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Vorrichtung und Verfahren zum Abtasten eines Daten trägers
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Abtasten
eines Datenträgers von Hand, um auf Datenträgern befindliche alphanumerische Zeichen
maschinell zu lesen und automatisch zu verarbeiten, Es sind bereits die verschiedensten
Vorrichtungen zum automatischen Lesen von alphanumerischen Zeichen bekannt. Sie
sind im allgemeinen jedoch groß und aufwendig. Zumeist werden dabei die zu lesenden
Dokumente durch eine Lese zone geführt und ein dabei abgetastetes Sichtfeld wird
entweder in analoge oder in digitale Signale umgesetzt, die zur Feststellung der
im Sichtfeld vorhandenen Zeichen verarbeitet werden.
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Die Ausrichtung von Datenträger und Abtasteinrichtung ist bei derartigen
Vorrichtungen steuerbar, wodurch Schwierigkeiten beim Lesen klein gehalten werden.
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Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtungen liegt darin,
daß sie einerseits unhandlich sind und andererseits eine genaue Ausrichtung der
zu lesenden Zeichen folgen erfordern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abtasten
von Datenfeldern, beispielsweise auf Waren oder Etiketten, zu schaffen, welche die
Verkaufs- oder bertragungsdaten automatisch, beispielsweise an Rechnunqs- oder Inventarsysteme,
liefern. Die beim Abtasten mittels eines handgeführten Geräts auftretenden Schwierigkeiten
durch Fehlüberdeckungen, Schrägstellungen u.ä. sollen dabei vermieden werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Vorrichtung, welche gekennzeichnet
ist durch eine Matrix von lichtempfindlichen Elementen in einem Taststab zur Erzeugung
eines optischen Bildes von jedem Zeichen in Form von elektrischen Signalen, die
schwarze und weiße Stellen im Sichtfeld des Taststabs während des Uberstreflchens
des Datenträgers bezeichnen, durch eine Binärkodeerzeugungseinrichtung zur Erzeugung
ton 1-Bit-BinArkodesignalen entsprechend den schwarzen und weißen Stellen auf dem
Datenträger, durch eine Speichereinrichtung zum Speichern der binären Kodesignale
als schwarze Abschnitte und als weiße Leerstellen, durch eine Schiebeeinrichtung
zum Speichern und Verschieben der binären Kodesignale
zur Vortäuschung
einer Vertikalbewegung des Taststabs über den Datenträger, durch eine Zusammenfaßeinrichtun
für die schwarzen Abschnitte und die Leerstellen zum Nachweis der Anwesenheit eines
Zeichenbildes im Zeichenfeld, und durch eine Erkennungseinrichtung zum Erkennen
eines Zeichenbildes während des Durchschiebens des Binärkodes durch die Speichereinrichtung,
wobei das Zeitintervall zwischen jedem Erkennungsversuch in Beziehung zu der für
die Bewegung der Matrix über eine bestimmte Strecke des Zeichen felds erforderlichen
Zeit steht.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert;
es zeigen: Figur 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Taststabs
beim Abtasten; Figur 2 eine Seitenansicht des Taststabs aus Figur 1 mit abgenommener
Seitenwand; Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus Figur 2 Figur 4 ein
Blockschaltbild einer Taststabschaltung; Figur 5 ein auseinandergezogenes Blockschaltbild
einer Bildsusammensetz- und Zeichendekodierschaltunq;
Figur 6,
vereinfachte Ausführungen der Schaltung gemäß Fi-7, 8,10, gur 4; und 11, 12 und
13 Figur 9a verschiedene in einer Kombinationslogik zur Zeichen bis 9f erkennung
verwendete Abschnitte und-Leerstellen.
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Figur 1 zeigt einen Taststab 10 zum Abtasten von einem auf einem Etikett
il befindlichen Datenfeld. Der Taststab 10 besitzt eine Öffnung für einen Lichtstrahl
zum Beleuchten und Lesen des Etiketts 11 mittels eines optischen Systems.
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Der Taststab 10 ist über ein Kabel 12 an eine Verarbeitungseinheit
zum Erkennen von alphanumerischen Daten angeschlossen.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die Bewegung des Taststabs 10 über
das Etikett 11 im wesentlichen mit ungleichförmiger Geschwindigkeit und entlang
eines gekrümmten Weges 11a erfolgt, der nicht mit den Datenzeilen auf dem Etikett
übereinzustimmen braucht. Außerdem kann die öffnunq im Taststab während eines Teils
oder während der ganzen Bewegung über das Etikett 11 bezüglich des zu lesenden Datenfelds
geneigt sein.
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Erfindungsqemäß werden auf einem Etikett 11 vorhandene Daten zuverlässig
und automatisch selbst bei variabler Abtastgeschwindigkeit, variabler Neigung oder
Feldtiefe sowie bei sich überkreuzender Abtastung oder Fehlüberdeckung mit dem Taststab
ausgelesen.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Ausführung des Taststabs 10.
