DE1211009B - Vorrichtung zur optischen Abtastung von Zeichen zu deren maschineller Erkennung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G 06 k

Deutsche Kl.: 43 a - 41/03

Nummer: 1211 009

Aktenzeichen: J 26474IX c/43 a

Anmeldetag: 29. August 1964

Auslegetag: 17. Februar 1966

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Abtastung von Zeichen zu deren maschineller Erkennung, bei der zwei mit den Ausgängen eines Oszillators verbundene Phasenschieber zur Erzeugung einer Sinus- und einer Kosinusspannung gleicher Amplitude und Frequenz vorgesehen sind, die mit einem Dämpfungsglied mit steuerbarem Dämpfungsfaktor verbunden sind und bei der die Ausgänge der Dämpfungsglieder über Integratoren, an deren Ausgänge Filter angeschlossen sind, mit den Ablenkeinrichtungen einer Kathodenstrahlröhre verbunden sind.

Es ist bereits ein Verfahren zur automatischen Zeichenerkennung durch die deutsche Patentschrift 1090 890 bekanntgeworden, bei dem während einer Vorabtastung der Zeichenbereiche spaltenweise in einer bestimmten Anzahl von Abtastpositionen je Abtastspalte optisch abgetastet wird, bis ein Zeichenteil zum erstenmal erfaßt wird. Durch den dabei erhaltenen Impuls wird bei der darauffolgenden Abtastung der nächsten Spalte in jeder Abtastposition der Spalte eine sich über etwa eine Zeichenbreite erstreckende waagerechte Auslenkung des Abtastlichtpunktes bewirkt. Bei der Abtastung dieser Spalte wird die Anzahl der Abtastpositionen mit Zeichenteilen festgestellt und durch die Anpassung des Abtastrasters an die Zeichenhöhe in der nun folgenden Hauptabtastung erzielt.

Im IBM Journal of research and development, Januar 1963, S. 14 bis 21, ist über die Entwicklung einer Vorrichtung zur Abtastung von Zeichen berichtet worden, die unabhängig von der Größe des Zeichens und der Lage des Zeichens im Abtastfeld arbeitet. Bei dieser Vorrichtung werden die Zeichen mehrmals durch Umfahren der Kontur abgetastet. Während der ersten Abtastung werden die größten positiven und negativen Ausdehnungen der Umrißlinie des Zeichens in der x- und y-Richtung gespeichert. Bei den nachfolgenden Abtastungen für die eigentliche Erkennung des Zeichens werden die Abtastbewegungen des Strahls an die Abmessungen des Zeichens angepaßt.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung zur optischen Abtastung von Zeichen zu deren maschineller Erkennung zu offenbaren, bei der der Durchmesser der vom Abtastlichtpunkt ausgeführten kreisenden Abtastbewegung an die Größe der abzutastenden Zeichen angepaßt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur optischen Abtastung von Zeichen, bei der zwei mit den Ausgängen eines Oszillators verbundene Phasenschieber zur Erzeugung einer Sinus- und einer Kosinusspannung gleicher Amplitude und Frequenz vor-

Vorrichtung zur optischen Abtastung von
Zeichen zu deren maschineller Erkennung

Anmelder:

International Business Machiness Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen (Württ.), Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Evon Constantine Greanias,

Chappaqua, N. Y.;

Reini John Norman, Mahopac, N. Y.;

Philip Francis Meagher,

Mahopac, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. August 1963
(305 254)

gesehen sind, die mit einem Dämpfungsglied mit steuerbarem Dämpfungsfaktor verbunden sind und bei der die Ausgänge der Dämpfungsglieder über Integratoren, an deren Ausgänge Filter angeschlossen sind, mit den Ablenkeinrichtungen einer Kathodenstrahlröhre verbunden sind, die die Abtastbewegung des Lichtpunktes dadurch erzeugen, daß eine lichtelektrische Vorrichtung bei jedem Auftreffen des Lichtpunktes auf den Linienzug einen Impuls abgibt, der eine monostabile Kippschaltung umschaltet, deren Ausgangsimpuls die Dauer einer halben Periode der Oszillatorspannung aufweist und während dieser Zeit die Dämpfung der Dämpfungsglieder zur Erzeugung des innerhalb des Linienzuges verlaufenden Halbkreises erhöht, und bei der die Auflösung der Abtastung der in einem ersten Umlauf um das Zeichen ermittelten Größe angepaßt wird, dadurch gelöst, daß der Ausgang eines Filters, an dem eine der Ablenkung des Lichtpunktes von seinem Ausgangspunkt proportionale Spannung erscheint, mit den Eingängen zweier Differenzverstärker verbunden ist, deren einem die positiven und deren anderem die negativen Amplituden der Ausgangsspannung des Filters zugeführt werden und deren zweite Eingänge jeweils mit dem

