DE2106308B2 - Schwellwert-Steuerschaltung für die Erkennung von Zeichen auf einem Schriftstück - Google Patents
Schwellwert-Steuerschaltung für die Erkennung von Zeichen auf einem SchriftstückInfo
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Description
Zeilenmitte häufig auftretenden Zeichen entsprechend häufig nachgeladen wird. Ferner stellen die Differentialverstärker
mit der Rückkopplungsschaltung sicher, daß der Ausgang des Wandlers zwischen d;n Zeichen
zuverlässig auf dem Bezugspotential gehalten wird und damit Fehlablesungen vermieden werden.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels im
einzelnen beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schwellwert-Steuerschaltung;
F i g. 3 eine Ansicht des Abtastgeräts, gesehen längs der Linie 3-3 der F ig. 2;
F i g. 4 eine Darstellung eines Belegs, der relativ zu dem Abtastgerät in F i g. 2 bewegt wird, und
F i g. 5 bis 8 Darstellungen der Spannungaformen an verschiedenen Punkten der Schaltung nach F i g. 2.
Ein Schriftstück 10, z. B. wie in F i g. 4 dargestellt ein
Scheck, auf dem mehrere Zeichen 12 aufgebracht sind, wird durch mehrere Antriebsrollen 14 vor einer
Abtasteinrichtung 16 vorbeibewegt. Den Antriebsrollen 14, die in F i g. 2 schematisch dargestellt sind, ist jeweils
eine Mitlaufrolle 18 zugeordnet, die mit der Rolle 14 zusammenwirkt, um das Schriftstück 10 vor der
Abtasteinrichtung 16 vorbeizubewegen. An die Abtasteinrichtung 16 ist ein verstärkender Signalumsetzer 20
angeschlossen, welcher abhängig vom Ausgangssignal der Abtasteinrichtung 16 ein elektrisches Signal erzeugt.
In Fig. 1 sind schematisch drei solcher Signalumsetzer
20 dargestellt, jedoch sind beim bevorzugten Ausführungsbeispiel zweiundzwanzig solche verstärkende
Wandler vorgesehen.
An den Ausgang jedes der Umsetzer 20 ist eine Schaltung 22 zur Schwellenwertbestimmung angeschlossen,
welche eine Entscheidungsspannung liefert, die proportional zum Ausgangssignal der Umsetzer 20
ist. Diese Entscheidungsspannung wird einer Komparatorschaltung
24 zugeführt, in der das Ausgangssignal der Umsetzer 20 mit der Entscheidungsspannung verglichen
wird. Als Ergebnis dieses Vergleichs wird vom Komparator 24 ein binäres Spannungssignal erzeugt
und einer Zeichenerkennungsschaltung 26 zugeführt. Der Komparator 24 erzeugt ein Ausgangssignal für
jeden Umsetzer 20. Die Zeichenerkennungsschaltung 26 arbeit« in der Weise, daß sie alle Komparatorsignale
zusammensetzt, um sie in ein elektrisches Signal zu dekodieren, das für ein Zeichen auf dem Schriftstück 10
kennzeichnend ist.
Wie bereits ausgeführt, kann das in F i g. 4 gezeigte Schriftstück 10 die Form eines Schecks habe.', wie er
z. B. von den Banken verwendet wird. Die Zeichen 12, die auf diesen Scheck aufgedruckt sind, können
verschiedene Datengattungen betreffen, z. B. den Betrag auf dem Scheck, die Kontonummer, die
Banknummer etc. Die Zeichen sind gewöhnlich in einer Farbe gedruckt, die mit der Hintergrundfarbe des
Belegs kontrastiert, und zwar werden beim bevorzugten w·
Ausführungsbeispiel die Zeichen 12 mit schwarzer Farbe gedruckt. Der Hintergrund des Schecks hat im
allgemeinen eine viel hellere Farbe. Wie in F i g. 2 dargestellt, wird das Schriftstück 10 längs eines Weges
angetrieben, der durch die Antriebsrollen 14, ihre b5
zugeordnete Mitlaufrollen 18 und verschiedene Wandplatten 28 vorgegeben ist. Die Schriftstücke 10 werden
einzeln Nacheinander mit einer Geschwindigkeit von etwa 7,62 m/sec angetrieben, wenn sie vor der
Abtasteinrichtung 16 vorbeilaufen. Da Fig.2 nur eine
schematische Darstellung enthält, ist die Vorrichtung zum Antiieb der Rollen 14 nicht dargestellt Sie kann
z.B. als Elektromotor ausgebildet sein, der durch
mehrere Treibriemen mit den einzelnen Treibrollen verbunden ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist
auch die gegenüberliegende Wand, die den Durchlaufweg für die Belege begrenzt, nicht dargestellt
Die Abtasteinrichtung 16 kann als magnetisches oder optisches Abtastgerät bekannter Bauart ausgebildet
sein. Jedoch ist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel das Abtastgerät 16 eine optische Abtasteinrichtung mit
mehreren Abtastkanälen 30 (vergl. Fig.3), die von
mehreren Lichtübertragungskanälen 32 umgeben sind. Jeder Kanal im Abtastgerät 16 weist ein lichtleitendes
Material auf, z.B. eine optische Lichtleitfaser. Die Abtastkanäle haben die Form von mehreren lageorientierten
Lichtleitfasern. Diese Fasern sind auf einer Linie orientiert, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der
Schriftstücke 10 verläuft. Die lichtübertragenden Kanäle 32 weisen mehrere Fasern auf, die nicht in irgendeiner
speziellen Weise angeordnet sind, sondern auf den beiden Seiten der Abtastkanäle 30 liegen.
