ITRM20110370A1 - Sistema stilo-tavoletta grafica per la presentazione ed il confronto della firma biometrica autografa. - Google Patents

Description

“SISTEMA STILO-TAVOLETTA GRAFICA PER LA PRESENTAZIONE ED IL CONFRONTO DELLA FIRMA BIOMETRICA AUTOGRAFAâ€

______________________________________________________________________ DESCRIZIONE

Settore cui attiene l’invenzione

L’invenzione fa riferimento in generale ai dispositivi elettronici di controllo dell’autenticità della firma autografa. Più in particolare essa fa riferimento alle tecniche ed ai relativi dispositivi di autenticazione della firma con una verifica, in tempo reale, in base al confronto con una firma prememorizzata in modalità elettronica. L’invenzione à ̈ specificamente adatta per l’analisi del tracciato della firma che viene eseguito dalla persona nel momento in cui appone la firma stessa.

Stato della tecnica

Nel campo dell’elettronica sono in uso da molti anni delle tavolette grafiche che permettono di acquisire, trasformandolo in formato digitale, il disegno o la scrittura tracciati con uno stilo sulla superficie della tavoletta. Esistono anche delle tavolette specializzate per l’acquisizione della firma, che sono in grado di registrare, oltre alla forma della firma, la velocità istantanea dello stilo e la pressione istantanea esercitata sulla punta, detti anche “dati biometrici†della firma. Questi dati biometrici sono molto difficili da imitare, quindi sono usati dagli esperti grafologi per formulare affidabili perizie sulla validità delle firme digitalizzate.

Sono note tecniche in cui la firma viene rappresentata graficamente con un tratto più o meno spesso: dove la velocità delle penna à ̈ più bassa viene usato un tratto più grosso, e dove la velocità à ̈ più alta un tratto più sottile. Analogamente si rappresenta la pressione, usando un tratto più grosso dove la pressione à ̈ maggiore e un tratto più sottile dove à ̈ minore. Lo spessore variabile del tratto imita la distribuzione dell’inchiostro di una firma apposta su carta: infatti la minore velocità della penna o la maggior pressione permettono una maggiore deposizione d’inchiostro e, viceversa, la maggiore velocità della penna o la minore pressione riducono la deposizione d’inchiostro.

Un altro dispositivo noto prevede la riproduzione di un diagramma di pressione e velocità su un sistema di coordinate cartesiane in funzione del tempo, a partire dall’istante d’inizio di tracciatura della firma e fino alla fine della tracciatura stessa.

Gli strumenti citati permettono al grafologo, nel corso della spesso laboriosa indagine relativa ad una perizia, di visualizzare e di verificare i dati biometrici di una firma, ma non permettono una presentazione immediata e facilmente comprensibile in pochi istanti, quale à ̈ ad esempio quella che serve ad un impiegato di banca per valutare, alla presenza del cliente, se la firma apposta sulla tavoletta à ̈ conforme ad uno specimen depositato in precedenza.

Come esempio di combinazione degli attuali dispositivi si veda il brevetto US6307955 (B1) “Electronic signature management system†. Quanto descritto certamente raggiunge lo scopo di dare validità probatoria alla firma digitalizzata, ma rimane un problema la difficoltà di lettura dei dati biometrici registrati. Infatti un essere umano à ̈ perfettamente in grado di vedere e riconoscere nei minimi dettagli la forma della firma, ma non à ̈ in grado di valutare contemporaneamente anche i dati di velocità e pressione istantanee, che sono registrati elettronicamente come sequenze di numeri.

Sono noti attualmente soluzioni dei sistemi penna-tavoletta grafica per l’autenticazione della firma che si basano anche sul rilevamento della pressione, ma tali penne che funzionano in base all’utilizzo di trasduttori solitamente di tipo capacitivo e/o induttivo sono gravemente sensibili al rumore esterno di tipo luminoso ed elettromagnetico. Esso va a influenzare la stessa tipologia di trasduzione induttivo/capacitiva su cui si basa il rilevamento. Inoltre tali soluzioni non prevedono procedure di autocalibrazione e di inseguimento dello zero al variare delle condizioni ambientali (ad es. temperatura ) e con l’invecchiamento.

Il brevetto US 2005/0207653 tratta di una serie di tecniche per la rappresentazione, la caratterizzazione e il confronto di variabili che sono inerenti la scrittura al momento in cui viene prodotta una firma autografa. Il presupposto su cui si basa il trovato, fondamentalmente, à ̈ che uno studio efficace può essere effettuato soltanto in base a calcoli differenziali così come in base ad elementi di tipo statistico. Viene fatto riferimento a una specifica interpretazione della firma considerandone una collocazione su un piano X,Y e introducendo una coordinata Z che indica la forza (la pressione) esercitata dalla punta della penna che sta scrivendo. Le quattro variabili (le coordinate x e y, la forza e la velocità) considerate in funzione del parametro fondamentale tempo permettono di associare un contenuto informativo distintivo alla firma rilevata. Sulla base di queste premesse sono stabilite una serie di valutazioni statistico descrittive che fanno riferimento al singolo segmento di curva continuo, attraverso la definizione di una equazione intrinseca tenendo conto dei parametri quali i punti di tangenza inversa nel quadrante specifico. Altre modalità di rappresentazione prevedono la caratterizzazione della linea sulla base della funzione distribuzione e/o densità di parametri-variabili, oppure la distribuzione circolare(angolare) e le corrispondenti densità. Tali valutazioni sono approfondite su base statistico descrittiva basandosi sull’entropia così come il confronto su distribuzioni lineari relative all’approssimazione statistica tipo Watson a due campioni oppure Kramer Von Mises. Nonostante l’abbondanza di parametrizzazioni sul tipo di approccio probabilistico, non viene mai fornita l’implementazione reale di un dispositivo che permetta la realizzazione dei metodi introdotti né tantomeno ne à ̈ definito il processo di calibratura e regolazione per l’immunità al rumore.

Il brevetto US 6307955 tratta di un sistema per il confronto della firma autografa che à ̈ composto da una penna con relativa tavoletta grafica, un circuito temporizzatore che ad intervalli predeterminati di tempo rileva le informazioni sulla tavoletta, e un elaboratore interfacciato con la tavoletta. L’elaboratore à ̈ programmato per rilevare una serie di coordinate durante lo spostamento manuale della penna/stilo sulla tavoletta, per memorizzare l’insieme di coordinate, in sequenza, come firma elettronica conservando allo stesso tempo la relazione tra le coordinate memorizzate ed altri parametri quali l’accelerazione e la pressione associati alla penna. Sono previste le funzionalità atte a confrontare la firma elettronica con la firma di riferimento, eseguite dal computer che ha un display di tipo grafico preconfigurato per mostrare simultaneamente la firma rilevata al momento e la firma di riferimento prememorizzata. In questo brevetto à ̈ previsto che per ciascun segmento delle linee/curve componenti la firma si mostrino dei relativi frammenti con ampiezze proporzionali alla velocità della penna così come à ̈ previsto che siano mostrate sul display segmenti di firma con spessore proporzionale alla pressione esercitata sulla penna.