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Ausgang eines Verstärkers hoher Impedanz verbunden sind, der die Ladespannung eines Kondensators verstärkt und einem weiteren Differenzverstärker zuführt, dessen Ausgang über eine Torschaltung mit dem Eingang zur Steuerung der Amplitude des Oszillators verbunden ist, und daß der Ausgang jedes der beiden mit dem Ausgang des Filters verbundenen Differenzverstärker mit je einem Schwßllwertdgfektor verbunden ist, der jeweils eine Torschaltung öffnet, solange das seinem ersten Eingang zugeführte Potential positiver ist als das seinem zweiten Eingang zugeführte, so daß jeder der Kondensatoren von je einer Konstantstromquelle aufgeladen wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. In der Beschreibung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Konturenverfolgung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des in Fig. 1 mit »Kreisgröße« bezeichneten Schaltungsteils.

Die Schaltung zur Steuerung der Größe des Abtastkreises, die in F i g. i mit ,der Bezugsziffer 250 versehen ist, hat die Funktion, die Amplitude des Oszillators 200 der Zeichengröße, die bei einem ersten Umlauf um das. Zeichen festgestellt wird, anzupassen. In der folgernden Beschreibung der Schaltungsanordnung zur Konturenverfolgung wird erklärt, daß zeitlich veränderliche X- und y-Spannungen, die der Verschiebung des Kathodenstrahles entsprechen, den Klemmen 246 a und 247 a zugeführt werden, während der Strahl in noch zu beschreibender Weise das Zeichen abtastet. Diese Spannungen werden von der Schaltung 250 zur Steuerung der Größe des Abtastkreises verarbeitet, einmal, um zu bestimmen, daß der Abtaststrahl einen Kreis um das Zeichen vollendet hat, und zum anderen, um die .Größe .des Zeir chens durch diese Spannungen zu messen und die Amplitude des Abtastkrejses für die nachfolgenden Abtastungen proportional zur gemessenen Größe einzustellen. Daher wird ein großes Zeichen mit einer gröberen Auflösung abgetastet als ein kleineres Zeichen, und alle Zeichen werden in etwa der gleichen Zeit abgetastet.

Die Schaltung zur Verfolgung der Kontur eines Zeichens, das in lichtundurchlässiger'Farbe auf einem sieh von ihr abhebenden Papier ,aufgedruckt ist, ist in Fig. 1 dargestellt. Die Kathodenstrahlröhre210 erzeugt auf ihrem Schirm einen Leuchtfleck, der .durch ejne Linse 211 auf die Oberfläche des Dokumentes 213 projiziert wird, das das abzutastende und zu identifizierende Zeichen .enthält. Ein solches Zeichen ist dargestellt und mit 213 a bezeichnet. Das Dokument 213 befindet -sich in einer lichtdichten Kammer und -wird nur durch den auf ihm abgebildeten Leuchtfleck der Kathodenstrahlröhre beleuchtet.

Das .von .dem Dokument 213 in einen Sekundäremissionsvervielfältiger 214 reflektierte Licht nimmt in seiner Intensität ab und zu, wenn die Projektion des Leuchiflecks in .den Linienzug eines Zeichens ein- und aus ihm austritt. Diese Differenz in der Leuchtintensität wird in .dem Verstärker 216 verstärkt, dessen Ausgangssignal einem Begrenzer 217 zugeführt wird, der nur bei einer .durch einen Übergang von hell zu dunkel .bewirkten Änderung in dem reflektierten Licht ein Ausgangssignal konstanter Amplitude abgibt. Diese Änderung bedeutet notwendigerweise, daß.die Projektion des Leuchtflecks von einer weißen UntergrundfläGhe in den schwarzen Linienzug eines Zeichens eingetreten ist, was im folgenden als Auftreffen auf den Linienzug bezeichnet wird.

