DE2555466C2 - Vorrichtung zum Lesen von alphanumerischen Zeichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.

Aus der DE-AS 17 74 314 ist eine stationäre Abtastvorrichtung mit einer einspaltigen Anordnung von Fotozellen bekannt, die nicht von Hand geführt werden kann. Die Signale der Fotozellenspalte werden in ein zweidimensionales Schieberegister eingegeben, während sich das zu lesende Zeichen unter der Fotozcllenspalte vorbeibewegt. |edes Zeichen wird dabei einmal spaltenweise abgetastet und die erhaltenen Signale werden einem zweidimensionalcn Schieberegister parallel eingegeben, bis das ganze Zeichen eingespeichert ist. Danach wird das Zeichen senkrecht zur Einspeicherrichtung zeilenweise über ein Sondenregister in ein Sondennetzwerk ausgespeichert. Eine dem Sondennetzwerk nachgeschaltete Extremwertschaltung ermittelt ein Signal, das in einer Erkennungsschaltung zur Zeichenerkennung herangezogen wird. Ein Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß die Zeichenerkennung und -entscheidung bei nur einmal gelesenem Zeichen erfolgen kann und muß. Falls sich ein Zeichen schräg an der Fotozellenanordnung vorbeibewegt oder falls das Zeichen während des Lesens durch Staub oder andere Verunreinigungsteilchen teilweise verdeckt ist, kommt es unweigerlich zu Lesefehlern.

Aus der US-PS 34 96 542 ist eine Zeichencrkennungsschaltung bekannt, welche in der Lage ist. unterschiedliche Zeichenhöhen und -breiten zu lesen. Dabei werden hell/dunkel Signale von Fotozellen in eine Speicherschaltung eingespeichert, deren einzelne Speicher/eilen durch ODER-Schaltungen ausgewertet werden, um Untergruppen von Zeichensignalcn zu erzeugen. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die elektronische Zeichenmaske sozusagen vergrößern oder verkleinern kann, um sich der jeweils zu lesenden Zeichenhöhe anzupassen.

Schließlich ist aus der DE-OS 22 15 08K eine Vorrichtung zum optischen Lesen alphanumerischer /eichen bekannt, bei der eine optische Abtastanordnung die /.eichen mehr als einmal abtastet und eine l-'olge von Datengruppen erzeugt, die in elektrische Signale umgewandelt werden. Eine Zeichenlogikschaltung dient zur Feststellung einer vollständigen Abtastung eines Zeichens sowie zur Feststellung seines Vorhandenseins in einer der Datengruppen. Außerdem ist eine Erkennungsschaltung vorgesehen, um die Folge von Datengruppen aufzunehmen sowie jedes Zeichen einmal zu erkennen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Lesen von alphanumerischen Zeichen mit einem von ίο Hand geführten optischen Abtaster zu schaffen, bei welchem der Schaltungsaufwand für die Erkennung alphanumerischer Zeichen durch Auswahl bestimmter Zeichensignalgruppen optimiert werden kann.

•Zur Lösung dieser Aufgabe dienen bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Palentanspruchs enthaltenen Merkmale.

Durch das serielle Eingeben der während des Lesens eines alphanumerischen Zeichens von einer Fotozellenanordnung erzeugten Zeichensignale in ein erstes Schieberegister und durch die parallele Übertragung in eine zweite Schieberegisteranordnung ist es möglich, die Ausgangssignale der zweiten Schieberegisteranordnung so durch ODER-Glieder zusammenzufassen, daß stets die Signale bestimmter Fotozellenbereiche ausgewertet werden. Diese Fotozellenbereiche können als Masken aufgefaßt werden, deren Maskenausgangssignale in einer Zeichenerkennungslogik zur Zeichenentscheidung verarbeitet werden. Da im Verhältnis zur Anzahl der Fotozellen nur wenige Maskensignale zu einer 5» Zeichenentscheidung benötigt werden, ist der Schallungsaufwand insgesamt gering. Auf die vertikale Lage eines Zeichens im Sichtfeld der Fotozellenanordnung kommt es nicht wesentlich an, da die Zeichensignaldaten durch die Schieberegisteranordnung ohnehin von J5 unten nach oben durchgeschoben werden; es ist lediglich notwendig, daß sich das zu lesende Zeichen überhaupt im Sichtfcld der Fotozellenanordnung befindet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels beim Abtasten;

F i g. 2 eine Seitenansicht des Abtasters aus F i g. 1 mit abgenommener Seitenwand;

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus F i g. 2; 4^r> Fig.4 ein Blockschaltbild einer Signalauswertungsschaltung des Abtasters nach F i g. 1 und 2;

F i g. 5 ein auseinandergezogenes Blockschaltbild einer Bildzusammensetz- und Zeichendekodierschaltung; und
so F i g. b Einzelheilen von F i g. 5.

