DE2004937C3

DE2004937C3 - Optischer Markierungsleser

Info

Publication number: DE2004937C3
Application number: DE2004937A
Authority: DE
Inventors: Donald Leo Subiaco Buettner (West-Australien); John Roland Burchfiel Jun.; Norman David Kline; Michael James Sheenan; Kenneth Lee Thompson
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-02-07
Filing date: 1970-02-04
Publication date: 1978-08-03
Also published as: CH529384A; DE2004937B2; FR2033861A5; SE357273B; US3560751A; NL7001608A; CA942887A; NL165310C; NL165310B; DE2004937A1; JPS4919925B1; GB1287725A

Description

Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebene Art eines optischen Markierungslesers.

Durch die US-PS 3163 746 ist ein optischer Markierungsleser bekannt, der für die Lichtführung optische Linsen und eine dritte Beleuchtungsquelle an der Rückseite des Datenträgers benötigt, um die Wirkung von Löchern aufzuheben. Außerdem ist ein fester Schwellwert oder Umschaltpunkt für die Erkennung der Markierungen vorgesehen. Dies macht Justierungen des Verstärkungsgrades der verwendeten Verstärker, der Intensität der Lichtquelle und eine Überwachung der Umgebungstemperatur notwendig. Die erwähnten Justierungen sind zu wiederholen, da im Laufe der Zeit die Intensität der Lichtquelle und die Wirkung der lichtempfindlichen Schaltungselemente Veränderungen unterworfen sind. Außerdem ist eine periodische Wartung kritisch, da die Umgebungsbedingungen, wie Kartenstaub oder andere Niederschläge bzw. Verunreinigungen die optischen Verhältnisse und somit die Signalstärken unvorhersehbar verändern können.

Es ist außerdem bei einer Lichtdurchlässigkeitsabtastung (DE-AS 11 87 835), bei welcher an der Abtaststelie eine impulsfolge und ein Kontrastregelsigna! für die Impulsfolge erzeugt werden, bekannt, als Kontrastregelsignal ein nur von der Lichtdurchlässigkeit des Aufzeichnungsträgermaterials abhängiges Signal zu erzeugen, das die Amplituden der Impulsfolge derart beeinflußt, daß die resultierenden Impulse üinen von der Lichtdurchlässigkeit des Aufzeichnungsträgermaterials im wesentlichen unabhängigen elektrischen Bezugspegel haben. Die hierfür erforderliche Schaltung ist sehr aufwendig und verträgt keine Schwankungen, die durch Qualitätseinbuße der Lampe, der Transistorelemente und der Umgebungstemperatur eintreten.

Ferner ist ein optischer Markierungsleser (DE-AS 12 14 451) bekannt, bei dem Fototransistoren mit von dem von der Aufzeichnungsträgeroberfläche bzw. den Markierungen reflektierten Licht beaufschlagt werden. Jedem Fototransistor ist eine Amplitudenbegrenzurigsstufe nachgeschaltet, die zwei Ausgangssignale erzeugt, die in einem Differenzverstärker eh. Ausgangssignal erzeugen. Dieses Ausgangssignal muß eine entsprechende Amplitude haben, um in einer Vergleichsschaltung einen Transistor leitend machen zu können, wodurch am Ausgang ein eine Markierung anzeigendes Signal ausgegeben wird. Diese Schaltung spricht nicht auf absolute Werte des abgefühlten Signals an, sondern auf Änderungen dieses Signals, wobei der Amplitudenbegrenzer so eingestellt ist, daß nur Amplitudenänderungssignale weitergegeben werden, die mindestens gleich sind der Amplitudendifferenz bei einem Aufzeichnungsirägermaterial mit dem geringsten Unterschied zwischen Oberfläche und Markierung und die in bezug auf den von sehr gut reflektierenden Oberflächen gebildeten Nullpegel einen Grenzwert überschreiten, der um mindestens diese Amplitudendifferenz kleiner ist als die kleinste Signalamplitude, die von irgendeiner Markierung eines zu verwendenden Aufzeichnungsträgers erzeugt werden kann. Hierbei wird völlig unberücksichtigt gelassen, wo unterhalb des Amplitudenbegrenzungspegels das Amplitudenänderungssignal liegt, d. h., es können auch Stellen als Markierungen gelesen werden, die keine sind, wenn die Amplitudendifferenz z. B. innerhalb eines durch Fett verschmutzten Bereiches auftritt.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, einen optischen Markierungsleser zu schaffen, der bei Unempfindlichkeit auf Umgebungsverhältnisse und Veränderungen der Wirkung der verwendeten