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In dieser Ausführung besitzt die Taststabspitze gemäß Figur 3 eine
Öffnung 21. Die Öffnung 21 hat üblicherweise die Breite einer zu lesenden Ziffer
oder eines Zeichens. Die Höhe 22 der öffnung 21 übersteigt die übliche Höhe der
zu lesenden Zeichen um ein Mehrfaches. Im oberen Teil des Taststabs 10 ist eine
Lampe 23 mit einem vorgesetzten Lichtleiter 25, beispielsweise einer Fiberoptik
zum Beleuchten der Öffnung 21 und des darunter-liegenden Sichtfelds angeordnet.
Das durch die Öffnung 21 gesehene Bild wird mittels eines Spiegels 27 auf eine zweidimensionale
Fotodiodenanordnung 30 geworfen, die eine monolitische, selbstabgetastete, hochintegrierte
Schaltung ist. Die Fotodiodenanordnung 30 ist mittels einer Schaltung 32 und des
Kabels 12 mit einer Verarbeitungseinheit verbunden.
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Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Ausführung der Erfindung in Form eines
Blockschaltbilds. Darin stellt die Einheit 40 die selbstabgetastete Fotodiodenanordnung
30 aus Figur 3 und die zugehörige Treiberschaltung dar. Von der Einheit 40 läuft
eine Leitung 41 über einen Videoverstärker 42 zu einem Analog/Digital-Wandler 43.
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Zum Videoverstärker gehört eine Verstärkungssteuerunqsschaltun(T,
die eine dynamische Bilddatenzuordnungsfunktion ausübt. Das verstärkte Videosignal
und eine konstante automatische Verstärkungsregelungsbezugsspannung
AGC
werden in einem Komparator 46a verglichen. Der Ausgang des Komparators treibt einen
AGC-Verstärker 46b mit einer Zeitkonstanten, die mehreren Bildabtastungen entspricht.
Diese Zeitkonstante bewirkt ein Normieren des verstärkten Videosignals auf einen
nahezu konstanten Mittelwert für einen großen Bereich von unterschiedlichen Untergrund-Reflexionseigenschaften.
Da das von Zeichen überdeckte Gebiet wesentlich kleinerals das Sichtfeld ist, hat
die Anwesenheit oder das Fehlen von Zeichenstrichen im Sichtfeld nur einen geringen
Einfluß auf die Verstärkungseinstellung. Der erhaltene schmale Bereich des mittleren
verstärkten Videosignais ermöglicht eine geringere Bereichskapazität für den Analog/Digital-Wandler,
sowie für die Vorverarbeitungs- und Schwellwertschaltunqen. Nach dem Verstärken
wird das analoge Videosignal mittels des Analoq/ Digital-Wandlers 43 in ein digitales
Signal umgewandelt. Die digitale Videoinformation wird an die Vorverarbeitunqs-
und Schwellwertschaltungen 44 übertragen. Diese Schaltungen dienen zum Verstärken
und weiteren Korrelieren der Daten sowie zur Schwellwertlegung zur Einordnung nach
schwarzen oder weißen binären Werten. Die Schwellspannungsdaten treten in die Bildzusammensetzschaltung
45 in Form von seriellen Daten ein, die acht schwarzen oder weißen Punkten oder
Zellen entlang einer horizontal über das Bild laufenden Linie entsprechen. Es werden
acht Bits in einen Reihen/Parallel-Wandler SIPO 45a gemäß Figur 5 geschoben. Die
an jedem parallelen Ausgang auftretenden Daten werden an einen Reiheneingang von
einem aus
acht 16-Bit-Reihen/Parallel-Wandlern 45b getaktet. Die
einer benachbarten, durch das Bild verlaufenden Zeile entsprechenden Reihendaten
werden anschließend in den acht Bit SIPO 45a getaktet und der beschriebene Vorgang
wird kontinuierlich wiederholt. Der Inhalt der acht 16-Bit SIPO's 45b kann als ein
16 Zellen hoher,--8 Zellen breiter, verstärkter und mit einer Schwellspannung beaufschlagter
Bildbereich im Sichtfeld des Taststabs aufgefaßt~terden. Eine mit den parallelen
Ausgängen der SIPO-Anordnung verbundene Dekodierschaltung dient zum Erkennen von
Abschnitten von Zeichenstrichen sowie von Leerstellen oder vollständig weißen Bereichen.
Die richtige Kombination von Abschnitten und Leerstellen dekodiert ein Zeichen.
Das Abtasten und das STPO-Takten führt zu einer vertikalen Bewegung des gesamten
Bildes durch die STPO-Anordnung der Bildzusammensetzschaltung mit stufenweisem Transport
um jeweils eine Zelle. Das Führen des Taststabs über das zu lesende Daten feld von
Hand bewirkt eine Horizontalbewegung des Bildes durch die Bildzusammensetzschaltung.
