dl auftretenden Signal mit der grössten (negativsten) Amplitude ist, gleichgültig ob die anfängliche Spannung an dem Kondensator Q oberhalb oder unterhalb dieses Wertes liegt. Während der Zeit zwischen den Impulsen der Signale A, B, C oder D wird der Kondensator C4 über den Entladewiderstand 129 sehr langsam entladen...
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Signalform cl diejenigen sind, die im Vergleich mit den in den Signalen a,b und d1 auftretenden Informationssignalen jeweils die grösste Amplitude haben.
Auf Grund dieser Annahme sind die Informationssignale in dem Signal cl diejenigen, die an den Emitter des Transistors Cg gelangen. Dadurch wird, wie aus Fig. 7 ersichtlich, die Spannung VC4 für jedes Informationssignal in der Signalform c auf diesen im Vergleich zu den Signalen al, bl und d grössten (negativsten) Signalpegel gebracht, u. zw. in dem Augenblick, wenn das Informationssignal in der Signalform cl seine maximale (negativste) Amplitude erreicht.
Dies ist der Fall, weil, wie nachstehend in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Signalformauswerters und Impulsgenerators 135c nach Fig. 1 beschrieben, jeder der in den Signalen A, B, C und D erzeugten Impulse in dem Augenblick beginnt, in dem ein Informationssignal seine maximale (negativste) Amplitude erreicht.
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spannung Vc zu verhindern) betriebenen pnp-Transistor T6 erhalten. Das am Emitter des Transistors T6 auftretende Ausgangssignal wird dann durch die Einwirkung eines durch gleiche Widerstände 118 gebildeten Spannungsteilers um 50% vermindert, wodurch an dem Verbindungspunkt 119 die gewünschte von der maximalen Amplitude des letzten Informationssignals abgeleitete 50%-Beschneidungsspannung entsteht. Diese ist durch die langgestrichelte Kurve in Fig. 7 veranschaulicht.
Diese an dem Verbindungspunkt 119 der Signalunterscheidungsvorrichtung 125 abgegriffene 50%-Beschneidespannungwird dann über ein Spannungspegel-Verschiebenetzwerk 124 jedem der 50%-Signalbeschneider 120a, 120b, 120c und 120d, wie allgemein in Fig. 1 gezeigt, zugeführt. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des 50%-Signalbeschneiders 120c ist aus Fig. 6 zu entnehmen.
Aus Fig. 6 geht hervor, dass die am Verbindungspunkt 119 der Signalunterscheidungsvorrichtung 125 abgegriffene 50%-Beschneidespannung an die Basis eines npn-Transistors T7 des 50%-Signalbeschneiders
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Pegelbeschneider 115c kommende Signal cl angelegt. Der Transistor T7 beschneidet demzufolge das Signal cl entsprechend der an seine Basis angelegten 50%-Beschneidespannung und erzeugt dadurch an seinem Kollektor die in Fig. 2 mit c 2 bezeichnete Signalform. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind bei diesem Signal c2 sowohl Papier- als auch Farbstörsignale infolge der im vorhergehenden beschriebenen 15% igen bzw. 50% igen Beschneidung im wesentlichen beseitigt.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, werden die am Ausgang der entsprechenden 50%-Signalbeschneider 120a,
120b, 120c und 120d auftretenden Signale a, b , c und d2 als nächstes an entsprechende Differenzier- stufen 130a, 130b, 130c und 130d angelegt, die in herkömmlicher Weise eine Differenzierung der ent- sprechenden Signale a, b , c oder d durchführen. Die Wirkungsweise der einzelnen Differenzierstufen ist aus Fig. 8 ersichtlich, die typische differenzierte Signale veranschaulicht, die durch die Differen- zierung der Signalform c2 durch die Differenzierstufe 130c erzeugt wurden. Die Fig. 8 zeigt auch die
Ausgangsimpulse, die in dem Signal C durch den Signalformauswerter und Impulsgenerator 135c durch die differenzierte Signalform C2 erzeugt werden.
Aus Fig. 8 lässt sich auch entnehmen, dass infolge der Differenzierung in der Signalform c2 deutli- che, positiv gerichtete Nulldurchgänge, wie beispielsweise bei 129 veranschaulicht, auch für relativ breite senkrechte Zeichenstreifen und verschiedene Druckfarbenstärken erzeugt werden. Ausserdem liefern nicht eindeutig voneinander getrennte Zeicheninformationssignale in der Signalform Cl - wie beispiels- weise bei 127 in Fig. 8 gezeigt, auf jeden Fall leicht unterscheidbare, diskrete, positiv gerichtete Null- durchgänge in dem differenzierten Signal C2 - wie bei 127'angezeigt.
