DE953474C - Verfahren zum lichtelektrischen Ablesen von Schriftzeichen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 29. NOVEMBER 1956

INTERNAT. KLASSE G 06 k

I 6o68IX/43a

Sindelfingen (Württ.)

Es ist bekannt, Schriftzeichen, ζ. Β. Buchstaben oder Ziffern, automatisch mit Hilfe einer lichtelektrischen Abfühl- oder Abtasteinrichtung zu identifizieren und danach Schreibgeräte oder Druckwerke, Rechensysteme, Stanzeinrichtungen, Sortiermagnete usw., insbesondere in statistischen Maschinen oder Recheniandageoi, zu steuern. Solche lichtelektrischen Abtasteinrichtungen sind auch als Blindenlesegieräte für die Umwandlung von Druckschrift in Blindenschrift bekanntgeworden. Es ist weiterhin bekannt, die abzulesenden Schriftzeichen nach einem vom Fernsehen her bekannten Bildabtastverfahren in das Elektronenbild einer Fernsehröhre umzuwandeln, das anschließend in die diesen Buchstaben entsprechenden akustischen Laute übertragen wird. Aus dem ausgelösten akustischen Laut läßt sich dann auf das jeweils abgelesene Schriftzeichen schließen.

Die bei den genannten Anordnungen, welche generell als Lesegeräte oder Lesemaschinen bezeichnet sein sollen, benutzten Verfahren zur Durchführung einer lichtelektrischen bzw. fotoelektrischen Identifizierung von Schriftzeichen lassen sich grundsätzlich nach drei verschiedenen Verfahrensgruppen aufteilen.

Bei der ersten Verfahrensgruppe erfolgt eine Identifizierung durch Hiffszeichen, die in Form verschieden großer bzw. an verschiedenen Stellen liegender Punkte oder Flächen benutzt werden. Die zweite Gruppe identifiziert die einzelnen Zei-

chen nach ihrem unterschiedlichen Schwärzungsgehalt. Es werden danach Zeichen mit dem gleichen Schwärzungsgehalt als gleich bewertet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß sich Zeichen verschiedener Formgebung, aber gleichen Schwärzungsgehaltes nicht unterscheiden lassen. Bei der dritten Gruppe erfolgt die Identifizierung durch Vergleich der Zeichen mit einem Vergleichsbild. Hierbei werden entweder das gesamte ίο Schriftzeichenbild oder einzelne Teile desselben mit Hilfe von Lehren, Schablonen oder Masken und ähnlichem verglichen oder auch rein elektrisch durch Einstellung von Übertragskanälen ausgewählt.

Während die zuerst genannten beiden Verfahrensgruppen keine echte Identifizierung liefern, weil hier auch die eigentlichen Zeichen fehlen können, ergibt die letztgenannte Gruppe infolge des Vergleichs mit einem vorgegebenen Zeichen ao eine echte Identifizierung.

Die Durchführung der bekannten Verfahren erfolgt derart, daß entweder das Bild des gesamten Schriftzeichens mit Hilfe einer besonderen Optik auf eine Platte mit eingestanzten Schablonen projiziert oder aus jedem Zeichen eine Anzahl von charakteristischen Stellen ausgewählt wird. Bei Übereinstimmung der Zeichen oder Teile derselben mit den Schablonen werden Fotozellen beeinflußt, die ihrerseits Einrichtungen zur Erzeugung von Sprechlauten, zum Bewegen von Typenhebeln oder andere oben aufgeführte Auswerteinrichtungen steuern.

Die bisher bekanntgewordenen lichtelektrischen Leseverfahren erlauben nur die Identifizierung von gedruckten Zeichen oder von gedruckten Buchstaben oder von gedruckten Ziffern. Bei Abweichungen von einer vorgeschriebenen Vorlage oder einer vorgesehenen Schablone oder Maske versagen alle bisher bekanntgewordenen Verfahren. Es ist hierbei also Voraussetzung, daß die abzulesenden Zeichen immer in der gleichen äußeren Gestalt vorliegen. Auch eine Abweichung bezüglich der Größe der Zeichen führt beim Bekannten zu falschen Ableseergebnissen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, diese Nachteile zu beseitigen und ein Ableseverfahren mit echter Identifizierung von Linienzügen, insbesondere von Schriftzeichen, z. B. Buchstaben und Ziffern, anzugeben, mit dem nicht nur gedruckte, sondern auch handgeschriebene Schriftzeichen und darüber hinaus auch allgemeine Linienzüge, wie Kurven oder Diagramme, identifiziert und ausgewertet werden können.

Für ein Verfahren zum Ablesen, insbesondere zum lichtelektrischen Ablesen von Schriftzeichen, z. B. von Ziffern oder Buchstaben, oder von Linienzügen, Kurven oder Diagrammen durch zeitabhängiges Abtasten besteht danach die Erfindung darin, daß in Verbindung mit der Abtastung, insbesondere der optischen Abtastung des zu identifizierenden Zeichens zeitlich entsprechend der äußeren Formgebung des jeweils abgetasteten Zeichens sich ändernde elektrische Ströme oder Spannungen gebildet werden, so daß der zeitliche Verlauf der Amplitude dieser Ströme oder Spanmangen eine Nachbildung der äußeren Formgebung dieses Zeichens aufweist, und daß diese elektrischen Ströme oder Spannungen in einem Differentiator, insbesondere einem elektrischen Zeitkonstantenglied, entsprechend der dort durchgeführten Differentiation Impulse erzeugen, welche nach Anzahl oder Vorzeichen oder nach Maßgabe des Zeitpunktes ihres Entstehens im Abtastintervall des Zeichens als Kriterium für das jeweils abgelesene Zeichen bei der Umwandlung in eine dem abzulesenden Zeichen entsprechende S teuer- oder Anzeigegröße dienen. Bei dem Ableseverfahren nach der Erfindung werden somit charakteristische Krümmungen, Knickstellen, Anfangs-, End- und Umkehrpunkte der abgetasteten Linienzüge durch Bildung des Differentialquotienten erfaßt, der ja, wie aus der Differentialgeometrie bekannt ist, den Kurvenverlauf kennzeichnet. Dabei werden elektrische Ströme oder Spannungen erzeugt, deren zeitlicher Verlauf ein Abbild der abzulesenden Schriftzeichen ist und die dann dem Differentiator zugeführt werden, so daß für die Knickstellen bzw. Umkehrpunkte usw. des Strom- bzw. Spannungsverlaufes besonders ausgeprägte, differenzierte Impulse entstehen.

Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnungen für zwei Ausführungsbeispiele näher erläutert. Bei der einen Ausführungsform wird der Abtaststrahl den Konturen des abzulesenden Schriftzeichens automatisch nachgeführt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird beim Ablesen des Schriftzeichens das Rasterverfahren beuutzt, derart, daß der Abtaststrahl das abzulesende Zeichen in Form eines Fernsehrasters abtastet. Der Einfachheit halber sei die Erfindung in beiden Ausführungsformen für die Ablesung der Ziffern ο bis 9 beschrieben. Hierbei wechseln gerade Linien mit gebogenen, gekrümmten und umkehrenden Linienzügen ab. Diese Linienführung ist für handgeschriebene Zahlen auch bei Verschiedenheit der Handschrift charakteristisch. Die gleichen Gesichtspunkte gelten auch für das Ablesen von Buchstaben und anderen Linienzügen, die aber in den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Einfachheit halber nicht besonders behandelt sind.

Fig. ι bis 3 dienen zur Erläuterung der Erfindung für den Fall eines automatisch dem Schriftzeichen nachgeführten Abtaststrahles;

Fig. 3 a zeigt die eigentliche Auswerteinrichtung, in der die differenzierten Impulse nach der Zeichenaufeinanderfolge gewertet werden; diese Auswerteinrichtung ist sowohl für das Nachführungsverfahren als auch für das Rasterverfahren verwendbar;

Fig. 4, 5, S a und 6 beziehen «ich auf eine Ausführungsform -der Erfindung nach dem Rasterverfahren. In Fig. ι ist das Verfahren nach der Erfindung an Hand der als Beispiel gewählten Ziffer 3 veranschaulicht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Ziffer 3 hier liegend dargestellt. Es kann

jedoch grundsätzlich das Verfahren nach der Erfindung bei aufrecht stehenden Zahlen angewandt werden. Die Längsrichtung¹ des Schriftzeichens sei als Jtr-Achse und die Querrichtung als y-Achse bezeichnet. Es wird also zunächst das Zeichen 3 in Richtung des oben in Fig. 1 eingetragenen Pfeiles von rechts nach links und daran anschließend in umgekehrter Richtung von links nach rechts abgetastet. Hierbei werden.' jeweils drei Zonen 1, 2, 3 bzw. 4, 5, 6 unterschieden.- Es sei bemerkt, daß gegebenenfalls auch mehr als drei Zonen vorgesehen sein können, wenn dies zur Unterscheidung der abgelesenen Zeichen durch ihre differenzierten Impulse vorteilhafter ist. Im unteren Teil der Fig. 1 sind die Differentialquotienten -j- für beide Abtastrichtungen wiedergegeben, die durch Pfeilspitzen gekennzeichnet sind. Man erkennt, daß innerhalb der einzelnen Zonen 1, 2, 3 bzw. 4, 5, 6 charakteristische, differenzierte Impulse auftreten. Diese kann man nach folgendem Schlüssel zusammenstellen.

Kein Impuls innerhalb einer Zone ο

Positiver Impuls innerhalb einer Zone . . 1

^a5 Negativer Impuls innerhalb einer Zone . . 2 Positiver und negativer Impuls innerhalb

einer Zone 3

Nach diesem Schlüssel ergibt sich z. B. für die Ziffer 3 folgende Impulszusammenstellung:

	I	TabeUe I	3	4	.5	6
Zone	2	2	I	3	3	3
Impuls	3

Wie sich aus der Zusammenstellung der differenzierten Impulse in Fig. 2 ergibt, treten für die meisten der Schriftzeichen ο bis 9 am Anfang und am Ende gleichartige, differenzierte Impulse auf. Diese Impulse tragen somit zur Unterscheidung der Ziffern nicht ohne weiteres bei und können daher unberücksichtigt bleiben. Danach würde sich für die Ziffer 3 folgendes Impulsschema ergeben :

Tabelle II

Zone	I	2	3	4	5	6
Impuls	0	3	O	2	3	I

In Fig. 2 sind die Differentialquotienten- für den geometrischen Verlauf der Ziffern o, 1, 2, 3 usw. bis 9, die zugleich den Impulsbildern entsprechen, dargestellt. Hieraus ergibt sich für die Verschlüsselung sämtlicher Ziffern bei Auslassung der im rechten Teil der Fig. 2 mit eingetragenen Anfangs- und Endimpulse folgender Impulsplan:

TabeUe III

Ziffer	I	2	Zc 3	jne 4	5	6
O	0	O	0	0	0	0
I	0	0	0	0	0	I
2	0	O	2	«	0	I
3	O	3	0	2	3	I
4	2	2	0	0	I	0
5	(O)I	2	0	2	I	0
6	I	2	0	0	0	0
7	0	(2)0	0	0	I	I
8	O	3	0	0	3	0
9	0	0	0	2	I	0

Der Impulsplan nach Tabelle III läßt erkennen, daß für jedes abgelesene Zeichen eine eindeutige Zuordnung von differenzierten Impulsen gegeben ist, die sich in der Impulszahl für jedes abgelesene Zeichen in dem Vorzeichen der einzelnen Impulse oder durch den Zeitpunkt des Auftretens der differenzierten Impulse innerhalb des Abtastintervalles eines Zeichens unterscheidet. In der Aufstellung nach der vorstehenden Tabelle III sind — wie gesagt — die Anfangs- und Endstellen nicht berücksichtigt. Werden diese Stellen auch noch mit erfaßt, so gewinnt man weitere charakteristische Unterscheidungsmerkmale, die, insbesondere beim Ablesen von Buchistabearzeichen, Bedeutung erlangen können. In der Tabelle III soll das Symbol »M« andeuten, daß der differenzierte Impuls je nach der Schreibweise des abzulesenden Zeichens unbestimmt ist. Die in der Tabelle mit einer Klammer versehenen Ziffern weisen auf eine Mehrdeutigkeit hin, die ebenfalls von der Schreibweise der abzulesenden Ziffer abhängig ist.