In einer bevorzugten Ausführung mit einem Bildwechsel von 3500 Bildern je Sekunde
und einer Tastgeschwindigkeit von 45 cm/sec tastet die Abtasteinrichtung 45 : 3500
= 0,13 mm je Bild oder etwa die halbe Stärke eines Zeichenstrichs ab. Bei einer
64 Zellen langen Fotodiodenanordnung wird das Bild in vertikaler Richtung mit 64
x 3500 = 224 kHz getaktet, was für die Zeichendekodierlogik eine Zeit von mehr als
4 Mikrosekunden bedeutet.
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Eine derartige Abtastgeschwindigkeit gestattet die Verwendung von
hochintegrierten Metalloxidhalbleitern in der Zeichendekodierlogik
und
dem größten Teil der Bildzusammensetzschaltung. Eine Zeichenschrägstellung ist durch
die Verwendung von logischen ODER-Gattern in der Zeichendekodierlogik gestattet.
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Da ein vollständiges Bild vertikal durch die Bildzusammensetzschaltung
getaktet wird, ist die Feststellung der vertikalen Zeichenlage für die Zeichendekodierschaltung
nicht von Bedeutung, solange das gesamte Zeichen im Sichtfeld liegt.
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Eine Leitung 50 von der Einheit 40 in Figur 4 liefert einen Synchronimpuls
an eine Einheit 44. Die Leitung 50 ist außerdem an eine Zeilenverfolgung- und Austastschaltung.
51, an ein-Summiernetzwerk--und--Speicher-52--sowie-an einen Zeichenkettenspeicher
53 angeschlossen. Der Ausgang der-Zeichenzusammensetzschaltung 55 liegt über eine
Leitung 54 an Schaltungen 52 und 53 sowie an einer Verzögerungsschaltung 55.
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Die Schaltungen 52, 53 und 55 sind mit einer logischen Schaltung 56
verbunden. Von der logischen Schaltung 56 führt eine Leitung 57 zu einer Bestätigungsschaltung
58, die das erfolsreiche Lesen einer vorgegebenen Zeichenkette anzeigt. Von der
Schaltung 53 führt eine Leitung 59, beispielsweise zu einer Inventarsteuerung, zu
Verkaufsendstellen oder ähnlichen Einrichtungen für die Auswertung der abgetasteten
Daten.
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Zur-~Zeilenverfolgung kann die vertikale Zeichenlage von der Lage
eines vorhergehenden Zeichens in einer bestipirnten Zeile um einen kleinen Betrag
» V abweichen. Eine Zeile kann somit an einem Rand des Sichtfeldes beginnen und
fortlaufend bis zu dem gegenüberliegenden Rand verfolgt werden. Dies ist um
Abtasten
von Hand aus, beispielsweise an Verkaufsstellen, erforderlich. Die Zeilenverfolgungsschaltung
51 enthält einen Zähler und eine logische Schaltung zur Erzeugung einer der vertikalen
Zeichenlage im Sichtfeld entsprechenden binären Zahl Vc. Jeder Speicher aus einer
Anzahl von Zeichenkettenspeichern 53 ist durch eine binäre Zahl Vn identifiziert,
die der vertikalen Lage des letzten erkannten Zeichens der Zeichenkette entspricht.
Beim Erkennen eines Zeichens wird die binäre Zahl Vc mit den die vorhandenen Zeichenketten
identifizierenden binären Zahlen Vn verglichen. Ist OV = /Vn v Vor und c V weniger
als etwa die halbe Zeichenhöhe, dann wird das neue Zeichen der Zeichenkette hinzuqefngt,
Da jedes Zeichen mehr als einmal aufgenommen werden kann, ist eine Austastschaltung
51 zur Verhinderung eines mehrfachen Einlesens desselben Zeichens in den Zeichenkettenspeicher
53 erforderlich.
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Zum gleichzeitigen Lesen von mehr als einer Zeile zur Zeit benötigt
jeder Zeichenkettenspeicher eine eigene Austastschaltung. Dies ist vorzugsweise
ein Abwärtszähler, der bei jedem Erkennen eines Zeichens auf einen konstanten Wert
K zurückgestellt wird. Bildende-Synchronimpulse sind die Eingangsimpulse für den
Abwärtszähler. Zählt der Abwärtszähler gegen Null hinunter, dann wurden K-Bilder
abgefragt, ohne daß ein Zeichen entdeckt wurde. Dies liefert eine Entscheidung,
daß durch das Überstreichen des Zeichenfeldes das letzte
Zeichen
aus dem Sichtfeld entfernt wurde. Das Einlesen eines Zeichens in einen Zeichenkettenspeicher
kann nur dann erfolgen, wenn sich der mittels des Zeichenkettenspeichers identifizierte
Abwärtszähler in einem Grundzustand Null befindet.
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Die Zeichenketten werden im Zeidienkettenspeicher 53 auf einen bestimmten
Zeicheninhalt analysiert.~Die Lage eines bestimmten Zeichens innerhalb der Zeichenkette
gibt Aufschluß über die Bewegungsrichtung des Taststabs.-Das bestimmte Zeichen gibt
außerdem die Bedeutung der Zeichenkette sowie die Anzahl der benötigten Zeichen
zur Erfüllung von fester Feldlänqenanforderung an. Die Länge der-Zeichenkette oder
die Feldlänge werden auf Übereinstimmung mit der Feldlängenanforderung untersucht.
