CH616254A5

CH616254A5 -

Info

Publication number: CH616254A5
Application number: CH755877A
Authority: CH
Inventors: Joseph Clarinval; Rolf Schmidhauser
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1977-06-21
Filing date: 1977-06-21
Publication date: 1980-03-14
Also published as: AT377862B; IT1096013B; JPS548929A; SE443254B; DE2731727B2; JPS5846744B2; FR2395549B1; ES470931A1; SE7807062L; ATA414378A; GB1596129A; DE2731727C3; DE2731727A1; US4172554A; BE868282A; FR2395549A1; IT7824734A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Speichern und Auslesen von Informationen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Es sind Lesegeräte für kartenförmige Aufzeichnungsträger bekannt, die eine Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsträger und einem Lesekopf des Lesegerätes erfordern. • Beispielsweise wird der Aufzeichnungsträger in einer Führungsbahn des Lesegerätes an einem stationären Lesekopf vorbeibewegt, der die in einer oder mehreren Datenspuren des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnete kodierte Information ausliest.

In vielen Fällen ist eine konstante Relativgeschwindigkeit zwischen Aufzeichnungsträger und Lesekopf erforderlich, was einen verhältnismässig hohen technischen Aufwand bedingt.

Es ist bekannt, die Bedingung einer konstanten Lesege-5 schwindigkeit zu umgehen, indem auf dem Aufzeichnungsträger eine Taktspur mit Taktmarkierungen angeordnet wird, wobei dieTaktmarkierungen, die im Lesegerät ebenfalls abgetastet werden, jeweils den Ort und damit den Zeitpunkt markieren, in welchem mit dem Lesekopf ein Datenbit der Datenspur ausge-io lesen werden soll. Dies gestattet, den Aufzeichnungsträger beim Auslesen der Information mit beliebiger Geschwindigkeit von Hand zu transportieren. Durch eine Umkehrung der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers während des Lesevorganges ist es möglich, eine andere als die tatsächlich auf der i5 Datenspur aufgezeichnete Information vorzutäuschen. Dies kann verhindert werden, wenn die Leserichtung, d.h. die Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers, im Lesegerät detektiert wird.

Ein bekanntes Lesegerät (DE-AS 22 63 405) für Identitäts-20 karten mit vier Datenspuren, einer Paritätskontrollspur und einer Taktspur enthält einen Lesekopf für die Taktspur, der gegenüber den Leseköpfen für die übrigen Spuren um so viel versetzt ist, dass sich sein Ablesebereich mit den Ablesebereichen der anderen Köpfe überlappt. Ein Leserichtungsdetektor 25 überwacht anhand der Signale sämtlicher Leseköpfe die Transportrichtung der Karte und erzeugt bei falscher Transportrichtung ein Fehlersignal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine zuverlässige 1H Detektion der Leserichtung allein anhand der Taktmarkierungen ermöglicht.

Die Erfindung besteht in den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkamalen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung 35 anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 einen Aufzeichnungsträger,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines Lesegerätes,

Fig. 3 die Abbildung des an einer Geraden gespiegelten Aufzeichnungsträgers der Fig. 1,

40 Fig. 4 ein Signaldiagramm und

Fig. 5 ein Flussdiagramm.

In der Fig. 1 bedeutet 10 einen kartenförmigen Aufzeichnungsträger, der eine Identitätskarte, eine Zutrittskarte, eine 45 Kreditkarte, ein Wertpapier, ein Check, eine Fahrkarte, eine Datenkarte, eine Lochkarte usw. sein kann. Dieser Aufzeichnungsträger 10 besitzt eine Taktspur 11 mit optisch maschinell lesbaren Taktmarkierungen 12 und mindestens eine zur Taktspur 11 parallele Datenspur 13, die eine kodierte Information 50 enthält. Die Taktmarkierungen 12 bestehen aus drei verschiedenen Markierungsarten 1,2 und 3, die in der Zeichnung durch unterschiedliche Schraff uren angedeutet und auf der Taktspur -in der Zeichnung von links nach rechts betrachtet - in der zyklischen Reihenfolge 123123 ... angeordnet sind. Im darge-55 stellten Beispiel sind die Taktmarkierungen 12 lückenlos aneinandergereiht. Sie unterscheiden sich gegenüber der markierungsfreien Fläche des Aufzeichnungsträgers 10 durch eine im Lesegerät detektierbare charakteristische Reflexion, Transmission, Strahlenbrechung oder Strahlenbeugung und können dem-60 nach beispielsweise farbige Flächen, Löcher mit charakteristischer Form, Beugungsgitter, Hologramme, Kinoforms, Fresnel-linsen, Reliefstrukturen usw. sein.

