CH619059A5

CH619059A5 -

Info

Publication number: CH619059A5
Application number: CH1510877A
Authority: CH
Inventors: Louis Bechet
Original assignee: Battelle Memorial Institute
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1980-08-29
Also published as: DE2857624C2; DE2857624A1; FR2486271B1; CH638631A5; GB2060234A; WO1979000363A1; FR2486271A1; EP0008572A1; JPS54500108A; GB2060234B; JPS6158865B2

Description

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REVENDICATION Dispositif pour mesurer des paramètres caractéristiques de la vitesse d'une écriture manuscrite, caractérisé par le fait qu'il comporte, d'une part, sous-jacents à la surface constituant le support d'écriture, deux enroulements superposés de conducteurs électriques, les deux extrémités de chaque enroulement aboutissant à deux bornes de mesure, chacun de ces enroulements présentant une portion dans laquelle ses conducteurs sont rectilignes, la portion de conducteurs rectilignes d'un enroulement étant orthogonale à la portion de conducteurs rectilignes de l'autre enroulement, les longueurs respectives de ces portions de conducteurs rectilignes délimitant la superficie de la surface du support d'écriture, et, d'autre part, un aimant adjacent à la pointe traçante de l'instrument d'écriture et dont l'aimantation est parallèle à l'axe longitudinal de l'instrument et symétrique autour de cet axe, le tout de manière que lorsque la pointe de cet instrument est déplacée au moins à proximité immédiate de la surface du support, des tensions soient induites dans ces enroulements, en fonction de la vitesse de variation du champ vis-à-vis de ces deux portions de conducteurs rectilignes. CLAIMS Device for measuring parameters characteristic of the speed of a handwriting, characterized in that it comprises, on the one hand, underlying the surface constituting the writing medium, two superimposed windings of electrical conductors, the two ends of each winding leading to two measurement terminals, each of these windings having a portion in which its conductors are rectilinear, the portion of rectilinear conductors of one winding being orthogonal to the portion of rectilinear conductors of the other winding, the respective lengths of these portions of rectilinear conductors delimiting the surface area of the writing medium, and, on the other hand, a magnet adjacent to the tracing tip of the writing instrument and whose magnetization is parallel to the longitudinal axis of the instrument and symmetrical about this axis, the whole so that when the tip of this instrument is moved at least immediate proximity to the surface of the support, tensions are induced in these windings, as a function of the speed of variation of the field with respect to these two portions of rectilinear conductors.

L'écriture manuscrite a déjà été étudiée de façon statique par la graphologie. Il existe des cas dans lesquels l'analyse graphologique n'est pas suffisante ou est susceptible d'erreurs et il faut avoir recours à une analyse dynamique de l'écriture. Ce besoin se fait de plus en plus sentir, notamment pour autentifier des signatures lors de l'endossement ou de l'émission d'un chèque par exemple, ou encore lors des payements ou de retraits d'argent à l'aide de cartes de crédit, de chèques de voyage dont l'usage tend à croître considérablement. Handwriting has already been studied statically by graphology. There are cases in which the graphological analysis is not sufficient or is susceptible to errors and it is necessary to have recourse to a dynamic analysis of the writing. This need is increasingly felt, especially to authenticate signatures when endorsing or issuing a check, for example, or when paying or withdrawing money using credit cards. credit, traveller's checks, the use of which is increasing considerably.

Diverses solutions ont déjà été proposées pour procéder à l'analyse dynamique de l'écriture, en particulier en vue de comparer deux signatures apparemment semblables pour déterminer si elles ont été produites par la même personne. Various solutions have already been proposed for carrying out the dynamic analysis of writing, in particular with a view to comparing two apparently similar signatures to determine whether they were produced by the same person.

On a déjà proposé à cet effet de mesurer la pression de contact du crayon sur le support d'écriture, ainsi que les frottements latéraux entre le crayon et le support d'écriture. Ces deux solutions ont l'inconvénient d'être fortement influencées par la nature de l'instrument utilisé pour écrire ainsi que par celle du support d'écriture, de sorte que l'information obtenue par ces moyens peut présenter de grandes variations entre l'analyse de deux signatures effectuées par la même personne dans d'autres conditions matérielles. It has already been proposed for this purpose to measure the contact pressure of the pencil on the writing medium, as well as the lateral friction between the pencil and the writing medium. These two solutions have the disadvantage of being strongly influenced by the nature of the instrument used for writing as well as by that of the writing medium, so that the information obtained by these means can present great variations between the analysis of two signatures made by the same person in other material conditions.