Sono note peraltro una serie di penne-stilo con memoria che operano in base alla pressione esercitata. Il brevetto GB 2412154 fa riferimento a una penna che rileva e configura una registrazione, in memoria, relativa ai dati digitali rilevati, in cui la penna prevede la trasmissione del segnale acquisito per mezzo di un sensore di pressione attraverso un accoppiamento induttivo.

Il brevetto CA 1114189 fa riferimento a un sistema di verifica dell’autenticità della firma che impiega un particolare tipo di penna. Detto dispositivo comprende un’unica struttura in cui viene rilevata fondamentalmente la pressione esercitata sulla penna stessa per mezzo di sensori di pressione su di essa predisposti. Sono inoltre previsti due accelerometri disposti ortogonalmente per rilevare le accelerazioni di detta penna durante la scrittura della firma. In sostanza il sistema di rilevazione della pressione interlavora con due sensori disposti distanziati in modo che le loro deflessioni diano origine a una grandezza proporzionale alla pressione, ma indipendente dall’angolo della pressione stessa esercitata sullo stilo.

Il brevetto FR 2805211 tratta invece di una penna-stilo con un sensore a filo il quale rileva un segnale elettrico continuo - sulla base di variazioni di resistenza -il cui valore à ̈ rappresentativo della forza esercitata sulla prima terminazione del filo elettrico. In questo ambito viene poi specificato che una funzionalità dedicata provvede a fornire una forza preregolabile di calibratura che à ̈ applicata preliminarmente allo stilo prima di rilevare la scrittura e la relativa pressione. E’ evidente da questa serie di esemplificazioni riportate dai documenti brevettuali anteriori, che l’utilizzo del parametro pressione per definire univocamente gli elementi caratterizzanti la firma autografa sia un principio acquisito e di comune impiego nel settore.

La soluzione proposta nella presente domanda di brevetto à ̈, però, fondamentalmente diversa nell’utilizzo del parametro pressione in quanto fa riferimento a delle caratteristiche di filtratura e di elaborazione che permettono di ottenere un segnale elaborato che ne permette una rappresentazione e ne permette di individuare le variabili legate specificamente alla firma autografa con una radicale immunità nei confronti dei disturbi ambientali e delle derive termiche.

Lo scopo della presente invenzione à ̈ di risolvere il problema legato alla presentazione contemporanea della forma della firma, della pressione istantanea e della velocità istantanea e permettere una valutazione veloce della conformità della firma con quella di una firma di riferimento, senza la necessità di una laboriosa verifica grafologica.

E’ un ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire un sistema stilotavoletta grafica per la presentazione ed il confronto della firma autografa che comprenda le procedure di autocalibrazione e di inseguimento dello zero con l’invecchiamento dei componenti e al variare delle condizioni ambientali di temperatura ed umidità.

E’ ancora scopo della presente invenzione quello di fornire un sistema stilotavoletta grafica per la presentazione ed il confronto della firma autografa che utilizzi i vincoli geometrici dell’apparato per eliminare le componenti elettromagnetiche dovute a riflessioni luminose indesiderate, a disturbi ambientali ed altre cause.

E’ infine scopo della presente invenzione quello di fornire dei dispositivi di rilevazione e di presentazione grafica per il confronto della firma che rispondano ai requisiti di elevata sicurezza e che si basino sull’impiego di tecnologie e protocolli noti e standard nell’ambito delle tecnologie elettroniche anche al fine di facilitarne la manutenzione e migliorarne l’affidabilità pur mantenendone il costo accessibile.

Questi ed altri scopi che saranno chiari nel corso della descrizione sono ottenuti mediante dei dispositivi e delle relative tecniche di utilizzo le cui caratteristiche funzionali sono riportate nelle rivendicazioni allegate.

Sintesi dell’invenzione

Il dispositivo di firma à ̈, analogamente alla tecnica preesistente, costituito da una tavoletta grafica formata da un display a cristalli liquidi al quale à ̈ sovrapposto un digitalizzatore trasparente. Il digitalizzatore à ̈ in grado di acquisire, oltre alla forma della firma nelle coordinate X,Y del piano della tavoletta, anche la velocità istantanea dello stilo e la pressione istantanea esercitata sullo stilo dalla mano di chi scrive (dati biometrici). Il metodo ed i relativi dispositivi oggetto dell’invenzione intervengono dopo il completamento dell’acquisizione della firma, per presentare, sullo stesso display della tavoletta o opzionalmente su un secondo computer, o display, l’immagine tridimensionale fedele filtrata da eventuali disturbi ed ottenuta combinando forma, velocità e pressione.

Il trovato fa riferimento quindi ad un apparato che in modalità elettronica attua la rilevazione e l’elaborazione, la rappresentazione, il confronto e l’identificazione di una firma autografa. La rilevazione prevede particolari operazioni di filtratura dei dati acquisiti. Di qui attraverso l’analisi di variabili preconfigurate rappresentate in modalità grafica, tridimensionale, sono posti in atto i seguenti principi:

- La forma della firma à ̈ riprodotta in due dimensioni (X e Y), esattamente come sul piano della tavoletta, o come sarebbe sul piano della carta per una firma tradizionale,

- La velocità istantanea à ̈ riprodotta usando un tratto di spessore variabile: spessore maggiore dove la velocità à ̈ minore e viceversa

- La pressione istantanea à ̈ riprodotta usando la terza dimensione dello spazio grafico (Z): maggiore à ̈ la pressione, maggiore à ̈ l’altezza con cui viene rappresentato il tratto.

Il risultato, Ã ̈ una rappresentazione di immediato effetto ottico.

Secondo un primo aspetto della presente invenzione viene realizzata una penna con un sensore ottico in grado di rilevare la pressione esercitata dalla persona che sta scrivendo sulla tavoletta grafica. Il sensore ottico à ̈ accoppiato ad una molla per cui ciascun piccolo movimento della punta viene poi rilevato a livello di variazione luminosa da un sensore ottico di pressione, misurando la distanza rispetto alla sezione in metallo riflettente che à ̈ contenuta nel corpo della penna. La comunicazione del segnale rilevato avviene tra penna e tavoletta attraverso un cavetto di connessione.

A sua volta la tavoletta grafica tramite una porta USB à ̈ collegata a un Pc. Nella tavoletta à ̈ contenuto un processore che acquisisce oltre che la posizione della penna sullo schermo, mediante tecnica nota tipo touch screen, anche ulteriori informazioni quali la pressione esercitata sulla penna, la velocità della penna conferita da chi sta firmando, ecc.

Tali segnali rilevati sono convertiti in digitale e per ogni punto di cui si compone la firma vengono misurate le corrispondenti grandezze rilevate. La microtemporizzazione istante per istante di detti segnali à ̈ attuata per mezzo del clock del processore.

