NO803891L - Tegnlesende apparat. - Google Patents

Abstract

Tegngjenkjenningsapparat med et skriveunderlag som har et par plater normalt elektrisk isolert fra hverandre, men tilpasset til å bli bragt i kontakt med hverandre ved skrivetrykk ved hjelp av et skriveredskap på skriveunderlaget. Apparatet har også en elektrisk omvekslingskrets for å bevirke strøm til å flyte gjennom underlaget langs to vekselvise baner og har en gjenkjenningskrets for å gjenkjenne skrevne tegn p.g.a. endringene i elektrisk spenning i de vekselvise baner. En av platene i skriveunderlaget har en sentral del (5a) med høy spesifikk motstand og har en rand (4) av et mate-' riale med lav spesifikk motstand og har slik spesifikk motstand at spenningsgradienten langs underlagets lengde er lineær og den andre av platene omfatter et lag av ledende materiale.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et tegngjenkjennende apparat, nærmere bestemt et slikt apparat som anvendes for å gjenkjenne tegn slik som de tegn som håndskrives.

I britisk patent 863 431 er det beskrevet et apparat for auto-matisk å registrere håndskrevne tegn omfattende en understøt-tende overflate og en elektrisk kontrollkrets som aktiveres ved endringer i retningen av et skrivende instrument ettersom det beveger seg over den understøttende overflaten.

Videre er det i de britiske patenter 588 043 og 130 683 beskrevet et skriveunderlag omfattende elektriske tilførsels-

og avfølingskretser og et par plater hvorav en har en motstands-krets, hvilke plater beveges i kontakt med hverandre ved hjelp av et skriveredskap, hvorved elektriske potensialer påtrykkes overflatene og utgangspotensialer relatert til posisjonen ved hvilken de to platene danner kontakt med hverandre gene-reres..

Det er et formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret tegngjenkjennende apparat og i særdeleshet å tilveiebringe et forbedret skriveunderlag for bruk i et slikt tegngjenkjen-h in^.s appar a t.

i

Ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter tegngjenkjenningsapparatet et skriveunderlag omfattende et par plater som normalt er elektrisk isolert fra hverandre, men tilpasset til å bli brakt i kontakt med hverandre ved anvendelse av skrivetrykk ved hjelp av et skriveredskap på skriveunderlaget, en elektrisk omvekslingskrets for å bevirke strøm til å flyte gjennom underlaget langs to vekselvise baner og en gjenkjen-. ningskrets for å gjenkjenne skrevne tegn som følge av endringene i elektriske spenninger i de vekslende baner, hvilket apparat kjennetegnes ved at en av platene i skriveunderlaget

I

omfatter en sentral del med høy spesifikk motstand og har en rand av et materiale med lav spesifikk motstand med slik 'spesifikk motstand at spenningen langs underlagets lengde

er lineær og den andre av^platene omfatter et lag av ledende materiale.

TI egngjenkjenningsapparat som in-nbefatter et skriveunderlag/ ifølge den foreliggende oppfinnelse, vil nå bli beskrevet i eksempels form under henvisning til de etterfølgende tegninger.

FI iIg.1er et skjematisk tverrsnittriss av skriveunderlaget langs linjen 1 - li fig. 2.

j j

Fig. 2 er et planriss av den nederste platen i skriveunderlaget.

I

Fi'g. 3 er et riss tilsvarende fig. 2 som ikke innbefatter et motstandsbelegg.

! i

Fig. 4 er et kretsdiagram.

Fig. 5 viser en modifikasjon av fig. 4.

i i i ;■ .

Fig. 6 er et ytterligere kretsdiagram for skriveunderlaget.

i i

Fig. 7 er et skjematisk riss av en del av en alternativ an-ordning av skriveunderlaget.

I jfig. 1 og 2 er vist et skriveunderlag innbefattende,et stivt basis-brett 1 av ikke-ledende materiale (slik som det som van-ligvis anvendes som basis, for trykte kretskort, f.eks. materialet kjent som fiberglass) som tjéner som den mekaniske understøttelsesdel av skriveunderlaget. Et lag av ledende forbindelsesmateriale 3. er trykket på basisbrettet 1. Materialet i det ledende forbindelseslaget påføres i form av et etset kopperlag tilsvarende det som anvendes på trykte kretskort eller kan påføres som en sverte som inneholder sølv-partikler for å tilveiebringe et belegg som har en motstand av ca. 0,01 ohm pr. kvadratareal (i det etterfølgende henvist til som en lav motstand). De ledende forbindelsesbelegg tjener til å forbinde rennene med middels motstand (som skal beskrives i det etterfølgende) med trykte forbindelsesorganer 6 ved toppkanten slik som vist i fig. 2 og 3). av platen 2 til eri ytre elektrisk krets.