Auf Grund dieser positiv gerich- teten Nulldurchgänge der differenzierten Signalform C2 werden dann in dem Signalformauswerter und
Impulsgenerator 135c genau den Zeichenstreifen entsprechende Ausgangsimpulse erzeugt, wie in der
Signalform C der Fig. 8 gezeigt.
Zur Erzielung einer noch grösseren Sicherheit, dass durch Störsignale verursachte Ausgangsimpulse in der Signalform C unterdrückt werden, ist der Signalformauswerter und Impulsgenerator 135c so aufgebaut, dass er einen Ausgangsimpuls im Signal C auf Grund eines positiv gerichteten Nulldurchganges nur dann liefert, wenn das differenzierte Signal in der Nachbarschaft des positiv gerichteten Nulldurchganges eine Form hat. wie sie bei einem richtigen Informationssignal auftritt. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines hiefür geeigneten Signalformauswerters und Impulsgenerators 135c ist in Fig. 9 als Blockschaltbild gezeigt.
Aus Fig. 9 geht hervor, dass das von der Differenzierstufe 130c kommende differenzierte Signal c2 an einen herkömmlichen Schmitt'schen Trigger 131 angelegt wird. Ein typisches differenziertes Zeichenin- formationssignal c2 wie es an den Schmitt'schen Trigger 131 angelegt wird ist als oberste Signalform in Fig. 10 veranschaulicht. Der Schmitt'sche Trigger 131 ist so dimensioniert, dass er eingeschaltet wird, wenn das differenzierte Zeicheninformationssignal einen bestimmten, bei 141 in Fig. 10 angezeigten negativen Spannungspegel erreicht, und dass er wieder abgeschaltet wird, wenn das differenzierte Informationssignal die 0 V-Linie durchläuft.
Der Ausgang des Schmitt'schen Triggers 131 wird dann an einen Impulsformer 133 angelegt, der auf Grund der Anstiegs- bzw. der Abstiegsflanken des Ausgangssignals des Schmitt'schen Triggers 131 die Impulse F und G erzeugt, wie durch die entsprechenden Signalformen F und G in Fig. 10 veranschaulicht. Der Impuls F wird dann an einen Univibrator 134 angelegt, der, wie durch die ausgezogene Linie der Signalform 134 in Fig. 10 angedeutet, einen Ausgangsimpuls bestimmter Dauer erzeugt, wobei die Dauer des Ausgangssignals des Univibrators 134 der maximal möglichen Zeitspanne entspricht, während der ein positiv gerichteter Nulldurchgang erwartet werden kann, wenn die differenzierte Signalform ein richtiges Zeicheninformationssignal ist.
Der ebenfalls durchdenImpulsformer 133 erzeugte Impuls Gwird zusammen mit dem Ausgangssignal des Univibrators 134 an ein UND-Gatter 137 angelegt. Das UND-Gatter 137 lässt den Impuls G nur dann durch, wenn gleichzeitig das Ausgangssignal des Univibrators 134 an dem andern Eingang des UND-Gatters 137 vorhanden ist, wobei das Ausgangssignal des UND-Gatters 137 in dem Signal C einen Impuls erzeugt. Dies ist bei dem in Fig. 10 veranschaulichten Beispiel der Fall.
Somit wird selbst dann, wenn Störsignale eine genügend grosse Amplitude besitzen, um den Schmitt'schen Trigger"ein"und"aus"zu schalten und dadurch die Erzeugung eines Impulses G bewirken, der einen positiv gerichteten Nullübergang charakterisiert, immer noch kein Ausgangsimpuls in dem Signal C erzeugt, wenn nicht der Impuls G während des Vorhandenseins des Ausgangssignals des Univibrators 134 auftritt.
Wird noch eine weitere Unterscheidung bzw. Unterdrückung von Störsignalen angestrebt, dann ist dies durch den Signalformauswerter und Impulsgenerator 135c der Fig. 9 erreichbar, wenn dieser entsprechend der Fig. 11 abgewandelt wird. Bei dieser Abwandlung bleibt die in Fig. 9 gezeigte Schaltung bestehen, es wird lediglich ein zweiter Schmitt'scher Trigger 132 vorgesehen, an den ebenfalls die differenzierte Signalform C2 angelegt wird. Ferner ist ein Verzögerungsglied 136 vorhanden, das den Impuls G um einen bestimmten Betrag d verzögert, bevor er an das UND-Gatter 137 angelegt wird. Diese verzögerte Signalform G'ist auch in Fig. 10 veranschaulicht.
Ausserdem wird die Dauer des Einschaltzustandes des Univibrators 134 erhöht, wie durch die gestrichelte Linie der Signalform des Univibrators 134 in Fig. 10 ge-
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zeigt, und das Ausgangssignal des zweiten Schmitt'schen Triggers 132 wird zusammen mit dem verzö- gerten Impuls G'und dem Ausgangssignal des Univibrators 134 ebenfalls an das UND-Gatter 137 ange- legt.