Die lichtübertragenden Kanäle 32 sind so angeordnet, daß ein Ende von ihnen nahe bei der Lampe 34 liegt, und
sie dienen dazu, das Licht der Lampe 34 zur Oberfläche des Schriftstückes 10 zu übertragen. Die Lampe 34 kann
an eine beliebige Energiequelle angeschlossen sein, z. B. an eine Batterie 35. Das übertragene Licht wird an der
Oberfläche des Schriftstückes 10 zu den Abtastkanälen 30 reflektiert. Das Licht, welches von den Abtastkanälen
30 übertragen wird, ist ein datenübertragendes Licht, wie das im folgenden noch ausführlicher erläutert wird.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Abtastkanäle 30 nebeneinander angeordnet, vergl. F i g. 3, und
erstrecken sich über eine Länge, die wesentlich größer ist als die Höhe der abgetasteten Zeichen 12. Der
Durchmesser des Querschnitts der Abtastkanäle 30 (Lichtleitfascrbündel) ist jeweils wesentlich größer als
der Durchmesser der Lichtübertragungskanäle 32, jedoch ist dies nicht in allen Fällen erforderlich. Da die
einzige Funktion der lichtübertragenden Kanäle 32 darin besteht, Licht von der Lampe 34 zur Oberfläche
des Schriftstückes 10 zu übertragen, brauchen diese Kanäle 32 nicht in einer besonderen Weise angeordnet
zu sein. Umgekehrt müssen die Abtastkanäle 30 in einer bestimmten Art und Weise angeordnet sein, damit die
von ihnen übertragene Information in der richtigen Weise von der Zeichenerkennungsschaltung 26 empfangen
wird.
Wie zuvor erwähnt, wird das Ausgangssignal der Abtasteinrichtung 16 jeweils einem verstärkenden
Signal-Umsetzer 20 zugeführt. Jedem Abtastkanal 30 ist ein gesonderter Umsetzer 20 zugeordnet Deshalb sind
beim bevorzugten Ausführungsbeispiel 22 Wandler vorgesehen. Fig.2 zeigt ein Schaltbild von drei
verstärkenden Wandlern. Direkt an den Ausgang der Abtasteinrichtung 16, und zwar an jeden Abtastkanal 30,
ist ein Wandler 36 angeschlossen, der beim bevorzugten Ausführungsbeispiel als Phototransistor ausgebildet ist.
Letzterer ist ein npn-Halbleiter, der eine positive Ausgangsspannung von etwa zwei bis drei Volt hat,
wenn sich kein Schriftstück 10 vor der Abtasteinrichtung 16 befindet. Die Aufgabe der Wandler 36 ist es
jeweils, die von den Abtastkanälen 30 übertragene Lichtenergie in ein elektrisches Signal umzuwandeln.
Ausgangssignal der Wandler 36 jeweils an einem Potentiometer 38 auf, das mit einem Anschluß an Masse
und mit dem anderen Anschluß an den Ausgang des zugehörigen Wandlers 36 angeschlossen ist. Diese
Potentiometer 38 dienen dazu, die einzelnen Kanäle abzugleichen. Ein solcher Abgleich ist notwendig, um
Unterschiede der einzelnen F'hototransistoren und Unterschiede der einzelnen Abtastkanäle 30 auszugleichen.
