-
Einrichtung zur maschinellen Erkennung von Zeichen mit Kantenabstands-Kodierung
Die maschinellen Einrichtungen zur maschinellen Erkennung von Zeichen, die zugleich
auch vom Menschen lesbar sind, lassen sich bekanntlich dadurch vereinfachen, daß
unter möglichster Beibehaltung der Zeichenformen, an die das Auge gewöhnt ist, in
die diese Formen bildenden Zeichenflächen Formelemente eingebracht werden, die für
die Maschine leicht erkennbar sind. Ein nach diesem Prinzip arbeitendes bekanntes
Zeichenerkennungsverfahren unterteilt die Zeichenflächen in ein Raster von parallelen,
vorzugsweise senkrechten Streifen, und zwar so, daß sich in dem Streifenraster kürzere
und längere Abstände finden, z. B. vier kurze und zwei lange. Hiermit ergibt sich
eine in die Zeichenflächen selbst eingebaute binäre Kodierung der Zeichen (bei dem
genannten Beispiel im »2 aus 6«-Kode), die maschinell verhältnismäßig leicht gelesen
werden kann. Bei einer Abtastung durch relativ zum Zeichen bewegte Abtaster, und
ganz besonders bei Magnetschrift-Abtastung, sind Kanten, also »Schwarz«-»Weiß«-Grenzlinien,
besonders leicht in impulsförmige Signale umwandelbar, wenn sie von dem Abtaster
senkrecht zum Verlauf der Grenzlinie überfahren werden. Das vorgenannte Verfahren
benutzt die bei der Abtastung vorauslaufenden Vorderkanten der Zeichenstreifen zur
Bildung der kurzen oder lan-en Abstände.
-
Es sei aber für das Nachfolgende bemerkt, daß es sich nicht notwendig
um Kanten von Streifen handeln muß, die durch das Zeichen hindurchgehen, für die
Bildung von Kanten als leicht abtastbare Sprungstellen bestehen vielmehr auch mancherlei
andere ,Möglichkeiten. Es ist dabei weiterhin möglich, daß »Kanten« durch irgendwelche
anderen physikalischen Sprungstellen (die z. B. dem Auge unsichtbar sind) gebildet
werden. Diese Möglichkeiten sollen eingeschlossen sein, wenn nachfolgend weiterhin
kurz von »Kante« gesprochen wird.
-
. Obwohl das Prinzip der mit einem Abtaster-Durchlauf erfaßbaren
Kodierung durch »Kurz«-Y,Lang«-Kantenabstände einfach ist, ergibt sich doch bei
den bekannten Zeichenerkennungseinrichtungen mit dynamischer Nacheinanderabtastung
der Kanten die Schwierigkeit, daß eine bestimmte Abtastgeschwindigkeit, insbesondere
also Durchlaufgeschwindigkeit, des Zeichenträgers bei der Abtastung, äußerst genau
innegehalten werden muß, und zwar entsprechend den Zeitkonstanten der durch die
Kantenimpulse angestoßenen Zeitgeberelemente wie z. B. monostabilen Kippsehaltungen,
die die Kurz-Lang-Unterscheidung bewerkstelligen.
-
Es ist auch bekannt, zur Kurz-Lang-Unterscheidung einen Binärzähler
zu verwenden, der zwischen je zwei Kantenimpulsen bei 0 beginnend
aufwärts gezählt wird, und zwar durch einen besonderen Impulsgenerator mit konstanter
Ausgabefrequenz. Bei Lang-Abständen der Kanten wird dann ein höherer Zählerstand
erreicht als bei Kurz-Abständen. Wegen der möglichen Schwankungen der Abtastgeschwindigkeit
muß aber eine Taktfrequenz, d. h. Zählfrequenz, benutzt werden, die bedeutend
höher ist als die Kantenimpulsfrequenzen) beispielsweise so, daß 20 bis
30 Taktimpulse in einen Kurz-Abstand und 36 bis 46 Taktimpulse in
einen Lang-Abstand fallen, und dadurch immer ein Differenzabstand zwischen
den zu tolerierenden Zählerstandsschwankungen gewährleistet ist. Das Zählen auf
höhere Werte nebst dem Erfassen und Vergleichen von Zählerstandsbereichen bedingt
einen- beträchtlichen Aufwand einer solchen Auswertungsschaltung. Auch bleibt die
Bindung an Toleranzgrenzen der Abtastt' Cleschwindigkeit grundsätzlich bestehen.
-
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und ergibt wesentliche Vereinfachungen,
indem sie zur Kurz-Lang-Unterscheidung zusammen mit den Kantenimpulsen eine Taktimpulsfolge
verwendet, deren Frequenz von der Zeichenabtastgeschwindigkeit abhängt. Die Erzeugung
derartiger Taktimpulsfolgen ist bekannt, wie auch ihre Verwendung beim Informationslesen,
allerdings id'dem Sinne, daß die Taktimpulse Zeitreferenzmarken ergeben für Zeitpunkte,
an denen Bitmarkierungen eines Zeichenkodes gelesen werden sollen. Es besteht also
eine Zeitphasenbindung zwischen den laufsynchronisierten Taktimpulsen und den Zeichenimpulsen.