Fig. I zeigt einen Abtaster 10 zum Abtasten von einem auf einem Etikett 11 befindlichen Datenfeld. Der Abtaster 10 besitzt eine öffnung für einen Lichtstrahl zum Beleuchten und Lesen des Etiketts 11 mittels eines optischen Systems. Er ist über ein Kabel 12 an eine Verarbeitungseinheit zum Erkennen von alphanumerischen Daten angeschlossen.

Die Bewegung des Abtasters 10 erfolgt über das Etikett 11 im wesentlichen mit ungleichförmiger Ge-W) sch windigkeit und entlang einer gekrümmten Bahn 11 a, die nicht mit den Datenzeilen auf dem Etikett 11 übereinzustimmen braucht. Außerdem kann die öffnung im Abtaster 10 wahrend eines Teils oder während der ganzen Bewegung über das Etikett 11 bezüglich des zu h^r, lesenden Datenfelds geneigt sein.

Aul einem Ktikell 11 vorhandene Daten werden zuverlässig und automatisch selbst bei variabler Abtastgeschwindigkeit, variabler Neigung oder Feldtiefc sowie

bei sich überkreuzender Abtastung oder Fehlüherdekkung mit dem Tasistab gelesen.

Die Fig.2 und 3 /eigen eine Ausführung des Abtasters 10. Seine Spitze besitzt gemäß I" i g. 3 eii;c Öffnung 21. Die Öffnung 21 hat üblicherweise die Breite einer zu lesenden Ziffer oder eines Zeichens. Die Länge 22 der Öffnung 21 übersteigt die übliche Höhe der zu lesenden Zeichen um ein Mehrfaches. Im oberen Teil des Abtasters 10 ist eine Lampe 23 mit einem vorgesetzten Lichtleiter 25, beispielsweise eine Faseroptik, zum Beleuchten der Öffnung 21 und des darunterliegenden Siehlfcldes angeordnet Das durch die Öffnung 21 gesehene Bild wird mittels eines Spiegels 27 auf eine zweidimensional Fotodiodenanordnung 30 geworfen, die eine monolithische, selbstabgetastete, hochintegricrtc Schaltung ist. Die Fotodiodep.anordnung 30 ist mittels einer Schaltung 32 und des Kabels 12 mit einer Vcrarbcitungscinheit verbunden.

Die Fig.4 und 5 zeigen eine Ausführung Jer Erfindung in Form eines Blockschallbilds. Darin .stell! die Einheit 40 die selbstabgciastcte Fotodiodenanordnung 30 aus Fig. 3 und die zugehörige Treiberschaltung dar. Von der Einheit 40 läuft eine Leitung 41 über einen Videoverstärker 42 zu einem Analog/Digital-Wandlcr 43.