Der zweite Schmitt'sche Trigger 132 in der Abwandlung des Signalformauswerters und Impulsgene- rators 135c gemäss Fig. 11 dient dazu, um auch die Form des nach dem positiv gerichteten Nulldurch- gang erscheinenden Teiles des differenzierten Zeicheninformationssignals berücksichtigen zu können, wenn bestimmt wird, ob ein Ausgangsimpuls erzeugt werden soll. Somit ist für die Bestimmung, ob ein
Informationssignal-Ausgangsimpuls erzeugt werden soll, nicht nur wie in der Schaltung nach Fig. 9 die vor dem positiv gerichteten Nulldurchgang auftretende Signalform massgeblich.
Der zweite Schmitt'sche
Trigger 132 ist so bemessen, dass er "eingeschaltet" wird, wenn das differenzierte Zeicheninformations- signal einen vorbestimmten, bei 142 in Fig. 10 gezeigten ; ersten positiven Spannungspegel erreicht, und dass er wieder "abgeschaltet" wird, wenn das differenzierte Zeicheninformationssignal anschliessend auf einen bestimmten zweiten, weniger positiven Spannungspegel 143 zurückkehrt, wie durch die Signalform des Schmitt'schen Triggers 132'in Fig. 10 veranschaulicht.
Als Folge der Abwandlung gemäss Fig. 11 kann somit das UND-Gatter 137 den verzögerten Impuls G' durchlassen und dadurch einen Ausgangsimpuls in der Signalform C'der Fig. 10 nur dann erzeugen, wenn die Signaleingänge sowohl des Univibrators 134 als auch des zweiten Schmitt'sehen Triggers 132 gleichzeitig mit dem verzögerten Impuls G'vorhanden sind. Es ist daher möglich, die durch das Verzögerungsglied 136 gelieferte Verzögerung und die Dauer des Schmitt'schen Triggers 132 so zu wählen, dass eine weitere Unterscheidung bzw. Unterdrückung von Störsignalen erreicht werden kann, die noch über das durch die Schaltung nach Fig. 9 gegebene Unterscheidungsvermögen hinausgeht.
So lässt beispielsweise das UND-Gatter 137 in Fig. 11 selbst dann, wenn ein differenziertes Signal den ersten negativen Spannungspegel, wie bei 141 in Fig. 10 angezeigt, erreicht und einen positiv gerichteten Nulldurchgang während der Zeit durchläuft, in der das Ausgangssignal des Univibrators 134 vorhanden ist, immer noch keinen verzögerten Impuls G'durch, wenn nicht das Ausgangssignal des zweiten Schmitt'schen Triggers 132 vorhanden ist. Dieses Ausgangssignal ist dann vorhanden, wenn der Schmitt'sche Trigger 132 durch das den bestimmten ersten positiven Spannungspegel 142 (Fig. 10) erreichende differenzierte Signal"einge- schaltet" wurde.
Selbstverständlich werden die mittels der abgewandelten Anordnung nach Fig. 11 erhaltenen Ausgangsimpulse in Signal C'nunmehr in bezug auf die Ausgangsimpulse der in der Schaltung nach Fig. 9 erhaltenen ursprünglichen Signalform C verzögert, doch ergeben sich hieraus keine Schwierigkeiten bei der Zeichenerkennung, da die Verzögerung für alle Impulse die gleiche ist und ihre relative Lage somit die gleiche bleibt. Es ist verständlich, dass in der abgewandelten Schaltung nach Fig. 11 an Stelle des verzögerten Ausgangsimpulses in Signal C'der nichtverzögerte Impuls G an die Signalunterscheidungsvorrichtung 125 angelegt wird, damit diese im richtigen Zeitpunkt betätigt wird.
Ein wichtiges Merkmal bei der Feststellung von Zeicheninformationssignalen aus der zweimal beschnittenen Signalform c mittels der Differenziervorrichtung 130c und des Signalformauswerters und Impulsgenerators 135 gemäss den Fig. 1, 9 und 11 besteht darin, dass, da die Ausgangsimpulse auf Grund des positiv gerichteten Nulldurchganges der differenzierten Zeichensignalform eingeleitet werden, diese Impulse in bezug auf die Mittellinie der wahrgenommenen senkrechten Zeichenlinien, unabhängig von deren Breite, an einer genau festgelegten Stelle erscheint.
So erzeugt beispielsweise der Signalformauswerter und Impulsgenerator 135c gemäss Fig. 9 Ausgangsimpulse im Signal C, die jeweils annähernd an der Mittellinie der entsprechenden senkrechten Zeichenlinie beginnen, während in der abgewandelten Schaltung nach Fig. 11 die Ausgangsimpulse in dem Signal C'in bezug auf die entsprechenden senkrechten Zeichenlinien um einen durch das Verzögerungsglied 136 (Fig. 11) bestimmten Betrag verzögert sind.