In Fig. 3 ist eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ohne die später zu beschreibende Auswerteinrichtung schematisch dargestellt. Im Zeichenfeld F der Anordnung nach Fig. 3 befindet sich z. B. die abzulesende Ziffer 3. Diese wird von der Lichtquelle L beleuchtet und auf dem Schirm eines an sich bekannten BiIdwandlerikonoskops B mit Hilfe einer Linse Ό abgebildet. Im Bildwandlerikonoskop B entsteht dabei ein Elektronenbild der Ziffer 3, das durch den Elektronenstrahl St abgetastet wird. Die bei der Abtastung des Elektronenbildes entstehenden Impulse sind an der Siignalplatte 5" der Röhre B abnehmbar. An die Signalplatte 6" ist eine Verstärkerschaltung V ι und an diese bei P1 eine RC-Schaltung als Zeitkonstantenglied angeschlossen. An das Zeitkonstantenglied RC schließt sich bei P 2 das in Fig. 3 a dargestellte Auswertgerät an. Der zur Differentiation dienende Zeitkreis besteht aus dem Kondensator C und dem Widerstand R und hat eine entsprechend kleine Zeitkonstante. Die differenzierten Impulse werden zwischen dem Kon-

densator C und dem Widerstand R bei P 2 abgenommen.

Die Anordnung nach Fig. 3 wird nun zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in folgender Weise benutzt: Damit der Elektronenstrahl St im Bildwandlerikonoskop B eine Abtastbewegung ausführt, müssen den beiden StrahlsV lenksystemen A1 und A 2 zeitlich veränderliche Ablenkspannungen, z. B. Sägezahnspannungen, zugeführt werden, derart, daß dem Elektronenstrahl St die bei P1 hinter dem Verstärker Vx entnommenen Bildimpulse überlagert werden, so daß sich im Punkt P ι durch die Zusammenführung von Bildimpulsspannung und Ablenkkippspannung ein aus diesen beiden Spannungen resultierendes Potential bildet. Vor der Überlagerung findet noch eine Begrenzung der Bildimpulse in einer nicht besonders dargestellten Beschneidungseinrichtung statt.

Damit ergibt sich nun folgender Ablauf im Wirkungsmechanismus der Anordnung nach Fig. 3. Der Elektronenstrahl St führt unter Steuerung durch die mit dem Schaltungspunkt P1 verknüpfte Horizontalablenkschaltung für das Plattenpaar A 1 und durch die Vertikalablenkschaltung für das PlattenpaarA2 eine schnelle, z.B. oben beginnende und nach unten langsamer auswandernde, von rechts nach links hin- und von links nach rechts rücklaufende Bewegung auf dem Abtastfeld JT der Röhre B aus, bis er auf eine Stelle des Elektronenbildes der Ziffer 3 trifft. Die Ablenkschaltungen für A ι und A 2 und die Verbindung des Schaltungspunktes P ι mit der Horizontalablenkschaltung ist in Fig. 3 nicht besonders dargestellt. Im Falle des Beispiels sei angenommen, daß der rücklaufende Strahl abgedunkelt ist, so daß nur der hinlaufende Strahl einen Bildimpuls auslösen kann. Der beim Auflaufen des hinlaufenden Strahles auf das Elektronenbild entstehende Bildimpuls wird der horizontalen Ablenkspannung bei P1 überlagert, derart, daß die horizontalen Bewegungen des Strahles unmittelbar zum Stillstand kommen, d. h., der überlagerte Impuls verhindert während der Impulsdauer ein weiteres Anwachsen der Sägezahnspannung. Sobald der Strahl die Kontur des Elektronenbildes wieder verläßt, z. B. infolge der weiterhin bestehenden langsamen Vertikalablenkung, dann verschwindet auch der Bildimpuls wieder, und die Horizontalablenkspannung steigt wieder an bis zum erneuten Auftreffen des Elektronenistr-ahles St auf die Kontur des Elektronenbildes, die nunmehr der vorhergehenden Auftreffstelle benachbart ist. Dieses Spiel wiederholt sich laufend, so daß der Strahl St infolge der beiden Ablenkspannungen und der der schnelleren Ablenkspannung entgegenwirkenden Bildimpulsspannung praktisch der Kontur des Elektronenbildes der Ziffer 3 folgt. Die dabei aus der schnelleren Ablenkspannung und der Bildimpulsspannung resultierende Spannung spiegelt in ihrem zeitflo liehen Verlauf den geometrischen Verlauf desElektronenbildes der Ziffer 3 wieder. Das gilt auch für den zeitlichen Potentialverlauf des mit der Horizontalablenkschaltung verknüpften Punktes P1, der dem geometrischen Verlauf der abgelesenen Ziffer entspricht, so daß in den Differentiator CR ein schriftzeichenförmiger, im Falle des Beispiels ein dreiförmiger Strom einfließt und dort differenziert wird.

Bei der bis jetzt beschriebenen Strahlführung hat der Abtaststrahl St das Elektronenbild der Ziffer 3 in den drei Zonenfeldern 1, 2, 3 (Fig. 1) verfolgt. Die Zonenbereiche 4, 5 und 6 sind bei der rückläufigen Strahlführung von unten nach oben gegeben, d. h. wenn die langsamere Vertikalablenkspannung von ihrem Spitzenwert wieder auf den Ausgangswert zurückgeht. Der Elektronenstrahl St folgt auch hier wieder in entsprechender Weise, allerdings in Gegenrichtung durch das Eingreifen der Bildimpulse in die Horizontalablenkspannung, der Kontur des Elektronenbildes der Ziffer 3.