Zur Aufzeichnung der kodierten Information auf die Datenspur 13 können bekannte, z.B. optische oder magnetische Spei-fi5 cherverfahren angewandt werden. Im dargestellten Beispiel enthält die Datenspur 13 ebenfalls optisch maschinell lesbare Markierungen 14 sowie markierungsfreie Felder 15, wobei eine Markierung 14 z.B eine binäre «1» und ein markierungsfreies

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Feld 15 eine binäre «O» darstellt. Die Taktmarkierungen 12 sind gegenüber den Markierungen 14 und den Feldern 15 der Datenspur 13 derart seitlich versetzt, dass jeder Übergang von einer Taktmarkierung 12 zur nächsten Taktmarkierung mit der Mittellinie einer Markierung 14 bzw. eines markierungsfreien Feldes 15 zusammenfällt und dadurch im Lesegerät den Zeitpunkt zur Auslesung des nächsten Datenbits festlegt.

Eine solche seitliche Versetzung ist selbstverständlich nicht erforderlich, wenn statt dessen die Takt- und Datenfühler im Lesegerät entsprechend seitlich versetzt werden. Die Datenspur 13 trägt an ihrem Anfang eine Referenzmarkierung 16, deren Zweck später erläutert wird.

Das Lesegerät nach der Fig. 2 weist einen kombinierten Lesekopf 17 für die Taktspur 11 und die Datenspur 13 auf, der aus einer oder mehreren nicht dargestellten Lichtquellen, drei optischen Taktfühlern E^ E2 und E3 sowie einem oder mehreren Datenfühlern 18 besteht. Der Taktfühler Ej ist so ausgebildet, dass das elektrische Signal H! an seinem Ausgang einen hohen Wert annimt, wenn der Lesekopf 17 einer Taktmarkierung 12 der Art 1 gegenübersteht. Befindet sich jedoch eine Taktmarkierung 12 der Art 2 oder 3 unter dem Lesekopf 17, so ist das Signal Hx praktisch null. In gleicher Weise spricht der Taktfühler E2 bzw. E3 auf Taktmarkierungen 12 der Art 2 bzw. 3 an und erzeugt ein elektrisches Signal H2 bzw. H3. Je nach der Natur der Taktmarkierungen 12 kann z.B. durch den Einsatz von Filtern oder Masken oder durch die Anordnung der Taktfühler Ej bis E3 in unterschiedlichen Winkelpositionen dafür gesorgt werden, dass jeder der Taktfühler selektiv auf die ihm zugeordnete Markierungsart 1,2 oder 3 anspricht. Jeder Taktfühler E[ bis E3 kann aus einem einzigen oder aus mehreren an eine Detektionslogik angeschlossenen Lichtempfängern bestehen.

Die Taktfühler Ej bis E3 sind mit einem Leserichtungsdetektor verbunden, der beim seriellen Abtasten der Taktmarkierungen 12 die Abiaufrichtung der Reihenfolge der von den Taktfühlern erzeugten Taktsignale feststellt. Im dargestellten Beispiel ist dieser Leserichtungsdetektor durch einen Mikroprozessor 19 gebildet, der auch das vom Datenfühler 18 erzeugte Datensignal D verarbeitet und auswertet.

