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Schaltungsanordnung zur automatischen Erkennung lesbarer Zeichen Ein
bekanntes Verfahren zur selbsttätigen Erkennung von Schriftzeichen besteht darin,
daß ein Spalt über das Zeichen geführt wird und die Änderungen der jeweils unter
dem Spalt liegenden Zeichenabschnitte die Erkennungskriterien liefern. Bei magnetischer
Ablesung von vormagnetisierten Schriftzeichen z. B. ist der Spalt ein Magnetkopfspalt,
und die genannten Änderungen induzieren in dem Kopf Spannungen, die für jedes Zeichen
eine bestimmte Amplitudenverteilung haben, mit anderen Worten einen für das Zeichen
charakteristischen Wellenzug bilden. Man führt diesen Wellenzug einer Verzögerungsstrecke
zu, die an bestimmten Prüfpunkten angezapft ist, in denen man in dem Augenblick,
in dem der Wellenzug seine Zuordnungslage hat, die Spannungsamplituden abgreift.
An die Prüfpunkte sind Bewertungsnetzwerke angeschlossen, die in gleicher Anzahl
wie die der abzulesenden verschiedenen Zeichen vorhanden sind, und an deren Ausgängen
Spannungen erscheinen. Für das Prinzip der Auswertung durch derartige Netzwerke
und deren Ausbildung sind verschiedene Lösungen bekanntgeworden. Eine solche besteht
darin, daß unter Amplitudenaddition in jedem Netzwerk dasjenige Netzwerk eine höchste
Spannung ausgibt, das dem gerade abgelesenen Zeichen zugeordnet ist. Ferner ist
eine Lösung mit gemeinsamen Anzapfpunkten für alle Netzwerke bekannt, bei der nur
das zeichenzugeordnete Netzwerk eine Spannung ausgibt, alle übrigen hingegen die
Spannung Null. Eine weitere bekannte Ausführung ist so angelegt, daß unter Benutzung
jeweils verschiedener Kombinationen von Anzapfpunkten für die einzelnen Netzwerke
positive und negative Spannungen der Wellenformen gegeneinandergeschaltet werden,
so, daß beim Durchlauf einer Wellenform durch das zugeordnete Netzwerk an dessen
Ausgang die Gesamtspannung Null erscheint. Hierbei sind auch einige feste Vergleichsspannungen
vorgesehen, die der Feststellung dienen, ob überhaupt eine Wellenform vorhanden
ist, da ja auch eine fehlende Wellenform die Gesamtspannung Null ausgibt. Es ist
ferner ein Erkennungsverfahren mit zeichencharakteristischen elektrischen Wellenformen
bekannt, bei dem die jeweils abgelesene Wellenform in ihrem Gesamtverlauf mit einer
Serie künstlich erzeugter Standard-Wellenformen verglichen wird. Die gelesene Wellenform
wird hierfür in ihrem Amplitudenpegel zunächst normiert. Die Standard-Wellenformen
werden quantisiert, nämlich in Gestalt von der Wellenform angenäherten Treppenspannungen,
bereitgestellt, dies erfordert je Zeichen einen Generator mit einer beträchtlichen
Anzahl von nacheinander abgreifbaren Potentiometern. Im Interesse geringen Aufwandes
ist es erwünscht, die Zahl der erforderlichen einzelnen Vergleichskanäle beschränkt
zu halten. Andererseits ist die Erkennung erleichtert bei Nullverfahren, bei denen
das einem durchlaufenden Zeichen entsprechende Vergleichsnetzwerk die Spannung Null
(oder eine bestimmte Gleichspannung) ausgibt. Das erstgenannte Verfahren ist kein
solches Nullverfahren, die nachfolgend genannten haben zwar diese Eigenschaft, benötigen
aber eine wesentlich erhöhte Anzahl von einzelnen Vergleichskanälen. Die Schaltungsanordnung
nach der Erfindung ermöglicht ein Nullverfahren unter Benutzung von einzelnen, für
alle Vergleichsnetzwerke gleichen Prüfpunkten der Wellenform, deren Anzahl sich
nach der Zahl von charakteristischen Ordinaten eines Rasters richtet, welche geringer
sein kann als die Anzahl der auszuwertenden Zeichen. Erfindungsgemäß ist die Schaltungsanordnung
zur Zeichenerkennung so ausgebildet, daß in jedem Vergleichsnetzwerk die abgegriffenen
und normierten, vorzugsweise in beiden Polaritäten bereitgestellten Einzelspannungen
jeweils einem Eingangswiderstand eines Summierverstärkers zugeführt werden, daß
jedem solchen Widerstand ein an einer positiven bzw. negativen Festspannung liegender
Verstärker-Eingangswiderstand zugeordnet ist, der entsprechend einer an einem Differenzbildungspunkt
zu erzeugenden Sollspannung bemessen ist, und daß sämtliche Differenzbildungspunkte,
insbesondere über Gleichrichter (z. B. Dioden), parallel mit dem Eingang des Summierverstärkers
verbunden
sind. Die Eingangswiderstände werden vorzugsweise so bemessen, daß kleine Differenzspannungen
den Verstärker nicht beeinflussen.