Durch geeignete Einstellung der Potentiometer 38 werden die Ausgangssignale der einzelnen Wandler 36
bei einer vorgegebenen gleichen Bedingung gleich gemacht
Direkt an die Abgriffe 40 der Potentiometer 38 sind jeweils Kondensatoren 42 angeschlossen. Diese Kondensatoren
dienen als Wechselstromkopplung für das Ausgangssignal des Wandlers 36 zum Verstärker 44 und
entfernen dadurch den Gleichspannungspegel aus dem Ausgangssignal der einzelnen Abtastkanäle 30. F i g. 5
zeigt eine Darstellung des Signals am Verbindungspunkt des Kondensators 42 mit dem Potentiometerabgriff
40. F i g. 6 zeigt dasselbe Signal am anderen Ende des Kondensators 42, nämlich am Verbindungspunkt 46.
Die Verstärker 44 sind Differentialverstärker, und das Signal am Punkt 46 wird jeweils über einen Widerstand
48 direkt dem negativen Eingang des zugeordneten Verstärkers 44 zugeführt. Der positive Eingang 51 der
Verstärker 44 ist jeweils an Masse angeschlossen, und dadurch ist das Ausgangssignal der Verstärker 44
jeweils ein negatives Signal, dessen positivstes Potential gleich dem Massepotential ist
Das Ausgangssignal der einzelnen Verstärker 44 wird jeweils über eine Rückkopplungsschaltung zum Punkt
46 gegengekoppelt Diese Rückkopplungsschaltung weist die Serienschaltung eines Widerstands 50 und
einer Diode 52 auf, die jeweils zwischen dem Ausgang der einzelnen Verstärker 44 und dem Punkt 46 liegt
Wenn die Ausgangsspannung eines Verstärkers 44 die Tendenz hat, positiv zu werden, wird die Diode 52
leitend, führt diese positive Spannung zum negativen Eingang 49 dieses Verstärkers zurück, und führt dadurch
die Ausgangsspannung auf Masse zurück. Da die Verstärker 44 als Differentialverstärker ausgebildet
sind, erzeugen sie eine negative Ausgangsspannung, wenn das Signal am »negativen« Eingang 49 positiver
wird als das Signal am positiven Eingang 51. Wie bereits erläutert, ist der positive Eingang 51 elektrisch jeweils
an Masse angeschlossen. Deshalb ist die Funktion der Rückkopplungsschaltung 50, 52 die, den Punkt 46
zwischen den Zeichen auf Massepotential zu halten und dadurch zu verhindern, daß die Ausgangsspannung des
jeweiligen Verstärkers größer wird als Massepotential.
F i g. 7 zeigt die Form der Spannung am Ausgang des Verstärkers 44. Diese Spannung ist ein Signal, das von
einer Massepotential aufweisenden Grundlinie ins Negative geht Ein zweiter paralleler Rückkopplungsweg vom Ausgang des Verstärkers 44 zu seinem
negativen Eingang 49 enthält einen Widerstand 54, der regelmäßig bei Differentialverstärkern verwendet wird,
welche aus den bekannten Operationsverstärkern gebildet sind.
Der Ausgang der Verstärker 44 ist jeweils an eine Komparatorschaltung 24 angeschlossen, welche mehrere
Differentialverstärker 56 aufweist Hierzu ist jeweils der Ausgang eines Verstärkers 44 elektrisch mit dem
negativen Eingang eines der Verstärker 56 verbunden, und der positive Eingang der Verstärker 56 ist elektrisch
mit der im folgenden beschriebenen Schaltung 22 zur Schwellenspannungsbestimmung verbunden. Wie in
F i g. 2 dargestellt, ist ein Differentialverstärker 56 pro Datenabtastkanal 30 des Abtastgeräts 16 vorgesehen.
Das Ausgangssignal der Differentialverstärker 56 ist jeweils ein binäres Spannungssignal, bei dem das binäre
Signal »EINS«, das beim bevorzugten Ausführungsbeispiel eine positive Spannung ist, die Anwesenheit eines
»schwarzen« Teils eines Zeichens vor dem Abtastgerät 16 anzeigt, und das binäre Signal »NULL«, das beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel Massepotential ist,
ίο die Anwesenheit des Hintergrunds des Belegs vor dem
weiß. Die Ausgänge der Verstärker 56 sind elektrisch
mit der Zeichenerkennungsschaltung 26 verbunden.
