CZ286642B6 - Čtecí zařízení pro čtení formulářů - Google Patents

Abstract

Čtecí zařízení pro čtení formulářů, kde různé úrovně odraženého světla reprezentují data, obsahuje zařízení pro dopravu formuláře, obsahující prostředky pro nasazení a narovnání formuláře, a motor pro unášení formuláře po cestě (40) pohybu formuláře. U zařízení pro dopravu formuláře je uspořádána osvětlovací jednotka (90) a pole světelných senzorů CCD (110), které je uspořádáno v podstatě kolmo k cestě (40) pohybu formuláře. Se světelnými senzory CCD (110) je spojen digitizér a spouštěcí prostředky pro jejich opakované spouštění při pohybu formuláře podél pole světelných senzorů CCD (110) pro vzorkování odraženého světla formuláře v jednotlivých místech pro definování obrazových prvků ve dvourozměrném digitálním zobrazení obrazu formuláře. Ke spouštěcím prostředkům a k motoru jsou připojeny synchronizační prostředky pro synchronní pohon motoru a spouštění světelných senzorů CCD (110). K digitizéru je připojena obrazová paměť (262) pro ukládání obrazových prvků ze světelných senzorů CCDŕ

Description

Tento vynález se týká oblasti čtecích zařízení pro čtení formulářů, a zejména čtecího zařízení pro rozlišení informace na ručně vyplněných formulářích, jako jsou vstupní lístky loterie, nebo na tištěných formulářích, které vytiskne agent loterie pro potvrzení vstupu hráče do loterie. Formulář je uchopen bubnovým podavačem poháněným krokovým motorem a projíždí polem lineárně umístěných CCD světelných senzorů, CCD = součástka, integrovaný obvod s vazbou nábojem. Abychom obdrželi dvourozměrný obraz formuláře pro další analýzu, jsou výstupy CCD světelných senzorů digitalizovány při každém kroku motoru.

Dosavadní stav techniky

Formuláře s vyplněnými ručně psanými značkami, sloužící pro vstup dat do systému zpracování dat, obvykle mají množství oddělených oblastí, políček. Tato políčka leží na pozadí s odlišným vzorem, kterým je formulář podtištěn. Uživatel vyznačuje svou volbu tím, že zaškrtne čárou, umístí X nebo jinou značku, např. začemí celou plochu, do jednoho ze série políček, určených pro výběr. Políčka jsou obvykle ve tvaru čtverce, oválu, dvojice oddělených čar atd. a formulář má také většinou místo pro označení počtu takových výběrů. Formuláře tohoto typu se například používají pro zakódování čísel, která si vybral hráč při sázení. Zde se používá čtecího zařízení při datové komunikaci s terminálem agenta a s hlavním počítačem loterie.

Pro ověření vstupu hráče do hry agent loterie vytiskne na terminálu vstupní lístek, který obsahuje potvrzení o vstupu do hry a sériové číslo nebo jinou specifickou identifikaci. Specifická identifikace může zahrnout vytištěné alfanumerické znaky stejně jako čárový kód, OCR znaky (opticky rozpoznávané znaky) a/nebo tmavé body, složené do tvaru geometrických obrazců, reprezentujících numerická data. Když hráč předloží vytištěný lístek jako výherní lístek, agent loterie vloží data z výherního lístku do terminálu, aby lístek zkontroloval přes datovou komunikační linku v hlavním počítači loterie. Tato data mohou být čtena automaticky stejným způsobem jako ručně vyplněný formulář použitím vhodného snímače.

Ručně vyplněné formuláře se automaticky čtou pomocí čtecího zařízení, aby se zjistilo, zdali je každá série vyplněna či nikoliv. Políčka pro výběr jsou obvykle uspořádána do řádek a sloupců. Vytištěné formuláře se přezkoumávají podle znaků, vytištěných vdaném políčku. Formulář je osvětlen a porovnává se úroveň světla, odraženého z formuláře, s prahovou úrovní. Pro čtení řádkových a sloupcových formulářů je fotobuňka nasměrována tak, aby přečetla každý počet řad nakreslených políček nebo stop. Úroveň odraženého světla po celé délce stopy na formuláři se porovná v čase nebo v poloze se vzorem, který byl vytištěn na formuláři, aby definoval sloupce. Tím je určeno dvourozměrné pole značek (nebo chybějících značek), které se nacházejí na formuláři. Aby snímací zařízení snímalo na správném místě a abychom tedy obdrželi správná data, musí být formulář řádně umístěn.a podán podavačem tak, že řádky a sloupce jsou nastaveny proti fotobuňce a formulář řádně projede kolem fotobuňky, takže odražené signály jsou buď podle času nebo pozice správně srovnány s pozicí na formuláři. Snímače čárového kódu a čtecí zařízení OCR jsou podobná vtom, že odraz světla z té oblasti formuláře, která nás zajímá, je dekódován. Tím obdržíme informaci z jednotlivých odstínů šedi na formuláři.