Trykket på toppen det ledende forbindelseslaget 3 som har lav motstand, er et randlag 4 med middels motstand som strekker seg fullstendig rundt periferien av belegglaget 5 med den høyere motstanden (som skal beskrives i det etterfølgende)

og overligger innerdelen av det ledende laget 3. Randlaget 4 med middels motstand overlapper lavmotstandslaget 3 ved hjørnene av dette. Randlaget med middels motstand har en bredde av mellom(0,76 mm og 1,27 mm) og kan trykkes ved hjelp av trykkfarge som inneholder en blanding av sølv og karbon-partikler for å gi en motstand av størrelsesorden 1 ohm pr. kvadratareal. Dette areal med middels motstand er vist i sort farge på.fig. 2 og 3 av tegningene.

Et belegg 5 med høyere motstand trykkes på brettet som vist

i fig. 2, men ikke i fig. 3, hovedsakelig innenfor randen dannet av randlaget 4, men delvis overligger randlaget 4, slik det best er vist i fig. 2 hvor det er vist med skrå skravering. Hoveddelen av belegglaget 5 med den høye motstanden omfatter en rektangulær hoveddel 5a som ligger innenfor randlaget 4. Den andre delen av belegglaget med høy motstand som også er vist i fig. 7 i tegningene med skrå skravering, omfatter et flertall rektangulære avstemningsdeler 5i b; ,anordnet utenfor randlaget 4 og som tjener til å gi belegglaget 5 egenskapen av lineært fall i spenningen under riktig drift.

Belegget, som har en motstand av ca. 1000 ohm pr. kvadratareal kan trykkes ved hjelp av en trykksverte som har et ledende materiale (fortrinnsvis karbon og/eller sølv) ' og en harpiks, et'mykningsmiddel og et løsningsmiddel. Dette belegget har en tykkelse av ca. 0,025 mm. For å beskytte be "legget 5 mot å bli avskrapet under transport eller når det mates inn i eller tas ut av tegngjenkjenningsapparatet, kan laget 5 omfatte et første lag som har en motstand av ca.

100 000 ohm pr. kvadratareal. Belegget er tilsvarende i'sammensetning som hovedbelegget 5, men inneholder en mindre proporsjon av ledende materiale og har en tykkelse av mindre enn 0,025 mm.

i

!Med ohm pr. kvadratareal forstås i det foregående og i det j etterfølgende ohm/in".

i

i Det ledende forbindelseslaget 3 med lav motstand omfatter en •serie av forbindelsesarealer anordnet ved toppkanten av skriveunderlaget, som vist i fig. 2, til en ytre krets. For-ibindelsesarealene 6 er plassert ved enden av en ledende le-ider til et rektangulært areal 3c tilliggende hvert hjørne i.

I av arealet med høy motstand. Disse forbindelser er gjort ifra forbindelsesorganene 6a, 6b, 6c, 6d til de rektangulære hjørnearealene 3c tilliggende de respektive fire hjørnene I i den rektangulære motstandsdelen 5a, slik det best fremgår i I a, v f ig. 2. Ytterlig'ere arealer av det ledende forbindelses-jbelegget 3 er tilveiebragt i form av en serie av forlengelses-jlinjer 10 (fig. 3) som strekker seg utad fra et av de respek-!tive hjørneareålene 3c og fra undersiden av randlaget 4 med iden middels motstanden. Disse forlengelseslinjer 10 likesom ;den gjenværende del av lavmotstandsiaget 3 trykkes til å !danne del av lavmotstandsiaget 3 og er av det samme materia-!let som det laget. Forlengelseslinjene 10 består hver av jen rektangulær del l.Ua med en linje 10b forløpende fra den I rektangulære delenlOa i en retning og en andre linje lue I som forløper fra den rektangulære delen lOa, men i den mot-j 'sa;tte retningen. Hver ytre linje 10c strekker seg parallelt .

i

I med og utenfor linjen 10b som strekker seg fra den neste 'tilliggende del 10a. Forlengelseslinjene 10a, 10c overlig-ges av de rektangulære avstemningsdeler 5b som danner del 'av høymotstandsbelegget 5. Forlengelseslinjene 10b, 10c er beregnet til å bli anvendt for å sikre at med de selektive justeringer av den spesifikke motstand for randarealene, tjener den effektive motstanden av randarealene 4 og for-lengelseslin jene 10b, 10c til å modifisere den spesifikke jmotstand for motstandsdelen 5a, og således er spenningsgra-Idienten langs underlagets lengde lineær når det er koblet

i ,

!il en elektrisk krets. Dette oppnås ved å fjerne materialet (fra delene 5b som faller mellom de tilliggende linjer 10b,<i>lOc,. som er parallelle med hverandre eller hvis passende I å fjerne del av en linje j.0b eller 10c for å plassere den (rektangulære avstemningsdélen 5b iPrudt krets.

I - i Materialet i laget 5 av hvilket de rektangulære delene 5b ! er dannet, har en høy motstand, slik at fjerningen av en del ! av materiallaget varierer motstandene mellom de tilliggende ! ilinjer 10b, 10c og derved justerer den effektive motstanden ! for randlinjen 4 for å gjøre spenningsgradienten over underlaget lineær.

ii

Hvert motstandslag 5 og .randlag 4 er dannet ved hjelp av masketrykning på platen 2. Lagene har en tykkelse av ca. ; 0,025 mm eller endog mindre.

