DE1069411B - Anordnung zum photoelektrischen Abtasten und Auswerten von Zeichen. 24. 12. 5-2. V. St. Amerika - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es sind bereits Anordnungen zum Abtasten und Auswerten geschriebener oder gedruckter Zeichen bekannt. Die meisten dieser Vorrichtungen sind nur für Zeichen ganz bestimmter, vorgeschriebener Formen geeignet. So müssen z. B. die Zeichen eine ganz bestimmte Form oder auch eine gleichmäßige Druckweite haben. Und trotzdem arbeiten diese Anordnungen nicht zuverlässig genug.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Anordnung, bei welcher die erwähnten Vorschriften hinsichtlich der genauen Zeichenform und -größe nicht so genau beachtet zu werden brauchen. Dabei können die abzutastenden Zeichen verschieden geformt und sogar abgewandelt sein. Die Anordnung gemäß der Erfindung eignet sich daher besonders zum Abtasten von handgeschriebenen Zeichen, Ziffern oder Buchstaben und von maschinengeschriebenem oder gedrucktem Text. Das photoelektrische Abtasten erfolgt in der AVeise, daß jedes Zeichen auf einen Photozellenschirm geworfen wird, in welchem gemäß dem jeweils vorliegenden Schriftzug ein entsprechender Ausgangsstromkreis gebildet wird. Von den einzelnen Photozellen dieses Schirmes führen Leitungen zu gasgefüllten, gittergesteuerten Röhren, deren Schaltzustand bei einer Belichtungsänderung ihrer zugehörigen Photozelle geändert wird. Hierbei wird ein in ihrem Anodenkreis liegendes Relais erregt, das seinerseits ein Relais des Auswertkreises steuert. Der Auswertkreis enthält ein Gitternetzwerk, das aus vielen gegeneinander isolierten Leitern besteht, die sich überschneiden. An den Kreuzungspunkten der Leiter sind die Leiter durch Glimmröhren oder Dioden miteinander gekoppelt. Dieses Netzwerk wird wahlweise über Relaiskontakte, die entsprechend dem abzutastenden Muster betätigt werden, gesteuert. Außerdem sind zwischen diesen Relaiskontakten steckbare Verbindungsschnüre vorgesehen, wodurch die Schaltung die verschiedenen Formen und Umrisse erfassen kann und die Lesbarkeit der Zeichen verbessert wird. Dieses Fassungsvermögen der Schaltung kann auch durch Verdoppelung der Auswertkreise oder auch durch ein größeres Gitternetzwerk erweitert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr an Hand der Figuren im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 stellt schematisch eine Vorrichtung zum Projizieren einer Ziffer auf mehrere in einem bestimmten Muster angeordnete lichtelektrische Zellen dar;

Fig. 2 A zeigt schematisch die Photozellenanordnung des Abnahmekopfes mit ihren bezifferten Zellen;

Fig. 2 B, 2 C, 2 D, 2 E und 2 F zeigen schematisch verschiedene gegen die Fläche der Photozellengruppe von Fig. 2A projizierte Belichtungsmuster;

Fig. 3 und 3 A sind Schaltbilder der Zeichenauswertstromkreise ;

Anordnung

zum photo elektrischen Abtasten
und Auswerten von Zeichen

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Dezember 1951

Clyde James Fitch, Endicott, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 4 und 5 zeigen im einzelnen die Schaltungen der Abnahmekopfstromkreise.

Der Abnahmekopf besteht aus einem optischen System, das ein vergrößertes Bild des abzutastenden Zeichens auf ein bestimmtes Muster von Photozellen wirft. In Fig. 1 enthält der Beleg 50 auf seiner Vorderseite die Ziffer »2«. Nachdem der Beleg in Abtaststellung gebracht worden ist, wird ein Lichtstrahl der Lampe 52 auf die Zahl konzentriert und deren Abbildung auf den Photozellenschirm 54 geworfen.

Der Lichtstrahl läuft durch ein Linsensystem mit einer Sammellinse 56 und ein weiteres, den Strahlengang passend richtendes Linsensystem 58.

