SK280808B6 - Čítacie zariadenie na čítanie formulárov - Google Patents

Abstract

Čítacie zariadenie obsahuje zariadenie na dopravu formulára, obsahujúce prostriedky na nasadenie a vyrovnanie formulára a motor na unášanie formulára po ceste (40) pohybu formulára. Pri zariadení na dopravu formulára je umiestnená osvetľovacia jednotka (90) a pole svetelných senzorov CCD (110), ktoré je umiestnené v podstate kolmo na cestu (40) pohybu formulára, so svetelnými senzormi CCD (110) je spojený digitizér a spúšťacie prostriedky na ich opakované spúšťanie pri pohybe formulára pozdĺž poľa svetelných senzorov CCD (110) na vzorkovanie odrazeného svetla formulára v jednotlivých miestach na definovanie obrazových prvkov v dvojrozmernom digitálnom zobrazení obrazu formulára. Na spúšťacie prostriedky a na motor sú pripojené synchronizačné prostriedky na synchrónny pohon motora a spustenie svetelných senzorov CCD (110). Na digitizér je pripojená obrazová pamäť (262) na ukladanie obrazových prvkov zo svetelných senzorov CCD (110) a na túto obrazovú pamäť (262) je pripojený digitálny procesor (270).ŕ

Description

Tento vynález sa týka oblasti čítacích zariadení na čítanie formulárov a najmä čítacieho zariadenia na rozlíšenie informácie na ručne vyplnených formulároch, ako sú vstupné lístky lotérie alebo na tlačených formulároch, ktoré vytlačí agent lotérie na potvrdenie vstupu hráča do lotérie. Formulár je zobraný bubnovým podávačom poháňaným krokovým motorom a prechádza poľom lineárne umiestnených CCD svetelných senzorov (CCD=súčiastka, integrovaný obvod s väzbou nábojom). Aby sme obdržali dvojrozmerný obraz formulára na ďalšiu analýzu, sú výstupy CCD svetelných senzorov digitalizované pri každom kroku motora.

Doterajší stav techniky

Formuláre s vyplnenými ručne písanými značkami slúžiace na vstup dát do systému spracovania dát obvykle majú množstvo oddelených oblastí (políčok). Tieto políčka ležia na pozadí s odlišným vzorom, ktorým je formulár podtlačený. Užívateľ vyznačuje svoju voľbu tým, že zaškrtne čiarou, umiestni X alebo inú značku (napríklad začierni celú plochu) do jednej zo série políčok určených na výber. Políčka sú obvykle v tvare štvorca, oválu, dvojice oddelených čiar atď. a formulár má tiež väčšinou miesto na označenie počtu takých výberov. Formuláre tohto typu sa napríklad používajú na zakódovanie čísiel, ktoré si vybral hráč pri tipovaní. Tu sa používa čítacie zariadenie pri dátovej komunikácii s terminálom agenta lotérie a s hlavným počítačom lotérie.

Na overenie vstupu hráča do hry agent lotérie vytlačí na termináli vstupný lístok, ktorý obsahuje potvrdenie o vstupe hráča do hry a sériové číslo alebo inú špecifickú identifikáciu. Špecifická identifikácia môže zahŕňať vytlačené alfanumerické znaky rovnako ako čiarový kód, OCR znaky (opticky rozpoznávané znaky) a/alebo tmavé body zložené do tvaru geometrických obrazcov reprezentujúcich numerické dáta. Keď hráč predloží vytlačený lístok ako výherný lístok, agent lotérie vloží dáta z výherného lístku do terminálu, aby lístok skontroloval cez dátovú komunikačnú linku v hlavnom počítači lotérie. Tieto dáta môžu byť čítané automaticky rovnakým spôsobom ako ručne vyplnený formulár použitím vhodného snímača.

Ručne vyplnené formuláre sa automaticky čítajú pomocou čítacieho zariadenia, aby sa zistilo, či je každá séria vyplnená alebo nie. Políčka na výber sú obvykle umiestnené do riadkov a stĺpcov. Vytlačené formuláre sa preskúmavajú podľa znakov vytlačených v danom políčku. Formulár je osvetlený a porovnáva sa úroveň svetla odrazeného z formulára s prahovou úrovňou. Na čítanie riadkových a stĺpcových formulárov je fotobunka nasmerovaná tak, aby prečítala každý počet riadkov nakreslených políčok alebo stôp. Úroveň odrazeného svetla po celej dĺžke stopy na formulári sa porovná v čase alebo v polohe so vzorom, ktorý bol vytlačený na formulári, aby definoval stĺpce. Tým je určené dvojrozmerné pole značiek (alebo chýbajúcich značiek), ktoré sa nachádzajú na formulári. Aby snímacie zariadenie snímalo na správnom mieste a aby sme teda obdržali správne dáta, musí byť formulár riadne umiestnený a podaný podávačom tak, že riadky a stĺpce sú nastavené proti fotobunke a formulár riadne prejde okolo fotobunky, takže odrazené signály sú buď podľa času alebo pozície správne vyrovnané s pozíciou na formulári. Snímače čiarového kódu a čítacie zariadenie OCR sa podobajú v tom, že odraz svetla z tej oblasti formulára, ktorá nás zaujíma, je dekódovaný. Tým obdržíme informáciu z jednotlivých odtieňov šedi na formulári.