Die Lage des Leuchtflecks auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 210 wir4 durch die üpjfGhpn Ablenkplatten oder durch Magnetspulen beeinflußt, denen die von dem Suramenverstärkern 208 und 209 erzgug|en Spannungen zugeführt werden. Den Klemmen 208 α und 209 α dieser Verstärker werden von einer nicht dargestellten Schaltung gelieferte Suchpotentiale zugeführt, um den Abtaststrahl anfänglich in die unmittelbare Nachbarschaft eines Zeichens zu bringen und so die Konturenverfolgung zu ermöglichen. Die Suchpotentiale können beispielsweise durch ein Paar von Sägezahngeneratoren erzeugt werden, deren phasengleiche Ausgangssignale ein Abtastraster erzeugen. Andererseits "könnten die Potentiale zur Einstellung des Abtaststrahles auch durch von Hand betätigte Potentiometer geliefert werden. Da die Suchoperation nicht Gegenstand der Erfindung ist, sind die Summenvers'tärker 208 und 209 lediglich deshalb dargestellt worden, um zu zeigen, wie die Suchpotentiale zugeführt werden können.TJie den Klemmen 208 α und 209 a zugeführten Spannungen werden während der Konturenverfolgung als konstant angenommen, und daher dienen "die" Verstärker 208 und 209 lediglich als übliche Leistungsverstärker.

Die Bewegung des Kathodenstrahles hat ihren Ursprung in der veränderbaren Amplitude des Oszillators 200, der ,eine sinusförmige Ausgangsspannung mit ziemlich konstanter Frequenz erzeugt'und dessen Amplitude durch die Größe einer Steuerspannung beeinflußt wird_; die von der Schaltung 250 zur Steuerung der Größe des Abtastkreises erzeugt wird. Die sinusförmige Ausgangsspannung erfährt in dem Phasenschieber 201 eine positive" Phasenverschiebung von 1O? und in dem Phasenschieber 202 eine positive Phasenverschiebung von io"0°. Die Äusgangsspannungen der Phasenschieber unterscheiden sich daher in der Ph.ase um 90° und stellen Sinus- und Kosinusspannungen dar. Willkürlich sei die Ausgangsspannung des Phasenschiebers 202 als Sinus- und die des Phasenschiebers 201 als Kosmusspannung bezeichnet. Die beiden Phasenverschiebungen, die eine Differenz von 90° aufweisen, werden angewandt, um die Schwierigkeit -zu umgehen, eine genaue Phasenverschiebung von 90° durch eine Phasenverschiebung zu erzielen.'

Die Sjnus- und Kosinusspannungen der Phasenschieber 202 und 201 gelangen normalerweise ohne Änderung in ihrer Amplitude durch die Dämpfungsglieder 203 und 205. Nur wenn diese Dämpfungsglieder ein Steuerpotential von der monostabilen Kippstufe 219 erhalten, dämpfen sie die ihnen zugeführten.Signale. Die Sinusspannung wird in dem Integrator 204 zu einer nach der Funktion — cos α verlaufenden Spannung, und die Kosinusspannung wird in dem Integrator 206 zu einer nach der Funktion +sin α verlaufenden Spannung integriert,-wie das aus der Integralrechnung bekannt ist. Da es erwünscht ist, daß der Abtaststrahl sich im Gegenuhrzeigersinn bewegt, wird die der Funktion —cos« entsprechende Spannung in dem Inverter 207 zu einer gemäß der Funktion +cos α -verlaufenden Spannung invertiert. Durch Zuführung der der Funktion +cos α entsprechenden Spannung -an den Sunimenverstärker 208 und der der Funktion +sin« entsprechenden

Spannung in den Summenverstärker 209 beschreibt der Leuchtfleck der Kathodenstrahlröhre 210 einen Abtastkreis, dessen Durchmesser der Amplitude der Ausgangsspannung des Oszillators 300 proportional ist.

