DE2857624C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von für eine Handschrift charakteristischen Parametern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einer derartigen aus der DE-OS 25 00 292 bekannten Vorrichtung sind die sich überlappenden geradlinigen Leiterabschnitte in zwei Schleifenreihen zusammengefaßt, die derart zueinander an­ geordnet sind, daß die Stromlaufrichtung in jeder zweiten Leiter­ schleife derjenigen in der jeweils ersten Schleifenreihe entge­ gengesetzt ist. Dadurch soll erreicht werden, daß die Schleifen­ reihe gegenüber dem homogenen Magnetfeld kompensiert ist. Das Schreibinstrument dieser bekannten Vorrichtung trägt eine Magnet­ spule, die von Wechselstrom durchflossen ist und ein inhomogenes Magnetfeld erzeugt. Um die Bewegungsrichtung des Schreibinstruments zu bestimmen, wird die Ausgangsspannung jeder zur selben Koordinatenachse gehörenden Schleifenreihe bezüglich ihrer Phase analysiert.

Mit dieser bekannten Vorrichtung läßt sich also die Bewegungs­ richtung eines Schreibinstrumentes bzw. die Bewegungsrichtung eines zu Papier gebrachten Schriftzuges, nicht jedoch dessen Geschwindigkeit unmittelbar erfassen.

Zur dynamischen Schriftanalyse ist weiterhin vorgeschlagen worden, den Druck eines Schreibstiftes zu messen, den dieser auf eine Schreibunterlage ausübt sowie die seitlichen Reibungen zwischen Schreibstift und Schreibunterlage. Diese Meßmethode weist jedoch den Nachteil auf, daß sie stark von der Art des verwendeten Schreibinstruments und derjenigen der Schreibunterlage abhängig ist. Die aus diesen Messungen erhaltenen Informationen sind dabei mit derart großen Schwankungen behaftet, daß nicht einmal die unter verschiedenen Bedingungen von ein und derselben Person erbrachten Schriftproben als solche identifizierbar sind.

Es ist auch vorgeschlagen worden, am Schreibinstrument Beschleu­ nigungsmesser zu installieren. Nachteilig dabei ist jedoch, daß die mit einem solchen Schreibinstrument gewonnenen Meßergebnisse stark von der räumlichen Anordnung der Beschleunigungsmesser ab­ hängen. Mit dieser Anordnung gemessene Beschleunigungen können von einer Unterschrift zur anderen für dieselbe Person erheblich schwanken.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine ein­ gangs genannte Vorrichtung zum Messen von für eine Handschrift charakteristischen Parametern dahingehend auszugestalten, daß die Schreibgeschwindigkeit direkt erfaßbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Vorteilhafterweise bilden die sich überlappenden Leiterabschnitte Teile von zwei Spulenwicklungen und als Magnet in der Schreib­ spitze des Schreibinstruments kommt ein Permanentmagnet zum Ein­ satz. Wegen des konstanten Magnetflußes des Permanentmagneten kann die Schreibgeschwindigkeit direkt aus den in die beiden Spulenwicklungen induzierten Spannungen abgeleitet werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine zusätz­ liche Spulenwicklung vor, die den gesamten Überlappungsbereich der beiden oben genannten Spulenwicklungen umgibt. Die in alle drei Spulenwicklungen durch das Schreibinstrument induzierten Spannungen werden zur Auswertung einem Schaltkreis zugeführt. In diesem Schaltkreis werden die im Überlappungsbereich gewonnenen Spannungen addiert und die in die zusätzliche Spulenwicklung induzierte Spannung wird von dieser Summe abgezogen. Damit werden alle nicht direkt aus der Schreibebene stammenden Spannungskompo­ nenten eliminiert, so daß die aus dieser Spannungsdifferenz abge­ leitete Schreibgeschwindigkeit ausschließlich dem Schriftzug in der Schreibebene entspricht.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in dieser zeigt

Fig. 1 ein Schema zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Spulenwicklungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 einen Axialschnitt durch daß Schreibinstrument der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 und 5 vier Diagramme entsprechend den an den Anschlüssen der Spulenwicklungen registrierten Spannungen, folgend auf zwei Unterschriften der gleichen Person;