On a également proposé de mesurer les accélérations consécutives à l'écriture au moyen d'accéléromètres fixés sur l'instrument d'écriture. L'inconvénient de cette solution provient de sa dépendance vis-à-vis de l'orientation spatiale des accéléromè-tres. En effet, l'instrument d'écriture étant généralement de forme cylindrique, la position des accéléromètres autour de l'axe peut être absolument quelconque lorsque l'on saisit l'instrument. Par conséquent, les accélérations enregistrées peuvent varier considérablement d'une signature à l'autre de la même personne. It has also been proposed to measure the accelerations consecutive to writing by means of accelerometers fixed on the writing instrument. The drawback of this solution comes from its dependence on the spatial orientation of the accelerometers. Indeed, the writing instrument being generally of cylindrical shape, the position of the accelerometers around the axis can be absolutely arbitrary when one grasps the instrument. Consequently, the accelerations recorded can vary considerably from one signature to another of the same person.

Le but de la présente invention est de remédier, au moins en partie, aux inconvénients susmentionnés. The object of the present invention is to remedy, at least in part, the above-mentioned drawbacks.

A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif pour mesurer des paramètres caractéristiques de la vitesse d'une écriture manuscrite, caractérisé par le fait qu'il comporte, d'une part, sous-jacents à la surface constituant le support d'écriture, deux enroulements superposés de conducteurs électriques, les deux extrémités de chaque enroulement aboutissant à deux bornes de mesure, chacun de ces enroulements présentant une portion dans laquelle ses conducteurs sont rectilignes la portion de conducteurs rectilignes d'un enroulement étant orthogonale à la portion de conducteurs rectilignes de l'autre enroulement, les longueurs respectives de ces portions de conducteurs rectilignes délimitant la superficie de la surface support d'écriture, et, d'autre part, un aimant adjacent à la pointe traçante de l'instrument d'écriture et dont l'aimantation est parallèle à l'axe longitudinal de l'instrument et symétrique autour de cet axe, le tout s de manière que lorsque la pointe de cet instrument est déplacée au moins à proximité immédiate de la surface du support, des tensions soient induites dans ces enroulements, en fonction de la vitesse de variation du champ vis-à-vis de ces deux portions de conducteurs rectilignes. To this end, the subject of the present invention is a device for measuring parameters characteristic of the speed of a handwriting, characterized in that it comprises, on the one hand, underlying the surface constituting the support d writing, two superimposed windings of electrical conductors, the two ends of each winding leading to two measurement terminals, each of these windings having a portion in which its conductors are rectilinear the portion of rectilinear conductors of a winding being orthogonal to the portion of rectilinear conductors of the other winding, the respective lengths of these portions of rectilinear conductors delimiting the surface of the writing support surface, and, on the other hand, a magnet adjacent to the tracing tip of the writing instrument and whose magnetization is parallel to the longitudinal axis of the instrument and symmetrical around this axis, the whole s so that when the tip of this instrument is moved at least close to the surface of the support, tensions are induced in these windings, depending on the speed of variation of the field vis-à-vis these two portions of rectilinear conductors.

m Le dessin annexé illustre, très schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de la présente invention. m The accompanying drawing illustrates, very schematically and by way of example, an embodiment of the device which is the subject of the present invention.

La figure 1 est un schéma destiné à expliquer le principe sur lequel est basé le dispositif. Figure 1 is a diagram for explaining the principle on which the device is based.

15 La figure 2 est une vue en plan de l'élément capteur du dispositif. Figure 2 is a plan view of the sensor element of the device.

La figure 3 est une vue en coupe axiale d'un instrument d'écriture destiné à coopérer avec l'élément capteur de la figure 2. FIG. 3 is a view in axial section of a writing instrument intended to cooperate with the sensor element of FIG. 2.

2d Les figures 4 et 5 représentent quatre diagrammes correspondant aux tensions enregistrées aux bornes de l'élément capteur consécutivement à deux signatures d'une même personne. 2d Figures 4 and 5 show four diagrams corresponding to the voltages recorded at the terminals of the sensor element following two signatures of the same person.

La figure 6 représente deux autres diagrammes relatifs à la 25 signature d'une autre personne. FIG. 6 shows two other diagrams relating to the signature of another person.

Le dispositif selon l'invention est basé sur le phénomène d'induction d'une force électromotrice créant une différence de potentiel aux bornes d'une spire d'un conducteur électrique soumise à une variation du champ magnétique qui la traverse. Si îo l'on considère la figure 1, où l'on a une spire d'un conducteur Sx refermée sur deux bornes entre lesquelles on mesure la tension Ux et un aimant permanent dont le flux est 0, dont la vitesse de déplacement selon l'axe Ox est Vx et la dimension dans le sens de la vitesse a, lorsque l'aimant permanent traverse le bord de la 35 spire Sx, la tension enregistrée aux bornes de la spire, consécutivement à la variation d <p du fluxCj) dans un intervalle de temps dt, correspond à: The device according to the invention is based on the phenomenon of induction of an electromotive force creating a potential difference at the terminals of a turn of an electrical conductor subjected to a variation of the magnetic field which crosses it. If we consider Figure 1, where we have a turn of a conductor Sx closed on two terminals between which we measure the voltage Ux and a permanent magnet whose flux is 0, whose speed of movement according to l the axis Ox is Vx and the dimension in the direction of the speed a, when the permanent magnet crosses the edge of the coil Sx, the voltage recorded at the terminals of the coil, following the variation d <p of the flux Cj) in a time interval dt, corresponds to:

Dans le cas où le flux magnétique est engendré par un aimant permanent dont les lignes de champ sont sensiblement perpendiculaires au plan de la spire Sx on a: In the case where the magnetic flux is generated by a permanent magnet whose field lines are substantially perpendicular to the plane of the coil Sx, we have:

45 dqp = ct) 45 dqp = ct)

dt correspond au temps de passage de l'aimant permanent au-dessus du bord de la spire: dt corresponds to the time of passage of the permanent magnet above the edge of the coil:

Par conséquent:Ux= $ Vx a Therefore: Ux = $ Vx a

Etant donné que 0 et a sont des constantes, Ux est donc 55 directement proportionnel à Vx. Since 0 and a are constants, Ux is therefore 55 directly proportional to Vx.

La figure 2 illustre comment, sur ce principe et à l'aide de deux enroulements de conducteurs électriques, on peut mesurer les composantes de la vitesse selon deux axes orthogonaux x, y. L'élément capteur du dispositif comprend donc deux enroulera ments de conducteurs électriques Ex et Ey superposés. Chacun de ces enroulements est conformé pour présenter une portion rectiligne sur au moins une partie de sa longueur. Comme illustré par la figure 2, les enroulements Ex et Ey sont disposés de manière que deux de leurs portions rectilignes respectives se os superposent et que les conducteurs de l'une de ces portions soient orthogonaux aux conducteurs de l'autre portion. La zone de recouvrements de ces deux enroulements constitue la superficie dans laquelle l'élément capteur du dispositif est capable FIG. 2 illustrates how, on this principle and using two windings of electrical conductors, the components of the speed can be measured along two orthogonal axes x, y. The sensor element of the device therefore comprises two windings of electrical conductors Ex and Ey superimposed. Each of these windings is shaped to have a straight portion over at least part of its length. As illustrated in FIG. 2, the windings Ex and Ey are arranged so that two of their respective rectilinear portions are superposed and that the conductors of one of these portions are orthogonal to the conductors of the other portion. The overlap area of these two windings constitutes the area in which the sensor element of the device is capable

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d'enregistrer aux bornes des deux enroulements Ex et Ey les tensions respectives Ux et Uy en fonction des variations de champ magnétique consécutives aux déplacements d'un aimant permanent sur toute cette superficie. Ces deux enroulements sont destinés à être disposés sous-jacents à un support d'écriture qui peut être constitué par l'une des faces F d'un carter protégeant les bobines. Bien entendu, seule la zone de recouvrement des enroulements constitue le capteur, de sorte que des moyens de repérage devront être prévus pour indiquer sur la face F du carter les limites de cette zone afin que seule cette zone soit utilisée comme support d'écriture à l'exclusion de toute autre. to record at the terminals of the two windings Ex and Ey the respective voltages Ux and Uy as a function of the variations in magnetic field consecutive to the displacements of a permanent magnet over this entire area. These two windings are intended to be disposed underlying a writing medium which can be constituted by one of the faces F of a casing protecting the coils. Of course, only the area of overlap of the windings constitutes the sensor, so that locating means must be provided to indicate on the face F of the casing the limits of this area so that only this area is used as writing support for exclusion of any other.

Le second élément du dispositif est constitué par l'instrument d'écriture I illustré par la figure 3. Cet instrument est, par exemple, un stylo à bille dans l'enveloppe duquel sont placés des aimants annulaires A coaxiaux à la pointe d'écriture; Ces aimants A ont une aimantation orientée sensiblement selon l'axe longitudinal du stylo et symétrique autour de cet axe, de manière que les lignes de champ coupent les conducteurs formant les enroulements Ex et Ey. Dès lors les tensions Ux et Uy mesurées aux bornes de ces enroulements seront caractéristiques des composantes de vitesse de l'aimant A solidaire du crayon, selon les directions Ox et Oy. The second element of the device consists of the writing instrument I illustrated in FIG. 3. This instrument is, for example, a ballpoint pen in the envelope of which are placed annular magnets A coaxial with the writing tip ; These magnets A have a magnetization oriented substantially along the longitudinal axis of the pen and symmetrical about this axis, so that the field lines cut the conductors forming the windings Ex and Ey. Consequently, the voltages Ux and Uy measured at the terminals of these windings will be characteristic of the speed components of the magnet A secured to the pencil, in the directions Ox and Oy.