Bauelemente es völlig ausschließt, daß Verschmutzungen der Aufzeichnungsträgeroberfläche als Markierungen gelesen werden. Ein nach der Erfindung aufgebauter optischer Markierungsleser läßt ein Markierungssignal nur dann als ein tatsächlich eine Markierung feststellendes Signal gelten, wenn die zweite Vergleichsschaltung kein sogenanntes Fehlersignal erzeugt. Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 wird kein Fehlersignal erzeugt, wenn das abgefühlte Signal innerhalb des durch das Verhältnis der Widerstände der zweiten Vergleichsschaltung vorherbestimmten Spannungsbereiches liegt

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand eines in den Figuren veranschaulichten Auisführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 tien Lesekopf in schaubildlicher Darstellung und

F i g. 2 ein Schaltbild für eine Schaltung zur Erzeugung der in dem optischen Lessr verwendeten Ausgangssignale.

Die Karten werden auf der Oberseite des Kartenbettes (nicht gezeigt) transportiert und liegen derart auf, daß das abzufohlende Markierungsfeld nach unten weist. Der Lesekopf 22, an dem die Karten vorbei bewegt werden, ist demnach unter dem Kartenbett angeordnet und weist zwölf Durchgänge auf, um jeder Reihe einer Standardkarte einen scharfen Lichtfleck zuzuordnen. Jeder Durchgang ist konisch ausgeführt, mit seinem größten Querschnitt unten und mit seiner Auslaßöffnung 27 oben, um die Lichtstrahlen durch Begrenzung ihres Winkels vor dem Austritt zu absorbieren oder zu filtern. Die zu lesenden Markierungen bilden einzelne Striche, die mit einem Bleistift der Nummer 2 hergestellt sind und eine Breite von 038 mm aufweisen. Die Auslaßöffnung 27 weist eine Breite von 0,508 mm auf, und infolge des Lichtausbreitungswinkels des konischen Durchganges und der Brechung einer die Auslaßöffnungen abdeckenden Glasplatte wird ein Lichtfleck von einer Breite von 0,56 mm erzeugt.

An einer Seite des Lesekopfes 22 ist ein Fototransistorfeld angeordnet, das von der gedruckten Schaltkarte 30 getragen wird, die an dem Lesekopf 22 befestigt ist. Für jede Markierungsreihe ist je ein Fototransistor 33 vorgesehen, der das von einer Kartenstelle reflektierte durch die Auslaßöffnung 27 hindurchtretende Licht auffängt.

Jeder der auf der gedruckten Schaltkarte 30 befestigten Fototransistoren 33 ist mit einem Anschluß mit einem gemeinsamen Schaltkreis 35 verbunden. Die anderen Anschlüsse 37 der Fototransistoren 33 sind an einzelne gedruckte Leiter 39 angeschlossen. Das Kabel 40 verbindet die einzelnen Fototransistoren 33 mit entsprechenden Verstärkerkreisen.

Das Rohr 42 erstreckt sich vom Lesekopf 22 aus gesehen abwärts zu einem Gehäuse (nicht gezeigt), das die Linsen einer als Lichtquelle dienenden Lampe abdeckt.