La realizzazione della penna ha richiesto un significativo sforzo realizzativo per fornire un sensore con prestazioni nuove ed ottimali sotto il profilo della pulizia del segnale elaborato e relativamente all’immunità al rumore. Di qui, strutturalmente, essa à ̈ stata riprogettata da zero anche nella meccanica e nella struttura cilindrica. Essa risulta oggetto di tutta una serie di regolazioni che partendo da soluzioni tipicamente meccaniche (viti, dado-bullone, accoppiamento a filettatura o ad incastro, ecc.) va a stabilire delle caratteristiche di calibratura fine fondamentali quali la sollecitazione minima (forza minima), e la sensibilità di fondoscala, in ultimo, la distanza tra il sensore e la superficie riflettente.

Il visualizzatore à ̈ un display tipo touch screen su cui si presentano le clausole da firmare. Man mano che il cliente - per esempio in banca - firma sulla tavoletta grafica, gli si presenta la prima firma con lo spessore variabile in base alla pressione e contestualmente, se richiesto, può essere mostrata la propria firma tridimensionale originaria, prememorizzata, allo scopo di attuare il confronto. Vale a dire che il bancario ha la possibilità, in contemporanea, in tempo reale, una volta che la persona ha finito di scrivere, di valutare l’identicità e le differenze tra le due firme (quella memorizzata e quella apposta al momento): ciò in quanto sono state adottate le misure più idonee per la riproduzione fedele ed immune dai disturbi della firma prodotta.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione sarà meglio compresa dalla lettura della descrizione che segue fornita puramente in via di esempio e realizzata facendo riferimento ai disegni, in cui:

FIGURA 1 Ã ̈ uno schema a blocchi generale del sistema penna/tavoletta grafica secondo la presente invenzione;

FIGURA 2 Ã ̈ uno schema a blocchi del microcontrollore;

FIGURA 3 Ã ̈ una vista in sezione longitudinale della penna-stilo con sensore di pressione;

FIGURA 4 Ã ̈ uno schema circuitale di massima di un amplificatore a guadagno e offset programmabile;

FIGURA 5 Ã ̈ una vista assonometrica della tavoletta per firma biometrica;

FIGURA 6 Ã ̈ una vista esemplificativa di un frammento di firma (un carattere) visualizzato in base alla soluzione descritta.

DESCRIZIONE DELLE REALIZZAZIONI PREFERITE

Schema a blocchi generale

Come si può vedere dallo schema a blocchi allegato in Fig. 1, la tavoletta à ̈ formata da un microcontrollore 10 collegato al computer host 16 per mezzo di un’interfaccia USB. Il microcontrollore 10 comanda un display grafico a colori 11, del tipo TFT; sulla superficie del display à ̈ presente un digitalizzatore (touch panel) di tipo resistivo, tramite il quale il microcontrollore 10 acquisisce la firma apposta sul pannello. Il microcontrollore 10 tramite il touch panel acquisisce anche altre azioni dell’utente, quali ad esempio la pressione di tasti visualizzati sullo schermo: funzione keypad e pinpad = tastierino per introdurre codici numerici, quale ad esempio il PIN di carte di pagamento.

Per acquisire la pressione istantanea esercitata dalla persona che firma, la penna 7 à ̈ di tipo sensibile alla pressione. Il segnale elettrico proveniente dalla penna à ̈ amplificato e messo in scala per mezzo di un amplificatore a guadagno ed offset programmabili. Offset e guadagno sono programmati dallo stesso microcontrollore 10 in base a parametri ricavati in una fase di calibrazione automatica iniziale.

Schema a blocchi del microcontrollore

Il microcontrollore 10 comprende diversi sottoassiemi, in base a quanto evidente dallo schema a blocchi di Fig. 2.

Come si vede dallo schema, oltre al normale equipaggiamento di memoria flash 21 per il programma e di memoria RAM 22 per i dati, il microcontrollore 10 dispone di una memoria dati 23 addizionale, non volatile di tipo flash, usata per memorizzare i coefficienti di calibrazione ed altri dati non volatili quali ad esempio le immagini che debbono essere visualizzate sullo schermo 31 in certe circostanze.

Il microcontrollore dispone inoltre di un controller grafico 38 in grado di pilotare direttamente un display grafico di tipo TFT a colori. Il controller grafico 38 ricava l’immagine da visualizzare da una memoria video 24, condivisa con il microcontrollore.

Il convertitore A/D 25 serve ad acquisire i dati dal touch panel 11 e dalla penna 7 sensibile alla pressione.

Per il touch panel 11, il microcontrollore 10 ricava dinamicamente la presenza di una pressione sullo schermo e, se questa à ̈ presente, ricava le coordinate X,Y del punto premuto. Si ricavano quindi la successione dei punti premuti durante la firma, man mano che la firma viene depositata, ed essa à ̈ visualizzata sullo schermo, come un “inchiostro elettronico†.

Per la penna 7, il microcontrollore 10 ricava il dato istantaneo di pressione e lo associa alle coordinate X,Y di ogni punto premuto.

I dati biometrici fondamentali di una firma sono la velocità e la pressione istantanea registrate durante l’operazione di firma.

Il temporizzatore viene usato per eseguire periodicamente l’operazione di acquisizione ad intervalli fissi, tipicamente 2,5 millisecondi, corrispondenti a 400 acquisizioni al secondo. Il microcontrollore registra, ad ogni acquisizione, se la penna 7 à ̈ appoggiata alla superficie e, se sì, registra le coordinate del punto premuto e la pressione esercitata sulla penna. La successione delle registrazioni così effettuate rappresenta una fedele ricostruzione della forma della firma (coordinate X,Y di ogni punto), della pressione istantanea (pressione misurata ad ogni punto) e della velocità istantanea. La velocità non à ̈ registrata perché viene facilmente ricavata come rapporto tra la distanza percorsa da un punto al successivo (ricavata con il teorema di Pitagora) e il tempo tra un punto e il successivo, che come si à ̈ detto à ̈ costante e pari a 2,5 millisecondi. Anche la durata delle pause nella scrittura à ̈ fedelmente registrata; infatti le pause sono rappresentate da un certo numero di acquisizioni senza pressione della penna sulla superficie; il numero dei punti senza pressione moltiplicato per l’intervallo di acquisizione rappresenta la durata di ogni pausa.

L’interfaccia USB permette una veloce comunicazione bidirezionale tra la tavoletta e il computer host 16; i dati della firma possono essere trasmessi in tempo reale al computer man mano che sono acquisiti.

Amplificazione e condizionamento del segnale di pressione

La Fig. 4 mostra il funzionamento dell’amplificatore 30 del segnale proveniente dalla penna.

Come si vede dallo schema, il segnale della penna 7 (corrente di collettore del fototransistor 20) à ̈ terminato su un resistore variabile (Potenziometro digitale offset) che trasforma la corrente in una tensione che decresce all’aumentare della corrente. La regolazione del potenziometro digitale 21 permette l’aggiustamento del punto di riposo (zero) del circuito, per compensare la variabilità delle corrente di riposo dovuta a piccole differenze dimensionali e di sensibilità del sensore ottico della penna. Il segnale à ̈ poi amplificato da un amplificatore operazionale 23 in configurazione non invertente, che ha un guadagno regolabile per mezzo del Potenziometro digitale guadagno 24. Il segnale amplificato va ad un convertitore A/D 25 interno al microcontrollore; dopo la conversione, il segnale di pressione à ̈ trattato in modo digitale. Va notato che il segnale convertito decresce con l’aumentare della forza: il microcontrollore 10 provvede ad effettuare una semplice sottrazione per cambiare il segno della variazione.

