WO1997032276A1

WO1997032276A1 - Lesevorrichtung

Info

Publication number: WO1997032276A1
Application number: PCT/EP1997/000936
Authority: WO
Inventors: Meinrad Zingerle
Original assignee: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT öSTERREICH
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1997-09-04
Also published as: AT405696B; CN1212774A; JP2000507372A; ATA39196A; EP0883859A1

Abstract

Es wird eine Lesevorrichtung angegeben, welche eine Leseeinheit, eine Mustererkennungseinheit, ein Speicherelement und eine Stromversorgung umfaßt, wobei die genannten Komponenten in ein tragbares Gehäuse integriert sind und wobei weiterhin eine trennbare Verbindung zu einem Rechner vorgesehen ist. Die vorteilhafterweise in Form eines Markierstiftes ausgeführte Lesevorrichtung ermöglicht das Einlesen von Zeichen (Texten) auf eine für den Benutzer komfortable Weise. Insbesondere können auch Texte eingelesen werden, die schwer zugänglich, beispielsweise auf Kisten oder anderen Verpackungen, oder auf Geräten und Kraftfahrzeugen angebracht sind. Die Erfindung eignet sich daher besonders für den Einsatz im Rahmen von Zollkontrollen.

Description

Lesevorriehtung

Die Erfindung betrifft eine Lesevorrichtung, welche eine Leseeinheit, eine Mustererkennungseinheit, ein Speicher- element und eine Stromversorgung umfaßt .

Lesevorrichtungen der eingangs genannten Art werden zum automatischen Erfassen von Dokumenten verwendet. Dabei wird mittels einer Leseeinheit, einem sogenannten Scanner, die grafische Information (Bitmap) der Dokumente erfaßt und mittels Mustererkennungsprozeduren m eine Folge von Zeichen eines vorgegebenen Zeichensatzes z.B. des sogenannten ASCII-Codes umgewandelt. Diese Zeichen können dann mit herkömmlichen Textverarbeitungssystemen bearbeitet werden

Ausgestaltet sind die herkömmlichen Lesevorrichtungen mit einer Leseeinheit - dem Scanner - in Form eines eigenen Gerätes, welches mittels Kabel dauerhaft mit einem Personalcomputer verbunden ist, welcher die FunKtionen der Mustererkennung und Speicherung umfaßt. Aufgrund dieser

Anordnung ist die Anwendung der Lesevorrichtung auf Fälle beschränkt, in denen die Dokumente leicht zugänglich sind, oder wie bei einem Kopiergerät, auf eine vorgegebene Abtastfläche aufgebracht werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lesevorrichtung anzugeben, mit der auch schwer zugängliche Texte oder Zeichenfolgen erfaßt werden können. Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe gelost mit einer

Lesevomcntung der eingangs genannten Art, bei der die genannten Komponenten m em tragbares Gehäuse integriert sind und bei der weiterhin eine trennbare Verbindung zu einem Rechner vorgesehen ist .

Die Erfindung ermöglicht das Einlesen auch schwer zuganglicher Texte, beispielsweise auf Verpackungen oder auf Gerater. Eine Einsatzmόglichkeit stellen daher Warenlager, beispielsweise bei Speditionen dar. Sie ist aber auch geeignet für den Einsatz bei Zollkontrollen, da mit einem einzelnen Gerat sowohl die Daten von Reisepassen und Fahrzeugdokumenten als auch Motor- und Fahrgestell- nummern erfaßt werden können.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn das Gehäuse die Form eines Markierstiftes aufweist und die Leseeinrichtung in die Spitze des Gehäuses integriert ist. Die Handhabung nach Art eines Markierstiftes ist vertraut und daher besonders benutzerfreundlich.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die trennbare Verbindung zu einem Rechner über einen Tastaturadapter und einen Tastatureingang des Rechners geführt ist. Eine derartige Verbindung ermöglicht den Anschluß der Lesevorrichtung an einen herkömmlichen Personalcomputer ohne besondere Steuerungsprogramme oder besondere Dateneingänge.