Při čtení správných dat pomocí čtecího zařízení se vyskytují jisté problémy, zvláště při relativně vyšších rychlostech načítání, kvůli různým parametrům formuláře a čtecího procesu. Tyto parametry mohou být rozdílné pokud jde o formulář i pokud jde o čtecí proces. Formulář může být umístěn do podavače nakřivo; ručně psané nebo tištěné značky se mohou lišit tvarem a odstínem; parametry světelného zdroje se mohou při stárnutí přístroje měnit; předtištěná

- 1 CZ 286642 B6 políčka nemusí být vždy natištěna přesně na svých místech na formuláři; je-li formulář umístěn do podavače na délku, může docházet k příčnému chvění, čímž se mění vzdálenost mezi značkami a senzory a tím i úroveň odraženého světla atd.

Aby se vyřešily tyto a další problémy, dosavadní systémy byly vybaveny množstvím zvláštních elektrických a mechanických prostředků pro manipulaci s formuláři, pro zlepšení korelace mezi signálem a pozicí na formuláři mohou být například na formuláři vytištěny synchronizační značky, spouštějící prahový detektor. Aby se zajistila lepší světelná odezva i v případě různého typu značek, může se prahová úroveň komparátorů přizpůsobovat podle okamžitých požadavků. Podavač formuláře může být vyroben s vysokou přesností a také formuláře mohou být tištěny s vysokou přesností umístění políček, určených pro pozdější vyplnění. Tato vylepšení samozřejmě zvyšují cenu a složitost výroby formulářů i zařízení na čtení formulářů.

Například patent US číslo 4 724 307, Dutton a kol., používá pole CCD světelných senzorů na sejmutí a udržení dvourozměrné reprezentace odrážené úrovně světla z celého povrchu formuláře. Formulář je osvětlen ve čtecí části zařízení. Odražený obraz je soustředěn na dvourozměrné pole vybraných CCD senzorů, je nahrán do CCD senzorů paralelně celý najednou, čímž nabíjí každý CCD senzor na úroveň, která reprezentuje úroveň odraženého světla v odpovídajícím místě formuláře. Úrovně nabití jednotlivých senzorů jsou pak čteny a zdigitalizovány a tím se získá bodová mapa nebo číselná reprezentace obrazu formuláře.

Korelace mezi daty, získanými senzory, a daty o existenci nebo absenci značek zahrnuje také nalezení referenčních značek v obraze a hledání dat podle referenčních značek pro srovnání hran v předdefinovaných pozicích v dvourozměrném obraze. Jednotlivé CCD členy definují jednotlivé elementy, body, obrázku, které jsou podstatně menší nežli označené plochy, definované tiskem na formuláři. Porovnáním několika sousedních bodů se naleznou kontrastní hrany i v případě, že značky mají rozdílné stupně šedi. Procesor musí pouze najít malé plochy referenčních značek a když je najde, pozice referenčních značek přesně definují pozice všech ostatních očekávaných značek, které jsou natištěny na formuláři. To znamená, že značky ani nemusí definovat řady a sloupce.

Zařízení je necitlivé k řadě změn, které vždy ztěžovaly čtení dat v dosavadních čtecích zařízeních pro čtení formulářů. Protože se snímá nehybný dvourozměrný obraz, nejsou problémy při čtení např. kvůli kolísající rychlosti posuvu, kvůli nepřesnému srovnání formulářů a nebo kvůli chvění formuláře, při kterém se mění relativní vzdálenost mezi formulářem a zdrojem světla a/nebo relativní vzdálenost mezi formulářem a detekčním zařízením.

Nicméně čtecí zařízení pro čtení formulářů podle Duttona a kol. tedy potřebuje v praxi všechny části videokamery, aby mohlo získat stálý obraz, který je digitalizován a analyzován. Dvourozměrné pole CCD senzorů a přidružená optika k zaměření obrazu celého povrchu formuláře na pole CCD senzorů zařízení relativně prodražují v porovnání např. s řadou fotobuněk pro každou řadu nebo sloupec. Kromě toho, aby se předešlo rozmazání obrazu, což je častý jev, musí být každý formulář posunut do čtecího zařízení a tam zastaven. Nebo je třeba přerušovat osvětlení, aby nedošlo k rozmazání obrazu. Všechny tyto požadavky ještě dále zvýší cenu čtecího zařízení a do určité míry dělají čtecí zařízení méně uživatelsky příjemné.

Úkolem vynálezu je získat výhody dvourozměrného bodového zpracování obrazu pro čtení formulářů vyplněných značkami a minimalizovat cenu čtecího zařízení.