Da der Abtaststrahl anfänglich in die Nähe des Zeichens 213 α gebracht wurde, wird der Leuchtfleck beim Durchlaufen seines Äbtastkreises an irgendeiner Stelle auf den schwarzen Linienzug des Zeichens auftreffen. Das Ausgangssignal des Sekundäremissions-Vervielfachers 214, das im Verstärker 216 verstärkt wird, betätigt den Begrenzer 217, der einen Ausgangsimpuls liefert, der die UND-Schaltung 218 durchläuft und die monostabile Kippstufe 219 umschaltet. Die monostabile Kippstufe 219 besitzt die Eigenschaft, daß sie nach der Zuführung eines Umschaltimpulses einen Äusgangsimpuls von vorgegebener Dauer und Ampmitude erzeugt, der unabhängig von dem Umschaltimpuls ist. Die monostabile Kippstufe 219 ist so dimensioniert, daß ihr Aysgangsimpuis während 180° der Strahlzeit andauert. Während der Dauer des Äusgangsimpulses der monostabilen Kippstufe 219 veranlaßt das von ihr gelieferte Potential die Dämpfungsglieder 203 und 205, die ihnen zugeführten Spannungen ζμ dämpfen. Diese Dämpfungsglieder sind Verstärker mit steuerbarem Verstärkungfaktor, deren Verstärkungsfaktoren zwei verschiedene Werte annehmen, entsprechend dem Vorhandensein oder Fehlen des Potentials, das durch den Ausgangsimpuls der monostabilen Kippstufe 219 dargestellt wird. Die Dämpfungsglieder 203 und 205 bewirken, wenn sie durch die monostabile Kippstufe 219 beeinflußt werden, eine kleine halbkreisförmige Abtastung. Nach dem Ende des Ausgangsimpulses der monostabilen Kippstufe 219 nehmen die Dämpfungsglieder ihren Anfangszustand wieder an und bewirken den großen Abtastkreis, bis die Projektion des Leuehtfleckes erneut an den Linienzug des Zeichens auftrifft.

Normalerweise besitzt die kleine halbkreisförmige Abtastung eine solche Größe, daß der keine Halbkreis vollständig innerhalb des schwarzen Linienzuges eines Zeichens verläuft. Infolge von Unvollkpmmenheiten in der Druckqualität und in der Breite eines LinieEßMges verläuft die halbkreisförmige Abtastung jedoch innerhalb und außerhalb des Linienzuges eines Zeichens. Als Sicherheitsmaßnahme wird daher durch die Rückflanke des Impulses der monostabilen Kippstufe 219 die monostabile Kippstufe 2-21 umgeschaltet, deren Ausgangsimpuls über den Inverter 222 die UND-Schaltung 218 sperrt, um zu verhindern, daß ein Steuerimpuls des Begrenzers 217 die monostabile Kippstufe 219 vorzeitig erneut umschaltet. Die Dauer des Ausgangsimpulses der monostabilen Kippstufe 221 beträgt 30° (bezogen auf die Strahlzeit), wodurch sichergestellt ist, daß der Abtaststrahl den Linienzug verläßt und seinen großen Abtastkreis beschreibt, ohne daß die Gefahr besteht, daß die monostabile Kippstufe 219 erneut umgeschaltet wird.

Der zusätzliche Eingang 218 a der UND-Schaltung weist normalerweise während der Konturenverfolgung ein Potential auf, um einen von dem Begrenzer 217 gelieferten Impuls weiterzuleiten. Wenn dieser Eingang kein Potential aufweist, wird der vom Begrenzer gelieferte Impuls nicht weitergeleitet, und die Konturenverfolgung kann nicht fortgesetzt werden, da der Leuchtfleck weiterhin seinen großen Abtastkreis durchläuft. Mittels der Klemme 218 ist eine wirksame Strahlaustastung möglich, die nicht durch Steuerung des Gitters der Kathodenstrahlröhre 210 zu erreichen ist. Wenn eine Gittersteuerung angewendet würde, wäre der Sekundäremissionsvervielfacher 215 nicht in der Lage, zwischen einem regulären Auftreffen auf einen Linienzug und der üblichen Strahlaustastung zu unterscheiden. Wenn dieser Klemme kein Potential zugeführt wird, wird den

ίο Integratoren eine Sinus- und eine Kosinusspannung voller Amplitude kontinuierlich zugeführt, und daher sammelt sich auf ihnen keine zusätzliche Ladung an. Der Leuchtfleck beschreibt daher ständig den großen Abtastkreis. Die Sperrwirkung der Klemme 218 q ist nützlich, wenn der Strahl von einem Zeichen zu dem nächsten bewegt werden muß, und verhindert vorzeitige Versuche zur Konturenyerfolgung, während der Strahl durch ein Zeichen zum nächsten bewegt wird.