Zum Videoverstärker 42 gehört eine Verstärkungssteuerungsschaltung, die eine dynamische Bilddatcn-Zuordnungsfunktion ausübt. Das verstärkte Videosignal und eine konstante automatische Verslärkungsregelungs-Bezugsspannung AGC werden in einem Komparator 46a verglichen. Der Ausgang des Koniparators 46a treibt einen AGC-Verstärker 466 mit einer /.eilkonstanten, die mehreren Bildabtastungen entspricht. Diese Zeitkonstante bewirkt ein Normieren des verstärkten Videosignals auf einen nahezu konstanten Mittelwert für einen großen Bereich von unterschiedlichen Untergrund-Reflexionseigenschaf ten. Da das von Zeichen überdeckte Gebiet wesentlich kleiner als das Sichtfeld ist, hat die Anwesenheit oder das Fehlen von Zeichenstrichen im Sichtfeld nur einen geringen Einfluß auf die Verstärkungseinstellung. Der erhaltene schmale Bereich des mittleren, verstärkten Videosignals ermöglicht eine geringere Bereichskapazität für den Analog/Digital-Wandler 43 sowie für Vorverarbeilungs- und Schwellwertschaltungen 44. Nach dem Verstärken wird das analoge Videosignal mittels des Analog/Digiial-Wandlers 43 in ein digitales Signal umgewandelt. Die digitale Videoinformation wird an die Vorverarbeitungs- und Schwellwertschaltungcn 44 übertragen. Diese Schaltungen dienen zum Verstärken und weiteren Korrelieren der Daten sowie zur Schwcllcnwertlegung für die Einordnung in schwarze oder weiße binäre Werte. Die Schwellenspannungsdatcn treten in die ßild/tisammensetzschaltung 45 in Form von seriellen Daten ein, die acht schwarzen oder weißen Punkten oder Zellen entlang einer horizontal über das Bild laufenden Linie entsprechen. Es werden acht Bits in ein seriell/parallel umsetzendes erstes Schieberegister 45;/ gemäß Fig.5 geschoben. Die an jedem parallelen Ausgang auftretenden Daten werden an einen seriellen Eingang von einem aus acht 16-Bit seriell/parallelen /weilen Schieberegister 456 getaklet. Die einer benachbarten, durch das Bild verlaufenden Zeile entsprechenden Reihendaten werden anschließend in das 8-Bit Schieberegister 45a getaktet und der beschriebene Vorgang wird kontinuierlich wiederholt. Der Inhalt der acht I6-Bii Schieberegister 456 kann als ein 16 Zellen hoher, 8 Zellen breiter, verstärkter und mit einer SehwellenspaniHing heaufsihlagier Bildbercich im Sichtfeld des Abtasters 10 aufgefaßt werden. Eine mit den parallelen Ausgängen der Schieberegister-Anordnung verbundene Dekodierschaluing dient /um Erkennen von Abschnitten von Zeichensiriehen sowie \on Leerstellen oder vollständig weißen Bereichen. Die richtige Kombination von Abschnitten und Leerstellen dekodiert ein Zeichen. Das Abiasien und das Takten der Schieberegister führt zu einer vertikalen Bewegung des gesamten Bildes κι durch die Schieberegister-Anordnung der Bildzusammenset/.schaliung 45 mit stufenweisem Transport um jeweils eine Zelle. Das Führen des Abtasters 10 über das zu lesende Datenfeld von Hand bewirkt eine Horizontalbewegung des Bildes durch die Bildzusammensetzr > schaltung 45. In einer Ausführung mit einem Bildweehscl von 35(X) Bildern je Sekunde und einer Tastgeschwindigkeit von 45cm/sec tastet der Abtaster 10 45 :3500 = 0.13 mm je Bild oder etwa die halbe Stärke eines Zeichenstrichs ab. Bei einer bA Zellen langen Foto- 2ti d'iodcnaiwrdnung 30 wird das Bild in vertikaler Richlimg mit b4 · 3500 = 224 kHz getaktet, was für die Zeichendekodierlogik eine Zeit von mehr als 4 Mikrosekunden bedeutet. Eine derartige Abtastgeschwindigkeit gestaltet die Verwendung von hochintegrierten Metall- >^r> oxidhaibleitern in der Zeichendckodierlogik und dem größten Teil der Bildzusammensetzschaltung 45. Eine Zeichcnschrägstcllung ist durch die Verwendung von logischen ODER-Gliedern in der Zeichendekodierlogik gestattet. Da ein vollständiges Bild vertikal durch die )» Biklzusaminensetzschaltung 45 geschoben wird, ist die Feststellung der vertikalen Zeichenlage für die Zeichendekodierschaluing nicht von Bedeutung, solange das gesamte Zeichen im Sichtfeld liegt.

Eine Leitung 50 von der Einheit 40 in Fig.4 liefert j-i einen Synchroninipuls an die Vorverarbeitungs- und Schwellenwertschaltung 44. Die Leitung 50 ist außerdem an eine Zeilenverfolgung- und Abtastschaltung 51, an ein Sumniiernei/werk und Speicher 52 sowie an einen Zeichenkettenspeicher 53 angeschlossen. Der Aus-4(i gang der Bildzusammenseizschaltuiig 55 liegt über eine Leitung 54 an den Schaltungen 52 und 53 sowie an einer Verzögeriingsschaliung 55. Die Schaltungen 52, 53 und 55 sind mit einer logischen Schaliung 56 verbunden. Von tier logischen Schaltung 56 führt eine Leitung 57 zu •r> einer Besiäligimgssehallung 58. die das erfolgreiche Lesen einer vorgegebenen Zeichenkette anzeigt. Von der Schaltung 53 führt eine Leitung 59. beispielsweise zu einer Inveniarsieueriing, /u Verkaufsendstellen oder ähnlichen Einrichtungen für die Auswertung der abge-■">() tasteten Daten.