Úkolem vynálezu dále je zvýšení všestrannosti čtecího zařízení formulářů včetně obrazového procesoru, takže lze používat různé formáty a velikosti formulářů, a to jak ručně psaných, tak i tištěných.

-2CZ 286642 B6

Úkolem vynálezu dále je zvýšení uživatelské příjemnosti čtecího zařízení, zejména použitím bubnového druhu posuvu, který snadno přebere formulář od uživatele, během rovnoměrného pohybu ho přečte a opět uživateli formulář vrací.

Podstata vynálezu

Tyto úkoly vynálezu splňuje čtecí zařízení pro čtení formulářů, kde různé úrovně odraženého světla reprezentují data, podle vynálezu, jehož podstatou je, že obsahuje zařízení pro dopravu formuláře, obsahující prostředky pro nasazení a narovnání formuláře, a motor pro unášení formuláře po cestě pohybu formuláře, přičemž u zařízení pro dopravu formuláře je uspořádána osvětlovací jednotka, a pole světelných senzorů CCD, které je uspořádáno kolmo k cestě pohybu formuláře, se světelnými senzory CCD je spojen digitizér a spouštěcí prostředky pro jejich opakované spouštění při pohybu formuláře podél pole světelných senzorů CCD pro vzorkování odraženého světla formuláře v jednotlivých místech pro definování obrazových prvků ve dvourozměrném digitálním zobrazení obrazu formuláře, přičemž ke spouštěcím prostředkům a k motoru jsou připojeny synchronizační prostředky pro synchronní pohon motoru a spouštění světelných senzorů CCD, a přičemž k digitizéru je připojena obrazová paměť pro ukládání obrazových prvků ze světelných senzorů CCD a k této obrazové paměti je připojen digitální procesor.

Podle výhodného provedení obsahuje digitizér analogový komparátor, jehož vstupy jsou připojeny alespoň k jednomu špičkovému detektoru a k výstupu pole světelných senzorů CCD.

Zařízení pro dopravu formuláře s výhodou sestává z bubnového podavače, spojeného s motorem.

Motor je s výhodou krokovým motorem.

Podle dalšího výhodného provedení jsou světelné senzory CCD uspořádány do lineárního pole a krok krokového motoru odpovídá vzdálenosti mezi sousedními obrazovými řádky na formuláři.

Se zařízením pro dopravu formuláře je s výhodou spojen vstupní senzor.

Na vstupu do čtecího zařízení je s výhodou umístěn boční vodič formuláře.

Podle dalšího výhodného provedení sestává boční vodič formuláře z alespoň jedné bočně pohyblivé vodicí lišty pro opření hrany formuláře.

Boční vodič s výhodou sestává ze dvou pohyblivých vodicích lišt pro opření protilehlých hran formuláře.

Podle dalšího výhodného provedení je vedle cesty pohybu formuláře uspořádána podlouhlá osvětlovací jednotka a mezi cestou pohybu formuláře a světelnými senzory CCD je uspořádána čočka.

Podle dalšího výhodného provedení se podlouhlá osvětlovací jednotka skládá z diod emitujících světlo, uspořádaných do lineární řady.

Čtecí zařízení je s výhodou spojeno v datové komunikaci s alespoň jedním zařízením ze skupiny, zahrnující terminál a centrální počítač.

Řešení podle vynálezu je využito ve čtecím zařízení pro čtení formulářů, speciálně pro formuláře loterie s ručně psanými nebo tištěnými značkami. Čtecí zařízení obsahuje bubnový podavač formulářů a krokový motor, který zajišťuje posun formuláře po kruhové dráze bubnu. Přitom

-3 CZ 286642 B6 formulář míjí lineární čtecí zařízení, umístěné kolmo k dráze pohybu. Formulář je ve čtecím zařízení osvětlován lineárním zdrojem LED a odražené světlo je zaměřeno na podélnou řadu CCD světelných senzorů (CCD = součástka, integrovaný obvod s vazbou nábojem). Komparátor, jehož prahová citlivost je založena na schopnosti zjišťovat maximální a minimální světelné úrovně, se používá pro digitalizaci bodů každým CCD světelným senzorem při každém kroku, čímž je definováno X - Y (dvourozměrné) pole světelných nebo tmavých bodů. Bodová data jsou zachycována v obrazové paměti, která může být založena na programovatelných logických obvodech. Digitální procesor spojený s obrazovou pamětí má přístup k obrazovým (bodovým) datům, analyzuje je a porovnává s předem určenými vzory, a to s ručně psanými značkami, s tištěnými značkami, s čárovým kódem atd. Vstupní senzor zjistí, když je formulář na vstupu do čtecího zařízení, a pokud je formulář na vstupu nalezen, zapne se krokový motor. Boční vodiče vyrovnají formulář tak, aby přesně vstoupil do čtecího zařízení. Tyto vodiče jsou bočně posuvné a vyrovnávají formulář podle jedné nebo obou hran, takže lze použít formuláře různých šířek.