Stufen mit logischen Entscheidungsschaltungen. Die erste Stufe ist im Prinzip eine Matrix. Die Anzahl der
Zeilen der Matrix entspricht der Zahl von Datenabtastkanälen 30 des Abtastgeräts 16, und die Anzahl der
Spalten der Matrix entspricht der Zahl der Abfragevorgänge,
die pro Zeichen vorgenommen werden, das am Abtastgerät 16 vorbeiläuft. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
beträgt die Breite eines Zeichens jeweils 1,78 mm, und jedes Zeichen wird jeweils nach 0,254 mm
abgefragt; deshalb hat die Matrix sieben Spalten. Die binäre Ausgangsspannung des (Comparators wird in die
erste Spalte der Matrix eingegeben, und an vorgegebenen Intervallen, nämlich an jedem Abfragezeitpunkt,
wird die Information in den einzelnen Spalten jeweils nach rechts verschoben. Die Information in Spalte 1
JO wird also nach Spalte 2 verschoben, usw. Nach sieben
Abfragevorgängen ist die Information bezüglich des gerade abgetasteten Zeichens vollständig in die Matrix
eingegeben, und zu diesem Zeitpunkt führen verschiedene logische Schaltungen in der Zeichenerkennungsschaltung
26 die Aufgabe der Zeichenerkennung aus.
Um dem Zweck eines Zeichenerkennungssystems gerecht zu werden, ist es erforderlich, die auf dem Beleg
10 aufgedruckten Zeichen 12 in geeigneter Weise der Zeichenerkennungsschaltung 26 zuzuführen. Wie zuvor
beschrieben, wird ein optisches Signal, welches für den jeweils unmittelbar vor dem Abtastgerät 16 liegenden
Teil eines Zeichens kennzeichnend ist in ein elektrisches Signal umgewandelt das der Zeichenerkennungsschaltung
26 zugeführt wird. Um den Charakter des
« elektrischen Signals genau bestimmen zu können, ist die
Schaltung 22 zur Bestimmung des als Schwellensignal dienenden Spannungsschwellenwerts vorgesehen. Diese
Schaltung 22 spricht auf den verstärkten elektrischen Signalausgang des Abtastgeräts 16 an und liefert eine
Entscheidungsspannung für jede Stufe des Komparator 24. Hierfür ist der Ausgang jedes der Verstärker 44 über
eine in einer Richtung leitende Spannungsübertragungseinrichtung in Form einer Diode 58 an ein Ende 61 einer
Spannungsteilerschaltung 60 angeschlossen. Das andere Ende 64 der Spannungsteilerschaltung 60 ist an ein
Bezugspotential angeschlossen, das für den Hintergrund des Belegs 10 kennzeichnend ist, und dieses Bezugspotential
ist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel Massepotential. Bei dem bevorzugten System sind die
so Arbeitsspannungen negativ, und deshalb ist der
Kathodenanschluß der einzelnen Dioden 58 jeweils mit dem Ausgang des zugeordneten Verstärkers 44
verbunden, während die Anodenanschlüsse der Dioden 58 an einen einzigen gemeinsamen Knotenpunkt 62 an
einem Ende des Spannungsteilers 60 angeschlossen sind. Da mehrere Datenabtastkanäle vorgesehen sind, kann
die Schaltung der Dioden 58 als eine logische ODER-Schaltung bezeichnet werden.
Die Spannungsteilerschaltung weist zwei in Reihe geschaltete Widerstände 66 und 68 auf, die an einem
Punkt 70 elektrisch miteinander verbunden sind. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Widerstände
66 und 68 den gleichen Wert, so daß die Spannung am Punkt 70 der halben Spannung am Punkt 62 entspricht.
Der Wert des Verhältnisses zwischen der Schwellenspannung und der »Schwarz«-Spannung ist eine
Funktion des Wertes dieser beiden Widerstände 66,68. Die Spannung am Punkt 70 wird über einen
Leistungsverstärker 72 den positiven Eingängen der einzelnen Komparator-Verstärker 56 zugeführt. Die
Spannungsverstärkung des Verstärkers 72 ist eins, jedoch ist die Leistungsverstärkung wesentlich größer.
Zur Spannungsteilerschaltung 60 ist ein Kondensator 74 elektrisch paraliei geschaltet Dieser iädt sich auf die
negative Spannung am Knotenpunkt 62 auf, die von den negativen Ausgangsspannungen der Verstärker 44 oder
dem Potential an einem Knotenpunkt 82 abgeleitet wird, wie das im folgenden noch beschrieben wird. Der
Kondensator 74 wird durch die Spannungsteilerschaltung 60 auf die Bezugsspannung entladen. Die
Ladezeitkonstante des Kondensators 74 ist außerordentlich klein und liegt in der Größenordnung der Zeit,
die zum Abfragen eines Punktes des Zeichens erforderlich ist Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
beträgt diese Zeit etwa 33 MikroSekunden. Die Entladezeitkonstante
des Kondensators 74 ist außerordentlich lang und liegt in der Größenordnung der Zeit die zum
Abtasten von drei oder vier der Zeichen 12 auf dem Beleg 10 erforderlich ist Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
s;nd diese etwa 600 bis 900 Mikrosekunden, wie das im folgenden noch näher erläutert wird.