Zur ZeilcnveiTolgung kann die vertikale Zeichenlage von der Lage eines vorhergehenden Zeichens in einer bestimmten Zeile um einen kleinen Betrag JV abweichen. Eine Zeile kann somit an einem Rand des Sichtfel-¹S¹S des beginnen und fortlaufend bis zu dem gegenüberliegenden Rand verfolgt werden. Dies ist zum Abtasten von Hand, beispielsweise an Verkaufsstellen, erforderlich. Die Zeilenverfolgungsschaltung 51 enthält einen Zühler und eine logische Schaltung zur Erzeugung einer hü der vertikalen Zeichenlage im Sichtfeld entsprechenden binären Zahl V₁. leder Speicher aus einer Anzahl von Zeiehcnkeiienspeichern 53 ist durch eine binäre Zahl V„ identifiziert, die der vertikalen Lage des letzten erkannten Zeichens der Zeichenkettc entspricht. Beim Erkcn-ι,ι neu eines Zeichens wird die binare Zahl K- mit den die vorhandenen Zeichenketten identifizierenden binären Zahlen V_n verglichen. Ist JV = | V„ — V,|. undz/Vweniger iils etwa vlic halbe Zeichenhöhe, dann wird das neue

Zeichen der Zeichenketic hinzugefügt.

Da jedes Zeichen mehr als einmal aufgenommen werden kann, ist die Austastsehaltung 51 zur Verhinderung eines mehrfachen Einlesens desselben Zeichens in den Zeichenkettenspeicher 53 erforderlich.

Zum gleichzeitigen Lesen von mehr als einer Zeile zur Zeit benötigt jeder Zeichenketienspeieher 53 eine eigene Auslastschaltung. Dies ist vorzugsweise ein Abvvärtszählcr. der bei jedem Erkennen eines Zeichens auf einen konstanten Wen K zurückgestellt wird. Sy η - ι chronimpulsc für das Bildende sind die Eingangsinipulse für den Abwäriszählcr. Zählt der Abwäriszählcr gegen Null hinunter, dann wurden λ-Bilder abgefragt, ohne daß ein Zeichen entdeckt wurde. Dies liefen eine Entscheidung, daß durch das Überstreichen des Zeichenlel- ι des das ietzte /eichen aus dem Sichtfeld entfernt wurde. Das Einlesen eines Zeichens in einen Zeichenkeitenspeicher 53 kann nur dann erfolgen, wenn sich der mittels des Zeichenkcitenspeichers 53 identifizierte Abwärtszähler in einem Grundzustand Null befindet. Die Zeichenkelten werden im Zcichcnkettenspeicher 53 auf einen bestimmten Zeicheninhali analysiert. Die Lage eines bestimmten Zeichens innerhalb der Zeichenkelle gibt Aufschluß über die Bewegungsrichtung des Abtasters 10. Das bestimmte Zeichen gibt außerdem die Be- ; deutung der Zeichenkette sowie die Anzahl der benötigten Zeichen zur Erfüllung von fester Feldlängenforderung an. Die Länge der Zeichenkette oder die Feldlänge werden auf Übereinstimmung mit der Feldlängenanforderung untersucht. Die hierzu üblichen hoehintegrierlcn Schaltungen führen die vorhergehende Speicherung und Analyse in vollständig paralleler, logischer Schaltung durch. Für geringe Zeichenmengen reicht im allgemeinen ein Mikroprozessor aus. Die Prüfsummeneignung einer Zeichenkeite wird auf bekannte Weise mittels arithmetischer Net/werke und Register in der Schaltung 52 berechnet.

Für Datenfelder mit begrenzter Länge erzeugt die Schaltung 55 ein festes Zeitintervall durch Erkennen des ersten Zeichens. Am Ende des Zeitintervall werden die Prüfsumme, das bestimmte Zeichen und die Zeichcn-/ähleignung in der Schaltung 56 mit einer logischen U N D-Verknüpfung verbunden, lsi eines der Signale ungeeignei, dann wird für eine neue Handabtasiung gelöscht. Sind alle Signale geeignet, dann wird der Bedienungsperson mit der Bestätigungsschallung 58 ein audiovisuelles Erfolgssignal gegeben, es wird ein »Daten fenigw-Signal über eine Leitung 57. beispielsweise an den externen Datenprozessor, übertragen und die ZeichenkeiienspcicherregiMor werden /um Übertragen tier Daten in der richtigen Reihenfolge freigegeben. Renn Krkennen irgendeines Zeichens wird anstelle der festen Yer/öL'crungszeit durch die Schaltung 55 eine Verzögerung in der Größenordnung von 200 Millisekunden erzeugt oder wieder erzeugt. Wird in diesem Zeitraum kein Zeichen erkannt, dann erfolgt eine Entscheidung »Datenfeld F.nde«.