Besonders komfortabel ist die Handhabung der Lesevomc.itung, wenn die trennbare Verbindung zu einem Rechner eine drahtlose Infrarot-Datenubertragungsstrecke aufweist Damit ist ein ON-Lme Betrieb der Lesevorrichtung ohne störende Kabelverbmdung möglich. Dieser ON-Lme

Betrieb ist insbesondere bei sehr großen Datenmengen von

Vorteil .

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Speicherelement zumindest teilweise als nichtfluchtiger Speicher ausgeführt ist. Damit führt ein Zusammenbruch der Stromversorgung, beispielsweise aufgrund emer vollständigen Entladung der verwendeten Akkumulatoren oder Batterien zu keinem Datenverlust.

Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert, welche beispielhaft eine Lesevorrichtung samt Verbmdungs- kabel und Tastaturadapter zeigt.

Die in der Figur dargestellte Lesevorrichtung hat die Form eines handelsüblichen Markierstiftes mit einer abnehmbaren Kappe AI. Auf dem Gehäuse sind eine Leseanzeige A2 , em Eingabeknopf A3, eme Alarmanzeige A4, eme Textanzeige A5, eme Menütaste A6, Bewegungstasten A7 und eine OK-Taste A8 angebracht .

Die interne Struktur der Lesevorrichtung umfaßt eine Scanvorrichtung in der Spitze des Gehäuses zur optischen Erfassung der zu lesenden Zeichen und die Umsetzung in elektrische Signale, eme Speichereinheit, eine Kontroll- einheit zur Mustererkennung, d.h. zur Umsetzung der eingelesenen Bildmformation m Zeichen eines vorgegebenen Zeichensatzes und zur Steuerung der Ablaufe beim Lese- und Speichervorgang, sowie Logikelemente zur Ansteuerung der trennbaren Verbindung zu einem Rechner.

Bei der Realisierung der Scanvorrichtung wurde von folgenden Erkenntnissen bzw. Vorgaben ausgegangen:

Es sollen Texte mit Schriftgrößen von etwa 8 - 16 pt (1 pt = 1/72 inch) zu erfassen sein. Die entsprechende Zeilenhöhe beträgt daher bei Berücksichtigung von Ober- und Unter¬ längen der Buchstaben zwischen 2,82 und 5,64 mm. Mit einem angemessenen Toleranzbereich beträgt die Breite des Erfassungsbereiches daher etwa 8 mm. Die Länge des Erfassungsbereiches ist von geringerer Bedeutung, da die Lesevorrichtung ja nach Art eines Markierstiftes über den zu lesenden Text geführt wird.

Bezüglich der Auflösung des Bildes durch den optischen Sensor wird davon ausgegangen, daß jedes Zeichen in der Höhe von zumindest 20 Bildpunkten (Pixel, dots) dargestellt werden sollte. Bei einer Auflösung von 200 dpi (dots per inch) ist diese Bedingung mit 22,22 Bildpunkten für die 8pt-Schrift erfüllt.

Die Auflösung des Sensors bestimmt - zusammen mit der Belichtungszeit des Bildes auch die max. Lesegeschwindigkeit, d.h. die max. Geschwindigkeit, mit welcher die Lesevorrichtung über den Text geführt werden darf .

Die ausreichende Belichtung des Bildes wird durch eine Lichtquelle der Lesevorrichtung, vorzugsweise Leuchtdioden mit hohem Wirkungsgrad, gewährleistet. Gunstig ist es dabei wenn das spektrale Wirkungsgradmaximum der

Leuchtdioden mit dem des optischen Sensors übereinstimmt

Dabei muß allerdings auch das spektral unterschiedlicne

Refiexionsvermogen der Textunterlagen - in Abhängigkeit von der Farbe - berücksichtigt werden.

Die Große der Sensorflache bestimmt die Charakteristik der dem Sensor vorgelagerten Optik, mittels der das Bild des zu erkennenden Textes auf den Sensor projiziert wird und damit deren Abmessungen.