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An Hand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel näher
erläutert.
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Gemäß Fig. 1 werden die jedes Zeichen eindeutig charakterisierenden
Wellenformen von einem Lesekopf K abgegriffen, zunächst in einem Vorverstärker V
l, sodann in einem Regelverstärker V 2 verstärkt und in eine erdsymmetrische Verzögerungs-Leitung
VL eingespeichert. An paarweise symmetrisch angeordnete Anzapfpunkte P1
... Pt, Isr . . . Ft, die jeweils eine Spannungsamplitude und die
dazu polaritätsinverse Amplitude ausgeben, sind parallel die Erkennungsnetzwerke
oder »-kanäle« EK1, EK2 . . . (für jedes Zeichen einer) angeschlossen. Die erfindungsgemäßeSchaltungsanordnung
beruht, wie angegeben, darauf, daß die zu einem vorbestimmten Referenzzeitpunkt
an den Anzapfungen der Verzögerungsleitung vorliegenden zeichencharakteristischen
Spannungen über ein in dem Erkennungskanal vorhandenes spezifisches Widerstandsnetzwerk
derart mit festen Bezugsspannungen ± U, verglichen werden, daß am Ausgang eines
Erkennungskanals dann und nur dann der spannungsfreie Zustand vorliegt, wenn. das
diesem Erkennungskanal zugeordnete Zeichen in der Verzögerungsleitung gespeichert
ist. Da die Amplituden der Zeichenwellenform stark von Schwankungen der Druckintensität
u. ä. abhängen, diese Zeichenamplituden aber andererseits gegen Festspannungen verglichen
werden sollen, ist vorgesehen, daß die vom Vorverstärker V 1 gelieferten Zeichenwellenformen
mit dem Regelverstärker V 2 auf einen normierten Wert ausgeregelt werden. Der Verstärkerfaktor
wird so variiert, daß das erste Maximum eines jeden Zeichenwellenzuges auf den gleichen
Ausgangswert geregelt wird.
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Fig.2 gibt den prinzipiellen Aufbau des Widerstandsnetzwerkes im s-ten
Erkennungskanal wieder. Im Beispiel ist angenommen, daß die Wellenform des r-ten
Zeichens an den 2 t Anzapfungen der symmetrischen Verzögerungsleitung vorliegt.