Das in Fig. 1 bis einschließlich 2F dargestellte Photozellenmuster 54 enthält zwanzig Photozellen, die in einem rechteckigen Kasten in einer bestimmten Lage angeordnet sind. Die Anzahl der dargestellten Photozellen reicht zur Beschreibung der Arbeitsweise aus, jedoch kann die Anzahl dieser Zellen auch verändert werden; es ist nur nötig, daß die Anzahl der Zellen so groß ist, daß das Auflösevermögen der Anordnung ausreicht, die verschiedenen Zeichen voneinander zu unterscheiden. Somit muß eine handgeschriebene Zahl »2« z. B. unabhängig davon, auf wieviel verschiedene Arten diese Ziffer im üblichen Rahmen

So geschrieben werden kann, immer eine andere Kombination von Photozellen des Schirmes 54 als irgendeine andere handgeschriebene Ziffer beeinflussen. Es sei angenommen, daß die Photozellen des Schirmes 54 beim Auftreffen von Licht leitend sind und daß das

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projezierte Bild des abgetasteten Zeichens die Zellen nichtleitend macht.

Die Fig. 4 und 5 zeigen, wie der Ausgangsimpuls jeder Photozelle eine gittergesteuerte, gasgefüllte Röhre umschaltet und ein Steuerrelais betätigt. Jede Photozelle ist in den Gitterstromkreis einer zugeordneten gasgefüllten Röhre eingeschaltet. Jede Photozelle Pl bis P20 ist also einer der Röhren Tl bis T20 zugeordnet. Im Anodenkreis jeder dieser Röhren liegt ein Relais Ti? 1 bis TR20. Wenn sich die Belichtung einer Photozelle ändert, zündet die ihr zugeordnete gasgefüllte Röhre, und das zugehörige TR-Relais wird erregt. Jedes Relais TR1 bis TR20 baut einen Stromkreis über das zugeordnete Auswertkreissteuerrelais i?l bis i?20 auf (vgl. die Fig. 3 und 3A).

Bei Verwendung von zwanzig Photozellen werden die Zeichenabbildungen durch den Abnahmekopf in einen aus zwanzig Einheiten bestehenden Schlüssel verwandelt. Bei einem Zwanzigstelligen Schlüssel sind 1 048 576 Kombinationen möglich. Gewöhnlich wird jedoch nur eine kleine Anzahl dieser Kombinationen verwendet. In dem Auswertkreis nach den Fig. 3 und 3 A können wenigstens hundert verschiedene Schlüsselkombinationen für jedes Zeichen erkannt werden. Bei einer Vorrichtung zum Abtasten der Ziffern »1« bis »9« und »0« würden zehn solcher Auswertkreise genügen, und zwar für jede Ziffer einer; daher werden die Stromkreise mehrere verschiedene Schreibweisen jeder der zehn Ziffern auswerten können.

Das Übertragen einer solch großen Anzahl von Schlüsselkombinationen durch die bekannte, gestaffelte Anordnung von Relaiskontakten wäre wegen der Anzahl und des verwickelten Aufbaus der erforderlichen Relais und Stromkreise unpraktisch. Der hier gezeigte Auswert- oder Übertragungskreis ist durch Herabsetzung der erforderlichen Stromkreise auf einen praktisch brauchbaren Wert vereinfacht worden. Dieses Ziel wurde durch die Verwendung von Schaltrelais mit steckbaren Verbindungsschnüren zum Errichten von im allgemeinen parallelen Stromkreisen über die Relaiskontakte und durch die Verwendung von kleinen gasgefüllten Röhren, z. B. von Neonröhren, zum Sperren von Rückströmen über die Kreuzungspunkte eines Gitternetzwerkes erreicht.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Zeichenauswertkreise durch die Kontakte der zwanzig Schaltrelais i?l bis i?20 gesteuert, von denen jedes mehrere Kontakte in den Auswertkreisen besitzt. Die relaisgesteuerte Schaltung nach Fig. 3 A ist die Eingangsschaltung, während die relaisgesteuerte Schaltung nach Fig. 3 die Ausgangsschaltung darstellt. Die Eingangsschaltung endet in einem Netzwerk 60, das aus je zwölf sich kreuzenden Schienen besteht (vgl. Fig. 3 A, links oben). Diese Schienen sind voneinander isolierte Leiter. Das Netzwerk wird wahlweise durch die Eingangsschaltung gesteuert und sendet einen Ausgangsstrom zu der Ausgangsschaltung.