Da die Schaltung zur Konturenverfolgung in erster Linie so entworfen worden ist_? daß sie zeitlich veränderliche Spannungen den Erkenungsschaltungen zur Analyse zuführt, deren Aufgabe es ist, das abgetastete Zeichen zu identifizieren, sind die Filter 246 und 247 vorgesehen. In diesen Filtern werden die durch die Integratoren-206 und 204 erzeugten Spannungen (dem Filter 247 über den Inverter 207) zugeführt. Diese Filter sind so abgestimmt, daß sie nur die sich langsam ändernden Komponenten der zugeführten Spannungen durchlassen und die Wechselstromkomponenteri' kurzschließen. Die Ausgangsspannungen an den Klemmen 246α und 247 a stellen daher Zeitfunktionen der Strahlverschiebung in der X- und ^-Richtung dar. In der Tat, wenn sie einem Oszilloskop zugeführt werden, erzeugen sie eine Anzeige, die visuell als das abgetastete Zeichen erkennbar ist. Es sind diese zeitlich veränderlichen X- und Y-Spannungen, die für die Erkennung des Zeichens analysiert werden.

Wie schon festgestellt, ist die Auflösung der Abtastkreise der Große des Zeichens angepaßi. In dem Blockschaltbild der Fig. 1 ist die Schaltung zur Anpassung schematisch durch das mit der Bezugsziffer 250 versehene Reckteek angedeutet. Der Ausgang die-

ser Schaltung ist mit dem Oszillator 200 verbunden. Obgleich keine Einzelheiten in der F i g. 1 gezeigt sind, genügt .es für das Verständnis zu wissen, daß die Schaltung zur Konturenverfolgung einen ersten Umlauf des Leuchtflecks um das zu tastende Zeichen bewirkt. Während dieser Zeit werden die maximalen Spannungsauslenkungen, die an der Klemme 274 α auftreten, + Vy max. und — Fy max. gespeichert. Die Differenz dieser Spannungen ist ein Maß für die Höhe des Zeichens. Da für große Zeichen eine geringere Auf-

lösung erforderlich ist, erzeugt eine große-Differenz zwischen den beiden maximalen Spannungen eine Erhöhung der Amplitude de's Äusgangssighals des Oszillators 2Q0 und eine geringe' Differenz eine kleinere Amplitude. Die Beeinflussung der Ampli-

tude des Oszillators 200 erfolgt am Ende des ersten Umlaufs des Leuchtflecks um das Zeichen und bleibt für alle nachfolgenden Umläufe wirksam.

Wie eben erklärt wurde, liefert die in F i g. 1 dargestellte Schaltung zur Konturenverfolgung an den Klemmen 246 a und 247 a der Filter 246 und 247 zeitlich veränderliche -Spannungen, die ein Maß für die augenblickliche horizontale und vertikale Stellung des Strahles während der Abtastung der Kontur

eines Zeichens bilden. Wenn der Strahl anfänglich in die Nähe des abzutastenden Zeichens gebracht wird, werden die Integratoren 204 und 206 in ihren Ausgangszustand gebracht, indem die Kondensatoren, die hi jeder Integratorschaltung der hier verwendeten Art vorhanden sind, durch Anlegen von Impulsen an die Klemmen 204 α und 206 α entladen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die bistabile Kippstufe321 (Fig. 2) ebenfalls in ihren AUS-Zustand rückgestellt durch Anlegen eines Rücksteilimpulses an die Klemme 3212?. Dieser Rückstellimpuls hat eine längere Impulsdauer als andere Rückstellimpulse, so daß die Konturenverfolgung von dem Ausgangspunkt, der durch das Fehlen von X- und Y-Ablenkspannungen an den Klemmen 246 a und 247 a bestimmt ist, fortschreiten kann. Der Rückstellimpuls stellt sicher, daß die bistabile Kippstufe 321 ordnungsgemäß .rückgestellt wird und nicht fälschlicherweise durch die anfängliche Ablenkung des Strahles eingestellt wird.

Da der Abtaststrahl im Hinblick auf den Ausgangspunkt der Konturenabtastung sowohl positive als auch negative Auslenkungen erfährt, muß jede Messung der maximalen vertikalen Größe des Zeichens die Differenz der maximalen positiven und negativen Spannungsamplituden der vertikalen Ablenkspannungen der Kathodenstrahlröhre feststellen. Dazu wird die an der Klemme 247a (Fig. 1) erscheinende Spannung, die der Strahlablenkspannung, deren die kreisförmige Bewegung erzeugende Komponente ausgefiltert wurde, proportional ist, den beiden Differenzverstärkern 300 und 310 (Fig. 2) zuführt. Der Verstärker 300 verarbeitet positive Spannungen und der Verstärker 310 negative Spannungen.