Im dargestellten Beispiel sind die Taktfühler E! bis E3 über drei Komparatoren 20 bis 22 an den durch den Mikroprozessor 19 gebildeten Leserichtungsdetektor angeschlossen. Der Kom-parator 20 ist eingangsseitig mit den Taktfühlern Ej und E2, der Komparator 21 mit den Taktfühlern E2 mit E3 und der Kompa-rator 22 mit den Taktfühlern E3 und Ej verbunden. Die Ausgangssignale der Komparatoren 20 bis 22 sind in der Fig. 2 mit Fj bis F3 bezeichnet. ,

Die Taktfühler Ej bis E3 sind ferner an ein Summierglied 23 zur Bildung eines Referenzsignals R angeschlossen. Ein Vergleichsglied 24, das ein Ausgangssignal S erzeugt, ist eingangsseitig mit dem Summierglied 23 sowie mit dem Datenfühler 18 und ausgangsseitig mit dem Mikroprozessor 19 verbunden.

Zum seriellen Auslesen der auf dem Aufzeichnungsträger 10 gespeicherten kodierten Information wird der Aufzeichnungsträger in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Schlitz des Lesegerätes eingeführt und am Lesekopf 17 vorbeibewegt. Wird der Aufzeichnungsträger hierbei entgegen der vorgeschriebenen Transportrichtung bewegt, so gibt der durch den Mikroprozessor 19 gebildete Leserichtungsdetektor ein Leserichtungssignal L ab, das die Auswertung der gelesenen Information sperrt oder bei der Auswertung z.B. durch Umkehrung der Bit-Reihenfloge berücksichtigt wird.

Im folgenden wird anhand der Fig. 3 bis 5 die Arbeitsweise des Lesegerätes im einzelnen erläutert und die Entstehung des Leserichtungssignals L gezeigt, wenn der Aufzeichnungsträger 10 zu Beginn in der richtigen, danach aber in der entgegengesetzten Transportrichtung bewegt wird.

Zur bildlichen Darstellung einer Transportrichtungsumkeh-rung ist in der Fig. 3 auf der linken Seite einer Geraden 24 ein Teil des Aufzeichnungsträgers 10 in der ursprünglichen Weise und auf der rechten Seite dieser Geraden im Spiegelbild 5 gezeichnet. Ein gestricheltes Rechteck 25 deùtet den in einem bestimmten Betrachtungszeitpunkt vom Lesekopf 17 (Fig. 2) erfassten Bereich des Aufzeichnungsträgers 10 an. Es sei angenommen, dass das Rechteck 25 in der Zeichnung von links nach rechts wandert und hierbei die Gerade 24 überschreitet, was m einer Umkehrung der Transportrichtung gleichkommt. Die Fig. 4 zeigt den Verlauf der hierbei im Lesegerät entstehenden elektrischen Signale Hj bis H3, Ft bis F3, D, R und L.

Wenn der Lesekopf 17 eine Taktmarkierung 12 der Art. 1 überstreicht, steigt das Signal H, an und fällt danach wieder ab. i5 Entsprechendes gilt für die Signale H2 und H3 sowie bezüglich der Markierungen 14 für das Datensignal D. Infolge der endlichen Breite B des Rechtecks 25 verlaufen die Anstiegs- und Abfallflanken dieser Signale verhältnismässig flach.

Das Ausgangssignal Fj des Komparators 20 nimmt den 2o Wert logisch 0 an, solange Ht > H2 ist, und springt, wenn der Lesekopf 17 von einer Taktmarkierung 12 der Art 1 auf eine Taktmarkierung der Art 2 übergeht und somit Hj < H2 wird, auf den Wert logisch 1. Wenn sich der Lesekopf 17 ausschliesslich im Bereich einer Taktmarkierung 12 der Art 3 befindet und 25 die Signale H, und H2 demnach verschwindend klein sind, so sind der Schaltzustand des Komparators 20 und damit auch das Signal F] nicht definiert, weshalb das Signal F, in diesem Bereich der Fig. 4 gestrichelt gezeichnet ist. Das hier für das Signal F! Gesagte gilt analog für die Signale F2 und F3. 30 Aufgrund der Signale Fj. bis F3 können drei Zustände S l bis S3 unterschieden werden, nämlich der Zustand Sj bei F, = 1 und F2=0, der Zustand S2 bei F2= 1 und F3=0 und schliesslich der Zustand S3 bei F3 = 1 und Fj = 0. Jeweils beim Übergang vom einen der Zustände St bis S3 zum nächsten Zustand wird im 35 Mikroprozessor 19 das nächste Datenbit aus dem Datensignal D ausgelesen.