Pri čítaní správnych dát pomocou čítacieho zariadenia sa vyskytujú isté problémy, zvlášť pri relatívne vyšších rýchlostiach načítania, kvôli rôznym parametrom formulára a čítacieho procesu. Tieto parametre môžu byť rozdielne pokiaľ ide o formulár aj pokiaľ ide o čítací proces. Formulár môže byť umiestnený do podávača nakrivo: ručne písané alebo tlačené značky sa môžu líšiť tvarom a odtieňom; parametre svetelného zdroja sa môžu pri starnutí pristroja meniť; predtlačené políčka nemusia byť vždy natlačené presne na svojich miestach na formulári; ak je formulár umiestnený do podávača na dĺžku, môže dochádzať k priečnemu chveniu, čím sa mení vzdialenosť medzi značkami a senzormi a tým aj úroveň odrazeného svetla atď.

Aby sa vyriešili tieto a ďalšie problémy, doterajšie systémy boli vybavené množstvom zvláštnych elektrických a mechanických prostriedkov na manipuláciu s formulármi. Na zlepšenie korelácie medzi signálom a pozíciou na formulári môžu byť napríklad na formulári vytlačené synchronizačné značky spúšťajúce prahový detektor. Aby sa zaistila lepšia svetelná odozva aj v prípade rôzneho typu značiek, môže sa prahová úroveň komparátorov prispôsobovať podľa okamžitých požiadaviek. Podávač formulára môže byť vyrobený s vysokou presnosťou a tiež formuláre môžu byť tlačené s vysokou presnosťou umiestnenia políčok určených na neskoršie vyplnenie. Tieto vylepšenia samozrejme zvyšujú cenu a zložitosť výroby formulárov aj zariadenia na čítanie formulárov.

Napríklad patent US číslo 4 724 307 (Dutton a kol.) používa pole CCD svetelných senzorov na odobratie a udržanie dvojrozmernej reprezentácie odrazenej úrovni svetla z celého povrchu formulára. Formulár je osvetlený v čítacej časti zariadenia. Odrazený obraz je sústredený na dvojrozmerné pole vybraných CCD senzorov, je nahratý do CCD senzorov paralelne celý naraz, čím nabíja každý CCD senzor na úroveň, ktorá reprezentuje úroveň odrazeného svetla v zodpovedajúcom mieste formulára. Úrovne nabitia jednotlivých senzorov sú potom čítané a zdigitalizované a tým sa získa bodová mapa alebo číselná reprezentácia obrazu formulára.

Korelácia medzi dátami získanými senzormi a dátami o existencii alebo absencii značiek zahŕňa tiež nájdenie referenčných značiek v obraze a hľadanie dát podľa referenčných značiek na vyrovnanie hrán v preddefinovaných pozíciách v dvojrozmernom obraze. Jednotlivé CCD členy definujú jednotlivé elementy (body) obrázku, ktoré sú podstatne menšie ako označené plochy definované tlačou na formulári. Porovnaním niekoľkých susedných bodov sa nájdu kontrastné hrany aj v prípade, že značky majú rozdielne stupne šedi. Procesor musí len nájsť malé plochy referenčných značiek a keď ich nájde, pozície referenčných značiek presne definujú pozície všetkých ostatných očakávaných značiek, ktoré sú natlačené na formulári. To znamená, že značky ani nemusia definovať rady a stĺpce.

Zariadenie je necitlivé na rad zmien, ktoré vždy sťažovali čítanie dát v doterajších čítacích zariadeniach na čítanie formulárov. Pretože sa sníma nehybný dvojrozmerný obraz, nie sú problémy pri čítaní napríklad kvôli kolísajúcej rýchlosti posuvu, kvôli nepresnému vyrovnaniu formulárov a alebo kvôli chveniu formulára, pri ktorom sa mení relatívna vzdialenosť medzi formulárom a zdrojom svetla a/alebo relatívna vzdialenosť medzi formulárom a detekčným zariadením.

Čítacie zariadenie na čítanie formulárov podľa Dutton a kol. ale teda potrebuje v praxi všetky časti videokamery, aby mohlo získať stály obraz, ktorý je digitalizovaný a ana

SK 280808 Β6 lyzovaný. Dvojrozmerné pole CCD senzorov a pridružená optika na zameranie obrazu celého povrchu formulára na pole CCD senzorov zariadenia relatívne predražujú v porovnaní napríklad s radom fotobuniek každého radu alebo stĺpca. Okrem toho, aby sa predišlo rozmazaniu obrazu, čo je častý jav, musí byť každý formulár posunutý do čítacieho zariadenia a tam zastavený. Alebo je potrebné prerušovať osvetlenie, aby nedošlo k rozmazaniu obrazu. Všetky tieto požiadavky ešte ďalej zvýšia cenu čítacieho zariadenia a do určitej miery robia čítacie zariadenie menej užívateľsky prijemné.