Somit tritt bei den Ausführungsbeispielen gemäss den Fig. 9 und 11 jeder Ausgangsimpuls in bezug auf die Mittellinie der entsprechenden senkrechten Zeichenlinie in einer genau festgelegten Stellung auf, was im Hinblick auf die Erzielung einer genauen horizontalen Lagebestimmung äusserst vorteilhaft ist.
Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen, und dass eine Vielzahl von Abwandlungen bezüglich des Aufbaues, des Betriebes und der Verwendung vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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Signal detector circuit
The invention relates to a signal detector circuit.
Among the various methods used in character recognition systems, the most common are those in which light sensitive devices, such as photocells, which respond to changes in light intensity resulting from the scanning of a character by a number of scanning apertures, are the most common. The photocells generate electrical signals as a result of the change in light intensity, which are processed in a detector circuit in such a way that pulses of a predetermined size and duration are generated, by means of which the perception of a part of the character is precisely displayed.
One of the most difficult problems in the implementation of a character recognition system is that these systems must also be able to read relatively poor and unclean prints on normal paper reliably and accurately. This ability is very important because most business machines are extremely limited in the quality of print that they can provide without costly design changes. The thickness, evenness and line width of the print can vary considerably; in addition, paint splashes and / or soiling can occur. Furthermore, the nature of the paper used must also be taken into account and the resulting interference signals must be separated from the actual character information.
The main task in eliminating these defects caused by poor and unclean printing and poor quality of the paper falls to the detector circuitry used in the character recognition system.
The object of the invention is therefore to create a detector circuit which is still able to precisely and reliably determine character information even when the print and / or paper are of relatively poor quality.
In order to achieve this object, according to the invention each scanning signal is clipped by a certain amount which represents a certain percentage of the maximum amplitude of the respective character information signal. In the preferred exemplary embodiment to be described, this clipping is determined by the maximum amplitude of the character information signal generated by any scanning openings. This process is preceded by a pre-cutting of the opening signals by an amount that is determined by a certain percentage of the current black and white level.
The pre-trimming suppresses all interfering signals that occur due to the poor quality of the paper and a relatively smooth white reference level is generated to which the maximum amplitude of each character information signal is related during the subsequent trimming process. This trimming process then serves to suppress all interference signals caused by paint splashes or other soiling. A further security for the exact reading of the characters is given by the fact that, as a result of the signal form evaluator contained in the signal detector circuit, the pulse generator controlled by this only delivers an output signal if the input signal has a form which can be assumed to be this signal after its differentiation was generated by character information.
The object of the invention is thus a signal detector circuit for determining character information signals contained in a sequence of electrical signals, with a circuit for forming a limiting level dependent on the sequence of electrical signals.
The distinguishing feature of the circuit is that a device for hiding the
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maximum amplitude of the character information signals and for generating a trimming voltage, which is equal to a certain percentage of the maximum amplitude of the last character information signal, and a trimming device to which the trimming voltage is applied for automatically trimming the sequence of electrical signals are provided.
A preferred embodiment of the invention is described below with reference to the drawings, u. 1 shows a block diagram of a typical embodiment of the detector circuit according to the invention which can be used in a character recognition system, FIG. 2 shows typical signal forms occurring when scanning a row of characters at different points in the block diagram according to FIG. 1, FIG. 3 shows a circuit diagram of a preferred one Exemplary embodiment of one of the 15% black-and-white signal level trimmers according to FIG. 1, FIGS. 4 and 5, typical signal shapes occurring at various points in the circuit shown in FIG. 3, FIG. 6 a circuit diagram of a preferred exemplary embodiment of the signal discrimination device, and a typical of the 50% signal level cutter according to Fig.
FIG. 7 shows typical signals occurring at various points in the circuit shown in FIG. 6, FIG. 8 shows several signal curves which illustrate the operation of a typical differentiator according to FIG. 1 and the waveform evaluator and pulse generator assigned to it, FIG Block diagram of a preferred embodiment of a typical waveform evaluator and pulse generator according to FIG. 1, FIG. 10, several typical signal curves which show the signals at different points
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Circuit diagram of a modified form of the waveform evaluator and pulse generator according to FIG. 9.
Referring to Figure 2, there is shown a portion of a strip 12 showing a typical string of characters which can be projected onto the periphery of a rotating drum, not shown. In order to make a group of scanning openings 22a, 22b, 22c and 22d provided in the rotating drum visible, part of a diaphragm 24 is shown broken away. The drum is in a position in which it will soon leave the diaphragm 24 and enter the area of the window located in the diaphragm 24 in order to begin a new scan of a row of characters. The description will only consider the signal generated by the scanning aperture 22c. A typical signal generated when a row of characters is scanned at the output of the photocell associated with the opening 22c is illustrated by the signal form denoted by c in FIG.