Stručný popis obrázků

V následující části popisu bude vynález blíže objasněn pomocí příkladného provedení zařízení podle vynálezu. Je samozřejmé, že toto příkladné provedení má pouze ilustrační charakter a že do rámce vynálezu spadají všechna provedení, zahrnutá do formulace patentových nároků, jakož i všechna další samozřejmá ekvivalentní provedení.

Obrázek 1 zobrazuje perspektivní pohled na fyzické části a celkové montážní uspořádání podle tohoto vynálezu;

Obrázek 2 je funkční blokové schéma vynálezu, které zobrazuje funkci čtecího zařízení podle obrázku 1;

Obrázek 3 je schematický nákres, který zobrazuje CCD čip a porovnávání bodových analogových úrovní s úrovněmi světlé a tmavé;

Obrázek 4 je schematický nákres, který zobrazuje část zařízení, generující signál o přítomnosti formuláře;

Obrázek 5 je blokové schéma, které zobrazuje uspořádání ovládací části krokového motoru; a

Obrázek 6 je blokový diagram, zobrazující obrazové a datové paměti, sběrnici a řadič sběrnice a mikroprocesor pro analýzu obrazových dat a pro výstup výsledků.

Příklady provedení vynálezu

Příklad

Čtecí zařízení na čtení formulářů, jak je zobrazeno v pohledu na součásti hlavní sestavy na obrázku 1 a v blokovém schématu na obrázku 2, může být modulární součástí, která je připevněna v pouzdru, neboje zabudována do pouzdra velkého terminálu, jako je terminál agenta loterie. Čtecí zařízení obsahuje šasi 20, k němuž se připevní jednotlivé součástky zařízení. Tyto součástky jsou spojeny i navzájem mezi sebou. Agent loterie nebo čtecího zařízení má snadný přístup k přední části šasi 22. kde se nachází otvor podavače 24. Tento otvor je dostatečně široký, takže lze používat i ty nejširší formuláře. Pro vstupní lístky loterie a pro lístky s potvrzením o vstupu do hry je vhodná šířka od 3,25 do 4,5 palců, tj. 8,3 až 11,5 cm. Boční vodiče 28 s vodícími lištami 32, umístěnými podél hran cesty pohybu formuláře 40. umožňují

-4 CZ 286642 B6 umístit formulář do otvoru podavače 24 jednak jednou hranou proti bočnímu vodiči 28, jednak mezi obě protilehlé hrany vodicích lišt 32, umístěných na dvou protilehlých bočních vodičích 28. Toto zajišťuje správné umístění formuláře do směru cesty pohybu formuláře 40.

Jsou-li na formuláři vytištěny referenční značky, pak formulář nemusí být umístěn úplně přesně, protože čtecí zařízení se přeorientuje podle referenčních značek a načte správná data. O takovém postupu se hovořilo v souvislosti s procesorem, pracujícím s nehybným obrázkem v patentu US číslo 4 724 307, Dutton a kol., což je v tomto patentu zahrnuto. To umožňuje zpracovávat nejen správně podané formuláře, ale zařízení má schopnost dokonce načíst i formuláře, které nejsou umístěny přesně rovnoběžně s cestou pohybu formuláře.

Alespoň jeden z bočních vodičů 28 je bočně posuvný (je ovšem výhodnější, pokud jsou posuvné oba), takže se dá nastavovat šířka otvoru podavače 24 a formulář je udržován ve správné poloze, vymezené vodiči. Pro tento účel se mohou boční vodiče 28 snadno přimontovat do štěrbiny, nacházející se na přední části šasi čtecího zařízení 22.

Přímo z otvoru podavače 24 vede cesta pohybu 40 formuláře na bubnový podavač 52, který je ve srovnání s formulářem relativně veliký, například kolem 2,5 palce, tj. 6,3 cm v průměru. Pro pevnější uchopení formuláře je bubnový podavač vybaven speciálním třecím povrchem. Bubnový podavač 52 při pohybu uchopí pevně formulář a tím se zamezí chvění formuláře, které je jinak charakteristické při podávání formuláře hranou do otvoru podavače. Buben 52 je pevně spojený s hřídelí 54. Tato hřídel 54 je otočně k pohonné jednotce 60. Krokový motor 70 pohání hřídel 54 pomocí řemenic 66, svázaných ozubeným řemenem 62. Volná kladka 72 udržuje ozubený řemen 62 napnutý a spolu s krokovým motorem 70 zajišťuje správný pohon bubnového podavače 52 pohonnou jednotkou 60, takže je formulář postupně unášen správným způsobem cestou 40 pohybu formuláře.