Bei richtiger Leserichtung wechseln diese Zustände in der Abiaufrichtung .. .Sj, S2, S3, Sj... und bei entgegengesetzter Leserichtung in der Abiaufrichtung .. .S^ S3, S2, S[.... 40 Im Mikroprozessor 19 wird die Abiaufrichtung gemäss dem Flussdiagramm der Fig. 5 geprüft, in welchem Y für «ja» und N für «nein» steht. Zur Erläuterung dieses Flussdiagramms sei angenommen, dass der augenblickliche Zustand S[ (im Diagramm oben) ist und der Aufzeichnungsträger 10 vorerst in der 45 richtigen Richtung transportiert wird. Die periodische Verneinung der Frage F2 = 1 ? und Bejahung der Frage Fj = 1 ? führt im Flussdiagramm jeweils zum Zustand S, zurück, bis das Signal F2 = 1 wird und der Zustand S2 eingenommen wird. Die Bejahung der Frage F3 = 1 ? führt zum Zustand S3, die 50 Bejahung der Frage F! = 1 ? zurück zum Zustand S] usw.

Eine Transportrichtungsumlenkung des Aufzeichnungsträgers 10 beispielsweise im Zustand S2 führt nach der Verneinung der Frage F3 = 1 ? zur Verneinung der Frage F2 = 1?, worauf der erfolgte Rücklauf in den Zustand Si festgestellt und das 55 Leserichtungssignal L (Fig. 4) verändert wird.

Mit der beschriebenen Anordnung kann also die Leserichtung allein anhand der Taktmarkierungen 12 zuverlässig festgestellt werden, so dass die Leserichtungsdetektion keine unerwünschte Einschränkung der Kodiermöglichkeiten auf der bzw. 60 den Datenspuren mit sich bringt. Durch den beschriebenen Signalvergleich mit den Komparatoren 20 bis 22 können auch an einem abgenützten Aufzeichnungsträger, der nur noch schwache Analogsignale Hj bis H3 liefert, leicht weiterverar-beitbare digitale Signale Fx bis F3 erzeugt werden.

ft5 Die von den Taktfühlern Ej bis E3 erzeugten Signale Hj bis H3 enthalten neben der Taktinformation noch eine Intensitätsinformation, die vortrefflich zum fehlerfreien Auslesen der in der Datenspur 13 gespeicherten kodierten Information ausge

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wertet werden kann. Die Empfindlichkeit der Taktfühler Et bis E3 kann leicht derart aufeinander abgestimmt werden, dass das Referenzsignal R am Ausgang des Summiergliedes 23 über die Länge der Taktspur 11 praktisch konstant ist (Fig. 4). Durch Vergleich des Datensignals D mit dem Referenzsignal R im Vergleichsglied 24 (Fig. 2) kann ein Ausgangssignal S gebildet werden, das von Temperatur- und Spannungsschwankungen sowie von der Abnützung des Aufzeichnungsträgers 10 weitgehend unabhängig ist, da Einwirkungen dieser Art das Datensignal D und das Referenzsignal S in gleicher Weise beeinflussen und somit kompensiert werden. Eine besonders gute Kompensation kann erzielt werden, wenn mit dem Vergleichsglied 24 der Quotient aus dem Datensignal D und dem Referenzsignal R gebildet wird.