30 Grad zum einfallenden Licht reflektiertes Licht wird benutzt zum Abfühlen der Markierungen, da gleichgerichtetes Licht beinahe gleichförmig reflektiert wird von der schillernden Markierung und der Kartenoberfläche, so daß Unterscheidungen zwischen der Markierung und dem Untergrund schwierig sind. Die Achse eines jeden der Fototransistoren 33 ist zur Achse des gegen die Karte gerichteten Lichtes unter einem Winkel von 30° geneigt. Dieser Winkel ergibt einen geeigneten Ausgleich zwischen der durch Spiegelbeziehung auf ein Höchstmaß gebrachten Signal- oder Lichtamplitude und dem Kontrastverhältnis.

Jeder Fototransistor 33 hat einen Stromausgang bei 48, der in dem Vorverstärkerteil des Verstärkerkreises zu einem Spannungsausgang bei 50 umgewandelt wird, Der Spannungsausgang 50 ist im wesentlichen ein Produkt des Stromeinganges, multipliziert mit dem

ίο Widerstand, wobei der Widerstand äquivalent zur Summe des Widerstandes 51 und eines veränderbaren Widerstandes 52 ist. Der Spannungsausgang 50 entspricht der Grundladung des Kondensators 54, der demzufolge eine Spannung speichert, die kennzeich-ί nend ist für den Untergrund, der durch den reflektierten Lichtkegel abgefühlt wird. Wenn eine Marke an der Abfühlstation erscheint, fällt der Spannungsausgang 50, worauf der Kondensator 54 die Diode 55 gegenvorspannt und die Spannung an der positiven Seite des

>o Widerstandes 56 beibehalten wird (die Dauer des Durchganges der Markierung ist kurz 'm Vergleich zur Abfallzeit der Kondensatorladung). We in der den Widerstand 57 passierende Strom gleich oder kleiner ist als der durch den Widerstand 56 fließende Strom wird, fällt der der Basis des Transistors 58 zugeführte Nettostnvn bis auf Null, wodurch die Transistorstufe in den nichtleitenden Zustand gelangt und einen eine logische Eins darstellenden Ausgang abgibt. Dementsprechend bestimmt das Verhältnis des Widerstandes 56

jo zum Widerstand 57 die proportionale Verminderung der Signalintensität, wodurch ein Ausgangssignal am Kollektor des Transistors 58 und am Markierungsausgang 60 verursacht wird.

Da die von dem Kondensator 54 gespeicherte

j5 Spannung der Ausgang des Vorverstärkers ist und dem abgefühlten von der Kartenoberfläche reflektierten Licht entspricht und der Markierungsausgang 60 auf einer proportionalen Verminderung der durch den Kondensator 54 gespeicherten Spannung basiert, hat die besondere gespeicherte Spannungshöhe geringe Bedeutung für die Wirkungsweise der Abfüllvorrichtung. Dementsprechend ist dieselbe extrem tolerant auf Veränderungen, die hervorgerufen werden durch Veränderungen der Lampe oder der Transistoren, der Umgebungstemperatur oder der Reflexionseigenschaften des Datenmaterials. Die Vorrichtung funktioniert bei einem minimalen Signal bis zum Zustand der Sättigung des Vorverstärkers. Um die Vorrichtung wirksamer zu machen, ist das Potentiometer 52 vorgesehen, das anfänglich eingestellt ist, um die Kanäle zu normalisieren oder abzugleichen, um den gleichen Spannungsausgleich abzugeben, unabhängig vom Spannungseingang 48. Außerdem kann dadurch die Vorrichtung £"ö3^ere Toleranzen der einzelnen Bauelemente verkraften.

Um einen Ausgang genügender Stärke zu erreichen zum Zwecke des Antriebs der logischen Schaltung, ist ein Paar von Inverterverstärkerstufen 62,63 verwendet, die ein stärkeres Signal mit der richtigen Phase abgeben.