Das Verfahren nach der Erfindung ist vorstehend für ein rechtwinkliges Koordinatensystem beschrieben worden. Man kann statt dessen auch ein schiefwinkliges Koordinatensystem verwenden und dabei den Winkel zwischen den Achsen der Schräge der Schriftneigung entsprechend wählen. In gleicher Weise kann man auch ein Polarkoordinatensystem zugrunde legen. In diesem Falle wäre es zweckmäßig, den Polwinkel zwangsweise vorzugeben. Der Radiusvektor würde sich genau wie die Koordinate χ beim Auftreten eines Bildimpulses ausbilden. Welches Koordinatensystem man wählt, hängt im einzelnen von der Wahl der Mittel zur Durchführung des Erfindungsgedankens ab.

An Hand der Fig. 3 a sei nunmehr die Auswertung der in der Anordnung nach Fig. 3 bei P 2 entnommenen differenzierten Impulse beschrieben. Das in Fig. 3 a dargestellte Auswertgerät enthält im linken Teil eine Torschaltung, darunter einen Kommutator K, nachstehend auch Zonenkommutator genannt, und im rechten Teil eine dem Impulsplan nach Tabelle III angepaßte -Diodenmatrixschaltung. An die Ausgänge der Diodenmatrix sind die Gitter von Elektronenröhren B für die Weiterverarbeitung der einzelnen Impulse, z. B. in einem nicht besonders dargestellten Anzeige- oder Steuerorgan, angeschlossen. Diodenmatrix und Torschaltung sind durch an sich bekannte Triggerkreise Γ (für »Triggerkreis« ist in der Fachsprache auch die Bezeichnung »Eccles-Jordan-Schaltung« oder »Flip-Flop-Schaltung« gebräuchlich) miteinander gekoppelt.

Entsprechend den sechs Abtastzonen i, 2, 3, 4, 5 und 6 der Fig. 1 und 2 sind in der Schaltung nach Fig. 3 a sechs Kanäle 1 bis 6 vorgesehen. Jeder Kanal besteht aus einer Doppelleitung. Durch entsprechende Polung der in diese Leitungen eingefügten Dioden D erreicht man, daß von jeder Doppelleitung eines Kanals z. B. die obere Leitung für die positiven und die untere Leitung für die negath'en, differenzierten Impulse durchlässig ist. Damit aber der von P 2 kommende und über den Verstärker V2, in die Auswertschaltung der Fig. 3 a einlaufende differenzierte Impuls nicht in alle Kanäle, sondern nur in denjenigen Kanal einlaufen kann, zu dem er zonenmäßig nach dem Impulsplan

der Tabelle III gehört, ist die Freigabe der Kanäle noch durch den Zonenkommutator K steuerbar.

Der Zonenkommutator K besteht aus einem Triggerring, der im Falle des Beispiels entsprechend den sechs Abtastzonen der Fig. ι und 2 aus sechs Triggerstufen besteht. Dieser Kommutator K gibt synchron mit der für die Zonenaufteilung maßgebenden Vertikalablenkspannung der Bildwandlerikonoskopröhre B (Fig. 3) die Dioden D' bzw. D" in den einzelnen Kanälen der Torschaltung (Fig. 3 a) frei. Die einzelnen Triggerkreise des Zonenkommutators K werden zu diesem Zweck von der Vertikalablenkspannung gesteuert.

Der Kommutator K hat in den sechs Triggerstufen ι bis 6 für jede dieser Triggerstufen zwei Ausgangsleitungen 1' und 1" bzw. 2' und 2" bzw. 3' und 3" usw. bis 6' und 6" mit wechselndem Potential infolge des bistabilen Verhaltens jeder Triggerstufe. Hat z. B. die Triggerausgangslei-

zo tung 1' ein Potential von + 150 Volt, so nimmt die Ausgangsleitung 1" ein Potential von + 50 Volt an. Hat im anderen Betriebszustand dieser Triggerstufe ι deren Ausgangsleitung 1" ein Potential von + 50 Volt, so weist die andere Ausgangsleitung 1" ein Potential von + 150 Volt auf (vgl. die neben den Leitungen 1', 1"; 2', 2"; 3', 3" usf. eingetragenen Rechteckimpulsdiagramme).

Diese beiden Betriebszustände sind in sämtlichen sechs Triggerstufen möglich und im Synchronismus mit der Vertikalablenkspannung derBildwandlerikonoskopröhre B von Stufe zu Stufe, d. h. von Zone zu Zone umschaltbar. Die Ausgangsleitungen 1', 2', 3', 4', 5' und 6' des Kommutators K sind über Widerstände an die Anodenleitungen der für positive, differenzierte Impulse durchlässigen Dioden D' und die Ausgangsleitungen 1", 2", 3", 4", 5" und 6" über Widerstände an die Kathodenleitungen der für die negativen, differenzierten Impulse durchlässigen Dioden D" angeschlossen.

An der Leitung α -liegt eine feste Spannung von + 160 Volt und an der Leitung b eine feste Spannung von +40 Volt. Diese Leitungen sind Speiseleitungen für die Dioden D' und D", und zwar liegen jeweils die Kathoden der für die positiven,

differenzierten Impulse durchlässigen Dioden D' über ©inen Widerstand an der Leitung a, d. h.-also .an 160 Volt, und die Anoden der für die negativen, differenzierten Impulse durchlässigen Dioden D" •über einen Widerstand an der Leitung b, d. h. also an 40 Volt.

Eine Diode D' der Torschaltung ist somit nur stromdurchlässig, wenn zu gleicher Zeit einerseits ein positiver, differenzierter Impuls., von P 2 und V 2 herrührend, vorliegt und andererseits die Anodenleitung dieser Diode D' von der Ausgangsleitung des Kommutators K ein Potential von + 150 Volt aufgeprägt bekommt. Desgleichen ist eine Diode D" der Torschaltung in Fig. 3 a nur dann stromdurchlässig, wenn gleichzeitig ein negativer, differenzierter Impuls von P 2 und V 2 kommend einfließt und die Kathodenleitung von D" über die Ausgangsleitung des Kommutators K ein Potential von + 50 Volt erhält.