Als vorteilhaft wurde die Verwendung eines Sensors erkannt, der einen Abbildungsmaßstab von etwa 1 ermöglicht.

Damit können für die Optik sogenannte Stablinsen

(Indexgradientenlinsen) verwendet werden Der Vorteil der Stablmsen liegt m den damit möglichen relativ kurzen Objekt-Bild-Abstanden von etwa 15 - 70 mm. Sie smd daher für eine kompakte Bauweise besonders gunstig. Ein weiterer Vorteil ist die vergleichsweise große Lichtstarke Beim

Ausfuhrungsbeispiel wurde em Stablmsenarray vom Typ SLA 20b der Firma Nippon Sheet Glas verwendet.

Als optischer Sensor wurde der Typ Texas Instruments TSL401 verwendet.

Speichereinheit und Kontrollemheit zur Mustererkennung werden mit handelsüblichen Komponenten wie einem digitalen Signalprozessor wie z.B des Typs ADSP 2111 der Firma Analog Devices und digitalen Speicherbausteinen sowie entsprechenden Logikelementen aufgebaut

Die Erkennung der eingelesenen Zeichen erfolgt beim Ausfuhrungsbeispiel auf der Basis eines mittels obgenannter Komponenten realisierten neuronalen Netzes Neuronale Netze smd mathematische Modelle, welche dem Aufbau des menschlichen Gehirns nachempfunden smd. Sie bestehen aus Neuronen, das smd im wesentlichen Summierelemente mit gewichteten Eingängen und einem nichtlinearen Verstarkeranteil, die zu einem parallelen Netzwerk mit typisch zwei Ebenen zusammengefaßt werden Eine ausführliche Beschreibung des beim Ausfuhrungsbeispiel eingesetzten „Feedforward Neural Networks" findet sich beispielsweise in „Layered Neural Nets for Pattern Recognition", B Widrow, R. G Winter, R. A Baxter; IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, Voi 36 No. 7 July 88.

Die Mustererkennung mittles neuronalem Netz erfolgt nacn dem in „A rotation, sealing, and translation invariant pattern classification system", C Yuceer, K Oflazer, Pattern Recognition, Vol. 26, No5, pp687-710, 1993 beschriebenen Verfahren

Für die Handhabung der Leseeinrichtung sind Leseanzeige A2, Eingabeknopf A3, Alarmanzeige A4, Textanzeige A5 , Menutaste A6 , Bewegungstasten A7 und die OK-Taste A8 vorgesehen Die Leseanzeige A2 mit einer LED leuchtet immer dann, wenn die Lesevorrichtung zum Lesen an eine Vorlage leicht angedrückt wird und zur Informationsaufnahme bereit ist.

Der Eingabeknopf A3 entspricht in seiner Funktion der von einem Personalcomputer her bekannten „ENTER"- Taste, durch Betätigung des Eingabeknopfes A3 kann die eingelesene Information m Absätze unterteilt werden. Jede Betätigung des Knopfes wird durch ein entsprechendes Zeichen in der Textanzeige A5 angezeigt . Diese zeigt darüberhinaus die eingelesenen Zeichen, die Ursache von erkannten Fehlern und in einem entsprechenden Modus die möglichen Bedienvorgänge, d.h. ein Befehlsmenü.

Die Aktivierung und Deaktivierung des Befehlsmenüs erfolgt mittels Menütaste A6. Zum Wechseln zwischen den verschiedenen Befehlsebenen des Befehlsmenüs und zur Auswahl eines bestimmten Befehles dienen die Bewegungstasten A7 und die OK-Taste A8 ; im noch näher erläuterten Warte-Modus bewirken die Bewegungstasten einen „Durchlauf" der eingelesenen Zeichen durch die Leseanzeige.