Wird eine Reihe von Zeichen 12 auf dem Beleg 10 abgetastet, so lädt sich bei dieser Anordnung der
Kondensator 74 rasch auf die negativste Ausgangsspannung der Verstärker 44 auf, und wenn die Reihe von
Zeichen zu Ende ist kehrt die Spannung am Punkt 62 langsam auf den normalen Ausgangsspannungspegel
der Verstärker 44 zurück, wenn sich der Kondensator 74 entlädt
Um zu verhindern, daß von den Komparatorverstärkern 56 fehlerhafte Signale erzeugt werden, wenn
gerade vom Abtastgerät 16 keine Zeichen abgetastet werden, wird eine Mindest-Schwellenspannung an die
Schaltung zur Bestimmung der Schwellenspannung angelegt Diese Spannung wird mittels einer Spannungsquelle
erzeugt z. B. einer Batterie 76, und mittels zweier in Reihe geschalteter Widerstände 78 und 80, die
parallel zu dieser Batterie 76 geschaltet sind. Der Verbindungspunkt 82 der beiden Widerstände 78 und 80
ist über eine in einer Richtung leitende Spannungsübertragungseinrichtung
in Form einer Diode 84 mit dem Punkt 62 verbunden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
das mit negativen Spannungen arbeitet ist die Diode 84 so geschaltet, daß ihr Kathodenanschluß
an den Punkt 82 und ihr Anodenanschluß an den Punkt 62 angeschlossen ist Bei dieser Schaltung nimmt die
Spannung am Punkt 62 einen negativen Wert an, der eine Funktion der Spannungsabfälle an den Widerständen
78 und 80 und des Wertes der Spannung an der Spannungsquelle 76 ist
Die Wirkungsweise des Systems zur Bestimmung der
Schwellenspannung geht aus der in F i g. 8 dargestellten Form des PotentialverlauFs am Punkt 70 der Spannungsteilerschaltung
60 hervor. In Fig. 8 ist der obere Pegel 86 das BezugspotentiaL und die von der Linie 88
dargestellte Spannung ist die Mindest-Schwellenspannung, die von den Teilen 76, 78,80 und 84 erzeugt wird.
Die von der Linie 90 dargestellte Spannung ist die Entscheidungspegelspannung, die von der Spannungsteilerschaltung
66, 68 in der zuvor erläuterten Weise erzeugt wird.
Zum optimalen Verständnis der Schaltung nach Fig.2 wird Bezug genommen auf den in Fig.4
dargestellten Beleg 10 und die auf ihm aufgebrachten Zeichen 12. Wie zuvor erläutert bewegt sich dieser
Beleg mit einer Geschwindigkeit von 7,62 m/sec an der Vorderseite des Abtastgeräts 16 vorbei. Da jedes
Zeichen 1,78 mm breit ist, wird es vom Abtastgerät 16 in etwa 230 Mikrosekunden abgetastet Somit erfolgt etwa
aiie 33 rviikrosekunden ein Abfrägevorgang Die in den
F i g. 5 bis 8 dargestellten Spannungsformen zeigen das Signal an einem der Datenabtastkanäle 30, der längs der
Linie 92 der F i g. 4 abtastet.
Wie in F i g. 2 dargestellt befindet sich direkt vor dem Abtastgerät 16 eine Antriebsrolle 14. Beim bevorzugten
Ausführungsbeispiel ist eine solche Antriebsrolle dunkel oder schwarz, und die Ausgangsspannung des Wandlers
36 beträgt bei ihr wie zuvor erwähnt 2 bis 3 Volt, entsprechend dem mit 96 bezeichneten Pegel. Im
Zeitpunkt 71 befindet sich die Vorderkante 94 des Belegs 10 vor den Datenabtastkanälen 30, und die
Ausgangsspannung des Wandlers 36 geht vom Pegel 96 auf einen Spannungspegel 98, der die Hintergrundfarbe
des Belegs 10 kennzeichnet (Die Pegel 96 und 98 sind in F i g. 5 dargestellt; F i g. 5 zeigt wie bereits erwähnt, die
Spannung am Abgriff 40 des Potentiometers 38.)
