CH674588A5

CH674588A5 -

Info

Publication number: CH674588A5
Application number: CH919/88A
Authority: CH
Inventors: Bruyne Pieter De; Andre Kunz
Original assignee: Bruyne Pieter De; Andre Kunz
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1990-06-15
Also published as: US5013874A; JPH02103677A; EP0332365A1

Description

Die vorliegende Erfindung kann auch in der Unterschriftsverifikation angewendet werden. Sie erlaubt gleichzeitige 50 Erfassung von dynamischen und statischen Merkmalen von Unterschriften und deren Verifikation anhand früher erfass-ter Referenzen. Algorithmen zur Berechnung der Gültigkeit von Unterschriften anhand solcher Merkmale sind in der Literatur beschrieben.

55 Statische Eigenschaften sind solche, die erfasst werden können, nachdem die Unterschrift geschrieben wurde. Dynamische dagegen solche, die nur während der Schreibzeit zugänglich sind, beispielsweise Schreibrichtung und -geschwindigkeit, Schreib- und Pausendauer usw.

heute am besten durch Graphik-Digitizer erfüllt, welche aber 60 Jedes Schreibgerät benötigt einen gewissen Auflagedruck, ungleich teurer sind und einen kabelgebundenen Schreibstift um auf dem Papier eine Spur zu hinterlassen. Dieser Druck mit Unterlage erfordern. wird auch auf eine oder mehrere darunterliegende piezoelek-

Das störende Kabel am Schreibstift, Defekte am Kabel trische Folien übertragen, wo sich lokal Ladungsspitzen oder am Drucksensor, Fehlfunktionen des Tabletts führten bilden. Durch Spannungsvergleich zwischen verschiedenen immer wieder zu Problemen. 65 Elektrodensystemen kann die Position des Stiftes festgestellt

Die Verwendung einer piezoelektrischen Folie für die Veri- werden.

fikation einer, mit einem gewöhnlichen Schreibgerät gelei- Die Erfindung wird nun anhand einiger Abbildungen steten Unterschrift, wird im US Patent Nr. 4,234,868 festge- näher beschrieben :

BESCHREIBUNG Auf dem Computer-Markt sind bereits viele periphere Hilfsmittel zur Steuerung des Eingabezeigers (Cursor) erhältlich. Das bekannteste dieser Geräte ist die sogenannte «Maus», deren Bewegungen die Bewegungen des Cursors kontrollieren. Diese Mäuse arbeiten üblicherweise mit optischen oder mechanischen Verfahren und sind in einem kleinen Gehäuse montiert, dass von Hand über eine Oberfläche geführt wird. Sie eignen sich aber nicht für die Erfassung von Teilen einer Zeichnung oder von präzisen Merkmalen von Handschriften. Solche Anforderungen werden

Fig. 1 zeigt die durch einen Schreibstift deformierte, piezoelektrische Folie.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung mit je drei Elektrodensystemen auf jeder Seite.

Fig. 3 ist die Skizze einer Anordnung mit zwei Membranen und aussenliegenden, zueinander rechtwinkligen Elektrodenanordnungen, wobei jede Elektrode kontaktiert wird.

Fig. 4 zeigt eine Skizze der Komparatorelektronik zur Verarbeitung der Elektrodensignale bei drei Systemen.

In Fig. la wird dargestellt, wie beispielsweise durch einen Kugelschreiber (1) eine Deformation der piezoelektrischen Folie (2) hervorgerufen wird. Durch den Druck des Schreibstiftes (1) ändert sich das Potential zwischen der Elektrode auf der Oberseite (4) und der Elektrode auf der Unterseite (3). Diese Änderung zeigt sich als Differenzspannung zwischen der belasteten Elektrode (4) und der danebenliegenden, unbelasteten Elektrode (5), relativ zur Referenzelektrode (3) auf der Unterseite. Die Unterlage (6) besteht aus einem harten Material. Schreibpapier und ein Schutz gegen elektrostatische Störungen werden normalerweise noch zwischen Schreibstift (1) und Oberfläche der Folie (7) liegen, in der Abbildung nicht dargestellt, sie haben aber keinen Ein-fluss auf die beschriebene Funktionsweise. Fig. lb zeigt die Anordnung der Elektroden von oben.