La caratteristica dell’amplificatore à ̈ quella di permettere una taratura automatica del sensore di pressione, sia una prima volta in fase di produzione della tavoletta, sia nel caso di sostituzione successiva della penna. Infatti i due potenziometri digitali 21 e 24 sono resistori controllati dal microcontrollore 10 e sono di tipo non volatile, quindi anche togliendo e ripristinando tensione al circuito non si perde la taratura.

- Autocalibrazione

Un altro elemento che conferisce caratteristiche di versatilità al sistema à ̈ l’intercambiabilità della penna. Difatti à ̈ possibile che la penna si rompa e debba essere sostituita. Per questo motivo à ̈ previsto un sistema automatico per la calibratura della penna. Di fatto à ̈ l’elettronica della tavoletta che con il relativo processore, permette una forma di autocalibratura. Quando si deve cambiare la penna sono previste delle procedure funzionali di preconfigurazione e taratura in cui viene richiesto, in una “fase 1†di rilasciare la penna, di qui stabilendo lo zero. Poi con una “fase 2†viene richiesto di tenere premuta con tutta la forza la penna stessa, derivandone la calibratura del fondoscala. In base a tale rilevazione, il processore della tavoletta, una volta memorizzati lo zero e il fondoscala, ne tiene conto per il calcolo dei valori di pressione associati al processo di firma autografa.

La calibrazione, eseguita solo su richiesta, si compone, quindi, di due fasi distinte: calibrazione di zero e calibrazione di guadagno.

Nella calibrazione di zero, nel display 11 della tavoletta compare un messaggio che chiede all’utente di lasciare libera la penna 7, cioà ̈ di non esercitare alcuna forza sulla punta. Il microcontrollore 10 legge il segnale di pressione e regola, per successive approssimazioni, la resistenza del potenziometro di offset, fino ad ottenere un valore di segnale predeterminato. Memorizza quindi la posizione del potenziometro in memoria non volatile.

Nella calibrazione di guadagno, nel display della tavoletta 11 compare un messaggio che chiede all’utente di tenere la penna 7 premuta al massimo, cioà ̈ di mandare a fondo scala il sensore di forza. Il microcontrollore 10 legge il segnale di pressione e regola, per successive approssimazioni, la resistenza del potenziometro di guadagno 24, fino ad ottenere un valore di segnale predeterminato. Memorizza quindi la posizione del potenziometro in memoria non volatile, terminando così la procedura di calibrazione.

Va notato che il circuito elettronico può essere realizzato in numerose diverse configurazioni, realizzando comunque funzioni equivalenti.

Inseguimento dello zero

Un ulteriore elemento che conferisce caratteristiche di versatilità al sistema à ̈ l’inseguimento dello zero di pressione. Difatti il sensore può avere delle derive durante la giornata (caldo, freddo, umidità etc.). Per questo motivo una parte del firmware à ̈ dedicata a tener conto, di come si sposta, a lungo termine, il segnale di zero, mentre l’utente non sta firmando. In pratica viene ricalcolata la linea base, vale a dire la linea a zero di pressione man mano che passa il tempo.

Difatti sia i componenti elettronici, sia quelli meccanici della penna 7 e dei circuiti collegati sono soggetti a variazioni con le condizioni ambientali (ad es. temperatura) e con l’invecchiamento. Una variazione della sensibilità della penna à ̈ particolarmente sgradita perché, in caso di diminuzione, l’utente à ̈ costretto a premere forte sulla penna per riuscire a scrivere; in caso di aumento, la penna “scrive†anche se non si esercita pressione sulla punta. Per compensare automaticamente le variazioni di sensibilità, la tavoletta dispone di un sistema di “inseguimento di zero†realizzato nel firmware del microcontrollore 10.

Quando la penna 7 à ̈ presumibilmente a riposo (cioà ̈ quando il segnale à ̈ al di sotto di una certa soglia), il programma accumula la lettura del sensore in una “media trascinata†calcolata su tempi dell’ordine di diversi minuti. La media non risente della variazioni veloci del segnale, anche di quelle dovute ad un’operaione di firma, ma si adegua nel corso del tempo alle lente variazioni del segnale della penna a riposo. Il segnale di riposo così mediato viene sottratto dal segnale utile, che risulta indipendente dalle variazioni lente (dell’ordine dei minuti), pur riproducendo fedelmente le variazioni veloci (dai millisecondi ad alcuni secondi) che sono quelle che interessano per la misura dinamica della pressione di firma. La funzione di media trascinata à ̈ realizzata con funzionalità di basso livello per mezzo di operazionali. Il circuito in grado di effettuare la media fra più tensioni di ingresso, à ̈ una combinazione di circuiti sommatori. Si ottiene il circuito mediatore (averager) scegliendo opportunamente il rapporto tra la resistenza di retroazione e quelle uguali degli ingressi.

La stessa funzione può essere ottenuta con strumenti firmware per mezzo di una procedura, tipo in linguaggio C, sotto riportata:

if (press<MIN_PRESS)

{

if (pZ==0) // first turn

{

pressZ=press;

pressZ=pressZ<<16; // start with a good mean approx

}

else

{

pressZ=pressZ-(pressZ>>16)+press; // dragged mean (x 65536) for pressure zero

}

}

La procedura à ̈ eseguita ad ogni nuova acquisizione di pressione. Se la pressione à ̈ al di sotto della soglia MIN_PRESS, la media à ̈ calcolata moltiplicando la media precedente per (1-1/65536) e sommando la nuova pressione appena acquisita. Secondo la teoria delle serie matematiche, la media trascinata converge nel tempo ad un valore pari a 65536 volte la pressione media. Tale valore viene quindi diviso per 65536 ottenendo la pressione media, che poi à ̈ sottratta dalla lettura utile di pressione. Solo nel primo giro di acquisizione (tavoletta appena accesa) la media trascinata viene inizializzata ad un valore pari a 65536 volte la prima lettura di pressione, per rendere il funzionamento immediato senza dover attendere la convergenza della media.

Filtraggio digitale della posizione della penna

Per quel che riguarda i dispositivi di filtratura trattasi di componenti in origine di tipo puramente elettronico ma che hanno richiesto una certa complessità elaborativa per permettere di ottenere funzioni particolari con le prestazioni di accuratezza e fedeltà desiderate.

Il sistema con i sensori cui si fa riferimento va considerato nel contesto delle condizioni in cui si visualizza un’immagine sul display (tipo un’immagine a colori movimentata), per cui succede che il digitalizzatore, a livello di touch screen, risenta di tutto quello che si vede come background. Se vi sono interferenze tra le immagini video e la rilevazione del segnale tracciato dalla penna succede che la forma della firma visualizzata sullo schermo viene disturbata, deformata, si rilevano sensibilmente le interferenze/oscillazioni dovute alla presenza di altre immagini. Di qui verrebbe riprodotto un contenuto della firma diverso da quello effettivo.