Im Falle des Beispiels fließt der Torschaltung nach Fig. 3 a bei der Ablesung der Ziffer 3 gemäß Impulszeitplan (Tabelle III) im Ableseintervall 4 (Zone 4) ein negativer Impuls zu. In diesem Zeitintervall hat nur die Triggerstufe 4 des Zonenkommutators K einen Betriebszustand, in welchem die eingestrichene Ausgangsleitung + 150· Volt und die zweigestrichene Ausgangsleitung + 50 Volt hat. In allen anderen fünf Triggerstofen ist das Potential der eingestrichenen Ausgangskitungen + 50 Volt und das der zweigestrichenen Ausgangsleitungen + 150 Volt. Der in der vierten Ablesezone gebildete differenzierte, negative Impuls kann somit nur über die untere Leitung des Kanals 4 über die Diode D" laufen. Der längs der Kontur der Ziffer 3 geführte Strahl St tritt nun in die Ablesezone 5 ein. Gleichzeitig schaltet sich der Kommutator K, da er synchron mit der Ablenkbewegung des Strahles St in der ^-Richtung läuft, um eine Stufe weiter, so daß jetzt die fünfte Triggerstufe als einzige einen Betriebszustand aufweist, in der die eingestrichene Ausgangsleitung 2' ein Potential von +150 Volt und die zweigestrichene Ausgangsleitung 2" ein Potential von + 50 Volt hat. Außerdem werden in der fünften Ablesezone gemäß Impulsplan ein positiver und ein negativer, differenzierter Impuls erzeugt. Der positive Impuls läuft zufolge der augenblicklichen Betriebsstellung des Kommutators K über die Diode D' des Kanals 5 und der negative Impuls über die Diode D" des gleichen Kanals 5. In entsprechender Weise findet die Impulseinführung in den sechsten Kanal nach dem Übergang des Strahles in die nächste Ablesezone 6 bei gleichzeitig sich weiterschaltendem Kommutator K statt. Liefert die Differentiation in einer Ablesezone (z. B. Zone 2 im Falle der Ablesung einer 2) keinen Impuls, dann bleibt natürlich der entsprechende Kanal der Torschaltung leer.

Jede Leitung der Kanäle 1 bis 6 endet hinter der Diode D' bzw. D" und einem Kondensator an einem mit T in Fig. 3 a bezeichneten Triggerkreis. Im Falle des Ausführungsbeispiels sind somit zwölf Triggerkreise Ti bis T12 vorgesehen, mit denen die vorstehend beschriebene Torschaltung mit der nachstehend noch zu beschreibenden Speicherdiodenmatrixschaltung gekoppelt ist.

Die in der Zeichnung neben dem Bezuigszeichen T angegebenen Bezeichnungen 0, + und — besagen folgendes: Ein Triggerkreis hat bekanntlich die Eigenschaft, daß von seinen beiden Aulsgängen der eine potentialmäßig hoch (im Falle des Ausführungsbeispiels + 150 Volt) und der andere potentialmäßig niedrig (im Falle des Beispiels 1+ 50 Volt) liegt. Nach der Umschaltung des Triggers in den anderen Betriebszustand durch einen von außen zugeführten Steuerimpuls liegt umgekehrt der eine Ausgang potentialmäßig niedrig (+50 Volt) und der andere Ausgang potentialmäßig hoch (+ 150 Volt). Das Bezugsizeichen 0 soll in der Zeichnung andeuten, daß eine Leitung ¹O an denjenigen Ausgang eines Triggers T angeschlossen ist, der in der Ruhestellung (wenn kein Impuls

aufgetreten ist) potentialmäßig hochliegt. Die mit + bezeichnete Leitung liegt potentialmäßig hoch, wenn ein positiver Impuls aufgetreten ist. Die mit — bezeichnete Leitung liegt potentialmäßig hoch, wenn ein negativer Impuls vorhanden ist.

Die Speicherdiodenmatrix enthält ein System sich kreuzender Leitungen. Die in Fig. 3 a horizontal verlaufenden Leitungen sind mit'O oder + oder — bezeichnet. An jeder dieser Null-, Plus- und Minusleitungen liegt links eine Ausgangsklemme der zwölf Trigger Ti bis T12, so daß im Falle des Ausführungsbeispiels insgesamt vierundzwanzig Horizontalleitungen vorhanden sind.

Die Speichermatrixschaltung enthält ferner zehn in der Fig. 3 a vertikal gezeichnete Leitungen o, i, 2 bis 9, die nachstehend als Ziffernleitungen bezeichnet sind und über die ■ Widerstände Wi zu den Gittern der Endröhren E führen. Die Horizontal-

*o leitungen und die Ziffernleitungen ο bis 9 sind durch Dioden D1 nach Maßgabe des Impulsplanes der Tabelle III derart überbrückt, daß die Anoden der Dioden D1 an die Ziffernleitungen ο bis 9 und und die Kathoden der Dioden Di entweder an eine Nulleitung oder an eine Plusleitung oder an eine Minusleitung der Ausgänge der Trigger T angeschlossen werden. An den entsprechenden Stellen u des Impulsplanes (Tabelle III) sind Dioden nicht vorgesehen.

Für die Wirksamkeit der Diodenmatrix ist der Zonenkommutator K zusätzlich noch mit weiteren Triggerstufen ausgerüstet. Zu dem sechsfachen Triggerring des Kommuitators K gehören noch die Triggerstufe Ko und die Triggerstufe STi. Die Triggerstufe Ko wird eingenommen, bevor die

Ziffernablesung erfolgt, und die Triggerstufe ST1

Tabelle IV

der Ringschaltung schaltet nach beendeter Ablesung eines Zeichens die Betriebsspannung für die gesamte Ausgangsdiodenmatrix ein. Die in der Zeichnung mit 6"T 2 bezeichnete Stufe soll lediglich eine Pufferstufe zu ST1 darstellen. Sie liefert für den Zustand, in welchem die Endröhren E keinen Strom liefern sollen, über einen sehr hohen Widerstand W1 eine Spannung von 50 Volt, dagegen im eingeschalteten Zustand der Endröhren E über den Widerstand Wi eine Spannung von 150 Volt.