Fig. 6 zwei weitere Diagramme, die sich auf die Unter­ schrift einer anderen Person beziehen;

Fig. 7 weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 8 ein erläuterndes Schema zur weiteren Ausführungsform von Fig. 7;

Fig. 9 ein Schema eines Schaltkreises zur Verarbeitung der Spannungsinformationen der Vorrichtung von Fig. 7.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht auf dem Phänomen der Induktion einer elektromotorischen Kraft, die eine Spannungsdifferenz an den Anschlüssen einer elektrischen Leiterwicklung erzeugt, welche einer sie durchlaufenden Magnetfeldschwankung unterworfen ist. Wenn man die Fig. 1 betrachtet, die eine Wicklung eines Leiters S _x , die auf zwei Anschlüssen wiedergeschlossen ist, zwischen denen man die Spannung U _x mißt, und einen Permanentmagneten mit einem Fluß Φ darstellt, dessen Verschiebungsgeschwindig­ keit entlang der Achse O _x V _x und dessen Ausdehnung in Richtung der Geschwindigkeit a beträgt, dann entspricht, wenn der Permanentmagnet den Rand der Wicklung S _x durch­ quert, die an den Anschlüssen der Wicklung gemessene Spannung auf die Schwankung dϕ des Flusses Φ in einem Zeitintervall dt:

In dem Fall, in dem der Magnetfluß durch einen Permanent­ magneten erzeugt wird, dessen Feldlinien im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Wicklung S _x verläuft, ergibt sich

dϕ = Φ

Dabei entspricht dt in der Durchlaufzeit des Permanent­ magneten über dem Rand der Windung

Infolgedessen beträgt

Da Φ und a Konstante sind, ist U _x unmittelbar proportional V _x .

Fig. 2 zeigt, wie man aufgrund dieses Prinzips und mittels zweier elektrischer Leiterwicklungen die Geschwindigkeits­ komponenten entsprechend zwei rechtwinkligen Achsen x, y messen kann. Das Meßfühlerelement der Vorrichtung umfaßt dabei zwei Wicklungen übereinanderliegender elektrischer Leiter E _x und E _y . Jede dieser Wicklungen ist so geleitet, daß sie auf mindestens einem Teil der Länge einen geradlinigen Abschnitt aufweist. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Wicklungen E _x und E _y so angeordnet, daß zwei ihrer entsprechenden geradlinigen Abschnitte übereinander liegen und daß die Leiter des einen dieser Abschnitte rechtwinklig zu den Leitern des anderen Abschnitts verlaufen. Der Überlappungsbereich dieser beiden Wicklungen bildet die Flächenausdehnung, in der das Meßfühlerelement der Vorrichtung in der Lage ist, an den Anschlüssen der beiden Wicklungen E _x und E _y die entsprechenden Spannungen U _x und U _y als Funktion der Magnetfeldschwankungen zu registrieren, die auf die Verschiebung eines Permanentmagneten über die gesamte Flächenausdehnung folgen. Diese beiden Wicklungen werden unter einer Schreibunterlage angeordnet, die aus der einen der Flächen F eines Gehäuses bestehen kann, das die Spulen schützen soll. Selbstverständlich bildet allein der Bereich der Überlappung der Wicklungen den Meßfühler, so daß Mittel zur Standortbestimmung vorgesehen werden müßten, um auf der Fläche F des Gehäuses die Grenzen dieses Bereichs anzuzeigen, damit nur dieser Bereich als Schreibunterlage verwendet wird unter Aus­ schluß aller anderen.

Das zweite Element der Vorrichtung besteht aus dem in Fig. 3 dargestellten Schreibinstrument I. Dieses Instrument ist beispielsweise ein Kugelschreiber, in dessen Hülse ringförmige koaxial zur Schreibspitze verlaufende Magnete A angeordnet sind. Diese Magnete A haben eine Magnetisierung, die im wesentlichen entlang der Längsachse des Stifts und symmetrisch um diese Achse herum gerichtet ist, so daß die Feldlinien die die Wicklungen E _x und E _y bildenden Leiter schneiden. Von da an sind die an den Anschlüssen dieser Wicklungen gemessenen Spannungen U _x und U _y charakteristisch für die Geschwindigkeitskomponenten des formschlüssig mit dem Schreibstift verbundenen Magneten A in den Richtungen O _x und O _y .