Der Verstärker 300 erzeugt ein verstärktes Ausgangssignal der Differenz· zwischen dem Potential der Klemme 300 a (Klemme 247 a) und der Ausgangsspannung des Verstärkers 301. Solange das Potential der Klemme 300 a positiv größer ist als das von dem Verstärker 301 erzeugte Potential, erzeugt der Schwellwertdetektor 302 ein Steuersignal konstanter Amplitude, das die Torschaltung 303 öffnet, um den Strom der Konstantstromquelle 304 zur Ladung des Kondensators 305 durchzulassen, dessen Ladungspotential durch den Verstärker 301 mit hoher Eingangsimpedanz verstärkt wird für einen Vergleich mit der Eingangsspannung an Klemme 300 a, wie das vorher erläutert wurde. Auf Grund dieser Schaltung erhält der Kondensator 305 eine Ladung, die ein Maß der maximalen positiven Spannungsamplitude an der Klemme 300 a ist und daher ein Maß für die maximale positive Auslenkung des Abtaststrahls der Kathodenstrahlröhre von seinem Ausgangspunkt darstellt.

Die maximale negative Auslenkung des Abtaststrahls der Kathodenstrahlröhre von seinemAusgangspunkt wird durch die Ladung auf dem Kondensator 315 gemessen, der durch die Konstantstromquelle 314 über die durch den Verstärker 310 und den Schwellwertdetektor 312 gesteuerte Torschaltung 313 aufgeladen wird, wie das vorher im Hinblick auf die Speicherung der positiven Spannung ausgeführt wurde.

Da beide Verstärker 301 und 311 eine sehr hohe Impedanz für die Kondensatoren 305 und 315 darstellen, behalten diese Kondensatoren die sich auf ihnen angesammelte Ladung ohne merkliche Verluste, und ihre Spannungen sind als Ausgangssignale der Verstärker 300 und 310 verfügbar, ohne daß die Kondensatoren entladen würden. Die Ausgangsspannungen der Verstärker 301 und 311 werden einem Differenzverstärker 320 zugeführt, dessen Ausgangspotential auf Grund der seinem Eingang 320 a zugeführten positiven Vorspannung sich positiv ändert entsprechend der algebraischen Differenz der auf den Kondensatoren 305 und 315 angesammelten Ladungen.

ίο Da es erwünscht ist, einen ersten Umlauf zur Feststellung der Größe des abzutastenden Zeichens vorzunehmen und die Auflösung (Durchmesser des Abtastkreises) nur für die nachfolgenden Umläufe anzupassen, ist es notwendig, daß die Ladungsanhäufung auf den Kondensatoren während des ersten Umlaufes bewirkt und in den nachfolgenden Umläufen benutzt wird. Wenn daher die Konturenverfolgung zunächst eingeleitet wird durch Anlegen von die Anfangsstellung des Abtaststrahls bestimmenden Spannungen an die Klemmen 209 a und 208 a (Fig. 1), wird auch der Klemme218α (Fig. 1) ein Potential zugeführt, um es den beim Auftreffen des Abtaststrahls auf den Linienzug eines Zeichens erzeugten Impulsen zu ermöglichen, die Konturenverfolgung hervorzurufen. Ein den Torschaltungen 306 und 316 über die Klemmen 306 α und 316 a zugeführter Impuls macht sie kurzfristig durchlässig, um irgendwelche Ladungen, die sich auf den Kondensatoren 305 und 315 während vorausgehender Opera-

,30 tionen angesammelt haben, abzuleiten. Ein der Klemme 321R zugeführter Rückstellimpuls stellt die bistabile Kippschaltung 321 zurück und besitzt eine genügend lange Impulsdauer, um sicherzustellen, daß der Abtaststrahl sich von semer Anfangsstellung wegbewegt.

Während der Abtaststrahl bei seinem ersten Umlauf der Kontur des Zeichens folgt, nehmen die Kondensatoren 305 und 315 Ladungen auf, die der Größe des abzutastenden Zeichens entsprechen.

Wenn der Abtaststrahl in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, befinden sich die Integratoren 204 und 206 (Fig. 1) beide in ihrem Nullzustand. Diese Nullspannung erscheint an den Klemmen 246 a und 247 a (F i g. 1) und an den damit verbundenen Klemmen 322a und 323a (Fig. 2). Zu diesem Zeitpunkt liefern die Nulldetektoren 322 und 323 beide einen Ausgangsimpuls, die der UND-Schaltung 324 zugeführt werden, um zu melden, daß der erste Umlauf um das abzutastende Zeichen beendet ist. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 324 stellt die vorher rückgestellte bistabile Kippstufe 321 ein, um ein Steuerpotential vom EIN-Ausgang der bistabilen Kippstufe zu erzeugen, durch das die Torschaltung 325 geöffnet wird, so daß die Spannung des Differenzverstärkers320 dem Oszillator 200 (Fig. 1) zugeführt wird, um die Amplitude von dessen sinusförmiger Ausgangsspannung proportional zur Größe des Zeichens einzustellen.