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Die hierzu üblichen hochintegrierten Schaltungen führen die vorhergehende
Speicherung und Analyse in vollständiq paralleler, logischer Schaltung durch. Für
geringe Zeichenmenqen reicht im allgemeinen ein Mikroprozessor aus. Die Prüfsummeneisnunq
einer Zeichenkette wird auf bekannte Weise mittels arythmetischer Netzwerke und
Register in der Schaltung 52 berechnet.
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Für Datenfelder mit begrenzter Länge erzeugt die Schaltung 55 ein
festes Zeitintervall durch Erkennen des ersten Zeichens.
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Am Ende des Zeitintervalls werden die Prüfsumme, das bestimmte Zeichen
und die Zeichenzähleignung in der Schaltung 56 mit einer logischen UND-Schaltung
verbunden. Ist eines der Signale ungeeignet, dann wird für eine neue Handabtastang
gelöscht. Sind alle Signale geeignet, dann wird der Bedienunsperson
mittels
einer Schaltung 58 ein audiovisuelles Erfolgssignal gegeben, ein Daten fertig"-Signal
über eine I.eituna 57, beispielsweise an den externen Datenprozessor, übertragen
und die Zeichenkettenspeicherregister zum Übertragen der Daten in der richtigen
Reihenfolge freigegeben. Bein Erkennen irgendeines Zeichens wird anstelle der festen
Verzögerungszeit durch die Schaltung 55 eine Verzögerung in der Größenordnung von
200 Millisekunden erzeugt oder wieder erzeugt.
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Wird in diesem Zeitraum kein Zeichen erkannt, dann erfolgt eine Entscheidung
"Datenfeld Ende".
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Die Figuren 6 bis 8 und 10 bis 13 zeigen eine Ausführung der Schaltung
gemäß Figur 4. Vor der Beschreibung der in Figur 4 in Blockform dargestellten verschiedenen
Schaltunqselemente wird darauf hingewiesen, daß gemäß Erfindung eine hochintegrierte
Fotodiodenanordnung mit einer Matrix von 32 x 32 Fotodioden und einem Abstand der
Fotodiodenmittelpunkte von 100 /um verwendet wird. Zum Abtasten wird nur ein Teil
dieser Anordnung genutzt, nämlich ein 6 Zellen breiter und 32 Zellen hoher Bereich.
Die vorzugsweise verwendete Fotodiodenanordnung ist eine selbstabgetastete Fotodiodenanordnung
RA 32 x 32 der Firma Reticon Corporation, Mountain View, Kalifornien.
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Figur 6 zeigt die Fotodiodenanordnung 30 aus Figur 2 in Blockform
mit angeschlossenen Treiberschaltungen und Ausqangsverstärker-Verstärkungssteuerungsschaltungen.
Eine Taktimpulsleitung 60 führt über einen D-Flip-Flop 61 an den Takteingang
derFotodiodenanordnung
30. Die Q und Q-AusqSnge des Flip-Flops 61 sind über Konensatoren 62 und 63 mit
einer zwei Inverter 65 und 66 zum Treiben der Fotodiodenanordnung 30 enthaltenden
Takttreiberschaltung 64 verbunden. Eine Leitung 68 führt zur Vorstellklemme des
Flip-Flops 61 sowie zur Vorstellklemme eines zweiten Flip-Flops 69. Der Ausgang
des -Flip-Flops 61 liegt am Taktimpulseingang des Flip-Flops 69.-Der Ausgang des
Flip-Flops 69 ist über eine Leitung 70 mit dem Startimpulseingang der Fotodiodenanordnung
30 verbunden.
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Eine Leistung 70 führt von der Fotodiodenanordnunx 30 silber einen
Transistor 72 zur Erzeugung eines Bildende-Synchronimpulses an eine Leitung 73.
Die Leitung 74 bildet die zur Fotodiodenanordnung 30 führende gemeinsame Spannungsversorgungsleitung.
Eine Leitung 75 ist für das Videoausgangssignal vorgesehen. Das Videosignal wird
mittels zweier Verstärker 76 und 77 an einen Dual-Komparator 78 geführt. Der Komparator
78 ist auf bekannte Weise aufgebaut und liefert eine Bezuqsspannung aufeiner Leitung
79. Übersteigt die~Signalspannung die Bezugsspannung, dann wird ein Transistor 82
mit einer Ausgabeleitung 82a aufgesteuert und dadurch die Verstärkung in den Verstärkern
76 und 77 reduziert.
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Der Komparator 83 vergleicht die Spannung auf der Leitung 81 mit der
Bezugsspannung auf der Leitung 79. Dadurch werden auf den Ausgabeleitungen 84 und
85 komplementäre Spannunsszustände erzeugt, die die Anwesenheit oder Abwesenheit
von Datenimpulsen angeben. Ein Datenimpuls zeigt an, daß eine mittels der Fotodiodenanordnung
30 betrachtete Zelle eine weiße Zelle oder
eine Hintergrundzelle
war. Die Abwesenheit von Datenimpulsen gibt an, daß das von einer bestimmten Zelle
der Fotodiodenanordnung 30 betrachtete Gebiet schwarz war. Die den Transistor 82
enthaltende Verstärkungssteuerung arbeitet während des Betrachtens von weißem Hintergrund
zum größten Teil mit der Fotodiodenanordnung 30. Der Transistor 82 ist bei weißem
Hintergrund kaum aufgesteuert.