Diese Informationen beziehen sich auf die Verschiebungs­ geschwindigkeit des Magneten und nicht auf die der Schreib­ spitze. Hierfür treten die Neigung und die Neigungs­ schwankungen als Element für die Geschwindigkeit des Magneten ein. Ebenso verhält es sich für die Bewegungs­ elemente, die nicht unmittelbar eine Aufzeichnung auf der Unterlage erzeugen und eine Entfernung des Schreibinstruments mit vertikaler Komponente von der Unterlage einbeziehen. Dies trifft insbesondere zu im Fall der Aufzeichnung von Akzenten, der Querstriche des Buchstaben t usw. . . ., die das Ergebnis einer Unterbrechung der Aufzeichnung sind und Bewegungselemente einbeziehen, während die Schreibspitze nicht mehr in Berührung mit der Schreibunterlage steht.

Infolgedessen sind die registrierten Spannungsschwankungen nicht nur eine Funktion dessen, was auf der Schreibunterlage aufgezeichnet wird, sondern der Gesamtheit der Geschwindig­ keiten, die den Wert des die Spulen schneidenden Magnet­ flusses abwandeln. Auf sechs Freiheitsgraden im Raum beeinflussen fünf unmittelbar die an den Anschlüssen der Spulen registrierte Spannung; nur die Winkelbewegungen um die Längsachse des Schreibinstruments stören nicht, und die Linien des Magnetfeldes verlaufen symmetrisch um die Längsachse dieses Instruments herum. Diese Unempfindlichkeit hat den Vorteil, die Vorrichtung völlig unabhängig von ihrer Lage in der Hand des Schreibenden zu machen. Da dieses Instrument ein Drehkörper ist, ist seine Unempfindlichkeit in bezug auf seine Lage um seine Drehachse herum wesentlich, da diese Lage nicht charakteristisch für den Schreibenden ist, sondern allein vom Zufall abhängt.

Die Diagramme der Fig. 4 und 5 stellen Aufzeichnungen von Signalen entsprechend den an den Anschlüssen U _x und U _y für Unterschriften registrierten Spannungen dar. Die Fig. 4a und 4b entsprechen den Spannungen U _x und U _y , die charakteristisch für die Geschwindigkeit V _x und V _y sind, welche aufgezeichnet werden, wenn eine bestimmte Person ihre Unterschrift oberhalb des oben beschriebenen Meßfühlers vollzogen hat. Die Fig. 5a und 5b entsprechen den Spannungen U _x und U _y , wie sie aufge­ zeichnet werden, wenn die gleiche bestimmte Person ein zweites Mal ihre Unterschrift oberhalb des gleichen Meßfühlers geschrieben hat. Man stellt fest, daß eine Wechselbeziehung zwischen diesen beiden Signalen bestehen kann, die dann durch einen geeigneten Behandlungsvorgang eines geeigneten Analyse­ signals analysiert werden könnten.

Wenn eine andere Person ihre Unterschrift über den gleichen Meßfühler setzt, erhält man beispielsweise die Signale U _x und U _y , wie sie Gegenstand der Fig. 6a und 6b sind. Man stellt fest, daß die Charakteristika dieser Signale völlig andere sind als die der im Fall der Fig. 4 und 5 aufgezeichneten Signale.

Auf der Grundlage dieser Signale ist es möglich, eine Ver­ gleichsanalyse zur Echtheitsprüfung einer Unterschrift mit den Signalen anzufertigen, die bei einer früheren Unter­ schrift der gleichen Person aufgezeichnet wurden und somit die Bezugsunterschrift bilden.

Die Abwandlung entsprechend Fig. 7 weist zusätzlich zu den überein­ anderliegenden Leiterwicklungen E _x und E _y eine dritte Leiterwicklung E _z in Form eines Rahmens auf, der den gesamten Überlappungsbereich der Leiter E _x und E _y umgibt und den Erfassungsbereich des Meßfühlers bildet. Dieser aus dieser dritten Wicklung gebildete Rahmen dient zum Messen der Schwankungen des Magnetflusses, der vom Überlappungsbereich der Leiter E _x und E _y umgeben ist, folgend auf die senkrechten Verschiebungen zur Ebene dieser Wicklungen. Aus Fig. 8 geht hervor, daß der vom Magneten A erzeugte, schlauchförmige Magnetfluß in der Ebene I der Wicklung E _z größer ist als in der Ebene E II.