In Fig.6 liegt eine Leitung 105 am Dateneingang eines b-Bit-Reihencingabe/Parallelausgabc-Schieberegisters 130 und liefert Daten. Eine Leitung 120 ist an den Taktimpulseingang des Schieberegisters 130 angeschlossen.

Die sechs Ausgabeleiiungen des ersten Schicbcrcgi-Mcrs 130 führen /u sechs Lingabeleitungen von sechs /weilen Schieberegistern Hl bis Π6 mil Reihenausgabe/Panillclausgabc. Das Schieberegister ΠΙ ist mit sei nem lei/ten Ausgang l/.init dem Ijngaiig eines ähnlichen Schieberegisters 131;/ verbunden. Auf ähnliche Weise sind die Schieberegister 132 bis 136 mit Schieberegistern 132.7 bis 136,-; verbunden. Die Schieberegister 131 bis 136 und 131.; bis 136./sind jeweils 8-Bit-Schieberegistcr, von denen aber nur ein Teil der Ausgänge verwendel wird.

Die Ausgänge sind beispielsweise für die Schieberegister 131 und 131.·/ mil IA', 1 K IZund \A bis \Nbezeichnet. Auf ähnliche Weise sind die Ausgänge der Schieberegister 132 und 132;; mit 2X, 2 K 2Z und 2A bis 2Λ/ bezeichnet. Die Schieberegister 133 bis 136 sowie 133;; bis 136.7 haben entsprechende Bezeichnungen und ähnliche Aufgaben.

Beim Auflreten eines Taklinipulses auf der Leitung 120 und eines Zeilenlaktimpulses auf der Leitung 122 werden Daten über die Leitung 105 synchron zur Abtastung einer Reihe von Fotodioden in der Fotodiodenanordnung 30 in das erste Schieberegister 130 getaktet. Die Zcilentaklimpuls-Leilung 122 ist über einen Inverter 122.; und eine Leitung 1226 an die Taktimpulseingänge aller Schieberegister 131 bis 136a angesehlossen. Beim Auftreten irgendeines Zcilcntaktimpulses ist somit ein die Zeichenanwesenheit unter der Fotodiodenanordnung 30 beschreibender Salz von binären Bits in den Schieberegistern 131 bis 136a festhaltbar.

Die in F i g. 6 dargestellten Ausgänge XX bis %N und \P bis 6P werden dann an zusammenfassende logische Netzwerke zum Feststellen der Anwesenheit von Zeichenabschnitten in bestimmten vorgewählten Sichtfeldbercichcn der Folodiodenanordnung 30 sowie zum Feststellen von Leerstellen zwischen Zeichenbereichen gelegt. Die die Zeichenabschnitte und Zeichenleerstellen darstellenden binären Signale werden zum Nachweis der Anwesenheit jedes der eventuell im Sichtfeld vorhandenen bestimmten Zeichen auf logische Weise zusammengefaßt.

I licry.u 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Lesen von alphanumerischen Zeichen, mit einem von Hand geführten optischen Abtaster zum Abtasten der Zeichen und Umwandlung der dabei erhaltenen Daten in elektrische Signale, wobei jedes Zeichen mit Hilfe des Abtasters ein oder mehrere Male abtastbar ist, und mit einer Erkennungseinheit zum Aufzeichnen der Folge von elektrischen Signalen und zum Identifizieren des Zeichens aus der Folge der elekirischcn Signale, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Schieberegister (45a: 130) zur seriellen Aufnahme der elektrischen Signale vorgesehen und an eine Anzahl von zweiten Schiebercgistern (45b: 131 — 136, 131a—136a,>derart angeschlossen ist, daß eine parallele Übertragung der Daten aus dem ersten Schieberegister (45a; 130) erfolgt, und daß jedes der zweiten Schieberegister (131 —136, 131a— 136a; mit mehreren Ausgängen (iA — iZ bis 6.4— 6Z) an Dckodierschaltungen (51 —55) angeschlossen ist, die zur Identifizierung des durch die Folge der elektrischen Signale dargestellten Zeichens dienen.