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Die Verstärkungssteuerung hat eine verhältnismäßig lange Zeitkonstante
in der Größenordnung von mehreren Bildwechseln. Sieht eine bestimmte Fotodiode der
Fotodiodenanordnuns 30 ein schwarzes Gebiet, dann wird-ein Schwellwert nicht überschritten
und die Leitung 64 bleibt auf logisch Null, während die Leitung 85 auf logisch Eins
bleibt. Dies bedeutet, daß kein Datenimpuls oder kein schwarzes Gebiet vorliegen.
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Die Datenleitungen 84 und 85 enden in Figur 7 in einer Zeilen aufnahme-
und Niveauschiebeschaltung 100. Der Ausgang der Schaltung 100 liegt an einem D-Flip-Flop
101, dessen Q-Ausgang mit dem Eingang eines Flip-Flops 102 verbunden ist. Die schwarzen/weißen
Daten scheinen somit an den Q- und Q-Ausgängen des Flip-Flops 102 auf. Der Q-Ausgang
ist über ein NICHT-ODER-Gatter 103 und einen Inverter 104 an eine gegatete Daten-Leitung
t05 gelegt.
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Ein zweiter Eingang für ein NICHT-ODER-«,atter 103 ist von einem Zellenzähl-
und Startgenerator 107 einer eine Leitung 106 beaufschlagt. Eine Vorspannung auf
einer Leitung 106 dient zur Freigabe des NICHT-ODER-Gatters 103 lediglich während
der Abtastung eines, beispielsweise sechs Zellen breiten, Teiles der Fotodiodenanordnung
30, die in jeder Reihe verwendet werden sollen. Der übrige Teil der Abtastperiode
wird nicht xterwendet.
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Das in dieser Ausführung der Erfindung erfolgende Gaten hat seinen
einzigen Grund darin, daß derzeit nur 32 x 32 Foto diodenanordnungen erhältlich
sind. Sofern 6 x 32 oder ähnliche Fotodiodenanordnungen erhältlich sind, ist die
zugehörige Schaltung etwas zu vereinfachen, und es würden alle Fotodioden der Fotodiodenanordnung
verwendet. In einer bevorzugten Ausführung ist das NICHT-ODER-Gatter 103 von einem
Haupttaktgeber 107a über eine Leitung 106 angesteuert, welcher einen Flip-Flop 108
zur Erzeugung von Taktimpulsen auf Leitungen 109 und 110 versorgt. Die Leitung 110
liegt an in Kaskadenschaltung betriebenen Zählern 111 und 112 zur Erzeugung von
verschiedenen Steuer- und Regelimpulsen. Die Leitung 106 kommt vom NICHT-UND-Gatter
113, das über ein NICHT-UND-Gatter 114 vom Zähler 111 und über einen Inverter 115
vom Zähler 112 angesteuert ist.
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Die Leitung 106 führt außerdem über einen Inverter 117 an ein NICHT-UND-Gatter
118, dessen anderer Eingang zur Erzeugung eines Reihentakt-Impulses auf einer Leitung
120 mit einer Leitung 109 beaufschlagt ist.
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Die Leitung 110 ist mittels eines Flip-Flops 121 mit einer Zeilentakt-Leitung
122 verbunden. Der Dateneingang des Flip-Flops 121 ist an die Leitung 106 angeschlossen.
In dieser Ausführung erscheint ein Impuls auf der Leitung 122 für jeweils sechs
Impulse auf der Leitung 120.
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Die Leitungen 105, 120 und 122 in Figur 7 sind mit einem-Satz von
Schieberegistern gemäß Figur 8 verbunden. In Figur 8 hängt die Leitung 105 am Dateneingang
eines sechs Bit-Reiheneingabe/ Parallelausgabe-Schieberegister 130. Die Reihentaktimpulsleitung
120 ist an den Taktimpuls des Schieberegisters 130 gelegt.
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Die sechs Ausgabeleitungen des Schieberegisters 130 führen zu sechs
Eingabeleitungen von sechs Reiheneinqabe/Parallelausgabe-Schieberegistern 131 bis
136. Das Schieberegister 133 ist mit seinem letzten Ausgabeanschluß 1E mit dem Eingang
eines ähnlichen Schieberegisters 131a verbunden. Auf ähnliche Weise sind die Schieberegister
132 bis 136 mit Schiebereqistern 132a bis 136a verbunden. Die Schiebereqister 131
bis 136 und 131a bis 136a sind jeweils 8-Bit-Schieberegister, von denen aber nur
ein Teil der Ausgangskanäle verwendet werden.