Per questo motivo à ̈ stato proposto sia un sistema di posizionamento orientato della tavoletta grafica regolabile manualmente sia un sistema di filtraggio digitale implementato sul firmware nella tavoletta che opera sui dati in ingresso al fine di tagliare le frequenze che disturbano. Tale sistema di filtri ha rilevato sorprendentemente una propria efficacia nella fedele visualizzazione della configurazione tridimensionale della firma.

Difatti mentre ci si aspetta che il livello di precisione che viene associato all’estensione tridimensionale del segnale non debba, in prima istanza, dipendere da disturbi elettromagnetici, invece con un segnale rilevato in particolari condizioni geometriche del sistema di acquisizione, opportunamente filtrato, si à ̈ riscontrata l’efficacia proprio dal punto di vista della riproduzione e nella corrispondenza rispetto al segnale tridimensionale memorizzato.

Più in particolare durante l’acquisizione delle firma, il segnale di posizione X,Y ricavato dal digitalizzatore à ̈ soggetto a disturbi vari, che possono venire dalla stessa quantizzazione del segnale digitale ma anche da fonti estranee, quale ad esempio l’interferenza indotta dalla tensione della rete elettrica a 50/60Hz (praticamente onnipresente) e l’interferenza elettromagnetica tra il display e il touch panel ad esso sovrapposto. Le interferenze sulla posizione rappresentano un disturbo nella visualizzazione della firma, che può apparire leggermente “dentellata†, “frastagliata†o “tremolante†. Per evitare questo disturbo, i valori acquisiti per le coordinate X,Y dei punti che costituiscono la firma sono sottoposti ad un filtraggio digitale, realizzato dal firmware del microcontrollore con un meccanismo di “media trascinata†simile a quello descritto per l’inseguimento di zero, ma di gran lunga più veloce. La media, realizzata su un alto numero di acquisizioni/secondo, permette la visualizzazione della firma ripulita dai disturbi, ma non fa perdere i dettagli utili della firma stessa.

In una realizzazione ad elevate velocità, viene considerata la soluzione esclusivamente HW del componente media per mezzo di operazionali. Il circuito in grado di effettuare la media fra più tensioni di ingresso, à ̈ una combinazione di circuiti sommatori. Si ottiene il circuito mediatore (averager) scegliendo opportunamente il rapporto tra la resistenza di retroazione e quelle uguali degli ingressi.

Sono per altro note soluzioni firmware specifiche la cui relativa implementazione à ̈ evidente al tecnico del ramo.

Il codice C esemplificativo che realizza questa funzione à ̈ riportato nel seguito : / Smoothing algorithm - Xn = Xn-1*(1-1/4) result

// Converges to result * 4, smoothing is about on the previous 10 values

// (a step settles to 90% after 9-10 samples).

result = (GetMaxX() * (result - _calXMin)) / (_calXMax - _calXMin); //PF if (DragX==-1)

DragX=4*result; // init mean the first time

else

DragX=DragX-(DragX>>2)+result; // compute dragged mean

Come si vede, la media trascinata à ̈ realizzata con un fattore (1*1/4), quindi essa filtra solo le frequenze più alte del segnale lasciando inalterate quelle che realmente fanno parte della firma. Il codice à ̈ qui riportato per la coordinata X; per la coordinata Y à ̈ del tutto analogo.

Penna sensibile alla pressione

La penna 7 sensibile alla pressione à ̈ stata appositamente sviluppata per questa applicazione.

Va premesso che fondamentalmente non à ̈ rilevata la pressione sulla tavoletta, bensì la pressione della penna.

In altri termini, anche se normalmente si parla di “pressione†, più propriamente la penna misura la forza esercitata sulla punta, che à ̈ opposta alla forza esercitata dalla penna sulla superficie di scrittura. Nel seguito i termini “forza†e “pressione†sono usati in modo equivalente. Trattasi in pratica della trasposizione dell’esame effettuato dal grafologo, che va ad analizzare l’inchiostro della firma (più si preme e più si lascia inchiostro sulla carta).

La penna non contiene inchiostro, che à ̈ validamente sostituito dall’ “inchiostro elettronico†rappresentato dalla visualizzazione nel display dei punti premuti. Essa à ̈ formata da un corpo 1 all’interno del quale può scorrere la punta di scrittura. Una molla 3 rappresenta l’elemento antagonista della forza esercitata sulla punta. In base alla legge delle molle elastiche, una molla ha una deformazione proporzionale alla forza esercitata su di essa, quindi la punta di scrittura 6 ha un piccolo movimento proporzionale alla forza. Il movimento viene rilevato da un sensore ottico a riflessione 5 che à ̈ formato da un diodo emettitore di luce infrarossa (LED) e da un fototransistor. Un elemento riflettente 4, in metallo e fissato alla parte mobile, riflette la luce del LED verso il fototransistor. La corrente che attraversa il fototransistor à ̈ tanto più alta, quanto più l’elemento riflettente à ̈ vicino al sensore ottico 5. Di conseguenza, la corrente attraverso il fototransistor à ̈ proporzionale allo spostamento della punta della penna, che a sua volta à ̈ proporzionale alla forza esercitata sulla punta. Misurando la corrente che attraversa il fototransistor si ottiene così la misura della forza esercitata dalla mano sulla penna, pari alla forza esercitata dalla penna sulla superficie di scrittura. Come si può vedere dalla figura, gli elementi mobili sono tra loro avvitati, in modo da permettere la taratura della penna in fase di produzione. In particolare, l’elemento 2 della figura permette la regolazione della forza esercitata a riposo sulla molla, che à ̈ la forza minima al di sopra della quale inizia lo spostamento della parte mobile. Tale forza minima rappresenta la “sensibilità†della penna: al di sotto di questa sensibilità, la penna non rileva alcuna scrittura, al di sopra inizia a scrivere. L’elemento 36 à ̈ il passacavo che fissa il cavetto di collegamento tra la penna e la tavoletta.

La realizzazione mostrata nella Fig. 3 à ̈ solo una delle tante possibili; in particolare il corpo della penna può essere realizzato in forme e materiali diversi e il collegamento tra i vari elementi, anziché con filettature, può essere realizzato con incastri o altri sistemi, senza uscire dall’ambito di protezione del brevetto. Come già descritto à ̈ necessario ed à ̈ prevista un’operazione di calibratura continua. Il processore sa che a un certo punto la penna dovrebbe essere a zero, la vede fuori zero e, lentamente, interviene con la dovuta correzione.

Comunicazione con il computer host

La tavoletta, durante l’acquisizione di una firma, può inviare al computer host i dati della firma man mano che vengono raccolti. Come si à ̈ detto, la digitalizzazione avviene al ritmo costante di 400 acquisizioni al secondo; per ogni acquisizione la tavoletta acquisisce e invia al computer host i dati di un punto della firma:

- Posizione X

- Posizione Y

- Pressione (o meglio forza sulla penna)

- Tempo

Il dato “Tempo†assieme ai dati di posizione X e Y rendono possibile il calcolo della velocità istantanea, che può essere fatto dalla tavoletta o dal computer host (anche in un secondo momento).