Krokový motor 70 pohonné jednotky 60 je řízen řídicím obvodem motoru 120, viz obrázek 5. Formulář je unášen cestou 40 pohybu formuláře po krocích, synchronně s tím, jak jsou z něho načítána data. Řídicí obvod motoru se spouští senzorem, kontrolujícím přítomnost formuláře na vstupu 160 (viz obrázek 3), aktivuje krokový motor a bubnový podavač 52 začne unášet formulář po cestě 40 pohybu formuláře. Senzor, kontrolující přítomnost formuláře na vstupu 160. zahrnuje diodu LED a fotosenzor. Buďto se využívá odrazu světla o formulář a dioda i fotosenzor jsou na stejné straně otvoru podavače, nebo je dioda umístěna na jedné straně otvoru podavače 24 a fotosenzor na druhé a světlo z LED je formulářem přerušeno.

Vrchní vodicí jednotka 80 udržuje formulář ve správném kontaktu s bubnem podavače 52. Vrchní vodicí jednotka 80 se skládá z volných válečků 82 a obloukovitě prohnutého krytu 84. Tyto součástky jsou pružně přimontovány, aby tlačily proti formuláři ve směru bubnového podavače 52. Díky tomu zůstane formulář při každém kroku pevně přitlačen k povrchu bubnu. Bubnový podavač 52 a vrchní vodicí jednotka 80 dostanou formulář pod osvětlovací jednotku 90. Osvětlovací jednotka 90 obsahuje jednotku LED 92, která se skládá z množství světelných zdrojů, uspořádaných podélně napříč cesty pohybu formuláře a osvětlujících formulář na zadní straně bubnového podavače 52 v kolmém směru k cestě 40 pohybu formuláře. Osvětlovací jednotka LED 92 osvětluje formulář doplňkovou barvou k barvě tisku na formuláři, který se má ignorovat, například červené světlo bude ignorovat zelený tisk atd. Čtecí zařízení ve výhodném provedení bude stejně tak dobře detekovat ručně psané značky, psané tužkou nebo perem, jako černý, modrý nebo nachový tisk na formuláři. Světlo z LED diod je obvykle směrováno dolů a je skloněno tak, že osvětluje formulář na zadní čtecí ploše 96, přímo pod osvětlovací jednotkou 90.

Přímo vzadu na šasi 20 v ohnisku čočky 122, umístěné v optické jednotce 120, je na držáku 112 připevněn integrovaný obvod s polem CCD senzorů 110. Optická jednotka 120 má lože optické jednotky 124 s proláklinou 126 pro upevnění válce čočky 128 a svorku 132, která pevně drží čočku v takovém místě, že obraz osvětlené části formuláře na zadní čtecí ploše 96 je zaostřen na

-5CZ 286642 B6 integrovaný obvod s polem CCD senzorů 110. Integrovaný obvod s polem CCD senzorů 110 je součástka s jednorozměrným polem 1 024 x 1 senzorových prvků, například součástka číslo TCD132D, a je spojena pomocí ohebného kabelu 114 s tištěným obvodem 140. Tištěný obvod 140 je připevněn na šasi 20 a obsahuje systém pro obsluhu senzorových prvků CCD.

Když jsou prvky CCD integrovaného obvodu 110 vystaveny světlu, v každém z nich se akumuluje takový náboj, který je funkcí stupně osvětlení CCD prvku. To znamená, že velikost akumulovaného náboje závisí na množství světla zdroje 92, odraženého od formuláře a přivedeného čočkou na CCD prvky. Napětí jednotlivých senzorů v poli se sériově čtou a porovnávají se s napětím prahovým, a obrázek je digitalizován na světlé a tmavé plochy pro další analýzu.

Formulář je unášen po krocích krokového motoru 70. například jeden krok na snímání jednoho vzorku nebo řádky. Aby se v senzorech CCD naakumuloval náboj, motor 70 vykonává po každém kroku prodlevu. Pole senzorů 110 a čočka 122 jsou umístěny tak, že se buď čte celý povrch formuláře, nebo se čte pouze taková šířka formuláře, na které jsou umístěny značky. Když formulář projede zadní čtecí plochou 92, jeho přední hrana podjede pod spodní vodicí jednotku 152, která vede formulář ven, zpátky skrz otvor podavače 24, nebo spodním otvorem. Horní vstupní otvor a spodní výstupní otvor jsou vymezeny zkosenou hranou. Celý čtecí proces je hotov v relativně krátkém čase, každý formulář se zpracovává jednu nebo dvě vteřiny.