Die einander überschneidenden Schienen des Netzwerks sind elektrisch durch gasgefüllte Röhren 62, c. B. durch Neonröhren, miteinander verbunden. Die Arbeitsweise dieser Neonröhren zur Steuerung der Schaltung über das Netzwerk 60 wird an Hand von Fig. 3 und 3 A erklärt, wo die Relais i?3, i?4, i?7, R10, R12, i?13, i?16, i? 18 und i? 20 während des Abtastens eines Zeichens angesprochen haben. Ein Strom fließt (vgl. Fig. 3 A, rechts) von der positiven Leitung zu dem Relaiskontakt A und über die Kontaktkette zu der Klemme B. Von dort läuft er vom Eingang des Netzwerks über die Neonröhre L, die Klemme D und über die Ausgangsschaltungs-Relaiskette zu dem Kontakt E und dem Widerstand i?. Die an den Widerstand i? gelangte Spannung schaltet die gasgefüllte Röhre T ein und erregt das Ausgangsrelais i?21.
Parallel zu der Neonröhre L liegt eine Mehrzahl von Stromkreisen und Neonröhren, jedoch sind in diesen parallelen Stromkreis mindestens drei Neonröhren in Reihe geschaltet. Da die angelegte Spannung genügt, um eine Röhre zu zünden, jedoch zum

ίο Zünden von drei in Reihe geschalteten Lampen nicht ausreicht, leitet nur die Lampe L die Impulse und läßt den Strom zu dem Widerstand i? fließen. Wie aus der Figur zu ersehen ist, wird das Netzwerk 60 durch viele Neonröhren so vorbereitet, daß viele Stromkreise entstehen.

Wie in der Beschreibungseinleitung bereits ausgeführt worden ist, wird ein Auswertkreis für jedes Zeichen benötigt. Die Relais i?l bis i?20 werden durch die von den gasgefüllten Röhren geregelten

Relais TRl bis TR20 gesteuert. Die Wicklungen der Relais i?l bis i?20 des Auswertkreises für ein einzelnes Zeichen können mit gleichen Relais von Auswertkreisen, die zum Erkennen anderer Zeichen bestimmt sind, parallel geschaltet werden. Die Photozellenimpulse können nach Wunsch verstärkt werden.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird nunmehr im einzelnen näher beschrieben. Das Bild des abzutastenden Zeichens wird von dem Beleg 50 auf den Photozellenschirm 54 geworfen; die Photozellenströme bringen das zugeordnete Relais aus der Relaisgruppe TR1 bis Ti?20 zum Ansprechen. Über die jetzt geschlossenen Kontakte dieser Relais werden entsprechend die Relais i?l bis i?20 gesteuert, und ein Kettenstromkreis wird über eine der Neonröhren 62 und den Widerstand i? aufgebaut. Hierdurch wird die gasgefüllte Röhre T eingeschaltet, und das Ausgangsrelais i?21 spricht an. Zwei Kontakte G und F werden durch das Ausgangsrelais i?21 geschaltet. Der Kontakt G kann zur Steuerung eines äußeren Stromkreises, z. B. einer elektrisch gesteuerten Schreibmaschine, eines Fernschreibers oder einer Kartenlochmaschine dienen. Der Kontakt G kann außerdem ein nicht dargestelltes Getriebe steuern, das den Beleg 50 in die nächste Stellung zum Abtasten eines neuen Zeichens befördert.