In Fig. 2 wird eine Anordnung mit je drei Elektrodensystemen auf jeder Seite einer Membran gezeigt. Die drei Systeme auf der Oberseite (21), (22) und (23) wechseln sich immer ab, ein darüberfahrender Stift (1) verursacht eine Signalsequenz auf den Elektroden, entweder 123123 oder

3 674588

321321, je nach seiner Richtung. Auf der anderen Seite der , Folie (24) liegen die orthogonalen Elektrodensysteme (27), (28) und (29), die die zweite Dimension erschliessen.

In Fig. 3 ist eine Anordnung mit zwei Membranen (2,35) s dargestellt. Wenn jede einzelne Elektrode einzeln abgefragt wird, so kann neben Geschwindigkeit und Richtung auch die absolute Position des Schreibstiftes ermittelt werden. Durch den Druckpunkt wird immer je eine Elektrode der horizontalen Anordnung (31) oben und eine Elektrode der vertikalen io Anordnung (32) unten angesteuert. Die innenliegenden Oberflächen der beiden Membrane stehen je in Kontakt mit einer Referenzelektrode, die untereinander verbunden werden (45).

Fig. 4 zeigt eine Übersicht über die Elektronik für eine 15 Anordnung mit drei Elektrodensystemen. Die drei Kompara-toren (41), (42) und (43) vergleichen die Spannungen, die zwischen den Elektroden (21), (22) und (23) über den Widerständen des Netzwerkes (44) liegen, mit Bezug zur Referenz (45). Mit einer logischen Schaltung werden direkt Inkre-20 ments- oder Dekrementsimpulse für ein Positionsregister generiert (47). Daran schliesst sich die Ausleseelektronik an, welche das Positionsregister ausliest und die Information beispielsweise über eine serielle Schnittstelle (48) weiterleitet.

Die Prinzipien und die offensichtlichen Anwendungen der 25 vorliegenden Erfindung wurden in dieser Spezifikation beschrieben. Die Erfindung, die damit geschützt werden soll, muss aber nicht auf diese Anwendungen beschränkt sein, die Beispiele sollen illustrativ, nicht restriktiv sein. Variationen und Änderungen sind mögllich, ohne vom Grundgedanken 30 der Erfindung abzuweichen.

B

4 Blatt Zeichnungen

Claims

674588 PATENTANSPRÜCHE

1. Gerät für die Erfassung von Bewegungen eines handge-führten Schreibgerätes (1) auf einer Unterlage, bestehend aus in regelmässigen Abständen angeordneten Elektroden auf einer oder beiden Seiten einer piezoelektrischen Membran (2), mit dem Ziel, eine Reihe von sich folgenden Berühungs-positionen des erwähnten Schreibgerätes zu erfassen.

2. Gerät nach dem Patentanspruch 1, charakterisiert dadurch, dass eine Oberfläche der piezoelektrischen Mem-

halten. Das mit einem solchen Gerät erfasste Druck-Zeit Profil ist durch einen Fälscher kaum zu reproduzieren, da jede Person ihre individuellen Charakteristiken in der Handschrift hat. Solche Druck-Zeit Profile, aufgezeichnet mit s einer piezoelektrischen Folie mit je einer Elektrode auf der Ober- und Unterseite derselben, werden oft durch Störspannungen überlagert, die von wechselnden Luftblasen zwischen Film und Elektrode oder von Temperaturschwankungen herrühren. Die Korrelation von solchen störungs-

bran in Kontakt mit drei getrennten Elektrodenanordnungen io überlagerten Druck-Zeit Profilen alleine genügt den Anfor-

steht, wobei die andere Oberfläche in Kontakt mit einer pla-naren Referenzelektrode (45) steht.

3. Gerät nach dem Patentanspruch 2, charakterisiert dadurch, dass eine zweite piezoelektrische Membran (35) parallel zur ersten liegt, wobei die Anordnungen der Elektroden der zweiten Membran (27,28,29) rechtwinklig zu derjenigen auf der erwähnten ersten Membran stehen.