Una delle caratteristiche della firma à ̈ che esistono momenti “di pausa†durante i quali la penna à ̈ sollevata dal foglio. La presenza di queste fasi e la durata di ognuna sono facilmente ricavabili dai dati, perché si presentano dei punti con pressione zero, oppure tra due punti successivi trascorre un tempo superiore all’intervallo di acquisizione: il tempo trascorso tra due punti à ̈ dato dalla differenza tra il dato “Tempo†del secondo e il dato “Tempo†del primo.

Sono possibili e previste anche estensioni nei parametri acquisiti, che possono comprendere tra l’altro l’inclinazione della penna nei vari assi e la sua rotazione. La tavoletta, oltre ad acquisire e visualizzare la firma, à ̈ in grado di visualizzare immagini e testo inviate dal computer host 16 alla tavoletta 11 per mezzo dell’interfaccia USB.

Un apposito protocollo di comunicazione, di tipo proprietario, governa lo scambio di dati tra la tavoletta e il computer host. Per mezzo di questo protocollo avviene lo scambio dei dati, quali quelli della firma mentre viene acquisita e quelli delle immagini e testo scaricati dal computer host e visualizzati dalla tavoletta.

Visualizzazione 3D

La tavoletta può visualizzare la firma in due modi:

- Durante l’acquisizione, in modalità “2D†o “inchiostro elettronico†: presenta la firma in modo del tutto simile a quello che si avrebbe scrivendo su un foglio di carta, in modo da rendere l’operazione di firma piacevole e intuitiva. In questa modalità, la firma à ̈ rappresentata man mano che viene apposta, con un tratto variabile secondo la pressione esercitata sulla penna: una pressione maggiore produce un tratto più spesso ed una pressione minore un tratto più sottile, proprio come avviene sulla carta. Inoltre, sempre analogamente a quanto avviene con la carta, se la penna à ̈ tenuta inclinata il tratto à ̈ più sottile di quello che si ha tenendo la penna dritta (ortogonale alla superficie di scrittura): infatti la penna misura la componente della forza nelle direzione dell’asse della penna stessa. A parità di forza normale esercitata dalla mano, la componente assiale dipende dal coseno dell’angolo di inclinazione della penna, quindi à ̈ massima quando la penna à ̈ ortogonale alla superficie e diminuisce all’aumentare dell’inclinazione. - Dopo l’acquisizione, in modalità “3D†o “grafologica†: come descritto nella domanda di brevetto MI2010A001245 a nome PRB depositata il 7/7/2010 “Metodo per la presentazione dei dati biometrici di una firma†, la firma à ̈ visualizzata come un solido tridimensionale, con uno spessore inversamente proporzionale alla velocità istantanea e una profondità proporzionale alla pressione. Come premesso, in pratica, il metodo per presentare graficamente una firma digitalizzata, permette di visualizzare contemporaneamente forma della firma, velocità istantanea dello stilo e pressione istantanea esercitata sullo stilo. Difatti esso permette di presentare la forma della firma in due dimensioni (X e Y), esattamente come sul piano della tavoletta, o come sarebbe sul piano della carta per una firma tradizionale. Inoltre viene riprodotta la velocità istantanea con un tratto di spessore variabile: spessore maggiore dove la velocità à ̈ minore e viceversa.

Una caratteristica fondamentale à ̈ il fatto di riprodurre la pressione istantanea, come riportato in Fig. 6, usando la terza dimensione dello spazio grafico (Z o altezza): maggiore à ̈ la pressione, maggiore à ̈ l’altezza con cui viene rappresentato il tratto. Per cui la firma digitalizzata à ̈ visualizzata come un solido tridimensionale.

Successivamente all’acquisizione della firma la rappresentazione tridimensionale della stessa permette di visualizzarne la rappresentazione anche o alternativamente in un display o computer addizionale.

La firma risultato di cui si può vedere l’esempio in Fig. 6 à ̈ una rappresentazione di immediato effetto ottico in cui essa appare come un solido tridimensionale. Con le normali e diffuse tecniche di trasformazione grafica tridimensionale, l’immagine può essere ruotata nei vari assi o ingrandita in modo da poterne visualizzare la parti nascoste o minute. Anche per un operatore privo di esperienza in campo grafologico à ̈ semplice ricavare un parere abbastanza attendibile sulla validità di una firma, confrontandone l’immagine tridimensionale con quella di una firma, sempre tridimensionale, di riferimento.

La visualizzazione, con possibilità di ingrandimento e rotazione, permette al grafologo una verifica accurata e veloce della firma, paragonandola ad una firma di riferimento ottenuta con lo stesso tipo di tavoletta.

Le stesse modalità di visualizzazione possono essere rese disponibili anche nel computer host collegato tramite interfaccia USB con la tavoletta: la prima anche durante l’acquisizione della firma, la seconda al termine dell’acquisizione.

Caratteristiche costruttive

La tavoletta, di cui si vede un disegno di massima nella Fig. 5, presenta alcune caratteristiche costruttive originali.

La forma piatta della superficie superiore e la rientranza della parte inferiore permettono di montare la tavoletta in due modi alternativi:

- Appoggiata sul piano di un tavolo, come di consueto per i dispositivi di questo tipo.

- Incassata nel piano di un tavolo: nel piano si ricava un’apertura in cui la tavoletta viene introdotta, lasciando visibile solo la superficie superiore che diventa una “continuazione†del piano del tavolo. Questo posizionamento rende la firma più piacevole e fedele a quella che sarebbe apposta su un foglio di carta appoggiato sul tavolo perché elimina il disagio e la distorsione della forma della firma che invece à ̈ inevitabile quando la superficie di firma à ̈ alta ed inclinata rispetto al piano del tavolo.

La stessa forma piatta permette un’altra caratteristica originale: la possibilità di sostituire facilmente tutta la superficie superiore della tavoletta, che viene realizzata per mezzo di un film flessibile autoadesivo e stampato dal retro, in cui la zona del display à ̈ lasciata trasparente. Questa caratteristica permette all’operatore finale di sostituire la superficie della tavoletta quando diventa consumata per la normale usura oppure in seguito a graffi accidentali.

Dal punto di vista della presenza di segnali spuri, à ̈ necessario far riferimento ad un ambiente illuminato tipo lo sportello di una banca con diversi fonti di luminosità.

La differenza di fase tra n sorgenti luminose naturali o fra sorgenti artificiali ordinarie come le comuni lampadine varia molto rapidamente, si dice per questo che le sorgenti non sono coerenti.

D’altra parte lo schermo di una tavoletta grafica può essere assimilato in ultima analisi ad una lente riflettente.

La più importante delle aberrazioni introdotte da una lente oppure da uno specchio piano à ̈ quella cromatica che si ha nelle lenti quando il fascio incidente non à ̈ monocromatico. Essa à ̈ dovuta al fenomeno della dispersione, cioà ̈ al fatto che la lente preveda un diverso indice di rifrazione per le diverse componenti cromatiche.

Inoltre le immagini riflesse sequenzialmente nel tempo dal piano della tavoletta grafica, creano anche esse effetti visivi di movimento, animazione, viste in profondità che si traducono in un rumore di fondo aleatorio in relazione al segnale che viene rilevato.