Der Oszillator 200 erzeugt diese Spannung wäh-

6p rend aller nachfolgenden Umläufe um das Zeichen, innerhalb des Zeichens oder während der Umläufe irgendeiner anderen Abtastart, die der Schaltung zur Konturenverfolgung speziell vorgeschrieben wird. Jedesmal, wenn der Abtaststrahl zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrt, erzeugt die UND-Schaltung 324 an ihrer Ausgangsklemme 324 a ein Signal, das die Beendigung eines Umlaufs anzeigt und das dazu verwertet werden kann, die Abtastoperation nach

dem Ende des zweiten oder irgendeines nachfolgenden Umlaufs zu beenden, indem ein Zähler 325, der auf irgendeine gewünschte Anzahl von Umläufen voreingestellt ist, rückwärts zählt, bis er die Nullstellung erreicht und ein Unterbrechungspotential an seiner Klemme 33Sa erzeugt. Dieser Unterbrechungsimpuls kann dazu benutzt werden, die UND-Schaltung 218 (F i g. 1) zu sperren und die Konturenverfolgung zu beenden, wie das vorher beschrieben wurde. Das das Ende eines Umlaufs anzeigende Signal kann jedoch, wenn es die bistabile Kippstufe 321 einmal eingestellt hat, deren Zustand nachfolgend nicht ändern. Nur zu Beginn der ersten Abtastung kann die bistabile Kippstufe rückgestellt werden. Daher wird der Oszillator nach dem ersten Umlauf durch die Größe der algebraischen Differenz der in den Kondensatoren 305 und 315 gespeicherten Spannungen gesteuert, die ein Maß der maximalen Zeichenhöhe bilden. Diese Steuerung dauert so lange an, bis das System rückgestellt wird.

Es sei noch bemerkt, daß die Kondensatoren 305 und 315 nicht nur während des ersten Umlaufs um das abzutastende Zeichen Ladungen ansammeln, sondern auch in allen nachfolgenden Umläufen. Da in diesen das gleiche Zeichen abgetastet wird, bleibt seine Größe fest. Die Kondensatoren speichern daher in den nachfolgenden Umläufen keine größeren Ladungen als die, die sich beim ersten Umlauf auf ihnen ansammelten. Sollte irgendein Ladungsverlust bei den Kondensatoren 305 und 315 auftreten, so wird dieser Verlust während der nachfolgenden Umläufe ersetzt.