4. Gerät nach dem Patentanspruch 1, charakterisiert dadurch, dass auf den Oberflächen einer oder mehrere pie-

derungen kommerzieller Anwendungen zur Unterschrifts-Verifikation nicht.

Die hier beschriebene Erfindung bietet die Lösung für die Probleme von solchen Mäusen, Digitizern und Geräten für 15 die Verifikation der Identität einer Person anhand statischer und dynamischer Merkmale ihrer Unterschrift. Auf beiden Seiten einer piezoelektrischen Folie befinden sich schmale, parallele Elektroden, die zu jeweils zwei oder mehreren Anordnungen zusammengeschaltet werden. Ein System zoelektrischen Membrane (2,35) Scharen paralleler, in regel- 20 besteht dann also aus jeder zweiten, jeder dritten, im Extrem-

mässigen Abständen aufgebrachter Elektroden (31,32) stehen, wobei die Elektrodenanordnungen auf den nach aussen gerichteten Oberflächen der Membran (7,34) rechtwinklig zueinander stehen.

5. Gerät nach den Patentansprüchen 1 bis 3, charakterisiert dadurch, dass spannungs- oder ladungsempfindliche Detektoren (41,42,43) mit jeder Elektrodenanordnung verbunden sind, so dass Geschwindigkeit und Richtung von Bewegungen des erwähnten Schreibgerätes auf der erwähnten Unterlage ermittelt werden können.

6. Gerät nach dem Patentanspruch 4, charakterisiert dadurch, dass spannungs- oder ladungsempfindliche Detektoren (41,42,43) mit jeder Elektrode verbunden sind, so dass neben Geschwindigkeit und Richtung von Bewegungen des fall aus einer einzigen Elektrode. Bewegt sich nun der Druckpunkt eines Kugelschreibers von einer Elektrode auf eine nächste, so ändern sich die Spannungen der beiden Elektroden gegentaktig. Störungen durch Luftblasen, Tempera-25 turschwankungen und elektrostatische Ladungen wirken sich jedoch auf benachbarte Elektrodensysteme gleichtaktig aus und beeinflussen die zu delektierenden Gegentaktsignale nicht.

Durch das Aufbringen von parallelen Elektroden, die zu 30 lediglich drei Systemen zusammengeschlossen sind, kann man Richtung und Geschwindigkeit des Schreibgerätes durch Beobachten der Sequenz (1231 oder 1321) und Zählen der Impulse feststellen. Indem man dazu rechtwinklige Elektrodenanordnungen auf der Unterseite derselben oder auf erwähnten Schreibgerätes auf der erwähnten Unterlage auch 35 einer zusätzlichen, zur ersten parallelen Membran anbringt,

die genaue Position ermittelt werden kann.

7. Gerät nach den Patentansprüchen 1 bis 6, charakterisiert dadurch, dass mehrere Membrane mit verschiedenen Elektrodenanordnungen übereinander liegen und so eine codierte Information über die effektive Position und nicht nur über die Bewegung des Stiftes gewonnen werden kann.

8. Gerät nach den Patentansprüchen 1 bis 7, charakterisiert dadurch, dass die piezoelektrische Membrane aus Poly Vinylide Fluoride PVDF besteht.

erweitert sich der Messbereich auf zwei Dimensionen.

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, den Stand der Technik auf dem Gebiet der Mensch-Maschine Schnittstelle zu verbessern, indem die nützlichen Eigenschaften eines Grafik Digi-40 tizers und einer Maus in einem Gerät vereinigt werden, das nur aus einem flachen Tablett besteht und mit jedem gewöhnlichen Schreibgerät betrieben werden kann. Das Gerät kann verwendet werden, um Computergeräte zu steuern, Graphikdaten einzugeben oder Handschrift zu 45 erfassen. Es ersetzt das empfindliche, kabelgebundene Positioniergerät eines Graphiktabletts durch den vertrauten, persönlichen Schreibstift des Benutzers.