Úlohou vynálezu je získať výhody dvojrozmerného bodového spracovania obrazu na čítacie zariadenie na čítanie formulárov vyplnených značkami a minimalizovať cenu čítacieho zariadenia.

Úlohou vynálezu je ďalej zvýšenie všestrannosti čítacieho zariadenia formulárov (vrátane obrazového procesora), takže je možné používať rôzne formáty a veľkosti formulárov, a to tak ručne písaných, ako aj tlačených.

Úlohou vynálezu je ďalej zvýšenie užívateľskej príjemnosti čítacieho zariadenia, najmä použitím bubnového druhu posuvu, ktorý ľahko preberie formulár od užívateľa, počas rovnomerného pohybu ho prečíta a opäť užívateľovi formulár vráti.

Podstata vynálezu

Tieto úlohy vynálezu spĺňa čítacie zariadenie na čítanie formulárov, kde rôzne úrovne odrazeného svetla reprezentujú dáta, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že obsahuje zariadenie na dopravu formulára, obsahujúce prostriedky na nasadenie a vyrovnanie formulára, a motor na unášanie formulára po ceste pohybu formulára, pričom pri zariadení na dopravu formulára je umiestnená osvetľovacia jednotka, a pole svetelných senzorov CCD, ktoré je umiestnené v podstate kolmo na cestu pohybu formulára, so svetelnými senzormi CCD je spojený digitizér a spúšťacie prostriedky na ich opakované spustenie pri pohybe formulára pozdĺž poľa svetelných senzorov CCD na vzorkovanie odrazeného svetla formulára v jednotlivých miestach na definovanie obrazových prvkov v dvojrozmernom digitálnom zobrazení obrazu formulára, pričom na spúšťacie prostriedky a na motor sú pripojené synchronizačné prostriedky na synchrónny pohon motora a spustenie svetelných senzorov CCD, a pričom na digitizér je pripojená obrazová pamäť na ukladanie obrazových prvkov zo svetelných senzorov CCD a na túto obrazovú pamäť je pripojený digitálny procesor.

Podľa výhodného uskutočnenia obsahuje digitizér analógový komparátor, ktorého vstupy sú pripojené aspoň na jeden špičkový detektor a na výstup poľa svetelných senzorov CCD.

Zariadenie na dopravu formulára sa výhodne skladá z bubnového podávača spojeného s motorom.

Motor je výhodne krokový motor.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia sú svetelné senzory CCD umiestnené do lineárneho poľa a krok krokového motora zodpovedá vzdialenosti medzi susednými obrazovými riadkami na formulári.

So zariadením na dopravu formulára je výhodne spojený senzor.

Na vstupe do čítacieho zariadenia je výhodne umiestnený bočný vodič formulára.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia sa skladá bočný vodič formulára z aspoň jednej bočné pohyblivej vodiacej lišty na opreníe hrany formulára.

Bočný vodič sa výhodne skladá z dvoch pohyblivých vodiacich líšt na oprenie protiľahlých hrán formulára. Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia je vedľa cesty pohybu formulára umiestnená podlhovastá osvetľovacia jednotka a medzi cestou pohybu formulára a svetelnými senzormi CCD je umiestnená šošovka.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia sa podlhovastá osvetľovacia jednotka skladá z diód emitujúcich svetlo, umiestnených do lineárneho poľa.

Riešenie podľa vynálezu je využité v čítacom zariadení na čítanie formulárov, špeciálne na formuláre lotérie s ručne písanými alebo tlačenými značkami. Čítacie zariadenie obsahuje bubnový podávač formulárov a krokový motor, ktorý zaisťuje posun formulára po kruhovej dráhe bubna. Pritom formulár obchádza lineárne čítacie zariadenie umiestnené kolmo na dráhu pohybu. Formulár je v čítacom zariadení osvetľovaný lineárnym strojom LED a odrazené svetlo je zamerané na pozdĺžne pole CCD svetelných senzorov (CCD=súčiastka, integrovaný obvod s väzbou nábojom). Komparátor, ktorého prahová citlivosť je založená na schopnosti zisťovať maximálne a minimálne svetelné úrovne, sa používa na digitalizáciu bodov každým CCD svetelným senzorom pri každom kroku, čím je definované X-Y (dvojrozmerné) pole svetelných alebo tmavých bodov. Bodové dáta sú zachytávané v obrazovej pamäti, ktorá môže byť založená na programovateľných logických obvodoch. Digitálny procesor spojený s obrazovou pamäťou má prístup na obrazové (bodové) dáta, analyzuje ich a porovnáva s dopredu určenými vzormi, a to s ručne písanými značkami, s tlačenými značkami, s čiarovým kódom atď. Vstupný senzor zistí, keď je formulár na vstupe do čítacieho zariadenia, a pokiaľ je formulár na vstupe nájdený, zapne sa krokový motor. Bočné vodiče vyrovnajú formulár tak, aby presne vstúpil do čítacieho zariadenia. Tieto vodiče sú bočné posuvné a vyrovnávajú formulár podľa jednej alebo obidvoch hrán, takže je možné použiť formuláre s rôznymi šírkami.