_h0 Eine ähnliche Ver gleichsschaltung bildet der Kondensator 66 in Zusammenwirkung mit den Widerständen 67, 68, die ein Anheben zu einem Ausgangssigral am Ausschußausgang 69 verursachen. Dieses Ausgangssignal wird durch Transistorverstärkerstufen, die mit

_h5 Transistoren 71, 72 verbunden sind, verstärkt, wenn ein Spannungssignal am Ausgang 50 des Vorverstärkers auftritt, welches augenblicklich auf einen Wert unter dem Verhältnis der Widerstände 68,67 vermindert wird.

5 6

Im gezeigten Ausführungsbeispiel arbeiten Silicium- denen Markierungen wahlweise einlragbar sii

Fototransistoren 33 mit Licht von einer Glühquelle weitere informative Inschriften in roter Farbe

zusammen, um rote Markierungen zu ignorieren. Karte eingetragen werden, ohne daß hierdui

Demzufolge können die auf die Karte gedruckten Abfüllvorrichtung beeinträchtigt wird.

Einteilungen, die Stellen auf der Karte anzeigen, in -,

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Optischer Markierungsleser, bei dem Liehtbündel auf die Oberfläche des zu lesenden Datenträgers ι in den Bereichen gerichtet werden, in denen die Markierungen auftreten können, dort reflektiert werden und anschließend Abfühlelemente beaufschlagen, denen je eine Vergleichsschaltung nachgeschaltet ist, die ein der Abtastung der Oberfläche des m Datenträgers entsprechendes Signal erzeugt, und nur dann ein eine Markierung anzeigendes Ausgangssignal abgibt, wenn ein durch das von der Markierung reflektierte Licht erzeugtes Signal einen gegenüber dem zuerstgenannten Signal unterschiedliehen Verlauf nimmt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vergleichsschaltung (54 bis 57) je eine weitere, ähnliche Vergleichsschaltung (66, 67,68) zugeordnet ist, die nur dann ein einen Fehler anzeigendes Ausgangssignal abgibt (bei 69), wenn ?n das durch aie Abtastung der Oberfläche des Datenträgers erzeugte Signal auf einen Wert fällt, der zwischen iem für die Oberfläche charakteristischen Wert und dem die Markierung abfühlenden Signal liegt. .n

2. Optischer Markierungsleser, dessen Abfühlelemente Fototransistoren darstellen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromausgang eines jeden Fototransistors (33) in einen Spannungsausgang umgewandelt wird, der an einer Leitung (50) auftritt, an welche die beiden Vergleichsschaltungen (54 t'is 57 und 66, 67, 68) parallel angeschlossen sind.

3. Optischer Markierungsleser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daii jede Vergleichsschal- r> tung an ihrem Eingang eine Parallelschaltung aus einem Widerstand (57 bzw. 68) und einer Diode (55) aufweist, wobei die Anode mit dem Eingang verbunden ist, daß kathodenseitig einerseits die Diode (55) über einen Kondensator (54 bzw. 66), der die durch Abfünlung der Oberfläche des Datenträgers erzeugte Spannung speichert, mit dem genannten Widerstand (57 bzw. 68) und andererseits mit einem weiteren an Masse angeschlossenen Widerstand (56 bzw. 67) verbunden ist, daß der zuerst genannte Widerstand (57 bzw. 68) einerseits mit der Basis eines Transistors (58) und andererseits über eine Diode mit dem Emitter dieses Transistors (58) verbunden ist und daß der Kollektor dieses Transistors (58) an die Ausgangsklemme (60 bzw. 69) -₎₍> der Vergleichsschaltung angeschlossen ist.

4. Optischer Markierungsleser nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (56,57) der einen Vergleichsschaltung, an der eine Markierung anzeigende Ausgangssigna- -,-, Ie auftreten, ein Widerstandsverhältnis aufweisen, das kleiner ist als das Widerstandsverhältnis der beiden Widerstände (67,68) der anderen Vergleichsschaltung, die ein Fehlersignal erzeugt, wenn das abgefühlte Signal unterhalb des durch das Verhältnis _h0 seiner beiden Widerstände (67, 68) vorherbestimmten Spannungsbereiches liegt.