Ces informations sont relatives à la vitesse de déplacement de l'aimant et non de la pointe d'écriture. A ce titre l'inclinaison et les variations d'inclinaison entrent comme élément de la vitesse de l'aimant. Il en est de même des gestes qui n'engendrent pas directement un tracé sur le support et impliquent un éloignement à composante verticale de l'instrument d'écriture du support. C'est le cas notamment du tracé des accents, des barres de la lettre t, etc ..., qui résultent d'une interruption du tracé et impliquent des gestes alors que la pointe d'écriture n'est plus en contact avec le support d'écriture. This information relates to the speed of movement of the magnet and not of the writing tip. As such the inclination and the variations in inclination enter as part of the speed of the magnet. The same is true of gestures which do not directly generate a trace on the support and imply a distance with a vertical component from the writing instrument of the support. This is particularly the case for the tracing of accents, the bars of the letter t, etc., which result from an interruption in the tracing and involve gestures when the writing tip is no longer in contact with the writing medium.

Par conséquent, les variations de tension enregistrées ne sont pas seulement fonction de ce qui est tracé sur le support d'écriture, mais de l'ensemble des vitesse susceptibles de modifier la valeur du flux magnétique coupant les bobines. Sur six degrés de liberté dans l'espace, cinq influencent directement la tension enregistrée aux bornes des bobines, seuls les mouve-s ments angulaires autour de l'axe longitudinal de l'instrument d'écriture n'interviennent pas, les lignes de champ magnétique étant symétriques autour de l'axe longitudinal de cet instrument. Cette insensibilité présente l'avantage de rendre le dispositif absolument indépendant de sa position dans la main de l'utilisa-io teur. Cet instrument étant un corps de révolution, cette insensibilité à sa position autour de son axe de révolution est importante étant donné que cette position n'est pas caractéristique de l'utilisateur, mais résulte simplement du hasard. Consequently, the voltage variations recorded are not only a function of what is traced on the writing medium, but of the set of speeds capable of modifying the value of the magnetic flux cutting the coils. Out of six degrees of freedom in space, five directly influence the voltage recorded across the coils, only the angular movements around the longitudinal axis of the writing instrument do not intervene, the field lines magnetic being symmetrical around the longitudinal axis of this instrument. This insensitivity has the advantage of making the device absolutely independent of its position in the hand of the user. This instrument being a body of revolution, this insensitivity to its position around its axis of revolution is important since this position is not characteristic of the user, but simply the result of chance.

Les diagrammes des figures 4 et 5 constituent des enregis-15 trements de signaux correspondant aux tensions enregistrées aux bornes Ux et Uy pour des signatures. Les figures 4a et 4b correspondent aux tensions Ux et Uy, caractéristiques des vitesses Vx et Vy enregistrées lorsqu'une personne déterminée a tracé sa signature au-dessus du capteur décrit précédemment. Les m figures 5a et 5b correspondent aux tension Ux et Uy, enregistrées lorsque cette même personne déterminée a tracé une seconde fois sa signature au-dessu du même capteur. On constate qu'une corrélation est possible entre ces deux signaux qui pourront être ensuite analysés par un processus de traitement de 25 signal d'analyse approprié. The diagrams of FIGS. 4 and 5 constitute recordings of signals corresponding to the voltages recorded at the terminals Ux and Uy for signatures. FIGS. 4a and 4b correspond to the voltages Ux and Uy, characteristics of the speeds Vx and Vy recorded when a determined person has drawn his signature over the sensor described above. FIGS. 5a and 5b correspond to the voltages Ux and Uy, recorded when this same determined person has drawn his signature a second time above the same sensor. It is noted that a correlation is possible between these two signals which can then be analyzed by an appropriate analysis signal processing process.

Enfin, lorsqu'une autre personne trace sa signature au-dessus du même capteur, on obtient, par exemple, les signaux Ux et Uy qui font l'objet des figures 6a et 6b. On remarque que les caractéristiques de ces signaux sont totalement différentes de mi celles des signaux enregistrés dans le cas des figures 4 et 5. Finally, when another person draws his signature over the same sensor, we obtain, for example, the signals Ux and Uy which are the subject of FIGS. 6a and 6b. Note that the characteristics of these signals are totally different from those of the signals recorded in the case of Figures 4 and 5.

Sur la base de ces signaux, il est possible d'effectuer une analyse comparative en vue de l'autentification d'une signature avec les signaux enregistrés lors d'une signature précédente du même individu et constituant alors la signature de référence. On the basis of these signals, it is possible to carry out a comparative analysis with a view to the authentication of a signature with the signals recorded during a previous signature of the same individual and then constituting the reference signature.

1 feuille dessins 1 sheet of drawings