In una particolare realizzazione costruttiva à ̈ previsto che i processi di calibratura ed inseguimento dello zero vengano effettuati in relazione al posizionamento geometrico iniziale del supporto 28 in cui à ̈ disposta la tavoletta grafica 11. Vale a dire che provando ad inclinare il mobiletto 28 la luce incidente crea condizioni di rumore di fondo minimo. In altri termini con una “ricerca manuale†si stabilisce qual à ̈ il posizionamento e l’inclinazione della superficie della tavoletta grafica 11 con le condizioni di minimo rumore di fondo.

Tale tipo di configurazione empirica permette di operare con una vantaggiosa immunità ai disturbi ambientali, supposto che le condizioni di illuminazione rimangano costanti presso lo sportello bancario.

Come premesso, nel momento in cui à ̈ poggiata la penna sulla tavoletta à ̈ contestualmente attuato il filtraggio dei disturbi attraverso il filtro a media trascinata. Per cui fondamentalmente il filtraggio dei disturbi sul segnale si basa su una serie di azioni concomitanti: da un lato si ha una procedura di “media trascinata†, d’altro canto si sfruttano i vincoli geometrici dell’apparato (settati una tantum al momento di preconfigurare il sistema stilo-tavoletta grafica). In sintesi per la rilevazione ed il confronto della firma biometrica autografa il sistema à ̈ in grado di eliminare le componenti elettromagnetiche dovute a riflessioni luminose indesiderate, a disturbi ambientali ed alla serie di altre cause poc’anzi citate.

Dal punto di vista della realizzazione strutturale vera e propria si parte da una tavoletta standard 11 del tipo da scrivania, che si appoggia con un normale supporto 28: rispetto a quanto noto, il supporto 28 della tavoletta à ̈ costituito in maniera tale che “manualmente ed empiricamente†l’operatore può regolare e bloccare una condizione di pendenza a minimo rumore elettromagnetico inclinando di qualche millimetro la tavoletta stessa.

Per ottenere tale tipologia di regolazione preliminare sono impiegabili una serie di soluzioni meccaniche, note al tecnico del ramo, che permettono in ogni caso il posizionamento inclinato con un preciso relativo angolo variabile formato con il piano orizzontale di appoggio. Allo scopo possono essere impiegati quattro piedini graduati 29 a base girevole con ghiera di bloccaggio. Per semplicità di rappresentazione in Fig. 5 à ̈ stato riportato (non in scala) un solo piedino 29 a base girevole, ma à ̈ evidente la collocazione di un piedino su ciascuno spigolo del supporto 28, in modo da introdurre l’inclinazione a regolazione fine desiderata. In ogni caso la tavoletta si presenterebbe liscia rispetto al piano del mobile, cosa che per esempio negli sportelli bancari à ̈ molto utile perché essendo piatta, essa rende anche l’azione di firma più realistica (in pratica come se si firmasse su un foglio piano).

In un’altra configurazione del supporto l’incastro regolabile al momento della installazione della tavoletta grafica à ̈ ottenuto predisponendo intorno alla superficie sensibile della tavoletta, lateralmente sui quattro lati, un bordino sporgente, in materiale plastico modellabile, a mezzo di una consistente pressione, allorché la tavoletta grafica viene incassata nell’incavo e resa solidale alla scrivania; di qui rimanendo comunque la tavoletta installata a filo ma con la pendenza che le permette di minimizzare gli effetti delle sorgenti luminose presenti oltreché dei disturbi elettromagnetici. Concludendo il filtro sfrutta i vincoli geometrici della tavoletta grafica opportunamente inclinata per eliminare le componenti elettromagnetiche spurie dovute a riflessioni luminose indesiderate, a disturbi ambientali ed altre cause.

Ancora un vantaggio fondamentale à ̈ che il supporto à ̈ fermo (non movibile) permettendo di avere condizioni di assenza di disturbi derivanti dai movimenti non voluti.

Vantaggi ed industrialità del trovato

Il tipo di segnale rilevato con la soluzione secondo la presente invenzione rappresenta anche per il grafologo esperto un utile aiuto in sede di verifica in quanto in una perizia sull’autenticità della firma egli va proprio a verificare la pressione e velocità nei vari punti.

L’invenzione fa riferimento a componenti elettronici generici per la rilevazione e l’elaborazione dei segnali rilevati al momento della scrittura di una firma. Il sensore utilizzato nella penna à ̈ di facile reperimento in commercio essendo normalmente utilizzato come sensore di prossimità, per esempio per controllare se manca la carta nell’alimentatore fogli della stampante.

Le tavolette di firma attualmente in commercio sono dotate di un “portapenna†che serve ad appoggiare la penna quando non à ̈ usata e ad evitare che cada dal piano del tavolo. Esistono diverse forme e disposizioni del portapenna, con la penna in orizzontale o in verticale.

La tavoletta oggetto del brevetto prevede la possibilità di appoggio magnetico della penna: una parte del corpo della penna à ̈ realizzata in materiale ferromagnetico; sul lato del contenitore della tavoletta (o su ambedue i lati, per favorire i mancini) à ̈ fissato un magnete: per appoggiare la penna basta avvicinarla al lato della tavoletta. La penna, attratta dalla forza magnetica, non à ̈ più libera di cadere.

Nel caso in cui la tavoletta à ̈ incassata nel piano e il magnete non à ̈ raggiungibile, il portapenna à ̈ realizzato con un magnete separato attaccato al piano dello stesso tavolo.

Una caratteristica opzionale della tavoletta à ̈ una piccola telecamera con microfono, fissata internamente e con visibilità all’esterno garantita da una zona trasparente nella superficie della tavoletta.

La telecamera permette di validare l’identificazione della persona che firma, con l’acquisizione dell’immagine del volto e della voce oltre che della firma biometrica. L’immagine e la registrazione della voce possono essere inviate al computer host per la memorizzazione, oppure à ̈ possibile ricavare dei dati caratteristici di immagine e voce (impronte), da utilizzare per un successivo confronto senza necessariamente memorizzare questi dati in un archivio del computer.