Prehľad obrázkov na výkresoch

V nasledujúcej časti opisu bude vynález bližšie objasnený pomocou príkladného uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu. Je samozrejmé, že toto príkladné uskutočnenie má len ilustračný charakter a že do rámca vynálezu patria všetky uskutočnenia zahrnuté do formulácie patentových nárokov, ako aj všetky ďalšie samozrejmé ekvivalentné uskutočnenia.

Obr. 1 zobrazuje perspektívny pohľad na fyzické časti a celkové montážne umiestnenie podľa tohto vynálezu; obr. 2 je funkčná bloková schéma vynálezu, ktorá zobrazuje funkciu čítacieho zariadenia podľa obr. 1; obr. 3 je schematický nákres, ktorý zobrazuje CCD čip a porovnávanie bodových analógových úrovní s úrovňami svetlej a tmavej; obr. 4 je schematický nákres, ktorý zobrazuje časť zariadenia generujúcej signál s prítomnosťou formulára; obr. 5 je bloková schéma, ktorá zobrazuje umiestnenie ovládacej časti krokového motora; a obr. 6 je blokový diagram zobrazujúci obrazové a dátové pamäte, zbernicu a radič zbernice a mikroprocesor na analýzu obrazových dát a na výstup výsledkov.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Čítacie zariadenie na čítanie formulárov, ako je zobrazené v pohľade na súčasti hlavnej zostavy na obr. 1 a v blokovej schéme na obr. 2, môže byť modulárnou súčasťou, ktorá je pripevnená v puzdre alebo je zabudovaná do puzdra veľkého terminálu, ako je terminál agenta lotérie. Čítacie zariadenie obsahuje šasi 20, ku ktorému sa pripevnia jednotlivé súčiastky zariadenia. Tieto súčiastky sú spojené aj navzájom medzi sebou. Agent lotérie alebo užívateľ čítacieho zariadenia má ľahký prístup do prednej časti šasi 22, kde sa nachádza otvor podávača 24. Tento otvor je dostatočne široký, takže jc možne používať aj tie najširšie formuláre. Na vstupné lístky lotérie a na lístky s potvrdením o vstupe do hry je vhodná šírka od 3,25 do 4,5 palcov (8,3 až 11,5 cm). Bočné vodiče 28 s vodiacimi lištami 32 umiestnenými pozdĺž hrán cesty pohybu formulára 40 umožňujú umiestniť formulár do otvoru podávača 24 jednak jednou hranou proti bočnému vodiču 28, jednak medzi obidve protiľahlé hrany vodiacich líšt 32 umiestnených na dvoch protiľahlých bočných vodičoch 28. Toto zaisťuje správne umiestnenie formulára do smeru cesty pohybu formulára 40.

Ak sú na formulári vytlačené referenčné značky, potom formulár nemusí byť umiestnený úplne presne, pretože čítacie zariadenie sa preorientuje podľa referenčných značiek a načíta správne dáta. O takom postupe sa hovorilo v súvislosti s procesorom pracujúcim s nehybným obrázkom v patente US číslo 4 724 307 (Dutton a kol.), čo je v tomto patente zahrnuté. To umožňuje spracovávať nielen správne podané formuláre, ale zariadenie má schopnosť dokonca načítať aj formuláre, ktoré nie sú umiestnené presne rovnobežne s cestou pohybu formulára.

Aspoň jeden z bočných vodičov 28 je bočné posuvný (je ale výhodnejšie, pokiaľ sú posuvné obidva), takže sa dá nastavovať šírka otvoru podávača 24 a formulár je udržiavaný v správnej polohe vymedzenej vodičmi. Na tento účel sa môžu bočné vodiče 28 ľahko primontovať do štrbiny nachádzajúcej sa na prednej časti šasi čítacieho zariadenia 22.

Priamo z otvoru podávača 24 vedie cesta pohybu formulára 40 na bubnový podávač 52, ktorý je v porovnaní s formulárom relatívne veľký, napríklad okolo 2,5 palca (6,3 cm) v priemere. Na pevnejšie uchopenie formulára je bubnový podávač vybavený špeciálnym trecím povrchom. Bubnový podávač 52 pri pohybe uchopí pevne formulár a tým sa zamedzí chveniu formulára, ktoré je inak charakteristické pri podávaní formulára hranou do otvoru podávača. Bubon 52 je pevne spojený s hriadeľom 54. Tento hriadeľ 54 je otočné pripevnený na pohonnú jednotku 60. Krokový motor 70 poháňa hriadeľ 54 pomocou remeníc 66, 66 zviazaných ozubeným remeňom 62. Voľná kladka 72 udržuje ozubený remeň 62 napnutý a spolu s krokovým motorom 70 zaisťuje správny pohon bubnového podávača 52 pohonnou jednotkou 60, takže je formulár postupne unášaný správnym spôsobom cestou pohybu formulára 40.