Of course, the photocells assigned to the other openings generate similar signal forms if these openings perceive the characters of a row of characters when they are scanned.
In the signal form c in FIG. 2, a constant black signal level is indicated which occurs when no light reaches the opening 22c, which is the case when the opening is located behind the diaphragm 24. In addition, it can be seen from FIG. 2 that the average white signal level of the signal form c goes from a maximum at a position of the opening 22c directly next to the diaphragm 24 to a minimum when the opening 22c is approximately in the middle of the diaphragm 24 contained window.
Such a fluctuation in the average white signal level is due to the fact that the central part of the strip 12 is more strongly illuminated than the edges thereof. that the shutter 24 blocks part of the lighting. In order to describe the modulation of the signals in such a way that both the black and the white signal level are taken into account, the difference between these two voltage levels is referred to below as the black and white signal level.
In connection with the signal shape c according to FIG. 2, it should also be said that a basic interference signal occurs there, as shown for example at 17. This basic interference signal 17 superimposed on the white signal level is the result of foreign particles and unevenness in the paper. This interference signal is referred to below as the paper interference signal. In addition to this, there is also another interference signal. This is indicated at 19 and preferably occurs in the vicinity of a character. This disturbance is due to splashing or smudging of the printing ink and its strength is approximately proportional to the strength of the pressure.
Such an interference signal caused by the splashing or blurring of the printing ink is referred to below as a color interference signal and, together with the paper interference signals, causes the information signals, one of which is illustrated at 21, no longer to emerge clearly. The task of the detector circuit 150 shown in FIG. 1 is therefore to prevent the two types of interference signal mentioned above from interfering with the detection of character stripes.
From Fig. 1 it can be seen that the signals a, b, c and d occurring at the openings 22a, 22b, 22c and 22d associated with the outputs of the photocells are each to an amplifier with automatic
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draws. These amplifiers are constructed in such a way that they amplify and invert the input signals a, b, c and d and each supply at their output a signal whose average black-and-white signal level is approximately equal to a constant reference voltage V as shown in FIG , is applied to each of the amplifiers as a DC reference voltage. The consequence of this is that the black-and-white signal level of each of the signals a, b, c and d is brought to a constant reference voltage of, for example, 4.5 V. The information signals in each of the signals a, b, c and d are thereby given a common reference voltage.
This process is of great importance because it automatically compensates for all fluctuations occurring in the black-and-white signal level of one or more of the signals a, b, c, d. For example, fluctuations in the black-and-white signal level could occur as a result of using a paper that has different reflective properties or as a result of the aging of the photocells. This makes it possible to build the remaining part of the detector circuit 150 for signals that have approximately the same black-and-white signal level, regardless of whether there are fluctuations in the output power of the photocells or the reflectivity of the
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The instantaneous black-and-white signal level is as shown for the signal c by the lower dashed line in FIG.
The signal which appears at the output of these black-and-white signal clippers 115a, 115b, 115c and 115d and is clipped by 15% is illustrated in FIG. 2 by the signal form C, which is inverted with respect to the signal form c. As can be seen from the signal form cl, the paper interference signals have essentially been eliminated. In addition, the white signal level was brought to a constant value of 0 V and the black signal level was brought to -10 V.
As shown in FIG. 1, the 15% clipped signals ai, bio c appearing at the outputs of the 15% black-and-white signal clippers 115a, 115b, 115c and 115d. and d then applied to corresponding signal trimmers 120a, 120b, 120c or 120d and to a signal discriminator 125.
Output signals A, B, C and D also reach the signal discriminator 125, which, in conjunction with the signals a, b, c and d, serve to provide a reference clipping level for each of the signal clippers 120a, 120b, 120c and 120d, which is for example 50% each. the maximum amplitude of the last information signal immediately preceding in any of the signals al,
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Signals a, bc, and d occur, which are illustrated by the waveform c in FIG. It should be pointed out that this second clipping essentially eliminates the color interference signal shown at 19 in signal forms c and cl of FIG.
The individual information signals 21 in signal form c can now be easily distinguished, since both the paper and color interference signals have been virtually completely eliminated by the previously described truncations of 15 and 50%.
In connection with the signal clippers 120a, 120b, 120c and 120d performing the 50% igue clipping, it should be noted that the application of a clipping level equal to 50% of the maximum amplitude of the last preceding one in any of the four signals ai, bil ci and d occurring information signal is absolutely preferable to setting a separate clipping level for each of the signals mentioned. This is the case because one or more of the openings, for example of openings 22a and 22d in FIG. 2, can be in a position in which no characters are perceived through them during the scanning of a row.