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Die Ausgänge sind beispielsweise für die Schieberegister 131 und 131a
mit 1X, 1Y, 1Z, 1A bis 1N bezeichnet. Auf ähnliche Weise sind die Ausgänge der Schieberegister
132 und 132a mit 2X, 2Y, 2Z und 2A bis 2N bezeichnet. Die Schiebereaister 133 bis
136 sowie 133a bis 136a haben entsprechende Bezeichnungen und ähnliche Aufgaben.
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Beim Auftreten eines Taktimpulses auf der Leitung 120 und eines Zeilentaktimpulses
auf der Leitung 122 werden Daten auf der Leitung 105 synchron zur Abtastung einer
Zeile von Fotodioden in der Fotodiodenanordnung 30 gemäß Figur 6 in das Register
130 getaktet. Die Zeilentaktimpuls-Leitung 122 ist über einen Inverter 122a und
eine Leitung 122b an die Taktimpulseingänge aller Schieberegister 131 bis 136a angeschlossen.
Beim Auftreten irgendeines Zeilentaktimpulses ist somit ein die Zeichenanwesenheit
unter der Fotodiodenanordnung 30 beschreibender Satz von binären Bits in den Schieberegistern
131 bis 136a festhaltbar.
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Die in Figur 8 dargestellten Ausgänge 1X bis 6N und 1P bis 6P werden
dann an zusammenfassende logische Netzwerke zum Feststellen der Anwesenheit von
Zeichenabschnitten in bestimmten vorgewählten Sichtfeldbereichen der Fotodiodenanordnung
30 sowie zum Feststellen von Leerstellen zwischen Zeichenbereichen gelegt. Die die
Zeichenabschnitte und Zeichenleerstellen darstellenden binären Signale werden zum
Nachweis der Anwesenheit jedes der eventuell im Sichtfeld vorhandenen bestimmten
Zeichen auf logische Weise zusammengefaßt. Bestimmte
Abschnitte
und Leerstellen, die sich zum zuverlässigen Nachweisen von alphanumerischen Zeichen
besonders vorteilhaft erwiesen haben, sind in den Figuren 9a bis 9f gezeigt.
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Figur 9a zeigt mit Seg A, Seg B, Seg C, Seg D, Seg E, Seg F und Seg
J bezeichnete Abschnitte. Der Anordnung der Fotodioden in der 6 x 32 Matrix entsprechende
Punkte sind hierbei durch Xoordinaten angegeben, wobei Spalten mit 1, 2, 3 etc.
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und Zeilen mit A, B, C etc. bezeichnet sind. Seg A enthält beispielsweise
sechs Zellen, nämlich die Zellen 1B und 2B, 1C und 2C, 1D und 2D in einer sechs
Zellen breiten und zehn Zellen hohen Matrix. Demgegenüber enthält Seg F die Zellen
9B, C, D und E sowie lOB, C, D und E.
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Die verwendete Logik ist so gewählt, daß für den als anwesend ausgewiesenen
Abschnitt Seg A zumindest eine Zelle in jedem der drei Zellenpaare schwarz sein
muß. Die Zellen 1B und 2B sind ebenso wie die Zellen 1C und 2C und die Zellen 1D
und 2D mittels einer ODER-Beziehung verknüpft. Die ODER-Ausqänge werden anschließend
an UND-Schaltungen geführt. Die Anforderungen zur Bestimmung der Abschnitte in Figur
9a sind am besten anhand des in Verbindung mit Figur 10 beschriebenen logischen
Schaltbilds erklärbar. Vor der Beschreibung der Figur 10 wird jedoch darauf hingewiesen,
daß zusätzlich zum Erkennen der Anwesenheit von Abschnitten gemäß Figur 9a ein Satz
von Leerstellen erkannt wird. Die verwendeten Leerstellen sind im wesentlichen in
Figur 9b in Verbindung mit einer Matrix von 6 x 16 Bits dargestellt. Die Leerstellen
in Figur 9b sind als Leerstellen 1 bis
8, 11, 12, 13 und als KLAMMER
bezeichnet. Die Leerstellen sind mittels einer logischen Schaltung so angeschlossen,
daß zum Nachweis der Anwesenheit einer Leerstelle alle Zellen in dem bestimmten
Gebiet weiß sein müssen. Als Ausnahme ist für die Leerstelle 12 jedoch gestattet,
daß Zellenpaare fUr weiße Ausgangssignale ODER-verknüpft sind und daß die ODER-Ausgangssignaie
anschließend über eine UND-Schaltunq laufen. Die Leerstelle 13 und die Leerstelle
8 werden als anwesend nachgewiesen, wenn alle acht Zellen in der mittleren Leerstelle
und eine oder zwei der zwei Zellen oberhalb der mittleren Leerstelle sowie eine
oder zwei der unter der mittleren Leerstelle liegenden Zellen weiß sind.
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Figur 9c zeigt die zum Erkennen der Ziffer "Eins" zusammen mit den
Abschnitten Seg K und Seg F herangezogenen Leerstellen 14 und 15.
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Figur 9d zeigt die zur Feststellung der Ziffer "Vier" verwendete Leerstelle
12.