Krokový motor 70 pohonnej jednotky 60 je riadený riadiacim obvodom motora 120 (pozri obr. 5). Formulár je unášaný cestou pohybu formulára 40 po krokoch, synchrónne s tým, ako sú z neho načítané dáta. Riadiaci obvod motora sa spúšťa senzorom kontrolujúcim prítomnosť formulára na vstupe 160 (pozri obr. 3), aktivuje krokový motor a bubnový podávač 52 začne unášať formulár po ceste pohybu formulára 40. Senzor kontrolujúci prítomnosť formulára na vstupe 160 zahŕňa diódu LED a fotosenzor. Buď sa využíva odraz svetla o formulár a dióda aj fotosenzor sú na rovnakej strane otvoru podávača, alebo je dióda umiest nená na jednej strane otvoru podávača 24 a fotosenzor na druhej a svetlo z LED je formulárom prerušené.

Vrchná vodiaca jednotka 80 udržuje formulár v správnom kontakte s bubnom podávača 52. Vrchná vodiaca jednotka 80 sa skladá z voľných valčekov 82 a oblúkovito prehnutého krytu 84. Tieto súčiastky sú pružne primontované, aby tlačili proti formuláru v smere bubnového podávača 52. Vďaka tomu zostane formulár pri každom kroku pevne pritlačený na povrch bubna. Bubnový podávač 52 a vrchná vodiaca jednotka 80 dostanú formulár pod osvetľovaciu jednotku 90. Osvetľovacia jednotka 90 obsahuje jednotku LED 92, ktorá sa skladá z množstva svetelných zdrojov umiestnených pozdĺžne naprieč cesty pohybu formulára a osvetľujúcich formulár na zadnej strane bubnového podávača 52 v kolmom smere na cestu pohybu formulára 40. Osvetľovacia jednotka LED 92 osvetľuje formulár doplnkovou farbou k farbe tlače na formulári, ktorý sa má ignorovať, napríklad červené svetlo bude ignorovať zelenú tlač atď. Čítacie zariadenie vo výhodnom uskutočnení bude rovnako tak dobre detekovať ručne písané značky písané tužkou alebo perom ako čiernu, modrú alebo nachovú tlač na formulári. Svetlo z LED diód je obvykle smerované dole a je sklonené tak, že osvetľuje formulár na zadnej čítacej ploche 96, priamo pod osvetľovacou jednotkou 90.

Priamo vzadu na šasi 20 v ohnisku šošovky 122 umiestnenej v optickej jednotke 120 je na držiaku 112 pripevnený integrovaný obvod s poľom CCD senzorov 110. Optická jednotka 120 má lôžko optickej jednotky 124 s preliačinou 126 na pripevnenie valca šošovky 128 a svorku 132, ktorá pevne drží šošovku v takom mieste, že obraz osvetlenej časti formulára na zadnej čítacej ploche 96 je zaostrený na integrovaný obvod s poľom CCD senzorov 110. Integrovaný obvod s poľom ČCD senzorov 110 je súčiastka s jednorozmerným poľom 1024x1 senzorových prvkov, napríklad súčiastka číslo TCD132D, a je spojená pomocou ohybného kábla 114 s tlačeným obvodom 140. Tlačený obvod 140 je pripevnený na šasi 20 a obsahuje systém na obsluhu senzorových prvkov CCD.

Keď sú prvky CCD integrovaného obvodu 110 vystavené svetlu, v každom z nich sa akumuluje taký náboj, ktorý je funkciou stupňa osvetlenia CCD prvku. To znamená, že veľkosť akumulovaného náboja závisí od množstva svetla zdroja 92 odrazeného od formulára a privedeného šošovkou na CCD prvky. Napätia jednotlivých senzorov v poli sa sériovo čítajú a porovnávajú sa s napätím prahovým, a obrázok je digitalizovaný na svetlé a tmavé plochy na ďalšiu analýzu.

Formulár je unášaný po krokoch krokového motora 70, napríklad jeden krok na snímanie jednej vzorky alebo riadku. Aby sa v senzoroch CCD naakumuloval náboj, motor 70 vykonáva po každom kroku predĺženie. Pole senzorov 110 a šošovka 122 sú umiestnené tak, že sa buď číta celý povrch formulára, alebo sa číta len taká šírka formulára, na ktorej sú umiestnené značky. Keď formulár prejde zadnou čítacou plochou 92, jeho predná hrana podíde pod spodnú vodiacu jednotku 152, ktorá vedie formulár von, späť cez otvor podávača 24 alebo spodným otvorom. Horný vstupný otvor a spodný vstupný otvor sú vymedzené skosenou hranou. Celý čítací proces je hotový v relatívne krátkom čase, každý formulár sa spracováva jednu alebo dve sekundy.