Die in F i g. 5 dargestellten Spannungsimpulse zu den Zeitpunkten T1, T2, T3, Ta und T5 stellen die Zeichen 12
auf den Beleg 10 bei ihrer Abtastung durch das Abtastgerät 16 dar. Wie in F i g. 4 dargestellt, schneidet
der Datenabtastkanal 30, der sich relativ zum Beleg 10 längs der Abtastlinie 92 von rechts nach links bewegt,
das erste, dritte und fünfte Zeichen jeweils nur an einem
■to einzigen Schnittpunkt während er das zweite und vierte
Zeichen.
Abtastgerät 16 vorbeigelaufen ist kehrt die Ausgangsspannung des Wandlers zum Zeitpunkt T6 auf den Pegel
% zurück.
Die in F i g. 6 gezeigte Spannungsform ist prinzipiell die gleiche Spannungsform wie die in F i g. 5 gezeigte,
so jedoch fehlt der Gleichspannungspegel. — F i g. 6 zeigt
die Spannung am Punkt 46. Zum Zeitpunkt T6 ergibt sich
die langsame Entladung des Kondensators 42, und zwar als Folge davon, daß die Rückkante 100 des Belegs 10
am Abtastgerät 16 vorbeibewegt wird. Die Größe der Spannungsspitzen in F i g. 6 beträgt beim bevorzugten
Ausführungsbetspiel etwa 20 Millivolt
F i g. 7 zeigt das Ausgangssignal des Verstärkers 44. Zu beachten ist daß sowohl in F i g. 6 wie in F i g. 7 das
von der Vorderkante 94 de« Belegs 10 erzeugte Signal durch den ersten Rückkopplungskreis (Widerstand 50
und mit ihm in Reihe geschaltete Diode 52) praktisch in der Schaltung unterdrückt ist Das in F i g. 7 dargestellte
Ausgangssignal des Verstärkers 44 ist eine Folge von in negativer Richtung verlaufenden Signalen, die einen
negativen Extremwert von etwa 4 Volt erreichen.
Wie zuvor erwähnt ist die Spannungsform nach Fig.8 repräsentativ für die Ausgangsspannung der
Schaltung zum Bestimmen der Schwellenspannung.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wirken die Spannungsquelle 76 und die beiden Widerstände 78 und
80 zusammen, um eine Mindest-Schwellenspannung von etwa — 1 V zu erzeugen, die durch den Pegel 88 der
F i g. 8 dargestellt ist. Beim bevorzugten Ausführungsbeispie!
fällt zum Zeitpunkt Γι der Pegel auf etwa —2 V,
was der Hälfte der Größe der Spannungsimpulse nach F i g. 7 entspricht, da die beiden Widerstände 66 und 68
der Spannungsteilerschaltung 60 gleich groß sind. Wie zuvor erwähnt, lädt sich der Kondensator 74 schnell auf
die Ausgangsspannung des Verstärkers 44 auf; dies erklärt die abrupte Änderung der Spannungspegel von
88 auf 90 in Fi g. 8. Da jedoch der Entladeweg des Kondensators 74 durch die Spannungsteilerschaltung 60
geht, welche wie zuvor erwähnt eine extrem lange Zeitkonstante ergibt, bleibt der Spannungspegel bis zum
Zeitpunkt T6 praktisch bei —2 V. Im Zeitpunkt T6 läuft
die Rückkante 94 des Belegs 10 am Abtastgerät 16 vorbei und der Kondensator 74 entlädt sich praktisch
auf den Wert der Spannung am Knotenpunkt 82.
Die hier verwendeten Spannungswerte sind repräsentativ für ein bestimmtes Schriftstück und werden nur
zum Zwecke der Erläuterung verwendet. Ein Schriftstück mit einem wesentlich helleren oder einen stärker
reflektierenden Hintergrund würde mehr Licht der Lampe 34 reflektieren, und die Ausgangsspannung des
Verstärkers 44 wäre größer bzw. negativer als die dargestellten —4 V. In einem solchen Falle würde die
Entscheidungsspannung zur Bestimmung der Schwellenspannung (Pegel 90 der Fig.8) entsprechend
negativer sein als —2 V. Falls umgekehrt der Hintergrund des Belegs dunkler wäre und nicht viel vom Licht
der Lichtquelle 34 reflektieren würde, wäre die Entscheidungsspannung kleinen
Falls die Abtasteinrichtung 16 einen Schmutzfleck abtastet, der als hellgraue Fläche in der Zeile von
Zeichen zu definieren ist, so wäre die Größe der Ausgangsspannung des den Schmutzfleck abtastenden
Datenabtastkanals viel kleiner als diejenige eines einem Zeichen zugeordneten Datenabtastkanals. Deshalb
würde die vom System zur Bestimmung der Schwellenspannung erzeugte Spannung, die eine Funktion der
Zeichen ist, wenn sie an den Komparator für den den Schmutzfleck abtastenden Datenabtastkanal gelegt
wird, eine binäre Spannung »Null« am Ausgang des Komparator erzeugen.