Während die Stromquellen 304 und 314 als konstante Stromquellen charakterisiert wurden, ist der Grad der für diesen Zweck der Schaltung erforderlichen Regelung nicht kritisch. Es ist nur zu fordern, daß der Ausgangsstrom im wesentlichen unabhängig von der Spannung an den mit der Stromquelle verbundenen Kondensatoren ist. Dadurch ist die Änderungsgeschwindigkeit der an den Kondensatoren liegenden Spannung im wesentlichen konstant. Solange die maximale vertikale Wanderungsgeschwindigkeit des Abtaststrahles die Änderungsgeschwindigkeit der an den Kondensatoren liegenden Spannung nicht überschreitet, spiegelt die Ladung die maximale Strahlauslenkung genau wider. Da die maximale vertikale Wanderungsgeschwindigkeit des Abtaststrahles genau angegeben werden kann, werden die Stromquellen 304 und 314 so gewählt, daß ihr Ausgangsstrom niemals unter den Wert absinkt, der erforderlich ist, um die Kondensatoren 305 und 315 mit einer Geschwindigkeit aufzuladen, die der maximalen Änderungsgeschwindigkeit der vertikalen Ablenkspannung entspricht, deren die kreisförmige Abtastspannung verursachende Komponente ausgefiltert wurde. Während gezeigt wurde, wie die Zeichengröße die Größe des von dem Abtaststrahl beschreibenden Abtastkreises durch Steuerung der Amplitude des Oszillators 200 beeinflußt, ist es darüber hinaus möglich, zu irgendeiner Zeit während der Abtastung die Amplitude für irgendwelche Zwecke zu beeinflussen. Zum Beispiel wenn gewünscht wird, die Auflösung im Bereich des Ausläufers des Buchstabens Q zu erhöhen oder im Bereich der einspringenden Winkel an den Seiten der Ziffer 8, um sie von der Ziffer 0 zu unterscheiden. Zu diesem Zweck wird ein Steuerpotential der Klemme 325 a der Torschaltung 325 zugeführt, das die Torschaltung sperrt und dadurch das Ausgängpotential des Differenzverstärkers 320 von dem Oszillator 200 fernhält, während gleichzeitig ein Potential der Klemme 330 zugeführt wird, um die gewünschte Schwingungsamplitude und damit die Größe des Abtastkreises zu erhalten.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die beschriebene Erfindung es erlaubt, daß Spannungen, die die maximalen positiven und negativen, von einem willkürlichenBezugspunkt aus gemessenen Abmessungen irgendeines Zeichens manifestieren, während einer ersten Abtastung des Zeichens gewohnen und gespeichert werden. Die algebraische Differenz zweier gespeicherter Spannungen wird dann während der nachfolgenden Abtastungen des Zeichens dazu benutzt, die Auflösung der Abtastung der Größe des Zeichens anzupassen. Diese Anpassung erfolgt durch Beeinflussung der Amplitude des Oszillators, der die sinusförmigen Spannungen zur Erzeugung der Abtastbewegung liefert.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur optischen Abtastung von Zeichen zu deren maschineller Erkennung, bei der zwei mit den Ausgängen eines Oszillators verbundene Phasenschieber zur Erzeugung einer Sinus- und einer Kosinusspannung gleicher Amplitude und Frequenz vorgesehen sind, die mit einem Dämpfungsglied mit steuerbarem Dämpfungsfaktor verbunden sind und bei der die Ausgänge der Dämpfungsglieder über Integratoren, an deren Ausgänge Filter angeschlossen sind, mit den Ablenkeinrichtungen einer Kathodenstrahlröhre verbunden sind, die die Abtastbewegung des Lichtpunktes dadurch erzeugen, daß eine lichtelektrische Vorrichtung bei jedem Auftreffen des Lichtpunktes auf den Linienzug einen Impuls abgibt, der eine monostabile Kippschaltung umschaltet, deren Ausgangsimpuls die Dauer einer halben Periode der Oszillatorspannung aufweist und während dieser Zeit die Dämpfung der Dämpfungsglieder zur Erzeugung des innerhalb des Linienzuges verlaufenden Halbkreises erhöht und bei der die Auflösung der Abtastung der in einem ersten Umlauf um das Zeichen ermittelten Größe angepaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (247a, Fig. 1) eines Filters (247), an dem eine der Ablenkung des Lichtpunktes von seinem Ausgangspunkt proportionale Spannung erscheint, mit den Eingängen (300a, 310a, Fig. 2) zweier Differenzverstärker (300, 310) verbunden ist, deren einem die positiven und deren anderem die negativen Amplituden der Ausgangsspannung des Filters zugeführt werden und deren zweite Eingänge jeweils mit dem Ausgang eines Verstärkers (301, 311) hoher Impedanz verbunden sind, der die Ladespannung eines Kondensators (305, 315) verstärkt und einem weiteren Differenzverstärker (320) zuführt, dessen Ausgang über eine Torschaltung (325) mit dem Eingang zur Steuerung der Amplitude des Oszillators (200) verbunden ist, und daß der Ausgang jedes der beiden mit dem Ausgang des Filters verbundenen Differenzverstärker (300, 310) mit je einem Schwellwertdetektor (302, 312) verbunden ist, der jeweils eine Torschaltung (303, 313) öffnet, solange das seinem ersten Eingang (300 α, 310 α)

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zugeführte Potential positiver ist als das seinem zweiten Eingang zugeführte, so daß jeder der Kondensatoren (305, 315) von je einer Konstantstromquelle (304, 314) aufgeladen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang der mit dem Ausgang des weiteren Differenzverstärkers (320) verbundenen Torschaltung (325) mit dem EIN-Ausgang einer bistabilen Kippstufe (321) verbunden

ist, die nach Beendigung des ersten Umlaufs zur Feststellung der Zeichengröße eingestellt wird, so daß die Oszillatorspannung für alle folgenden Umläufe der Zeichengröße angepaßt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1090 890; 1MB Journal of research and development, Januar 1963, S. 14 bis 21.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 508/93 2.66 © Bundesdruckerei Berlin