Šasi 20 so svojím vnútorným obsahom môže tvoriť samostatnú jednotku, ale výhodnejšie je umiestniť ju ako modul do veľkého terminálu. Šasi je chránené krytom čítacieho zariadenia 156, ktorý zabraňuje usadzovaniu prachu vnútri zariadenia. V prípade, že je čítacie zariadenie umiestnené v samostatnej jednotke, je nutné použiť na napájanie vhodný napájači zdroj. Šasi má na ľahko prístup ných miestach vhodné konektory na napojenie dátovej zbernice a napájacieho zdroja, takže sa zariadenie môže ľahko primontovať dovnútra alebo na terminál, ktorý bude ďalej spracovávať prečítané dáta a bude čítacie zariadenie tiež napájať.

Obr. 3 znázorňuje schému obsahujúcu pole prvkov CCD na detekciu svetla a ďalej uskutočňujúce prevod bodových dát na bity na záznam a ďalšie spracovanie. Pole senzorov CCD je vo výhodnom uskutočnení pripojené na regulovateľný zdroj napätia definujúceho referenčnú napäťovú úroveň VREF' napríklad na sériový regulátor 210, ktorý zabraňuje, aby sa výkyvy v napätí V_cc dostali na pole senzorov CCD. Na zdroj je ďalej pripojený oddeľovací kondenzátor C1. Na pole senzorov CCD sú pripevnené vodiče z riadiaceho zariadenia, ktoré aktivuje pole senzorov CCD synchrónne s chodom krokového motora, teda načítanie sa uskutočňuje v prestávkach v chode motora. Zariadenie CCD je najprv vynulované, aby bolo pripravené na načítanie bodových dát v danom riadku. Keď sa krokový motor zastaví po jednom kroku, dochádza na akumuláciu náboja v senzoroch poľa CCD 110. Tieto senzory sú vo výhodnom uskutočnení umiestnené do jedného riadku. Po dopredu definovanom čase sú naakumulované náboje sekvenčne vyvedené na výstup. Ten je pripojený na báze tranzistora Ql, ktorý s odporom R1 tvorí emitorový slcdovač. Vstupné vodiče riadiace pole senzorov CCD sa obvykle označujú ako „READ“ a „SHIFT“ a volia jeden z troch režimov práce poľa senzorov CCD: nulovanie, akumulácia náboja a výstupný mód.

Analógový signál na báze tranzistora Ql je vedený na dva články zložené z operačných zosilovačov U1-U5 a U3-U6 a tiež na operačný zosilovač U7. Prvý z dvoch článkov obsahuje vzorkovací a uchovávaci obvod U5 a je spojený s operačným zosilovačom Ul. Opačne polarizované diódy Dl, D2 a kondenzátor C2 na výstupe U5 tvoria špičkový detektor. Podobne v druhom článku je výstup z operačného zosilovača U3 pripojený na špičkový detektor vytvorený opačne polarizovanými diódami D3, D4 a kondenzátorom C3 a odpormi Rl, R2 v sérii s diódami. Výstup druhého článku je pripojený na sledovací zosilovač U4, výstup prvého článku je pripojený na sledovací zosilovač U2. Na výstupoch zosilovačov U2 a U4 dostaneme špičkové úrovne tmavej a svetlej. Výstupy zosilovačov U2, U4 sú spojené s ďalším sledovacím zosilovačom U6 cez sériu odporov R4 a R5, teda obdržíme strednú hodnotu z horných a dolných špičiek. Úroveň tmavej je v skutočnosti úroveň, ktorú dostaneme zo zariadenia CCD a tá presne nemusí zodpovedať úrovni, ktorá je odrazená od formulára a privádzaná na CCD. Výstup zosilovača U6 poskytuje referenčný vstup na komparátor U7, ktorý pozná, či hodnota napätia daného bodu vyjadruje tmavú alebo svetlú. Výstup z komparátora U7 je spojený s bázou riadiaceho tranzistora Q2, na ktorého kolektor je cez odpor R6 privedené napájacie napätie VccKolektor tvorí výstup obrazových dát, to znamená sled digitálnych pulzov počas vybíjania senzorov CCD. Pulzy zodpovedajú radom bodov, ktoré akumulovali náboj väčší alebo menši, ako je referenčná úroveň definovaná ako priemer horných a dolných špičiek.

Chod senzorov CCD je synchronizovaný s jednotlivými krokmi krokového motora 70 a tým aj s krokmi bubna podávača 52. Krokový motor je uvedený do chodu, ak je zistená prítomnosť formulára v otvore podávača 24 čítacieho zariadenia. Na obr. 4 je príklad senzora kontrolujúceho prítomnosť formulára na vstupe 160. Senzor obsahuje svetelný zdroj a fotosenzor, ako napríklad LED D5 a fototranzistor Q3. Zdroj D5 a detektor Q3 sú umiestnené buď na opačných stranách cesty pohybu formulára 40 v otvore po dávača 24 čítacieho zariadenia, alebo sú umiestnené na rovnakej strane a potom sa využíva odraz svetla o formulár. LED D5 je napájaná cez odpor R7. Fototranzistor Q3 vedie, keď na neho dopadá svetlo, takže sa napätie spoja kolektora tranzistora Q3 a odporu R8 zníži. Signál je privedený na vstup komparátora U8 a oddelený od kladného pólu napájania tranzistorom C4. Na ďalší vstup komparátora U8 je privádzané referenčné napätie cez napäťový delič, ktorý sa skladá z odporov R9 a RIO. Na výstupe vysoko presného komparátora je umiestnený zdvíhací odpor Rl 1.