Sasi 20 se svým vnitřním obsahem může tvořit samostatnou jednotku, ale výhodnější je umístit ji jako modul do velkého terminálu. Šasi je chráněno krytem čtecího zařízení 156. který zabraňuje usazování prachu uvnitř zařízení. V případě, že je čtecí zařízení umístěno v samostatné jednotce, je třeba použít pro napájení vhodný napájecí zdroj. Šasi má na snadno přístupných místech vhodné konektory pro napojení datové sběrnice a napájecího zdroje, takže se zařízení může snadno přimontovat dovnitř nebo na terminál, který bude dále zpracovávat přečtení data a bude čtecí zařízení také napájet.

Obrázek 3 znázorňuje schéma, obsahující pole prvků CCD pro detekci světla a dále provádějící převod bodových dat na bity pro záznam a další zpracování. Pole senzorů CCD je ve výhodném provedení připojeno k regulovatelnému zdroji napětí, definujícího referenční napěťovou úroveň Vref, například k sériovému regulátoru 210, který zabraňuje, aby se výkyvy v napětí V_cc dostaly na pole senzorů CCD. Ke zdroji je dále připojen oddělovací kondenzátor Cl. K poli senzorů CCD jsou přivedeny vodiče z řídicího zařízení, které aktivuje pole senzorů CCD synchronně s chodem krokového motoru, tedy načítání se provádí v přestávkách v chodu motoru. Zařízení CCD je nejprve vynulováno, aby bylo připraveno na sčítání bodových dat v dané řádce. Když se krokový motor zastaví po jednom kroku, dochází k akumulaci náboje v senzorech pole CCD 110. Tyto senzory jsou ve výhodném provedení uspořádány do jedné řady. Po předem definované době jsou naakumulované náboje sekvenčně vyvedeny na výstup. Ten je připojen na bázi tranzistoru Ql, který s odporem R1 tvoří emitorový sledovač. Vstupní vodiče, řídicí pole senzorů CCD, se obvykle označují jako „READ“ a „SHIFT“ a volí jeden ze tří režimů práce pole senzorů CCD: nulování, akumulace náboje a výstupní mód.

Analogový signál na bázi tranzistoru Ql je veden na dva články, složené z operačních zesilovačů U1-U5 aU3-U6 a také na operační zesilovač U7. První ze dvou článků obsahuje vzorkovací a uschovávací obvod U5 a je spojen s operačním zesilovačem Ul. Opačně polarizované diody Dl, D2 a kondenzátor C2 na výstupu U5 tvoří špičkový detektor. Podobně v druhém článku je výstup z operačního zesilovače U3 připojen na špičkový detektor, vytvořený opačně polarizovanými diodami D3, D4 a kondenzátorem C3 a odpory Rl, R2 v sérii s diodami. Výstup druhého článku je připojen na sledovací zesilovač U4, výstup prvního článku je připojen na sledovací zesilovač U2. Na výstupech zesilovačů U2 a U4 dostaneme špičkové úrovně tmavé a světlé. Výstupy zesilovačů U2, U4 jsou spojeny s dalším sledovacím zesilovačem U6 přes sérii odporů R4 a R5, tedy obdržíme střední hodnotu z horních a dolních špiček. Úroveň tmavé je ve skutečnosti úroveň, kterou dostaneme ze zařízení CCD a ta přesně nemusí odpovídat úrovni,

-6CZ 286642 B6 kteráje odražena od formuláře a přiváděna na CCD. Výstup zesilovače U6 poskytuje referenční vstup pro komparátor U7, který rozpozná, zdali hodnota napětí daného bodu vyjadřuje tmavou nebo světlou. Výstup z komparátoru U7 je spojen z bází řídicího tranzistoru Q2, na jehož kolektor je přes odpor R6 přivedeno napájecí napětí Vcc· Kolektor tvořící výstup obrazových dat, to znamená sled digitálních pulzů během vybíjení senzorů CCD. Pulzy odpovídající řadám bodů, které akumulovaly náboj větší nebo menší, nežli je referenční úroveň, definovaná jako průměr horních a dolních špiček.

Chod senzorů CCD je synchronizován s jednotlivými kroky krokového motoru 70 a tím i s kroky bubnu podavače 52. Krokový motor je uveden do chodu, je-li zjištěna přítomnost formuláře v otvoru podavače 24 čtecího zařízení. Na obrázku 4 je příklad senzoru, kontrolujícího přítomnost formuláře na vstupu 160. Senzor obsahuje světelný zdroj a fotosenzor, jako například LED D5 a fototranzistor Q3. Zdroj D5 a detektor Q3 jsou umístěny buď na opačných stranách cesty 40 pohybu formuláře v otvoru podavače 24 čtecího zařízení, nebo jsou umístěny na stejné straně a pak se využívá odrazu světla o formulář. LED D5 je napájena přes odpor R7. Fototranzistor Q3 vede, když na něj dopadá světlo, takže se napětí spoje kolektoru tranzistoru Q3 a odporu R8 sníží. Signál je přiveden na vstup komparátoru U8 a oddělen od kladného pólu napájení kondenzátorem C4. Na další vstup komparátoru U8 je přiváděno referenční napětí přes napěťový dělič, který se skládá z odporů R9 a R10. Na výstupu vysoce přesného komparátoru je umístěn zdvihací odpor R11.