Im Vorstehenden wurde eine Schwellwert-Steuerschaltung gezeigt und beschrieben, wie sie in einer
Zeichenerkennungsschaltung verwendet werden kann. Da die abgetasteten Zeichen eine Höhe haben, die viel
kleiner ist als die von den Datenabtastkanälen 30 abgetastete Gesamthöhe, bildet der Hindergrund jedes
Schriftstückes 10 einen Bezugsspannungspegel für den Wandlerausgang jedes Kanals. Die Schaltung zur
Bestimmung der Schwellenspannung liefert eine Ausgangsspannung, welche proportional zur Größe der
Spannung ist, die von den einzelnen Zeichen erzeugt wird, wenn sich diese relativ zur Abtasteinrichtung 16
bewegen. Somit wird für jedes an der Abtasteinrichtung 16 vorbeilaufenden Schriftstück 10 die Entscheidungsspannung auf einen Pegel eingestellt, welcher propor-
tional zur »Zeichenspannung« und zur »Hintergrundspannung« des Schriftstückes 10 ist.
Claims (2)
1. Schwellwert-Steuerschaltung für die Erkennung von Zeichen auf einem Schriftstück, deren Helligkeitswert
zu dem Schriftstück-Hintergrund kontrastiert, mit mehreren Abtastkanälen, von denen jeder
eine Abtasteinrichtung für einen bestimmten Abschnitt des Zeichens auf dem vor der Abtasteinrichtung
vorbeibewegten Schriftstück sowie einen an die Abtasteinrichtung angeschlossenen Wandler aufweist,
dessen elektrisches Ausgangssignal zwischen einer ersten, dem Helligkeitswert des dem Wandler
zugeordneten Zeichenabschnittes entsprechenden Spannung und einer zweiten dem Hintergrund
entsprechenden Spannung variiert, mit einem Schwellenspannungsgeber für einen an den Wandler
angeschlossenen Komparator, wobei der Schwellenspaanungsgeber
einen Kondensator und einem Ohm'schen Spannungsteiler aufweist, dessen Abgriff mit einem Steuereingang des Komparator« verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Wandler (36) und dem Komparator
(56) ein Differentialverstärker (44) geschaltet ist, dessen erster Eingang (49) mit dem Wandlerausgang
und dessen zweiter Eingang (51) mit einem Bezugspotential (z. B. Masse) verbunden ist; daß ein
erster End-Anschluß (62) des Spannungsteilers (66,
68, 70) über jeweils eine Diode (58) mit allen Verknüpfungspunkten zwischen je einem Differentialverstärker
(44) und dem Komparator (56) sowie mit dem Kondensator (74) verbunden ist, und daß ein
zweiter End-Anschluß (64) des Spannungsteilers mit der anderen Seite des Kondensators (74) verbunden
und an das Bezugspotential gelegt ist; und daß der Ausgang des Differentialverstärkers (44) über eine
Parallelschaltung mit dem ersten Eingang (49) verbunden ist, welche in einem ersten Zweig eine
Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand (50), einer Diode (52) und einem zweiten Widerstand (48),
und im zweiten Zweig aus einem dritten Widerstand (54) besteht, wobei an den Verknüpfungspunkt (46)
vom zweiten Widerstand und Diode der Wandlerausgang angeschlossen ist.
2. Schwellwert-Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste End-Anschluß
(62) über eine weitere Diode (84) an den Abgriff (82) eines weiteren Spannungsteilers (78,80)
gelegt ist, dessen Enden mit einer Bezugsspannungsquelle (76) verbunden sind.