Bei der Erfindung ist das nicht der Fall, so- daß es auch nicht
erforderlich
ist, besondere Maßnahmen für eine Zeitphasenbindung zu treffen. Ebenso entfällt
die Notwendigkeit, die Taktimpulsfrequenz um mindestens eine Größenordnung höher
zu legen als die kurzen Kantenabständen entsprechende Frequenz.
-
Eine Einrichtung zur maschinellen Erkennung von Zeichen der hier behandelten
Art mit Lang-Kurz-Unterscheidungen der Kantenabstände ist gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß eine Taktimpulsfolge, deren Frequenz in an sich bekannter Weise
von der Zeichenabtastgeschwindigkeit abhän,c,r,ig ist, bei beliebiger Zeitphasenlage
gegenüber den Kantenimpulsen in der Weise ausgewertet wird, daß die Zahl einiger
weniger Taktimpulse zwischen jeweils zwei Kantenimpulsen ein Maß für die Lang-Kurz-Unterscheidung
gibt. Der Abstand der Taktimpulse soll kürzer sein als der Kurz-Abstand der Kantenimpulse,
aber mit einem Taktimpulsabstand, der z. B. die Hälfte dieses Kurz-Abstandes beträgt,
kann die Unterscheidung bereits sicher durchgeführt werden, und zwar mit Auswertungseinrichtungen
recht einfacher Art, wie sie z. B. in dem in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend
näher erläuterten Ausführungsbeispiel verwendet sind.
-
Zweckmäßig kann vorgesehen sein, daß die Taktimpulse durch Marken
einer Trommel, die den Zeichenträger an der Abtasteinrichtung vorbeiführt, erzeugt
werden.
-
Neben der vorstehend angegebenen Art der Anwendung einer Taktimpulsreihe,
deren Frequenz von der Lesegeschwindigkeit abhängig ist, für die Lang-Kurz-Unterscheidungen
zwischen Zeichenkantenabständen wird außerdem noch die vorgeschlagen, daß gemäß
weiterer Erfindung aus der Frequenz der Taktimpulse eine Steuergröße abgeleitet
wird, die Zeitkonstantenglieder (z. B. RC-Glieder) in für die Lang-Kurz-Unterscheidung
wirksamen Schaltungsteilen entsprechend der jeweiligen Abtastgeschwindigkeit einstellt.
Auch dies wird weiter unten noch näher erläutert.
-
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße
Einrichtung, die nur mit Zeichenvorderkanten und einer Folge äquidistanter Taktimpulse
nach der Zählmethode arbeitet, nebst zugehörigem Schema für die Zeichenstreifen
und für Taktimpulsmarken.
-
Hierbei sind in der Zelle Z 4 die Vorderkanten angedeutet, da es lediglich
auf deren gegenseitigen Ab-
stand innerhalb eines jeden Zeichens ankommt.
Es sollen für eine 2-aus-6-Kodierung sieben derartige Vorderkanten vorhanden sein
und sie sollen voneinander entweder einen kurzen Abstand haben oder einen langen,
das Größenverhältnis der kurzen zu den langen Abständen sei z. B. 3: 5. Die
Zeichen mögen sich auf einem Schriftträger befinden, der abgebrochen gezeichnet
und mit B bezeichnet ist. Die ebenfalls abgebrochen gezeichnete und mit Tr bezeichnete
Fläche ist ein Stück von einem Flächenring einer »Lesetrommel«, die ständig rotiert
und den oder die Schriftträger unter dem Abtastkopf vorbeitransportiert, während
dieses Vorbeitransports ist der Schriftträger z. B. durch Saugluft fest auf die
Trommel aufgepreßt, so daß zwischen ihm und der Trommel kein Schlupf auftritt.
-
Die Zeichenvorderkanten werden durch einen AbtastspaltAZ abgefühlt.
Auf der Trommelringfläche sind in gleichmäßigen Abständen magnetische Markierungen
oder Polzähne T gebildet, die von dem Spalt A T eines weiteren
Magnetkopfes abgefühlt werden und in dem Magnetkopf Taktimpulse induzieren. Der
Abstand der Taktmarken T voneinander ist bei der gezeigten Ausführung so gewählt,
daß er gleich der Hälfte des Kurz-Abstan-des zwischen zwei Zeichenvorderkanten ist.
Die durch den Spalt AZ und einen Impulsforiner V erzeugten Vorderkantenimpulse jedes
Zeichens werden als Schiebeimpulse in einer Ringzählkette R mit Gliedern
1 bis VII wirksam. Jedes Glied I bis VI der Ringzählkette R ist mit einem
der UND-Tore U4 verbunden und gibt auf das zugehörige UND-Tor Aktivierungspotential,
wenn es im Zustand »L« ist. Der die Taktmarken T abfühlende Spalt A
T gibt über einen Verstärker und Impulsfonner VT Taktimpulse auf die zweiten
Eint' Glänge sämtlicher UND-Tore U4. Der erste Vorderkantenimpuls jedes Zeichens
schaltet in der Ringzählkette R den Zustand »L« vom Glied VII auf das Glied I. Hierdurch
wird das erste UND-Tor U 4 aktiviert, so daß es Taktimpulse durchlassen kann.