Die Steuerspannung für die Endröhre E wechselt damit je nach dem Betriebszustand der Triggerstufe STi zwischen 50 und 150 Volt. Bei 50 Volt ist die Röhre E absolut gesperrt (da das Kathodenpotential der Röhre E auf etwa 100 Volt liegt), während sie bei 150 Volt leitend ist. Der Widerstand W 2 hat den Zweck, den Gitter strom der Röhre E klein zu halten.

Im Falle des Beispiels, d. h. bei der Ablesung einer 3, sind nach der Ablesung aller sechs Zonen laut Impulsplan (Tabelle III) in die Kanäle 1 und 3 der Torschaltung keine Impulse, in die Kanäle 2 und 5 je ein Plus- und ein Minusimpuls, in den Kanal 4 ein Minusimpuls und in den Kanal 6 ein Plusimpuls eingelaufen. Da somit von den beiden Triggerstufen T ι und T 2 keine Impulse auf genommen wurden, liegen deren Nulleitungen potentialmäßig hoch. In die Triggerstufe T 3 fällt ein positiver und in die Triggerstufe T 4 on negativer Impuls ein, so daß für T 3 die Plusausgangsleitung und für T 4 die Minusausgangsleitung potentialmäßig hochliegen usf. Insgesamt ergibt sich nach der Ablesung einer 3 folgende Einstellung des Speichers T1 bis T12.

Speicher:

Ti

- 0

+

T4

T5

Γ6

τη

Γ8

T9

Γιο

Γ Ii

Γ 12

hohes Potential liegt auf Leitung

0

—

b

O

O

+

+

O

Alle diejenigen der Matrixdioden D1, die kathodenseitig an den in der Tabelle IV angegebenen Leitungen der angegebenen Speicher liegen, haben, für sich betrachtet, mit ihren von ST 2 gespeisten Anoden gleiches Potential. Liegen nun an einer der potentialmäßig hochliegenden Ziffernleitungen ο bis 9 nur solche Dioden Di, deren Kathoden infolge der Stellung der Speicher Ti bis T 1.2 ebenfalls potentiiahnäßig hochliegen, dann hält sich auch das Potential dieser Ziffernleitung auf dem von ST 2 aufgeprägten hochliegenden Potential. Dies, trifft nun .für den- Fall der Tabelle IV infolge der in Anpassung an den Impulsplan der Tabelle III aufgebauten Diodenmatrix nur für die Zifferndeitung 3 zu, so daß nur die der Ziffernleitung 3 der Diodenmatrix zugeordnete Endröhre E leitend werden kann.

Wäre aber vorschriftswidrig z. B. im Kanal 6 der Torschaltung der positive Impuls ausgeblieben, dann würde die von Tu ausgehende Plusleitung

ein niedriges Potential (50 Volt) aufweisen. Die Folge wäre, daß dann die'zwischen der Ziffernleitung 3 und der PKssausgangsleitung von Tu liegende Diode leitend wird und das Potential der Ziffernleitung 3 auf 50 Volt zusammenbricht und damit die an der Ziffernleitung 3 liegende Endröhre E gesperrt bleibt.

Grundsätzlich wird in allen jenen Ziffernleitungen die ihnen von ST 2 aufgeprägte Spannung von 150 auf 50 Volt zusammenbrechen, wo auch nur eine einzige der angeschlossenen Dioden D1 leitend wird. Der Widerstand W1 ist so hoch gewählt, daß der durch eine leitende Diode D1 verursachte Kurzschluß sich nicht auf die Pufferstufe ST 2 auswirken kann.

Wenn die Stellung des Kommutators K von ST1 nach Ko wechselt, werden auch die Speicher T1 bis T12 wieder gelöscht, d.h. in die Ausgangsstellungen gebracht. Als Ausgangsstellung ist derjenige Betriebszustand der Triggerspeicher T1 bis

Γ12 bezeichnet, in dem die Ausgangsnulleitung auf 150 Volt liegt. Die Löschleitung ist in Fig. 3 a durch die mit einem Pfeil versehene Leitung Lö angedeutet.

Die Ausgänge der Trigger T sind — wie bereits erwähnt — mit den Steuerleitungen für die einzelnen Ziffern ο bis 9 verbunden. Diese Verbindungen müssen rückwirkungsfrei ausgeführt sein, damit keine unerwünschten Querverbindungen auftreten können, die zu einer Fehlanzeige führen würden. Eine derartige rückwirkungsfreie Verbindung ist z. B-.- durch die Verwendung der Dioden D ι gegeben. Aus dem Schaltschema in Fig. 3 a ist ersichtlich, daß entsprechend dem Impuilsplan eine eindeutige Zuordnung der Ziffernleitungen zu den sechs Impulskanälen gegeben ist. Wenn nuir an einer Stelle in jeder Ziffernleitung die Verbindung nicht vorhanden ist, dann ist diese Leitung gesperrt.

Die Ausgänge der Ziffernleitungen sind z. B. an die Gitter von Elektronenröhren E geführt und bewirken die Weiterverarbeitung der einzelnen Impulse. Wenn es sich nur um eine Anzeige handelt, so genügt es beispielsweise, in den Anodenkreisen dieser Röhren Anzeigeorgane in Form von Glimmlampen od. dgl. vorzusehen. Im anderen Falle sind in den Anodenleitungen Steuereinrichtungen wie Relais usw. für ziffernanzeigende Elemente angeordnet.

Beim Aufbau der Diodenmatrix in Anpassung an den Impulsplan, kann man in den Fällen u zwei Dioden an der betreffenden Stelle auslassen, da hier sowohl ein Positiv- als auch ein Negativimpuls oder überhaupt kein Impuls auftreten kann. In den Fällen der durch eine Klammer in der Tabelle III angedeuteten Mehrdeutigkeiten kann eine Diode von zweien entfallen. Die u- und Klammerstellen beeinträchtigen, wie die Tabelle III erkennen läßt, in keiner Weise die Eindeutigkeit der Gesamtkodifxzierung. Es wäre in dieser Hinsicht ohne weiteres möglich, auch noch mehr u- und Klammerstellen entsprechend den verschiedenartigen Formen der Schriftzeichen zuzulassen, wovon aber im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Gründen der besseren Übersicht abgesehen wurde.