Krokový motor 70 je viacpólový motor poháňaný vysokoprúdovými budičmi U9 a Ull. Budiče U9 a Ull majú vstupy A, B spojené s 1. logickým poľom 240. Výstupy budičov U9, Ull sú spojené s komparátormi U10 a U12 a porovnávajú sa s referenčným napätím generovaným napäťovými deličmi R13-R14 a R16-R17.

Na synchronizáciu senzorov CCD a krokového motora sa používa veľa časovacích a kontrolných prvkov, ako je zrejmé podľa blokovej schémy na obr. 6. Prvé programovateľné logické pole 240, napríklad Xilinx model XC201868PLCC, slúži na zber a ukladanie digitalizovaných bodových dát z obrazového dátového výstupu z kolektora tranzistora Q2 (pozri obr. 3). Dáta sú ukladané do obrazovej pamäti RAM (pamäť s náhodným prístupom) 262 cez šestnásťbitovú zbernicu 250. Prvé logické pole 240 tiež poskytuje na každý vysokoprúdový budič výstupy na ovládanie krokového motora A, B a ďalej signály na nulovanie, čítanie (akumuláciu náboja) a presúvanie (výstup) dát poľa senzorov CCD 110. Druhé programovateľné logické pole 242 poskytuje časové signály na synchronizáciu a v spojení s adresovým registrom 264 tiež ovláda adresové dekódovanie zbernice a robí nutné riadenie zbernice. Obrazová pamäť RAM 262 má vo výhodnom uskutočnení dostatočnú kapacitu na uchovanie dvojrozmerného poľa bodov najmenej jedného formulára a môže mať aj väčšiu kapacitu na uchovanie viac ako jedného formulára.

Mikroprocesor 270, ktorý je naprogramovaný na analýzu bodových dát, má cez zbernicu 250 prístup na dáta v obrazovej pamäti RAM 262. Program na mikroprocesor 270 je aspoň čiastočne trvalo uložený v pamäti EPROM 280. Na zbernicu je ďalej pripojená ďalšia pamäť RAM 290, ktorá sa využíva ako operačná pamäť procesora a na uschovanie dátových hodnôt. Opisované uskutočnenie má mikroprocesor 270, pamäť EPROM 280, operačnú pamäť 290 a obrazovú pamäť 262 pripojené na rovnakú zbernicu 250. Je tiež samozrejme možné vytvoriť oddelené zbernice na zachytenie obrazu a na riadiace prvky 240, 242, 246, 262 a na analýzu dát a prenosové prvky 270, 280, 290, ktoré sú vhodne spojené, aby mal mikroprocesor umožnený prístup k obsahu obrazovej pamäte 262.

Mikroprocesor 270 analyzuje bodové informácie, detekuje značky na dopredu určených miestach, vo výhodnom uskutočnení na orientáciu na formulári používa referenčné značky. Tmavé plochy na dopredu určených miestach, ktoré značia, že si užívateľ vybral práve tieto políčka, sa hľadajú podľa kontrastných hrán, zložených z množstva bodov. Čiarový kód je rozlišovaný analýzou veľkosti a medzier tmavých pásikov, umiestnených kolmo na os, ktorá môže byť orientovaná akýmkoľvek napred definovaným smerom a umiestnená na akomkoľvek mieste na formulári. Znaky OCR sú rozlišované podľa vzoru na dopredu určených plochách. V každom prípade sú značky na formulári interpretované ako alfanumerické dáta alebo ako výber z voľby a sú digitálne zakódované mikroprocesorom.

Výstupy mikroprocesora, napríklad numerické dáta reprezentujúce ručne písané značky na zodpovedajúcich číslovaných pozíciách, numerické alebo abecedné kódy repre5 zentujúce tlačený čiarový kód, znaky OCR alebo nim podobné, sú vyvedené cez obojsmerný paralelne/sériový konvertor 302 na ďalšie zariadenie, ako je napríklad terminál agenta lotérie, ktorý čítacie zariadenie používa. Terminál agenta lotérie je ešte ďalej pripojený na centrálny počítač lotérie, čo umožňuje centrálne spracovávať vstupy do lotérie, overovať platnosť lístkov atď. Výstup a vstup môže mať štandardný formát RS485. Na prevod digitálnych logických úrovní na úrovne RS485 sa používa interface 304, ktorý je umiestnený medzi čítacím zariadením a terminálom.

Ďalší kontrolný prvok 310 slúži na uskutočňovanie funkcií na stráženie. Kontrolný prvok 310 zahŕňa zapínací nulovací obvod, detektor porúch napájania a kontrolný spínač na vynulovanie prístroja v prípade porúch. Kontrolný prvok 110 vo výhodnom uskutočnení tiež riadi záložnú batériu. Táto batéria je pripojená na pamäte RAM a slúži na zálohovanie obsahu týchto pamätí v prípade poruchy napájania.