Die im Abtastzeitpunkt an den Anzapfungen P dann erscheinenden Spannungen sind mit
-I- Urt, -I- U"(t_1)... bezeichnet, die an den entsprechenden Punkten
F
erscheinenden inversen Spannungen mit - UTt, - Urct
_ 1> ... Jeder Anzapfpunkt ist mit einem Widerstand Rst, Rs(t _ 1)
verbunden, wobei diese Widerstände für die zueinander inversen Angriffs-Spannungen
gleich sind. Jedem der Widerstände R ist ein Widerstand R' zugeordnet, wobei die
den zueinander inversen Angriffspunkten zugeordneten Widerstände R' ebenfalls einander
gleich sind. An sämtliche Widerstände R' zu den positiven Spannungsabgriffen ist
eine negative Festspannung - U. und an die Widerstände R' zu den negativen Spannungsabgriffen
eine positive Festspannung -i- U" angelegt. Die anderen Seiten der Widerstände R,
R' jedes Paares sind miteinander verbunden. An den Verbindungspunkten Dt, Dt_i
.. . und 15t, 15t-1 . . .
entstehen mithin die Differenzspannungen
zwischen den über die Widerstände R, R' erscheinenden Spannungen. Jeder Punkt D
und 15 ist mit der Kathode einer Diode G verbunden. Die Anoden sämtlicher Dioden
G liegen parallel am Eingang der Analog-Summierverstärker-Kombination RS, V5, die
nach bekanntem Prinzip arbeitet und in ihrem Ausgang die Summe der zugeführten Spannungen
bildet.
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Die Funktionsweise dieser Schaltungsanordnung soll an Hand der Kreisel
und II der Fig. 2 näher erläutert werden. Dabei werden die Dioden zunächst außer
acht gelassen. Die Spannung UI, die Kreis I am Ausgang erzeugt, ergibt sich zu
Die Werte der Widerstände Rst und R, sind durch die Forderung bestimmt, daß bei
Vorliegen des zeichencharakteristischen Sollwers Et an der t-ten Anzapfung des s-ten
Kanals Ur verschwinden soll:
Einsetzen von (2) in (1) liefert:
In praxi werden infolge Unvollkommenheiten im Zeichendruck auch bei Vorliegen des
»richtigen« Zeichens an dem ihm zugeordneten Kanal die Zeichenspannungen etwas von
den Sollwerten abweichen. Um eine Gefährdung der Zeichenerkennung durch diese Abweichungen
zu verhindern, wird statt (2) die folgende Beziehung benutzt:
Durch Einsetzen von (4) in (1) ergibt sich:
Fig. 3 gibt den Verlauf von (5) wieder. Den »Verstärkungsfaktor« Vst gibt die Steigung
der Geraden wieder.
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Der Verlauf von Un ist ebenfalls in Fig. 3 wiedergegeben. Die Dioden
G der Fig. 2 beschränken nun den am Ausgang des Erkennungskanals möglichen Spannungsbereich
auf die obere Halbebene der Fig. 3. Es können also am Ausgang nicht gleichzeitig
Werte von UI und UII auftreten. Man kann daher die beiden Spannungen UI und UI,
zu einer Spannung U zusammenfassen (in Fig. 3 gestrichelt), und es werden nur absolute
Beträge der Spannungsdifferenzen summiert, die entweder von Punkten D oder von Punkten
IS herrühren. Die oberen Plateaus der Verstärkungscharakteristik bei größeren absoluten
Spannungswerten können durch zusätzliche Begrenzungsdioden herbeigeführt werden
und sollen eine übersteuerung der Erkennungsschaltung verhindern.
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Durch die Form der in Fig. 3 wiedergegebenen Kennlinie der Erkennungsschaltung
liefern kleine Abweichungen vom Sollwert, wie sie leicht beim »richtigen«, aber
nicht sauber gedruckten Zeichen auftreten können, am Ausgang der Schaltung keine
Spannung, während größere Abweichungen, wie sie beim Vorliegen eines »falschen«
Zeichens in der Regel auftreten, eine endliche Ausgangsspannung liefern. Jedem Paar
von Anzapfungen der erdsymmetrischen Verzögerungsleitung entspricht eine ähnliche
Kennlinie.
Durch Auswahl der Werte Ast und V,t wird eine verschiedene »Bewertung« der
an den einzelnen Anzapfungen der Verzögerungsleitung vorliegenden Spannungen ermöglicht.
Ast und Vst werden durch Wahl der Widerstände R., R" und R' und der festen Referenzspannung
U. eingestellt nach Maßgabe der Gleichungen (4) und (5).