An Hand der Fig. 4, 5, 5 a und 6 sei nachstehend eine weitere Ausführungsform für das Verfahren nach der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungisform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen in der Art der Erzeugung der dem Differentiator (RC in Fig. 3 a) zuzuführenden schriftzeichenförmigen Spannung. Die Abtastung des Elektronenbildes des identifizierenden Zeichens erfolgt dabei nach Art eines Fernsehrasters. Beim Auftreffen des Sägezahnhinlaufes auf eine Stelle der Zeichenkontur tritt jedesmal ein Bildimpuls auf. Die während der gesamten Abtastung auftretenden Bildimpuilse werden amplitudenmäßig vom Augenblickswert der Sägezahnstrahlablenkspannung abhängig gemacht, der im Zeitpunkt des Auftreffens des Strahles (St in Fig. 3) auf eine Stelle der Zeichenkontur gerade vorhanden ist (vgl. hierzu Fig. 4). In der Fig. 4 sind diese Augenblickswerte der Sägezahnablenkspannung Us bzw. Us' durch die mit breiter Strichstärke eingetragenen Linien A, B, C, D, E und F bzw. Ä, B', C₁ D', E' und F' angegeben. Auf diese Augenblickswerte werden die zu: den Zeitpunkten a, b, c, d, e umd / auftretenden Bildimpulse unter der Einwirkung der Sägezahnablenkspannung Us bzw. Us' beschnitten, so daß aus der Einwirkung der Sägezahnablenkspannung Bildimpulse von der Größe A, B, C, D₁ E und F bzw. A', B', C, D', E' und F' resultieren. Auf diese Weise werden die von der 'unteren Kante weiter entfernt liegenden Bildpunkte durch größere Amplituden und die in der Nähe der unteren Bildkante liegenden Bildpunkte durch kleinere Amplituden wiedergegeben.

In Fig. 4 ist im oberen Teil die Sägezahnablenkspannung Us und im unteren Teil die hierzu in Gegenphase liegende Sägezahnablenkspannung Us' dargestellt, die sich beide auf den Bezugslinien O aufbauen. Die Höhe der zu modifizierenden Bildimpuilse wird von der Entfernung des Bildpunktes von der Bildkante abhängig gemacht, indem die Bildimpulse mit der schnellen Sägezahnablenkspan nung überlagert werden. Vor der Überlagerung werden die Bildimpulse in einer Beschneidungseinrichtung begrenzt. Andererseits wird die Höhe der Bildimpulse von der Entfernung von der anderen 'Bildkante durch Überlagerung mit der 9<> Sägezahnablenkspannung Us' in umgekehrter Phase abhängig gemacht. Tastet man das Zeichen in beiden Längsrichtungen ab, so erhält man in der einen Richtung immer höhere Impulse, je weiter rechts im Bild der Bildpunkt liegt, und im anderen Falle, je weiter links im Bild der Bildpunkt liegt.

In Fig. 5 und 5 a sind die Verhältnisse angedeutet, wie sie bei der Abtastung einer ganzen Zahlenfigur auftreten. In Fig. 5 ist eine »6« dargestellt, die durch die Sägezahnspannung Us abge- ^ls>o tastet wird. In dieser Figur sind die von der Abtastspannung abgetasteten Bildpunkte mit ihren zugehörigen Amplituden aufgezeichnet. In Fig. 5 a sind die Amplituden der gleichen' Bildpunkte dargestellt, die sich durch Überlagerung mit der in 10g Gegenphase befindlichen Sägezahnspannung Us' ergeben und genau spiegelbildlich zu den Amplituden der Fig. 5 verlaufen. Man ersieht aus diesen beiden Figuren, daß die höchsten Amplituden bei der Fig. 5 den obenliegenden Teil der Ziffer 6 er- "° fassen, während in der Fig. 5 a durch die höchsten Amplituden in jedem Fall die am weitesten untenliegenden Teile der Ziffer 6 erfaßt werden. Wenn man nun sämtliche Impulse einer Diodengleichrichterschal tung etwa nach Fig. 6 zuführt, die mit ng einer Diode Di und einem Zeitkonstantenglied R_t C₁ versehen ist, erhält man bei geeigneter Bemessung der Werte R₁ und C,- einen Verlauf der Spannung in der Leitung L₁, der ungefähr der Umhüllenden entspricht, die durch die höchsten Amplituden ge- lao geben ist. Man gewinnt also für die Spannungen nach Fig. 5 einen für die obere Hälfte der Ziffer 6 charakteristischen Spannungsverlauf und für die Spannungen der Fig. 5 a einen der 'unteren Hälfte der Ziffer 6 entsprechenden Verlauf der Spannungen, die man einem zweiten Diodenkreis gemäß

Fig. 6 zuführt. Diese Schaltungsart im Verein mit der Sägezahnabtastung ist also imstande, die gleichen Spannungen zu· liefern, wie die Spannungen mit der oben beschriebenen Abtastmethode, bei welcher der Abtaststrahl zwangläufig das Ziffernzeichen verfolgt.

Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kommen als elektrooptisch« Mittel Fotozellen oder insbesondere Ikonoskope in Frage. Die

ίο Auswerteinrichtuxigen können je nach dem vorgesehenen Zweck Schreibeinrichtungen oder Rechenmaschinen, Telegrafen, Lesemaschinen, Stanzapparate für Lochkartenmaschinen u. dgl. sein. Sie können auch Auswerteinrichtungen für aufgezeichnete Kurven wie Barometer- odier Indikatordiagramme oder aber Steuerkurven für Werkzeugmaschinen, Textilmaschinen und ähnliches darstellen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die charakteristischen Krümmungen, Knicke, Anfangs-, End- und Umkehrpunkte der abgetasteten Linienzüge erfaßt werden. Hierfür ist besonders die Bildung des Differentialquotienten geeignet, der ja, wie aus der Differentialgeometrie bekannt ist, den Kurvenverlauf charakterisiert.