Der Kontakt F schließt einen Stromkreis für einen nicht dargestellten Kupplungsmagneten, der die Umdrehung der Zeitachse 64 (vgl. Fig. 3 und 4) steuert, an der die Nockenscheiben 66j 68 und 70 angebracht sind, deren Nocken ihrerseits die Kontakte C, Cl bzw. C2 steuern. Der Kontakt C kann den Anodenkreis der gasgefüllten Röhre T unterbrechen und diese in ihren Ruhezustand bringen, während die Kontakte C1 und C 2 die Stromkreise für die TR- bzw. i?-Relais unterbrechen. Wenn die Schaltung beim Erkennen eines Zeichens versagt und daher keinen Ausgangsimpuls erzeugt, spricht das Relais i?21 nicht an; der Beleg 50 rückt nicht weiter. Die Maschine ist so gebaut, daß sie unter diesen Umständen anhält. Wenn ein Zeichen bei seiner Abtastung keinen Ausgangsimpuls erzeugt, prüft die Bedienungsperson den Beleg, um festzustellen, welches Zeichen abgetastet wird. Wenn es sich z. B. um eine schlecht geschriebene Ziffer »2« handelt, stellt die Bedienungsperson fest, welche der Relais i?l bis i?20 erregt sind. Sie verbindet dann die nohvendigen Relaiskontakte durch Steckverbindungsschnüre 72 und stellt so einen Stromkreis zum Netzwerk her. Gleichzeitig steckt sie eine Neonlampe 62 an die entsprechende Stelle in dem Netzwerk 60, wodurch ein Ausgangsstromkreis zu der Klemme E, dem

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Widerstand R und der gasgefüllten Röhre T entsteht. Auf diese Weise können viele verschiedene Auswertkreise errichtet werden.

Die Fig. 2B bis einschließlich 2 E zeigen die Photozellen des Schirmes 54, die von der in vier verschiedenen Arten geschriebenen Zahl »2« beeinflußt werden. Fig. 2 F entspricht der Form der Ziffer nach der Fig. 2B, sie stellt jedoch einen besonderen Zustand dar, da auch die Photozellen 7 und 16 beeinflußt sein sollen. Durch Vergleich der Fig. 2 B bis 2 F mit der Fig. 2A sieht man, daß in Fig. 2B die Photozellen 2, 3, 5, 8, 11, 14, 17, 18, 19 und 20 belegt werden, in Fig. 2 C die Photozellen 2, 3, 5,11,17,18,19 und 20, in Fig. 2 D die Photozellen 7, 8,10,12,15,18,19 und 20, in Fig. 2 E die Photozellen 2, 3, 5, 7,10,13,17, 18,19 und in Fig. 2 F die Photozellen 2, 3, 5, 7, 8,11, 14,16,17,18,19 und 20.

Wenn der Umriß einer »2« die Photozellen nach Fig. 2 B beeinflußt, werden die zugehörigen Relais ansprechen. Wenn kein Ausgangsstromkreis beim Abtasten der Ziffer der in Fig. 2 B gezeigten Form aufgebaut wird, stellt die Bedienungsperson Stromkreise durch Stecken der Verbindungsschnüre 72 zwischen den zugehörigen Relaiskontakten her, um so einen Ausgangskreis zur Klemme £ zu errichten. Fig. 2 F entspricht dem Zustand von Fig. 2 B, nur sind außerdem die Photozellen 7 und 16 betroffen, was infolge von Schmutzflecken auf dem Originalbeleg oder aus einem anderen Grunde auftreten kann. Dadurch werden natürlich auch die Relais 7 und 16 erregt. Statt neue Stromkreise zum Überwinden dieses besonderen Zustandes zu errichten, brauchen lediglich die Verbindungsschnüre 72 α und 72 b (Fig. 3) herausgezogen und die Schnur 72c neu gesteckt zu werden. Diese Schnur ist in der Zeichnung gestrichelt eingezeichnet. Hierdurch ist der Kontakt des Relais R7 in diesem besonderen Stromkreis ohne Einfluß. Es entsteht eine Durchgangsleitung, und die Neonlampe 62 α leitet den Impuls weiter, gleich ob die Photozelle 7 und das entsprechende Relais R7 beeinflußt oder nicht beeinflußt werden.