Die Alarmanzeige A4 leuchtet dann auf, wenn der ordnungsgemäße Einsatz der Lesevorrichtung nicht gewährleistet ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Stromversorgung nicht gewährleistet oder der für die eingelesenen Zeichen vorgesehene Speicherraum erschöpft ist, die eingelesenen Zeichen nicht ordnungsgemäß inter¬ pretiert werden können oder em falscher Betriebsmodus eingestellt worden ist

Der Tastaturadapter B ermöglicht den Anschluß der Lesevorrichtung an einen Rechner, ohne daß auf diesem em spezielles Kommunikationsprogramm ablauft, oder em besonderer Dateneingang benotigt wird Der Tastaturadapter wird ausgangsseitig an die Tastaturschnittstelle des Rechners angeschlossen, an die beiden Eingänge Bl, B2 werden die eigentliche Tastatur des Rechners und die

Lesevorrichtung angeschlossen. Damit auch unterschiedliche Tastaturen (Landereinstellungen) simuliert werden können, weist der Tastaturadapter entsprechende Bedienelemente B3 zur Auswahl der Eigenschaften auf.

Alternativ zum Anschluß mittels Tastaturadapter ist auch em Anschluß über eme Standardschnittstelle des Rechners möglich. In diesem Fall muß auf dem Rechner em geeignetes Kommunikationsprogramm installiert und vor einer Übertragung von Daten auf den Rechner gestartet werden.

Die Funktion der Lesevorrichtung ist wie folgt:

Durch Abnehmen der Kappe AI wird über einen nicht dargestellten Schalter die Lesevorrichtung aktiviert und ist einsatzbereit. Es sind nun 4 verschiedene Arbeitsmodi und zwar Lese-, Warte-, Menü- und Sparmodus zu unterscheiden. Der Lesemodus wird eingenommen, wenn die Lesevorrichtung mit leichtem Druck auf eme Unterlage aufgesetzt wird Der Modus wird durch die leuchtende Leseanzeige A2 angezeigt, Betätigungen von Menutaste A6 , Bewegungstasten A7 und OK- Taste A8 werden in diesem Zustand nicht angenommen, lediglich der Eingabeknopf A3 kann zur Erstellung von Absatzmarken benutzt werden.

Zum Einlesen wird die Vorrichtung nun wie em Markierstift mit geringem Druck über die zu lesenden Texte gefuhrt Für eine hohe Erkennungswahrschemlichkeit ist es dabei wicntig, daß die Lesevorrichtung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über die einzulesenden Zeichen gefuhrt wird. Mittels Textanzeige A5 wird der Lesevorgang kontrolliert und bei Fehlern gegebenenfalls wiederholt.

Nach Abschluß des Lesevorganges, d.h. sobald die Lesevorrichtung abgesetzt wird und der Anpressdruck gegen null geht, nimmt die Lesevorrichtung den Warte-Modus em. In diesem Zustand ist die Leseanzeige dunkel, auf der Textanzeige A5 sind die zuletzt eingelesenen Zeichen zu sehen. Mittels Bewegungstasten A7 kann in diesem Modus eine Schreibmarke innerhalb der gelesenen Information bewegt werden, durch Betätigung des Eingabeknopfes A3 kann an der augenblicklichen Position der Schreibmarke em Absatz eingefugt werden. Durch Betätigung der Menu-Taste A6 wechselt die Lesevorrichtung vom Warte-Modus m den Menu- Modus

Im Menu-Modus ist die Leseanzeige A2 dunkel, auf der Textanzeige A5 ist die aktuelle Position innerhalb des Befehls-Menαs zu sehen. Mittels Bewegungstasten A7 erfolgt innerhalb αes Menüs die Auswahl der Befehlsebenen und

Befehle, αie mit der OK-Taste A8 ausgelost werden Im

Gegensatz zu den übrigen Modi kann der Menu-Modus auch bei aufgesetzter Kappe aufgerufen werden. Das Befehlsmenu der beispielhaften Lesevorrichtung weist zwei Ebenen auf. Die erste Ebene umfaßt die Befehlsgruppenbezeichnungen STATUS, KOMMANDOS und EINSTELLUNGEN. Jeweils eme dieser Befehlsgruppenbezeichnungen ist auf der Textanzeige zu sehen Wird die OK-Taste A8 betätigt, erfolgt der Sprung in die zweite Ebene und es ist jeweils eine Befehlskennung der zuvor angezeigten Befehlsgruppe zu sehen. Mit den Bewegungstasten A7 können nun alle Befehlskennungen der gewählten Befehlsgruppe der Reihe nach angezeigt werden.