La soluzione descritta inoltre permette anche al produttore di realizzare a basso costo le tavolette per ogni cliente, con colore e marchio personalizzati: infatti non occorre modificare la tavoletta finita, ma basta incollare sulla tavoletta l’adesivo realizzato per il cliente.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di scrittura, riproduzione e comparazione in tempo reale di una firma autografa rilevata per mezzo di una penna (7) sensibile alla pressione, la cui punta (6) esercita una pressione - configurabile, con regolazione meccanica, inizialmente in fase di preset - sullo schermo di una tavoletta grafica (11), caratterizzato dal fatto di comprendere: i- un amplificatore (12) a guadagno ed offset regolabili, ii- un microcontrollore (10), con relativo computer host, detto microcontrollore essendo interfacciato con mezzi cooperanti di ii-a calibratura e taratura della penna (7), ii-b inseguimento dello zero in relazione alle variazioni di sensibilità nella rilevazione della firma, ii-c filtraggio digitale dei disturbi derivanti da fonti esterne ai dispositivi di rilevamento; iii- dispositivi di filtraggio ottico-meccanico per l’eliminazione di disturbi derivanti da fonti luminose in prossimità dei dispositivi di rilevamento; iv- dispositivi (11) di visualizzazione sullo stesso display, contestualmente all’acquisizione della firma, sia della firma digitalizzata prememorizzata che della firma acquisita al momento.
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l’amplificatore (12) a guadagno e offset regolabili comprende un potenziometro (21) digitale di offset che acquisisce il segnale proveniente dalla penna (7), e la cui regolazione permette l’aggiustamento del punto di riposo - zero - del circuito, per compensare la variabilità della corrente di riposo e di sensibilità del sensore ottico della penna, a valle del suddetto potenziometro (21) digitale di offset, un amplificatore operazionale, interfacciato ad un potenziometro digitale di guadagno (24), amplificando il segnale da inviare ad un convertitore A/D (25) del microcontrollore
3. 3. Sistema secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il microcontrollore (10) oltre ad interfacciarsi con detti mezzi di calibratura e taratura della penna (7), di inseguimento dello zero in relazione alle variazioni di sensibilità nella rilevazione della firma, e di filtraggio digitale dei disturbi derivanti da fonti esterne ai dispositivi di rilevamento, comprende : I- almeno una CPU (20) e relativo temporizzatore (26), II- delle unità di memoria dati e programma, non volatili (21, 22, 23, 24), III- delle interfaccie di conversione (25) e per la trasmissione dei dati (27).
4. 4. Sistema secondo ciascuna delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto di impiegare due potenziometri digitali (21, 24), controllati dal microcontrollore (10), basati su resistori del tipo a memoria non volatile, che mantengano la taratura ad ogni ripristino della tensione di alimentazione, flessibilmente, sia una prima volta in fase di produzione della tavoletta, sia nel caso di sostituzione successiva della penna.
5. 5. Sistema secondo ciascuna delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che la penna (7) à ̈ formata da a- un corpo cilindrico (1) all’interno del quale può scorrere una punta di scrittura (6), b- una molla (3) costituente l’elemento antagonista della forza esercitata sulla punta, tale molla essendo sottoposta ad una deformazione proporzionale alla forza esercitata su di essa, c- un sensore ottico a riflessione (5) che à ̈ formato da un diodo LED emettitore di luce infrarossa e da un fototransistor, che rileva la suddetta deformazione, d- un elemento riflettente (4) , fissato alla parte mobile, che riflette la luce del LED verso il fototransistor di qui rivelandosi la corrente che attraversa il fototransistor la quale à ̈ tanto più alta, quanto più l’elemento riflettente à ̈ vicino al sensore ottico (5).
6. 6. Sistema secondo ciascuna delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che il supporto della tavoletta à ̈ costituito regolabile nell’inclinazione attraverso dei mezzi di posizionamento che definiscono un angolo, precisamente variabile, formato con il piano orizzontale di appoggio, in maniera tale che manualmente si possa regolare e bloccare una condizione di pendenza a minimo rumore elettromagnetico inclinando la tavoletta stessa.
7. 7. Tecnica di riproduzione e comparazione in tempo reale di una firma autografa che impiega il sistema delle rivendicazioni da 1 a 6 caratterizzata dal fatto di basarsi sul rilevamento di un segnale prodotto per mezzo di una penna (7) sensibile alla pressione su di una tavoletta grafica preliminarmente regolata nella inclinazione in modo da minimizzare le componenti elettromagnetiche dovute a riflessioni luminose indesiderate e ai disturbi ambientali di tipo elettromagnetico, e dal fatto di comprendere le seguenti fasi di trattamento ed elaborazione del segnale originario che si sta acquisendo: -a) l’aggiustamento per mezzo della regolazione di un potenziometro digitale (21): -a1) del punto di riposo - zero - del circuito, per compensare la variabilità della corrente di riposo dovuta alle minime differenze dimensionali e -a2) della sensibilità del sensore ottico della penna, -b) il trasferimento del segnale di pressione al resistore variabile, del potenziometro digitale offset (21) che trasforma la corrente in una tensione decrescente all’aumentare della corrente, -c) l’amplificazione del segnale da parte di un amplificatore operazionale (23) in configurazione non invertente, che ha un guadagno regolabile, -d) l’acquisizione del segnale amplificato da un convertitore A/D per la successiva elaborazione numerica.
8. 8. Tecnica di riproduzione e comparazione in tempo reale di una firma autografa secondo la rivendicazione 7 caratterizzata dal fatto che la procedura di calibrazione, si componga di due fasi: I- nella calibrazione di zero, I-a à ̈ richiesto all’utente di non esercitare alcuna forza sulla punta (6) della penna (7); I-b il microcontrollore (10) legge il segnale di pressione e regola, per successive approssimazioni, la resistenza del potenziometro di offset (21), fino ad ottenere un valore di segnale predeterminato. I-c il microcontrollore (10) memorizza quindi la posizione del potenziometro in memoria non volatile (23); II- nella calibrazione di guadagno, II-a l’utente tiene la penna (7) premuta al massimo, per mandare a fondo scala il sensore di forza, II-b il microcontrollore (10) legge il segnale di pressione e regola, per successive approssimazioni, la resistenza del potenziometro di guadagno (24), fino ad ottenere un valore di segnale predeterminato. II-c il microcontrollore (10) memorizza quindi la posizione del potenziometro in memoria non volatile, terminando così la procedura di calibrazione.
9. 9. Tecnica secondo ciascuna delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che la compensazione delle variazioni di sensibilità, avviene per mezzo di una procedura di “inseguimento dello zero†eseguita dal microcontrollore (10), quando la penna à ̈ presumibilmente a riposo con il segnale al di sotto di una data soglia, addizionando la lettura del sensore in una “media trascinata†calcolata su tempi dell’ordine di diversi minuti, la media non risentendo della variazioni veloci del segnale, bensì adeguandosi nel corso del tempo alle lente variazioni del segnale della penna a riposo, di qui il segnale di riposo mediato essendo sottratto dal segnale utile, che risulta indipendente dalle variazioni lente, in quanto riproducente fedelmente le variazioni veloci rilevanti per la misura dinamica della forza esercitata per la firma.
10. 10.Tecnica secondo la rivendicazione 9 caratterizzata dal fatto che la procedura eseguita per “l’inseguimento dello zero†prevede che se la pressione à ̈ al di sotto della soglia minima di riferimento la media à ̈ calcolata: i- moltiplicando la media precedente per (1-1/65536), e ii- sommando la nuova pressione appena acquisita, iii- dividendo quindi per 65536 per ottenere la pressione media, ed iv- eseguendone la sottrazione dalla lettura utile di pressione.
11. 11. Tecnica secondo ciascuna delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che per evitare la componente del disturbo derivante dalla tensione di rete, i valori acquisiti per le coordinate (X,Y) dei punti che costituiscono la firma sono sottoposti ad un filtraggio digitale, realizzato dal microcontrollore (10) con un dispositivo di inseguimento veloce dello zero, tendendo la media trascinata, realizzata su un elevato numero di acquisizioni/secondo, a rilevare le frequenze più elevate del segnale.