O vynáleze sa hovorí v spojitosti s čítacím zariadením na čítanie lístkov lotérie a nim podobných, ale môže sa tiež použiť na čítanie vyplnených klasických formulárov. Zariadenie je možné použiť tak na čítanie formulárov, kde sú voľby užívateľa vyznačené ručne, ako aj na formuláre, kde je sériové číslo alebo iný znak vytlačený na tlačiarni.

Podľa výhodného uskutočnenia sa na rozlišovanie medzi svetlými a tmavými bodmi používa analógový napäťový komparátor, kde sa bodové úrovne digitalizujú do jedného bitu. Toto usporiadanie je pomerne lacné a efektívne zvlášť preto, že prahová úroveň používaná na komparátor je priemerom zo špičkových hodnôt svetlej a ideálnej tmavej. Na zakódovanie bodových dát je tiež možné použiť prídavné bity a tak je možné definovať aj stupne šedi. Z hľadiska rýchlosti spracovania a výdajov na obstaranie ďalšej prídavnej pamäte sa body môžu zakódovať buď do jedného bitu, alebo použitím analógovo číslicového prevodníka ako digitizéra napríklad do dvoch, štyroch alebo ôsmich bitov. Analógovo číslicový prevodník je len prahový detektor, ktorý má množstvo prahových hodnôt na jednotlivé stupne šedi a môže byť uskutočnený podobným spôsobom ako opísané j ednobitové uskutočnenie, kde sa prahová hodnota mení podľa kolísajúcich parametrov osvetlenia, priemerného odrazu od formulára a ďalších parametrov.

Teraz po zverejnení vynálezu budú odborníci v tejto oblasti prichádzať s mnohými obmenami tohto zariadenia. Aby boli dodržané výhradné práva podľa patentových nárokov vynálezu, je lepšie sa odkazovať na pripojené patentové nároky ako na predchádzajúce opisované príkladné uskutočnenie.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Čítacie zariadenie na čítanie formulárov, kde rôzne úrovne odrazeného svetla reprezentujú dáta, vyznačujúce sa tým, že obsahuje zariadenie na dopravu formulára, obsahujúce prostriedky na nasadenie a vyrovnanie formulára a motor na unášanie formulára po ceste (40) pohybu formulára, pričom pri zariadení na dopravu formulára je umiestnená osvetľovacia jednotka (90) a pole svetelných senzorov CCD (110), ktoré je umiestnené v podstate kolmo na cestu (40) pohybu formulára, so svetelnými senzormi CCD (110) je spojený digitizér a spúšťacie prostriedky na ich opakované spustenie pri pohybe formulára pozdĺž poľa svetelných senzorov CCD (110) na vzorkovanie odrazeného svetla formulára v jednotlivých miestach na definovanie obrazových prvkov v dvojrozmernom digitálnom zobrazení obrazu formulára, pričom na spúšťacie prostriedky a na motor sú pripojené synchronizačné prostriedky na synchrónny pohon motora a spustenie svetelných senzorov CCD (110), a pričom na digitizér je pripojená obrazová pamäť (262) na ukladanie obrazových prvkov zo svetelných senzorov CCD (110) a na túto obrazovú pamäť (262) je pripojený digitálny procesor (270).
2. 2. Čítacie zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že digitizér obsahuje analógový komparátor (U7), ktorého vstupy sú pripojené aspoň na jeden špičkový detektor (U6) a na výstup poľa svetelných senzorov CCD (110).
3. 3. Čítacie zariadenie podľa nároku I,vyznačujúce sa tým, že zariadenie na dopravu formulára sa skladá z bubnového podávača (52) spojeného s motorom.
4. 4. Čítacie zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že motor je krokovým motorom (70).
5. 5. Čítacie zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa tým, že svetelné senzory CCD (110) sú usporiadané do lineárneho poľa a krok krokového motora (70) zodpovedá vzdialenosti medzi susednými obrazovými riadkami na formulári.
6. 6. Čítacie zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa tým,žcso zariadením na dopravu formulára je spojený senzor.
7. 7. Čítacie zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že na vstupe do čítacieho zariadenia je umiestnený bočný vodič (28) formulára.
8. 8. Čítacie zariadenie podľa nároku 7, vyznačujú c e sa t ý m , že bočný vodič (28) formulára sa skladá z aspoň jednej bočné pohyblivej vodiacej lišty (32) na oprenie hrany formulára.
9. 9. Čítacie zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že bočný vodič (28) sa skladá z dvoch pohyblivých vodiacich líšt (32) na oprenie protiľahlých hrán formulára.
10. 10. Čítacie zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že vedľa cesty (40) pohybu formulára je umiestnená podlhovastá osvetľovacia jednotka (90) a medzi cestou (40) pohybu formulára a svetelnými senzormi CCD (110) je umiestnená šošovka (122).
11. 11. Čítacie zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že podlhovastá osvetľovacia jednotka (90) sa skladá z diód (92) emitujúcich svetlo, umiestnených do lineárneho poľa.