Die Erfindung betrifft eine Schwellwert-Steuerschaltung für die Erkennung von Zeichen auf einem
Schriftstück, deren Helligkeitswert zu dem Schriftstück-Hintergrund kontrastiert, mit mehreren Abtastkanälen,
von denen jeder eine Abtasteinrichtung für einen bestimmten Abschnitt des Zeichens auf dem vor der
Abtasteinrichtung vorbeibewegten Schriftstück sowie einen an die Abtasteinrichtung angeschlossenen Wandler
aufweist, dessen elektrisches Ausgangssignal zwischen einer ersten, dem Helligkeitswert des dem
Wandler zugeordneten Zeichenabschnittes entsprechenden Spannung und einer zweiten dem Hintergrund
entsprechenden Spannung variiert, mit einem Schwellenspannungsgeber für einen an den Wandler angeschlossenen
Komparator, wobei der Schweüenspannungsgeber einen Kondensator und einen Ohm'schen
Spannungsteiler aufweist, dessen Abgriff mit einem Steuereingang des Komparator verbunden ist
Die aus der US-Patentschrift 31 50 815 bekannte Schwellwertschaltung sieht für jeden Abtastkanal einen
eigenen Schwellenspannungsgeber vor. Die damit erreichte individuelle Behandlung und Einstellung der
einzelnen Abtastkanäle gibt bei der nachgeschalteten Auswerteschaltung Anlaß zu Fehlern, weil vor allem an
ίο den Randbereichen die Häufigkeit der Schwärzungen
wegen der geringeren Häufigkeit der auftretenden Ober-und Unterlängen der Schriftzeichen abnimmt und
die Schaltung daher empfindlicher auf Unsauberkeiten des Schriftstück-Untergrundes reagiert Außerdem ist
is der schaltungsmäßige Aufwand relativ hoch und die
Schwellwertschaltung daher insgesamt zu kompliziert
Aus dem IBM-Technical Disclosure Bulletin, Vol. 5, Nr. 6 vom November 1962, Seiten 55 und 56, ist eine
automatische Schwellwert-Steuerschaltung für die Zeichenerkennung bekannt, bei der die individuelle
Zuordnung der Schwellenspannungsgeber zu jedem Abtastkanal durch eine Art integrierendes Netzwerk
ersetzt ist das die zur Diskriminierung herangezogene Schwellenspannung aus dem größten elektrischen
Ausgangssignal bildet Damit ist es zwar grundsätzlich möglich, die Diskriminierungsschwelle auch für die
Randbereiche des Abtastfeldes nach dem größten Schwarzwert gleichbleibend hoch zu halten; jedoch
werden zwischen den einzelnen Zeichen durch das
ίο entsprechende Absenken der Diskriminierungsschwelle
in fehlerhafter Weise leicht Unsauberkeiten des Untergrundes für den Beginn eines neuen Zeichens
gehalten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
im Aufbau wesentlich einfachere Schwellwert-Steuerschaltung zu schaffen, die trotzdem eine noch
hinreichende Sicherheit bei der Umwandlung der analogen Bildsignale in binäre Bildsignale bietet und
insbesondere im Zwischenraum zwischen den einzelnen
Zeichen zuverlässig diskriminiert.
Bei der eingangs genannten Schwellwert-Steuerschaltung !öst die Erfindung die Aufgabe dadurch, daß
zwischen jedem Wandler und dem Komparator ein Differentialverstärker geschaltet ist, dessen erster
Eingang mit dem Wandlerausgang und dessen zweiter Eingang mit einem Bezugspotential (z B. Masse)
verbunden ist; daß ein erster End-Anschluß des Spannungsteilers über jeweils eine Diode mit allen
Verknüpfungspunkten zwischen je einem Differentialverstärker und dem Komparator sowie mit dem
Kondensator verbunden ist, und daß ein zweiter End-Anschluß des Spannungsteilers mit der anderen
Seite des Kondensators verbunden und an das Bezugspotential gelegt ist; und daß der Ausgang des
" Differentialverstärkers über eine Parallelschaltung mit
dem ersten Eingang verbunden ist, welche in einem ersten Zweig eine Reihenschaltung aus einem ersten
Widerstand, einer Diode und einem zweiten Widerstand, und im zweiten Zweig aus einem dritten
Widerstand besteht wobei an dem Verknüpfungspunkt von zweitem Widerstand und Diode ein mit dem
Wandlerausgang gekoppelter Kondensator angeschlossen ist. Da nach der Erfindung für sämtliche
Abtastkanäle ein einziger Schwellenspannungsgeber vorgesehen ist, wird der Schaltungsaufwand erheblich
reduziert. Dennoch bleibt die Diskriminierungsschwelle auch für die Randbereiche des Abtastfeldes gleichbleibend
hoch, weil der Kondensator durch die in der
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