In such a case it would not be possible to establish the clipping level for the signal received from such an aperture and if a paint splatter or stain were to appear in its path it could be mistakenly regarded as an information signal. By using a clipping level equal to 50% of the maximum amplitude of the last information signal detected through any of the four openings, the clipping level is transferred to all of the signals aj, bl, cl and dl, thereby eliminating a color noise signal even if one or more of the openings did not perceive any character parts in their path during the scanning of a row.
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After both paper and color interference signals have been eliminated from the useful signal in this way (signal form c in FIG. 2), it is now necessary to transfer the signal information in signals a. b. to convert c and d, respectively, into pulses representing the vertical character lines that would be perceived while scanning a row through the respective openings 22a, 22b, 22c and 22d, respectively. This is achieved in the detector circuit 150 (Fig. 1) in that the signals a.bjc and d are differentiated in corresponding differentiating stages 130a, 130b, 130c and 130d, the outputs of which in turn are assigned to corresponding signal form evaluators and pulse generators 135a, 135b, 135c and 135d - are performed, which the desired output signals A, B, C or
D as illustrated for the signal C in FIG.
As will be described in greater detail later in connection with FIGS. 8-11, the differentiating stages operate
130a, 130b, 130c and 130d in cooperation with the respective waveform evaluator and pulse generator 135a, 135b, 135c or 135d that at the respective signal outputs A, B, C and D pulses are only generated as a result of those signals a 2 be c2 and d which correspond essentially to the shape as it arises as a result of the perception of a vertical strip of characters through a scanning opening.
In this way, the above-mentioned interference signals do not cause false output pulses in signal C, even if such signals are still above the 50% signal clipping level.
While the spurious signals are prevented from generating false output signals in this way, output pulses of waveform C are generated by correct character information signals. For example, for the character information signal illustrated at 21 in waveforms c, c, c, which is generated when opening 22c perceives the lower vertical line of character "7", it properly supplies the output pulse indicated at 21 'in waveform C. In the same way, all further pulses contained in the waveform C of FIG. 2 are also generated from character information signals which are generated as a result of the perception of vertical character stripes of other characters in the series through the opening 22c.
From FIG. 2 it can be seen that even those character information signals which are not sharply separated from one another, as indicated, for example, at 27 in signal form c, are able to form discrete pulses, as indicated in signal form C at 27 '. As explained later, this high resolution is achieved as a result of the differentiation of the waveform c before the output waveform C is formed.
From the foregoing description of the detector circuit 150 (FIG. 1) and the various waveforms occurring therein (FIG. 2), it can be seen that the detector circuit 150 has a very high degree of discriminating ability because it is able to recognize character information signals which represent vertical character strips, and from these discrete output pulses are generated even if the character information signals are not separated from one another, while at the same time paper and color interference signals are prevented from generating false output signals, so that the circuit according to the invention achieves accurate character recognition despite fluctuating paper and color interference signal levels .
For a better understanding of the detector circuit 150 shown in FIG. 1, preferred exemplary embodiments of the 15% signal level cutter 115c, the 50% signal level cutter 120c, the signal differentiating device 125 and the waveform evaluator and pulse generator 135c will now be described with reference to FIGS. 3-11. Although the preferred exemplary embodiments are described in connection with the signal c, it is understood that the same components can also be provided for the signals a, b and d.
No exemplary embodiment is described in detail for the amplifiers 110a, 11ob, 110c or 110d or for the differentiating devices 130a, 130b, 130c or 130d, since these are known and can be constructed without difficulty in such a way that they meet the inventive purpose.
The preferred embodiment of the 15% black-and-white signal level cutter 115c shown in FIG. 3 will first be described. The signal from amplifier 110c applied to 15% black and white signal level clipper 115c is similar to waveform c shown in FIG. 2 except that it is inverted and that its average black and white signal level is set to a reference level of, for example 4.5 V was brought. This signal coming from the amplifier 110c is first applied to the base of a pnp transistor T1 operated in an emitter circuit in order to create a low output impedance for charging a capacitor C1 via a reverse-biased diode 106 to the black signal level of the input signal.
The value of the capacitor C is selected to be so large that it remains charged at the black signal level while the system is working.
In the same way, a capacitor C is connected to the through a diode 104 polarized in the forward direction
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tor and the base of the transistor T and the relatively low resistor 127 quickly discharged until the voltage across it is equal to the signal with the greatest (most negative) amplitude, which is in any of the signals a, b, c or d occurs.
The time constants of the charging and discharging circuits of the capacitor C4 are chosen so that the capacitor C4 is on during the duration of a pulse of any of the signals A, B, C or D, during which the base of the transistor T is at 0 V. the signal occurring in the signals al, bl, cl and dl charges with the maximum (most negative) amplitude. A resistor 129 connected to the capacitor C4 has a relatively high value and serves as a discharge resistor.