Das gleiche Verfahren wird bei dem durch die Beeinflussung der Photozelle 16 entstandenen Schaltzustand angewandt. In diesem Falle werden die Verbindungsschnüre 72 d und 72 e gegen die Verbindungsschnur 72/ ausgewechselt, so daß der Stromkreis aufrechterhalten bleibt, ob nun die Photozelle 16 und ihr entsprechendes Relais R16 beeinflußt oder nicht beeinflußt werden.

Der Aufbau und die Arbeitsweise dieser Schaltung, durch die viele verschieden geformte Zeichen erkannt werden können, ist hier in Verbindung mit einem System beschrieben und veranschaulicht worden, dessen Fassungsvermögen zwecks Vereinfachung begrenzt ist. Dieses Fassungsvermögen kann jedoch durch einige zusätzliche Relais stark vergrößert werden. Zur Unterbringung der Buchstaben und Zahlen sind sechsunddreißig Auswertkreise erforderlich, aber bei Verwendung eines solchen Systems in Verbindung mit einigermaßen gleichförmigen Texten, wie z. B. Schreibmaschinentexten, sind weniger Kontakte und Neonröhren oder Dioden zum Auswerten jedes Zeichens erforderlich. Bei der Abnahme von handgeschriebenen Ziffern kann es z. B. erforderlich sein, einige hundert jeder der zehn Ziffern zu erkennen, während beim Arbeiten mit einheitlicher Schreib

maschinenschrift, die Ziffern und Buchstaben umfaßt, weniger Schwankungen beim Ausrichten und Drucken auftreten und daher die Anzahl der Erkennungsstromkreise für jedes Zeichen zehn bis zwölf betragen kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Identifizieren von handgeschriebenen oder gedruckten Schriftzeichen mit einer die zu identifizierenden Schriftzeichen rasterförmig abtastenden lichtelektrischen Abtastvorrichtung, von der die bei der Abtastung entsprechend dem abgetasteten Schriftzeichen entstehenden Impulse den den einzelnen Rastenpunkten zugeordneten Schaltern einer aus pyramidenartig angeordneten Kontakten bestehenden Auswertschaltung zugeführt werden, deren Schalter, durch die Abtastimpulse betätigt, einen dem abgetasteten Schriftzeichen entsprechenden Schaltweg durchschalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung einen sich pyramidenartig erweiternden und einen sich pyramidenartig verjüngenden Teil hat und daß zwischen diese beiden Teile eine Matrix (60) geschaltet ist, welche aus einer Anzahl gegeneinander isolierter und sich überschneidender elektrischer Leitungen besteht, wo in ausgewählten und durch die Kombination für die schaltungsmäßige Darstellung der zu identifizierenden Zeichen bestimmten Kreuzungspunkten von Leitungen dieser Matrix eine Leitungskopplung durch Gasentladungsröhren (62) oder Dioden vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (60) für jedes der abzutastenden Zeichen eine vom Eingang (A) der Auswerteschaltung ausgehend sich zahlenmäßig ausweitende Anordnung gestaffelter Relaiskontakte mit einer zum Ausgang (E) der Auswerteschaltung hin sich zahlenmäßig verjüngende Anordnung gestaffelter Relaiskontakte verbindet und daß sowohl die vor als auch die hinter der Matrix (60) liegenden gestaffelten Relaiskontakte in bestimmter, dem jeweils abgefühlten Schriftzeichen entsprechender Kombination in bestimmten Schaltwegen durchschaltbar sind.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß solche Schaltwege der Auswerteeinrichtung zusammengefaßt sind, insbesondere durch steckbare Verbindungen, die demselben Schriftzeichen in voneinander abweichender Schreibweise oder in verschiedenen Abtastlagen zugeordnet sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die Auswerteeinrichtung und die Matrix eine Schreibmaschine oder ein Fernschreiber oder eine Kartenlochmaschine steuerbar ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die Auswerteeinrichtung und über die Matrix (60) ein Mechanismus für den Vorschub des optisch abzutastenden Schriftzeichenträgers (50) in die folgende Abtastlage steuerbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 688 181.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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