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Der Abschnitt Seg H nimmt einen wesentlichen Platz in der Matrix ein.
Vor dem Nachweis des Abschnitts Seq H zerlegt die verwendete Logik daher weitere
Beschränkungen auf. Diese Beschränkungen stellen eine Alternative gemäß den Figuren
9e und 9f dar. Nach Figur 9e ist die Bedingung erfüllt, wenn mindestens eine von
jedem der drei Zellenpaare innerhalb des ausgezogenen
Rechtecks
schwarz ist und zwei Zellen oberhalb sowie zwei Zellen unterhalb des ausgezogenen
Rechtecks innerhalb des gestrichelten Umrisses weiß sind; dann wird der Abschnitt
Seg H nachgewiesen.
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Ist zumindest eine Zelle aus jedem der vier Zellenpaare innerhalb
der festen Umrißlinie schwarz und sind zwei oder-mehr der vier--in-dewrgestrichelten
Umriß oberhalb der ausgezogenen Umrißlinie und zwei oder mehrere der vier Zellen
in dem gestrichelten Umriß unterhalb der ausgezogenen Umrißlinie weiß, dann wird
ebenfalls Seg H nachgewiesen.
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Die Figuren 10 und 11 zeigen die zur Verarbeitung der Daten gemäß
Figur 8 verwendete logische Schaltung zum Nachweis der durch Zuständc in den Schieberegistern
dargestellten alphanumerischen Daten.
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Figur 10 zeigt eine Eingangsbank-140-ron logischen Bauelementen, deren
Eingänge entsprechend den Ausgangsleitungen von den Schieberegistern 131 bis 136a
gemäß Figur 8 bezeichnet sind. In der in Figur 10 auftretenden Reihenfolge wird
die Anwesenheit von Abschnitten und von Leerstellen durch einen Zustand logisch
"Eins" oder "Wahr" auf den Ausgangsleitunqen nachgewiesen. Das Fehlen eines Abschnitts
oder einer Leerstelle wird durch einen Zustand logisch Null oder nFalsch auf den
Ausgangsleitungen angezeigt. Die in Figur 10 bezeichneten logischen Ausgaben werden
somit mittels der Kombinationslogik
unter Verwendung der Symbole
erzeugt, deren Identität und Bedeutung mit Ausnahme von zwei zur Bestimmung der
GUltigkeit des Datensatzes gemäß Figur 9f verwendeten Addierschaltungen 142 und
143 klar ist. Auf der Ausgangsleitung 142a erscheint ein Zustand logisch "Eins",
falls zwei oder mehrere der vier Zellen 3C, 3D, 4C und 4D weiß sind. Auf ähnliche
Weise erscheint auf einer Leitung 143a ein Zustand logisch 'Eins", falls zwei oder
mehrere der vier Eingangsleitungen 3H, 3J, 4J und 4H weiß sind.
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Ist das durch die Zustände in den Schieberegistern aus Figur 8 dargestellte
Zeichen eine "Eins", dann wird mittels der gemäß den Figuren 10 und 11 aufgebauten
logischen Schaltungen ein Zustand logisch "Null" oder "Falsch" auf einer Ausgangsleitung
151 erzeugt. Auf einer Leitung 150 erscheint ein Zustand logisch '2Eins" oder "Wahr",
sofern Klammern entdeckt wurden.
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Die übrigen Ziffern 2 bis 9 und 0 werden durch Zustände logisch--"Null"
auf den-~Ausgangsleitungen 152 bis 160 in Figur 12 angezeigt. Die Ausgangsleitungen
150 bis 160 sind dann an die in Figur 13 dargestellte logische Schaltung angeschlossen.
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Bislang-wurde das Erkennen von Ziffern Eins bis Neun und Null sowie
von Klammern beschrieben, obgleich natürlich ebenso eindeutig Buchstaben mit einer
ähnlichen logischen Schaltung nachweisbar sind.
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Gemäß-Figur 13 bezeichnen zehn Datenleitungen 151 bis 160 sowie eine
"KLAMMER"-Leitung 150 ein Zeichen und eine unmittelbar über und unter dem Zeichen
liegende ununterbrochene Leerstelle.
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Mittels der logischen Schaltung 170 wird das Zeichen in einen binären
Dezimalkode BCD umgesetzt. Die zehn Datenleitungen sind mittels einer ODER-Beziehung
durch die Gatter 171 bis 173 verknüpft. Anschließend laufen sie über ein UND-Gatter
174, wobei der "Klammer"-Impuls auf der Leitung 150 die BCD-Daten fieber einen Flip-Flop
176 in ein Register 175 zwischenspeichert.
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Nachdem die Ausgänge der Zeichenerkennungslogik gemäß den Figuren
10 bis 12 gesetzt sind, tritt auf einer Leitung 177 ein Zwischenspeicher-Freigabeimpuls
auf.