Krokový motor 70 je vícepólový motor, poháněný vysokoproudovými budiči U9 a Ul 1. Budiče U9 a Ull mají vstupy A, B spojeny s 1. logickým polem 240. Výstupy budičů U9, Ull jsou spojeny s komparátory U10 a U12 a porovnávají se s referenčním napětím, generovaným napěťovými děliči R13-R14 a R16-R17.

Pro synchronizaci senzorů CCD a krokového motoru se používá mnoho časovačích a kontrolních prvků, jak je patrné podle blokového schématu na obrázku 6. První programovatelné logické pole 240, například Xilinx model XC2018-68PLCC, slouží ke sběru a ukládání digitalizovaných bodových dat z obrazového datového výstupu z kolektoru tranzistoru Q2, viz obrázek 3. Data jsou ukládána do obrazové paměti RAM 262, paměť s náhodným přístupem, přes šestnáctibitovou sběrnici 250. První logické pole 240 také poskytuje pro každý vysokoproudový budič výstupy pro ovládání krokového motoru A, B a dále signály pro nulování, čtení (akumulaci náboje) a přesouvání (výstup) dat pole senzorů CCD 110. Druhé programovatelné logické pole 242 poskytuje časové signály pro synchronizaci a ve spojení s adresovým registrem 264 také ovládá adresové dekódování sběrnice a provádí nutné řízení sběrnice. Obrazová paměť RAM 262 má ve výhodném provedení dostatečnou kapacitu pro uchování dvourozměrného pole bodů nejméně pro jeden formulář a může mít i větší kapacitu pro uchování více než jednoho formuláře.

Mikroprocesor 270, který je naprogramován pro analýzu bodových dat, má přes sběrnici 250 přístup k datům v obrazové paměti RAM 262. Program pro mikroprocesor 270 je alespoň částečně trvale uložen v paměti EPROM 280. Na sběrnici je dále připojena další paměť RAM 290, která se užívá jako operační paměť procesoru a pro uschování datových hodnot. Popisované provedení má mikroprocesor 270, paměť EPROM 280, operační paměť 290 a obrazovou paměť 262 připojeny na stejnou sběrnici 250. Je také samozřejmě možné vytvořit oddělené sběrnice pro zachování obrazu a pro řídicí prvky 240, 242, 246, 262 a pro analýzu dat a přenosové prvky, které jsou vhodně spojeny, aby měl mikroprocesor umožněn přístup k obsahu obrazové paměti 262.

Mikroprocesor 270 analyzuje bodové informace, detekuje značky na předem určených místech, ve výhodném provedení pro orientaci na formuláři používá referenční značky. Tmavé plochy na předem určených místech, které značí, že si uživatel vybral právě tato políčka, se hledají podle kontrastních hran, složených z množství bodů. Čárový kód je rozlišován analýzou velikosti

-7CZ 286642 B6 a mezer tmavých pásků, uspořádaných kolmo k ose, která může být orientována jakýmkoliv předem definovaným směrem a umístěna na jakémkoliv místě na formuláři. Znaky OCR jsou rozličovány podle vzoru na předem určených plochách. V každém případě jsou značky na formuláři interpretovány jako alfanumerická data nebo jako výběr z volby a jsou digitálně zakódovány mikroprocesorem.

Výstupy mikroprocesoru, například numerická data, reprezentující ručně psané značky na odpovídajících číslovaných pozicích, numerické nebo abecední kódy, reprezentující tištěný čárový kód, znaky OCR nebo jim podobné, jsou vyvedeny přes obousměrný paralelně/sériový konvertor 302 na další zařízení, jako je například terminál agenta loterie, který čtecí zařízení používá. Terminál agenta loterie je ještě dále připojen na centrální počítač loterie, což umožňuje centrálně zpracovávat vstupy do loterie, ověřovat platnost lístků atd. Výstup a vstup může mít standardní formát RS485. Pro převod digitálních logických úrovní na úrovně RS485 se používá interface 304, který je umístěn mezi čtecím zařízením a terminálem.

Další kontrolní prvek 310 slouží k provádění hlídacích funkcí. Kontrolní prvek 310 zahrnuje zapínací nulovací obvod, detektor poruch napájení a kontrolní spínač pro vynulování přístroje v případě poruch. Kontrolní prvek 110 ve výhodném provedení také řídí záložní baterii. Tato baterie je připojena k pamětem RAM a slouží k zálohování obsahu těchto pamětí v případě poruchy napájení.