Each time a pulse is generated in any of the output signals A, B, C or D, the voltage on the capacitor C is thus brought to a value which corresponds to the signal appearing in any of the signals a1, C1 or d1 the largest (most negative) amplitude, regardless of whether the initial voltage on the capacitor Q is above or below this value. During the time between the pulses of the signals A, B, C or D, the capacitor C4 is discharged very slowly via the discharge resistor 129 ...
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Signal shape cl are those which have the greatest amplitude in comparison with the information signals occurring in signals a, b and d1.
On the basis of this assumption, the information signals in the signal cl are those which reach the emitter of the transistor Cg. As a result, as can be seen from FIG. 7, the voltage VC4 for each information signal in the signal form c is brought to this highest (most negative) signal level in comparison to the signals a1, b1 and d, u. at the moment when the information signal in the signal form cl reaches its maximum (most negative) amplitude.
This is because, as described below in connection with the preferred embodiment of the waveform evaluator and pulse generator 135c of FIG. 1, each of the pulses generated in signals A, B, C and D begins the instant an information signal is received maximum (most negative) amplitude reached.
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to prevent voltage Vc) operated pnp transistor T6 received. The output signal occurring at the emitter of the transistor T6 is then reduced by 50% by the action of a voltage divider formed by the same resistors 118, whereby the desired 50% cut-off voltage derived from the maximum amplitude of the last information signal is produced at the connection point 119. This is illustrated by the long-dashed curve in FIG.
This 50% clipping voltage, tapped at junction 119 of signal discriminator 125, is then applied via voltage level shifting network 124 to each of 50% signal clippers 120a, 120b, 120c and 120d, as shown generally in FIG. A preferred embodiment of the 50% signal cutter 120c can be seen in FIG.
It can be seen from FIG. 6 that the 50% cutting voltage tapped at the connection point 119 of the signal differentiation device 125 is applied to the base of an npn transistor T7 of the 50% signal cutting device
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Level cutter 115c applied signal cl. The transistor T7 consequently cuts the signal cl in accordance with the 50% cutting voltage applied to its base and thereby generates the signal shape designated in FIG. 2 with c 2 at its collector. As can be seen from FIG. 2, with this signal c2 both paper and color interference signals are essentially eliminated as a result of the 15% and 50% clipping described above.
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As shown in Fig. 1, the output of the corresponding 50% signal clippers 120a,
Signals a, b, c and d2 occurring 120b, 120c and 120d are next applied to corresponding differentiating stages 130a, 130b, 130c and 130d, which differentiate the corresponding signals a, b, c or d in a conventional manner. The mode of operation of the individual differentiating stages can be seen from FIG. 8, which illustrates typical differentiated signals that were generated by the differentiation of the signal form c2 by the differentiating stage 130c. Fig. 8 also shows the
Output pulses which are generated in the signal C by the waveform evaluator and pulse generator 135c by the differentiated waveform C2.
It can also be seen from FIG. 8 that, as a result of the differentiation in the signal form c2, clear, positively directed zero crossings, as illustrated for example at 129, are also generated for relatively wide vertical character strips and different printing ink thicknesses. In addition, character information signals in the signal form C1 that are not clearly separated from one another - as shown for example at 127 in FIG. 8 - definitely provide easily distinguishable, discrete, positively directed zero crossings in the differentiated signal C2 - as indicated at 127 '.
On the basis of these positively directed zero crossings of the differentiated signal form C2, then in the signal form evaluator and
Pulse generator 135c generates output pulses exactly corresponding to the character strip, as in FIG
Waveform C of FIG. 8 is shown.
To achieve even greater security that output pulses in signal form C caused by interference signals are suppressed, the signal form evaluator and pulse generator 135c is designed in such a way that it only supplies an output pulse in signal C due to a positive zero crossing when the differentiated signal in the neighborhood of the positive-going zero crossing has a shape. as it occurs with a correct information signal. A preferred exemplary embodiment of a suitable signal form evaluator and pulse generator 135c is shown in FIG. 9 as a block diagram.
9 shows that the differentiated signal c2 coming from the differentiating stage 130c is applied to a conventional Schmitt trigger 131. A typical differentiated character information signal c2 as applied to Schmitt's trigger 131 is illustrated as the top signal form in FIG. The Schmitt trigger 131 is dimensioned such that it is switched on when the differentiated character information signal reaches a certain negative voltage level indicated at 141 in FIG. 10, and that it is switched off again when the differentiated information signal crosses the 0 V line .
The output of Schmitt's trigger 131 is then applied to a pulse shaper 133 which, based on the rising and falling edges of the output signal of Schmitt's trigger 131, generates pulses F and G, as shown by the corresponding waveforms F and G in FIG Fig. 10 illustrates. The pulse F is then applied to a univibrator 134 which, as indicated by the solid line of the waveform 134 in FIG. 10, generates an output pulse of a certain duration, the duration of the output signal of the univibrator 134 corresponding to the maximum possible time span during which a positive going zero crossing can be expected when the differentiated waveform is a correct character information signal.