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Die zwischengespeicherten BCD-Daten werden dann über eine Hauptleitung
180 an zehn digitale Anzeigen übertragen, wobei die Zahl Zehn lediglich als Beispiel,
nicht aber als Begrenzung angegeben ist. Ein Zähler 180 zählt die ohne Zeichenerkennung
abgetasteten Bilder.-Nach acht aufeinanderfolgenden Bildern ohne Zeichenerkennung
werden die BCD-Daten auf Leitungen 180 durch einen Impuls auf einer der Leitungen
182 in die digitale numerische Anzeige getaktet.
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Wird das erste Zeichen einer Zeichenkette entdeckt, dann erzeugen
die Einheiten 190 bis 192 aus Figur 7 ein Zeitintervall in der Größenordnung von
600 Millisekunden. Wurden genau zehn Zeichen am Ende dieses Zeitintervalls erkannt,
dann erzeugt die
Einheit 195-in Figur 7 einen kurzen hörbaren Ton,
und es wird eine Spannung auf einer Leitung 196 zu einer lichtemittierenden-Diode
197 in Figur 6 erzeugt, die im Taststab 10 liegt und die der Bedienungsperson durch
Aufleuchteii einen erfolgreichen Lesevorgang anzeigt.
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Die Einheiten oder Zähler 190 bis 192 dienen außerdem zur Erzeugung
oder Wiedererzeugung eines Zeitintervalls in der Größenordnung von 100 Millisekunden,
so oft ein Zeichen entdeckt wird.
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Nach Ablauf des Zeitintervalls ohne dessen Wiedererzeugung und nach
dem Erkennen von genau zehn Zeichen wird ein hörbarer Ton erzeugtund die lichtemittierende
Diode erregt.
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Von einem 11-Bit-Schieberegister 200 führen in Figur 13 Leitungen
182 weg. Alle Ausgangsleitungen 182 befinden sich mit Ausnahme der ersten Ausgangsleitung
182a ursprünglich in einem Zustand logisch Eines. Das Schieberegister 200 arbeitet
abhängig von den Ausgaben des Zählers 181 und schiebt den Zustand logisch Null"
auf der ersten Ausgangsleitung 182 nacheinander auf jede der übrigen Ausgangs leitungen
bis zur Ausgangsleitung 182k. Der Zähler 181 zählt zeichenfreie Bilder zur Erzeugung
eines Taktimpulses auf einer Ausgangsleitung 181a.
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Diese Leitung liegt am Taktimpulseingang des Schieberegisters 200.
Sobald der Zähler seinen Zwhlzyklus von m-Zählungen abgeschlossen hat, liefert er
eine Ausgabe. auf der Leitung 181a.
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In einer Ausführung zählt der Zähler 181 acht aufeinanderfolgende
Bilder
ohne Zeichenfeststellung. Dies dient dazu, daß dasselbe Zeichen bei einem einmaligen
Überstreichen des Datenfeldes mit dem Taststab nicht mehr als einmal festgestellt
wird. Die Ausgabe des Zählers 181 schiebt den ursprünglich auf der Leitung 182a
liegenden Zustand logisch "Null' schließlich auf die letzte Ausgangsleitung 182k.
Die Ausgangsleitung 182k ist an den Dateneingang eines Flip-Flops 210 angeschlossen.
Am Ausgang des Flip-Flops 210 liegt eine Leitung 196; außerdem gibt der Q-Ausgang
des Flip-Flops 210 das NICHT-UND-Gatter 211 aus Figur 7 frei und löst mittels des
Tontaktgebers 212 ein Zeitintervall aus. Dadurch wird ein Tongenerator-175 fUr-eine
von dem Tontaktgeber 212 bestimmte Zeit aktiviert. In Figur 7 gezeigte Zähler 220
und 221 zählen die Taktimpulse aiif einer Leitung 222 runter, so daß auf den Ausgangsleitungen
223 und 224 verhältnismäßig langsame Impulse auftreten, die zum Betrieb des Tontaktgebers
212 und der Zeichenkettenfenstergeneratoren 190 bis 192 geeignet sind. Beispielsweise
haben die Eingangsimpulse auf der Leitung 222 eine Frequenz von 2 bis 4 kHz. Das
Ausgangssiqnal auf der Leitung 224 ist um einen Faktor 256 unterteilt. Das Ausgangssignal
auf der Leitung 223 ist durch einen Faktor 128 unterteilt.
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Die in Verbindung mit den Figuren beschriebene bevorzugte Ausführung
der Erfindung umfaßt das Fokussieren eines Datenfeldes auf eine zweidimensionale,
selbst abgetastete Fotodiodenanordnung, das Umwandeln des Videosignals in ein digitales
Signal,
das Beaufschlagen der digitalen Daten mit einem Schwellwert
zur Entscheidung zwischen schwarzen oder weißen binären Größen, das Speichern der
binären Größen in einer Schieberegisteranordnung, die breiter und höher als ein
Zeichen ist, das Analysieren der Schieberegisterinhalte zur Feststellungvon schwarzen
Abschnitten und weißen Leerstellen sowie das eindeutige Kombinieren der Abschnitte
und Leerstellen für die Zeichenerkennung.
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L e e r s e i t e