Claims (18)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Ablesen, insbesondere zum lichtelektrischen Ablesen von Schriftzeichen,

   z. B. von Ziffern oder Buchstaben oder von Linienzügen, Kurven oder Diagrammen, durch zeitabhängiges Abtasten, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit der Abtastung, insbesondere optischen Abtastung, des zu identifizierenden Zeichens zeitlich entsprechend der äußeren Formgebung des jeweils abgetasteten Zeichens sich ändernde elektrische Ströme oder Spannungen gebildet werden, so daß der zeitliche Verlauf der Amplitude dieser Ströme oder Spannungen eine Nachbildung der äußeren Formgebung dieses Zeichens aufweist und daß diese elektrischen Ströme oder Spannungen in einem Differentiator (CR)₁ insbesondere einem elektrischen Zeitkonstantenglied, entsprechend der dort (CR) durchgeführten Differentiation Impulse erzeugen, welche nach Anzahl oder Vorzeichen oder nach Maßgabe des Zeitpunktes ihres Entstehens im Abtastintervall des Zeichens als Kriterium für das jeweils abgelesene Zeichen bei der Umwandlung in eine dem abzulesenden Zeichen entsprechende Steuer- oder Anzeigegröße benutzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster (St) automatisch den Konturen des zu identifizierenden Zeichens nachgeführt wird und .dabei gleichzeitig aus der Regelgröße für die automatische Nachführung Ströme oder Spannungen abgeleitet werden, deren zeitlicher Verlauf den Konturen des zu identifizierenden Zeichens entspricht.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenksteuerung des das zu identifizierende Zeichen abtastenden Strahles (Λ) ein elektrischer Impuls gegengeschaltet wird, der jedesmal dann aus- 6g gelöst wird, wenn der Abtaststrahl (St) bei seiner Abtastbewegung auf die Konturen des zu identifizierenden Zeichens trifft.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der in der Ablenksteuerung wirksamen Spannung oder dem dort wirksamen elektrischen Strom und dem dieser Spannung bzw. Strom gegengeschalteten elektrischen Impuls eine elektrische Spannung oder elektrischer Strom resultiert, deren bzw. dessen zeitlicher Verlauf den Konturen des zu identifizierenden Zeichens entspricht.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch eine zeitlich veränderliche Ablenkspannung (U₃, U/) rasterartig über das das abzulesende Zeichen enthaltende Abtastfeld (F) geführte Abtaster jedesmal dann einen elektrischen Zeichen- bzw. Bildimpuls auslöst, wenn der Abtaster auf die Konturen des Zeichens trifft, und daß dieser Zeichen- bzw. Bildimpuls amplitudenmäßig vom Augenblicksiwert der Ablenkspannung abhängig gemacht wird, der im Zeitpunkt des Auftreffens des Abtasters auf eine Stelle der Zeichenkontur gerade vorhanden ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der während des Abtastvorganges ausgelöste Bildimpuls unter der Einwirkung der veränderlichen Ablenkspannung (U₃) amplitudenmäßig auf einen Wert beschnitten wird, der dem Augenblickswert (A, B, C, D, E, F) der Ablenkspannung (U₃) im Zeitpunkt (a, b, c, d, e, f) der Bildimpulsauslösung entspricht.
7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, ioo dadurch gekennzeichnet, daß die jn einem zweiten Abtastvorgang ausgelösten Bildimpulse einer Ablenkspannung (U/) überlagert werden, die zur Ablenkspannung (U₃) des ersten Abtastvorganges gegenphasig ist.
8. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Augenblickswert der Ablenkspannung (U₃, U/) amplitudenmäßig abhängig gemachten Bildimpulse einem Integrator (D,·, C₁, i?,·) zugeführt werden.
9. 9.· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Berücksichtigung der Schriftneigung bei der Festlegung des Koordinatensystems, nach welchem die Abtastbewegungen erfolgen.
10. 10. Vorrichtung zuir Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zeichenabtastung eine Kathodenstrahlröhre (B) mit automatischer Ablenkung des Auftreffpunktes des Kathodenstrahles (Sf) dient.
11. 11. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zeichenabtastung eine Bildwandlerikonoskopröhre (B) dient, in der das Elektronenbild des zu identifizierenden

    Zeichens durch den Elektronenstrahl (St) abgetastet wird.
12. 12. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich-.net, daß der Integrator aus einer Parallelschaltung eines Kondensators (C₁) und eines Widerstandes (Ri) besteht, der eine Spitzendiode (£>,·) vorgeschaltet ist.
13. 13. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (L₁) des Integrators (D₁, C₁, Ri) mit dem· Eingang (P 1) des Differentiators (C, R) verbunden; ist.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torschaltung den Differentiator (C, R) mit einem Speichersystem (T 1 bis T12) verbindet.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleitumgen

    ao (0, +, —) der Speicher (Ti bis Γ12) mit den

    Steuerleitungen (o bis 9) für die Steuer- oder Anzeigeorgane, von denen jedes einem bestimmten Schriftzeichen zugeordnet ist, über Dioden (D₁) zu einer Matrix bzw. Auewählschaltung verknüpft sind.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix während des Ableseintervalls blockiert ist und nach beendeter Zeichenabtastung durch einen vom Kommutator (K, ST i, ST2) ausgelösten Steuervorgang freigegeben wird.
17. 17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschung der Speicher (Γι bis Ti2) vom Kommutator (K, ST1, Ko) gesteuert wird.
18. 18. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Differentiator (C, R) entnommenen differenzierten Impulse einer Torschaltung zugeführt werden, deren Durchlaßbereiehe von einem mit der Zeichenabtastung synchron laufenden Kommutator (K) steuerbar sind.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschrift Nr. 646 658.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    |$ 609 529/302 5.56 (609 694 11.56)