In der Befehlsgruppe STATUS sind dies die Kennungen für die Anzeige über den Batteriezustand und den „Füllstand" des Speichers; für die Anzeige der Anzahl gespeicherten Zeichen und der Anzahl der gespeicherten Absätze, sowie die Größe des freien Speicherraumes, die Anzeige der gewählten Betriebsart und em Befehl zum Rucksprung in die erste Ebene des Menüs .

In der Befehlsgruppe KOMMANDOS smd unter anderem Befehle zum Loschen des Speichers und zur Übertragung der gespeicherten Texte an einen Rechner enthalten.

Die Befehlsgruppe EINSTELLUNGEN beinhaltet die Wahl der Betriebsart (ON-Lme/OFF-Lme) und die Art des Alarmsignales . Wenn die Lesevorrichtung bei abgenommener Kappe langer als αrei Minuten nicht betätigt wird, wechselt sie selbständig m den Spar-Modus über In diesem Zustand sind Leseanzeige

A2 und Textanzeige A5 dunkel

Zusätzlich zu den genannten Arbeitsmodi smd zwei

Betriebsarten zu unterscheider, OFF-Lme-Betrieb und ON- Lme Betrieb

Im OFF-Lme-Betrieb ist die Lesevorrichtung wahrend des Lesevorganges nicht mit dem Rechner verbunden Das Verbmdungskabel zwischen Lesevorrichtung und Tastaturadapter ist nicht angesteckt Die eingelesenen Zeichen werden im Speicher der Lesevorrichtung gespeichert Der Speicher ist in sogenannter EEPROM-Technologie d.h als elektrisch loschbarer, nichtfluchtiger Speicher aufgebaut, sodaß auch bei einem Stromausfall aufgrund von Erschöpfung der verwendeten Akkumulatoren oder Batterien die eingelesene Information von max etwa 20 000 Zeichen, das smd etwa 5 DIN A4 Seiten nicht verloren geht Die eingelesenen Zeichen können daher m der Lesevorrichtung mit nahezu unbegrenzter Dauer gespeichert werden. Vor der Übertragung auf einen Rechner smd nur gegebenenfalls die erschöpften Batterien oder Akkumulatoren aufzuladen bzw durcn geladene zu ersetzen

Im ON-Lme Betrieb ist die Lesevorrichtung auch wahrend des Lesevorganges mit einem Rechner verbunden Dazu ist es notwendig, daß vor Beginn des Lesevorganges auf dem Rechner ein Textverarbeitungsprogramm, Beispielsweise WORD 6 0 aufgerufen wird Durch Betätigung des Emgabeknopfes A3 wird in den emgelesenen Text eme Absatzmarke eingefügt und der jeweils zuletzt eingelesene Absatz an den Rechner übertragen.

Claims

Patentansprüche

1) Lesevorrichtung, welche eme Leseeinheit, eme Mustererkennungseinheit, ein Speicherelement und eine Stromversorgung umfaßt, dadurch gekennze ichnet , daß die genannten Komponenten in em tragbares Gehäuse integriert sind und daß weiterhin eme trennbare Verbindung (B,C) zu einem Rechner vorgesehen ist.

2) Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennz e ichnet , daß das Gehäuse die Form eines

Markierstiftes aufweist und die Leseeinrichtung m die Spitze des Gehäuses integriert ist.

3) Lesevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz e ichnet , daß die trennbare Verbindung zu einem Rechner über einen Tastaturadapter (B) und einen Tastatureingang des Rechners geführt ist.

4) Lesevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ichnet , daß die trennbare Verbindung zu einem Rechner eme drahtlose Infrarot-Datenübertragungsstrecke aufweist .

5) Lesevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennze ichnet , daß das Speicherelement zumindest teilweise als nichtflüchtiger Speicher ausgeführt ist .