Vorteilhaft wird mit einem weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Vergleichsglied das Ausgangssignal S des Vergleichsgliedes 24 mit einem ersten und einem zweiten, in einem Speicher des Mikroprozessor 19 gespeicherten Referenzwert verglichen. Der eine dieser beiden Referenzwerte wird vorzugsweise zu Beginn des Lesevorganges an der Referenznrirkierung 16 und der andere Referenzwert am ersten der markierungsfreien Felder 15 der Datenspur 13 (Fig. 1) ermittelt und in den genannten Speicher eingespeichert. Ferner kann das beim Abtasten der Referenzmarkierung 16 bzw. des ersten Feldes 15 am Vergleichsglied 24 entstehende Ausgangssignal S als erster bzw. zweiter Referenzwert in den Speicher eingespeichert werde. 5 Durch den Vergleich des Ausgangssignals S des Vergleichsgliedes 24 mit den beiden am Aufzeichnungsträger 10 ermittelten Referenzwerten kann der Einfluss von Temperatur- und Spannungsschwankungen und der Abnützung des Aufzeichnungsträgers noch weiter vermindert werden. Ausserdem wer-]0 den durch diese Massnahme auch Alterungs-und Dritteinflüsse der optischen und elektronischen Bauelemente des Lesegerätes weitgehend kompensiert. Die beschriebenen Massnahmen gewährleisten somit ein sicheres Auslesen der kodierten Informationen.

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Die Taktmarkierungen 12 können, wie bereits erwähnt, Beugungsgitter, Hologramme, Kinoforms, Fresnellinsen u. dgl. sein. Die Herstellung solcher optischer Elemente erfordert hohe Investitionen und Fachkenntnisse, so dass durch die vorgeschla-2,| gene Anordnung von Taktmarkierungen verschiedener Arten auch eine hohe Sicherheit gegen Fälschungen erzielt werden kann.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims

616 254 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zum Speichern und Auslesen von Informationen, mit einem kartenförmigen Aufzeichnungsträger, der eine Taktspur mit optisch lesbaren Taktmarkierungen sowie mindestens eine eine kodierte Information enthaltende Datenspur aufweist, und mit einem Lesegerät zum seriellen Abtasten der Taktmarkierungen und Auslesen der kodierten Information, wobei die Leserichtung mit einem Leserichtungsdetektor feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Taktspur (11) des Aufzeichnungsträgers (10) in zyklischer Reihenfolge mindestens drei verschiedene Arten (1 ; 2; 3) von Taktmarkierungen (12) angeordnet sind, dass das Lesegerät mindestens drei optische, auf je eine der verschiedenen Arten (1 ; 2 ; 3) von Taktmarkierungen (12) ansprechende Taktfühler (E, ; E2; E3) aufweist, welche an den Leserichtungsdetektor (19) angeschlossen sind, und dass die Abiaufrichtung der Reihenfolge der von den Taktfühlern (E] ; E2; E3) erzeugten Taktsignale mit dem Leserichtungsdetektor (19) feststellbar ist.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfühler (E, ; E2; E3) über drei Komparato-ren (20; 21 ; 22) an den Leserichtungsdetektor (19) angeschlossen sind, wobei jeder Komparator (20; 21 ; 22) eingangsseitig mit zwei der drei Taktfühler (Ej ; E2 ; E3) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leserichtungsdetektor (19) durch einen Mikroprozessor gebildet ist.

4. Einrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktmarkierungen (12) auf der Taktspur (11) lückenlos aneinandergereiht sind, dass die Taktfühler (E] ; E2; E3) an ein Summierglied (23) zur Bildung eines Referenzsignals (R) angeschlossen sind und dass das Summierglied (23) sowie mindestens ein Datenfühler (18) zum seriellen Auslesen der kodierten Information mit einem Vergleichsglied (24) verbunden sind.

5. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Vergleichsglied zum Vergleich des Ausgangssignals (S) der Vergleichsglieds (24) mit einem ersten und einem zweiten, in einem Speicher gespeicherten Referenzwert angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Referenzwert an einer ersten Referenzfläche (16) bzw. einer zweiten Referenzfläche (15) der Datenspur (13) ermittelbar und in den Speicher einspeicherbar ist.

7. Einrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das beim Abtasten der ersten Referenzfläche (16) bzw. der zweiten Referenzfläche (15) am Vergleichsglied (24) entstehende Ausgangssignal (S) als erster bzw. zweiter Referenzwert in den Speicher einspeicherbar ist.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktmarkierungen (12) Beugungsgitter, Hologramme, Kinoforms oder Fresnellin-sen sind, die einen einfallenden Lichtstrahl in vorbestimmte charakteristische Richtungen lenken.