The pulse G, also generated by the pulse shaper 133, is applied to an AND gate 137 together with the output signal of the univibrator 134. The AND gate 137 lets the pulse G through only when the output signal of the univibrator 134 is present at the other input of the AND gate 137, the output signal of the AND gate 137 generating a pulse in the signal C. This is the case in the example illustrated in FIG. 10.
Thus, even if interfering signals have a sufficiently large amplitude to switch the Schmitt trigger "on" and "off" and thereby cause the generation of a pulse G which characterizes a positively directed zero crossing, there is still no output pulse in the Signal C generated unless pulse G occurs while the univibrator 134 output signal is present.
If a further differentiation or suppression of interference signals is sought, then this can be achieved by the signal form evaluator and pulse generator 135c of FIG. 9 if this is modified in accordance with FIG. 11. In this modification, the circuit shown in FIG. 9 is retained; only a second Schmitt trigger 132 is provided, to which the differentiated signal form C2 is also applied. There is also a delay element 136 which delays the pulse G by a certain amount d before it is applied to the AND gate 137. This delayed waveform G ′ is also illustrated in FIG.
In addition, the duration of the switched-on state of the univibrator 134 is increased, as indicated by the dashed line of the signal form of the univibrator 134 in FIG.
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shows, and the output signal of the second Schmitt's trigger 132 is also applied to the AND gate 137 together with the delayed pulse G 'and the output signal of the univibrator 134.
The second Schmitt's trigger 132 in the modification of the signal form evaluator and pulse generator 135c according to FIG. 11 is used to also be able to take into account the form of the part of the differentiated character information signal that appears after the positively directed zero crossing when it is determined whether an output pulse is to be generated. Thus, for determining whether a
Information signal output pulse is to be generated, not only, as in the circuit according to FIG. 9, the signal shape occurring before the positively directed zero crossing is decisive.
The second Schmitt
Trigger 132 is sized to be "on" when the differentiated character information signal exceeds a predetermined level shown at 142 in FIG. 10; first positive voltage level is reached, and that it is "switched off" again when the differentiated character information signal subsequently returns to a specific second, less positive voltage level 143, as illustrated by the waveform of Schmitt's trigger 132 'in FIG.
As a result of the modification according to FIG. 11, the AND gate 137 can pass the delayed pulse G 'and thereby generate an output pulse in the signal form C' of FIG. 10 only when the signal inputs of both the univibrator 134 and the second Schmitt 'see triggers 132 present simultaneously with the delayed pulse G'. It is therefore possible to select the delay supplied by the delay element 136 and the duration of the Schmitt trigger 132 in such a way that a further distinction or suppression of interference signals can be achieved, which is still given by the circuit according to FIG Discernment goes beyond.
For example, the AND gate 137 in FIG. 11 allows even if a differentiated signal reaches the first negative voltage level, as indicated at 141 in FIG. 10, and passes through a positive-going zero crossing during the time in which the output signal of the univibrator 134 is present, there is still no delayed pulse G 'if the output signal of the second Schmitt trigger 132 is not present. This output signal is present when Schmitt's trigger 132 has been "switched on" by the differentiated signal reaching the determined first positive voltage level 142 (FIG. 10).
Of course, the output pulses in signal C 'obtained by means of the modified arrangement according to FIG. 11 are now delayed with respect to the output pulses in the original signal form C obtained in the circuit according to FIG is the same for all impulses and their relative position thus remains the same. It is understandable that in the modified circuit according to FIG. 11, instead of the delayed output pulse in signal C ', the non-delayed pulse G is applied to the signal discrimination device 125 so that it is actuated at the correct point in time.
An important feature in the determination of character information signals from the twice clipped signal form c by means of the differentiating device 130c and the signal form evaluator and pulse generator 135 according to FIGS are initiated, these impulses appear at a precisely defined point in relation to the center line of the perceived vertical character lines, regardless of their width.
Thus, for example, the waveform evaluator and pulse generator 135c according to FIG. 9 generates output pulses in signal C, which each begin approximately at the center line of the corresponding vertical line, while in the modified circuit according to FIG vertical lines are delayed by an amount determined by the delay element 136 (FIG. 11).
Thus, in the exemplary embodiments according to FIGS. 9 and 11, each output pulse occurs in a precisely defined position with respect to the center line of the corresponding vertical line, which is extremely advantageous with regard to achieving a precise horizontal position determination.
It goes without saying that the embodiments described here are merely examples, and that a large number of modifications with regard to the construction, operation and use can be made without departing from the concept of the invention.