Das Schema der Fig. 9 zeigt einen Auswerteschaltkreis für die drei Signale U _x , U _y und U _z , bei dem die an den Anschlüssen der Wicklung E induzierten Spannungen von denjenigen, die an den Anschlüssen der Wicklungen E _x und E _y induziert wurden, abgezogen werden, so daß ein Signal aufgezeichnet wird, das unabhängig von den Bewegungen ist, die außerhalb der Schreib­ ebene stattfinden. Dieser Kreis weist an den Ausgängen U _x , U _y und U _z des Meßfühlers Cp einen mit dem Ausgang U _z verbundenen Umwandler-Verstärker Ai auf sowie zwei Summierver­ stärker-Integratoren As₁ und As₂, die einerseits mit den Ausgängen U _x bzw. U _y verbunden sind und andererseits mit dem Ausgang des Umwandler-Verstärkers Ai. Die Ausgänge dieser Verstärker-Integratoren sind ihrerseits mit den beiden Ein­ gängen eines Leiterelements T mit den Koordinaten x und y verbunden.

Dank dieses Meßfühlers und des beschriebenen Verstärkerkreises erzeugt das Leiterelement T nur Bewegungen, die innerhalb der Schreibebene liegen, d. h. die Züge und nicht die Bewegungen des Schreibinstruments, die außerhalb der Schreibebene liegen und die nicht einem Zug entsprechen, aber erforderlich sind, um beispielsweise Akzente oder Punkte zu markieren, die über den Buchstaben liegen. Ein solcher Meßfühler kann insbesondere verwendet werden, um die Übertragung von geschriebenen Zeichen durchzuführen.

Die Erfindung ist auf dem Gebiet der Identifizierung von Schrift, insbesondere Unterschriften, auf dem der Übertragung von geschriebenen Schriftzeichen sowie auf dem der Übertragung irgendwelcher geschriebenen Zeichen anwendbar.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Messen von für eine Handschrift charakteri­ stischen Parametern, mit einer Schreibunterlage, zwei unter­ halb einer die Schreibunterlage bildenden Fläche angeord­ neten, sich überlappenden Leiterabschnitten, wobei die ein­ zelnen Leiter geradlinig, parallel zueinander und recht­ winklig zu den Leitern im jeweils anderen Leiterabschnitt verlaufen, und einem einen Magneten umfassenden Schreibin­ strument, durch dessen Bewegung relativ zur Schreibunter­ lage Spannungen in die sich überlappenden Leiterabschnitte induzierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die sich überlappenden Leiterabschnitte Teile zweier übereinander angeordneter und endseitig mit Meßklemmen versehener Spulenwicklungen (E _X , E _Y ) sind, und daß die Magnetisierung des in der Nähe der Schreibspitze des Schreib­ instruments (I) angeordneten Magneten (A) so gewählt ist, daß sie eine allgemein parallel zur Längsachse des Instru­ ments (I) und symmetrisch zu dieser Achse herum laufende Richtung aufweist, wobei die in die Spulenwicklungen (E _X , E _Y ) induzierten Spannungen von der Geschwindigkeit der Feldschwan­ kungen gegenüber den sich überlappenden Spulen-Leiterabschnitten abhängen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätz­ liche Spulenwicklung (E _Z ), die den gesamten Überlappungsbereich der beiden Spulenwicklungen (E _X , E _Y ) umgibt, und durch einen Schaltkreis (As₁, As₂, Ai), der mit den durch den Magneten (A) in die drei Spulenwicklungen, (E _X , E _Y , E _Z ) induzierten Spannungen beaufschlagt und derart ausgebildet ist, daß die in die beiden Spulenwicklungen (E _X , E _Y ) induzierten Spannungen addiert werden und die in die zusätzliche Spulenwicklung (E _Z ) induzierte Spannung von dieser Spannungssumme subtrahiert wird.