Die durchgelassenen Taktimpulse werden wiederum als Schiebeimpulse wirksam in einer
Zählkette SK 1
mit vier Gliedern g0 bis g3, in der vor
dem Einlaufen des Zeichens das erste Glied g 0 im Zustand »L« ist. Ebenso
verhält es sich in gleich ausgebildeten Zählketten SK2 bis SK6, die an die
übrigen UND-Tore angeschlossen sind. Das erste UND-Tor ist so lange geöffnet, bis
durch den zweiten Vorderkantenimpuls der »L«-Zustand vom Glied 1 auf das
Glied 11 der Ringzählkette R geschoben wird. Der Abstand zwischen der ersten
und der zweiten Vorderkante der Zeile Z4 ist ein Kurz-Abstand. Innerhalb des durch
diesen gebildeten Intervalls können höchstens zwei durch Marken T erzeugte Taktimpulse
geliefert werden. In der Schiebekette SK1 kann also der »L<e-Zustand höchstens
bis zum Glied g2 wandern. Das gleiche gilt für die Schiebekette SK2, deren
davorliegendes UND-Tor zwischen dem zweiten und dem dritten Vorderkantenimpuls aktiviert
ist. Der dritte Vorderkantenabstand ist ein langer, und man erkennt leicht, daß
während eines solchen langen Abstandsintervalls mindestens drei Taktimpulse auf
die auswertende Schiebekette, im betrachteten Fall also SK3, gelangen. Dasselbe
gilt auch für SK4. SK5 und SK6 können wieder höchstens nur zwei Taktimpulse
erhalten, da die zugehörigen Vorderkantenabstände kurz sind. Das Glied
g 3 jeder der Schiebeketten SKI bis SK 6 ist
an ein Speicherelement, z. B. Flip-Flop, eines Registers RG angeschlossen und schaltet
dieses im »L«-Zustand ebenfalls auf L. Liegt ein Kurzabstand der Zeichenvorderkante
vor, so unterbleibt dies, weil in diesem Fall der »L«-Zustand das Glied
g3 der zugehörigen Auswerte-Schiebekette nicht erreicht.
-
Der letzte Vorderkantenimpuls jedes Zeichens schiebt den »L«Zustand
in der Schiebekette R vom Glied VI zum Glied VII. Wenn dieses Glied den »L«-Zustand
erreicht oder erreicht hat, so kann von ihm ein Signal für eine Klemme
AL abgeleitet werden, das dazu benutzt werden kann, um die Auswerteschiebeketten
SK1 bis SK6 zu löschen mit gleichzeitiger Wiedereintragung des Wertes »L«
in das erste Glied g0, und um gegebenenfalls auch das Register RG wieder
zu löschen, so daß die Schaltung für die Auswertung eines nachfolgenden Zeichens
bereit ist.
-
Man sieht leicht, daß die beschriebene Zählschaltung unabhängig von
der gegenseitigen Lage der
Taktmarken T und der Zeichenvorderkanten
richtig arbeitet, wobei man, was unschwer durchzuführen ist, koinzidierende Impulse
der Vorderkanten und der Taktmarken entweder unwirksam machen oder auch als in einer
bestimmten Reihenfolge auseinandergezogene Impulse wirksam machen kann. Die Zählergebnisse
sind von der Abtastgeschwindigkeit unabhängig, wenn man dafür sorgt, daß zwischen
dem Zeichenträger B und der Lesetrommel Tr bei dem Fördervorgang praktisch kein
Schlupf auftritt.
-
Wenn eine durch ihre Frequenz ein Maß für die jeweilige Abtastgeschwindigkeit
gebende Taktimpulsfolge ständig vorliegt, so können mit ihrer Hilfe auch Erkennungsschaltungen
der an sich bekannten Art, die mit Zeitkonstantengliedern, wie etwa monostabilen
Flip-Flops, zur Kurz-Lang-Unterscheidung arbeiten, in Abhängigkeit von der Abtastgeschwindigkeit
durch diese Taktfrequenz selbsttätig geregelt werden. Beispielsweise kann nach einer
der hierfür bekannten Prinzipien aus den Taktimpulsen eine mittlere, der Taktimpulsfrequenz
proportionale Spannung gebildet werden, und diese Spannung kann die Zeitkonstanten
in Abhängigkeit von der Abtastgeschwindigkeit in ihrer Größe regeln, indem beispielsweise
in einer RC-Kombination der durch eine elektronische Widerstandsstrecke teilweise
oder ganz gebildete R-Wert durch die Steuerspannung in Ab-
hängigkeit von
der Abtastgeschwindigkeit geeignet geregelt wird.