O vynálezu se mluví ve spojitosti se čtecím zařízením pro čtení lístků loterie a jim podobných, ale může se také použít pro čtení vyplněných klasických formulářů. Zařízení lze použít jak pro čtení formulářů, kde jsou volby uživatele vyznačeny ručně, tak i pro formuláře, kde je sériové číslo nebo jiný znak vytištěn na tiskárně.

Podle výhodného provedení se pro rozlišování mezi světlými a tmavými body používá analogový napěťový komparátor, kde se bodové úrovně digitalizují do jednoho bitu. Toto uspořádání je poměrně levné a efektivní, zvláště proto, že prahová úroveň, používaná pro komparátor, je průměrem ze špičkových hodnot světlé a ideální tmavé. Pro zakódování bodových dat je také možno použít přídavné bity a tak je možno definovat i stupně šedi. Z hlediska rychlosti zpracování a výdajů na pořízení další přídavné paměti se body mohou zakódovat buď do jednoho bitu, nebo použitím analogově číslicového převodníku jako digitizéru například do dvou, čtyř nebo osmi bitů. Analogově číslicový převodník je prostě prahový detektor, který má množství prahových hodnot pro jednotlivé stupně šedi a může být proveden podobným způsobem, jako popsané jednobitové provedení, kde se prahová hodnota mění podle kolísajících parametrů osvětlení, průměrného odrazu od formuláře a dalších parametrů.

Nyní po zveřejnění vynálezu budou odborníci v této oblasti přicházet s mnoha obměnami tohoto zařízení. Aby byla dodržena výhradní práva podle patentových nároků vynálezu, je lépe se odkazovat na připojené patentové nároky, nežli na předchozí popisované příkladné provedení.

Claims (12)

1. Čtecí zařízení pro čtení formulářů, kde různé úrovně odraženého světla reprezentují data, vyznačující se tím, že obsahuje zařízení pro dopravu formuláře, obsahující prostředky pro nasazení a narovnání formuláře, a motor pro unášení formuláře po cestě (40) pohybu formuláře, přičemž u zařízení pro dopravu formuláře je uspořádána osvětlovací jednotka (90) a pole světelných senzorů CCD (110), které je uspořádáno kolmo k cestě (40) pohybu

-8CZ 286642 B6 formuláře, se světelnými senzory CCD (110) je spojen digitizér a spouštěcí prostředky pro jejich opakované spouštění při pohybu formuláře podél pole světelných senzorů CCD (110) pro vzorkování odraženého světla formuláře v jednotlivých místech pro definování obrazových prvků ve dvourozměrném digitálním zobrazení obrazu formuláře, přičemž ke spouštěcím prostředkům a k motoru jsou připojeny synchronizační prostředky pro synchronní pohon motoru a spouštění světelných senzorů CCD (110), a přičemž k digitizéru je připojena obrazová paměť (262) pro ukládání obrazových prvků ze světelných senzorů CCD (110) a k této obrazové paměti (262) je připojen digitální procesor (270).

2. Čtecí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že digitizér obsahuje analogový komparátor (U7), jehož vstupy jsou připojeny alespoň kjednomu špičkovému detektoru (U6) a k výstupu pole světelných senzorů CCD (110).

3. Čtecí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že zařízení pro dopravu formuláře sestává z bubnového podavače (52), spojeného s motorem.

4. Čtecí zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že motor je krokovým motorem (70).

5. Čtecí zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že světelné senzory CCD (110) jsou uspořádány do lineární řady a krok krokového motoru (70) odpovídá vzdálenosti mezi sousedními obrazovými řádky na formuláři.

6. Čtecí zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že se zařízením pro dopravu formuláře je spojen vstupní senzor.

7. Čtecí zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že na vstupu do čtecího zařízení je umístěn boční vodič (28) formuláře.

8. Čtecí zařízení podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se t í m , že boční vodič (28) formuláře sestává z alespoň jedné bočně pohyblivé vodicí lišty (32) pro opření hrany formuláře.

9. Čtecí zařízení podle nároku 8, v y z n a č u j í c í se t í m , že boční vodič (28) sestává ze dvou pohyblivých vodicích lišt (32) pro opření protilehlých hran formuláře.

10. Čtecí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vedle cesty (40) pohybu formuláře je uspořádána podlouhlá osvětlovací jednotka (90) a mezi cestou (40) pohybu formuláře a světelnými senzory CCD (110) je uspořádána čočka (122).

11. Čtecí zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že podlouhlá osvětlovací jednotka (90) se skládá z diod (92), emitujících světlo, uspořádaných do lineárního pole.

12. Čtecí zařízení podle nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že je spojeno v datové komunikaci s alespoň jedním zařízením ze skupiny, zahrnující terminál a centrální počítač.