Plassert over motstandslaget 5 og separat fra dette er et lett utskiftbart putelag plassert i arealet hvor skrivetryk-ket påføres. Dette putelag 11 er beregnet til å hindre at en elektrisk krets dannes når operatørens hånd hviler på i skriveoverflaten og består av to bladlag lia, llb av nor-

i ! • ' ! malt elektrisk isolerende materiale og mellom hvilke blad-, lag det er tilveiebragt et lag 12 av et dielektrisk ikke--ledende elastomert gel materiale.

: Et hensiktsmessig gel materiale er det som leveres av Dow Corning under varemerket SYLGARD Q3-6527. Dette materialet leveres i to deler og man har funnet at en blanding av de to delene av del A/delB i området av 1,65/1 til 1/1 er I hensiktsmessig. Gel laget har en tykkelse av mellom 0,127 mm og 1,27 mm og fortrinnsvis mellom 0,254 mm og 0,305 mm.

;Alternativt kan det elastomere gel materiallaget være materialet som selges under varemerket DYNACON og er beskrevet i US patentene nr. 4.054.540 og 4.120.828. DYNACON laget er i et materiale med normal høy motstand mellom den ytre over-I flaten av belegget og ryggplaten, men når trykk påføres i

i et punkt på overflaten av det trykkfølsomme laget ved hjelp

av et skriveredskap slik som en blyant eller kulepenn, blir en motstand i det laget av arealet som trykket påføres i'vesentlig grad redusert.

{ Det øvre bladlaget lia er^ en polymer film belagt eller be-\ handlet på den siden som er tilliggende det elastomere gel-

, materialet med ledende materiale av lav elektrisk motstand I som er typisk mindre enn 1000 ohm-pr. kvadratareal. Dette kan

omfatte metallisert film eller et ledende trykksvertebelegg på filmen og omfatter fortrinnsvis et ledende trykksverte ! belegg som er masketrykket på den nedre siden av den flek-sible platen 12. Det ledende.materialet i dette laget er forbundet ved hjelp av en enhetlig elektrisk forbindelse jgjennom det ledende materialet i en elektrisk krets som skal I beskrives i det etterfølgende, til spenningsmålingsmidler.

i 1

Det nevnte nedre bladet llb er en volumledende film som har ;.en lav elektrisk motstand gjennom filmen og en høy elektrisk i motstand over filmen. Forholdet mellom gjennomgangsmotstan-

i '■■ den og tverrmotstand bør være mindre enn l/l00. Det kreves ! også at motstanden gjennom filmen bør være mindre enn10 0U0 I ohm pr. kvadratareal og motstanden over filmenPør være stør-I re enn 50 000 ohm pr. kvadratareal. Et slikt materiale kan , være en fylit polymer film som inneholder ledende materiale . slik som karbon, slik som solgt under varemerket Velostat av j selskapet 3M, eller kan bestå av en elastomer film slik som en silisium film som inneholder fint fordelte nikkelpartikler.

i

Det øvre bladlaget lia og det nedre bladlaget llb sveises sammen ved hjelp av varmetetning 12c ved deres ytterkanter-' for å holde det elastomere materialet mellom platene. En

'ytterligere beskyttende fleksibel plate 13 er tilveiebragt I over det ledende bladlaget 11 og kan omfatte en polyester I filmplate som har en tykkelse av størrelsesorden 0,0254mm. En elektrisk forbindelse er dannet mellom laget lia og en elektrisk krets som befinner seg utenfor skriveunderlaget. Denne forbindelse er foretatt gjennom arealet 6e tilliggende i arealene 6b, 6c, og en elektrisk forbindelse er dannet fra i •disse respektive arealer 6a, 6b, 6c, 6d, 6e til elektriske kretser som skal beskrives i det etterfølgende.

I

1 En elektrisk omvekslingskrets som vist i fig. 4 er tilveie-

i

• bragt, hvorved en elektrisk spenning forbindes vekselvis \ imellom forbindelses-or^an*, ene.6a, 6b . oa ' sp"enningsmålemidlene :'på den ene;side og' organene Sc, 6d og^spenningsnålingsmid-•

' l'ene på den annen side. Ved hjelp av disse forbindelser I bevirkes strøm til å flyte gjennom motstandslaget først i

■ en retning og så gjennom motstandslaget i en annen retning,

i

fortrinnsvis i rett vinkel til den første retningen.

Det således beskrevne skriveunderlag danner et todimensjonalt I potensiometer p.g.a. de vekselvise elektriske forbindelser mellom forbindelsesorganene 6b, 6c på den ene side og 6a,

j 6d på den annen side for å danne én elektrisk forbindelse j og også mellom forbindelsesorganene 6b, 6a på den ene side t og 6c, 6d på den annen side for å tilveiebringe vekselvise'genererte spenninger over skriveunderlaget, slik at når en

' elektrisk forbindelse dannes mellom laget lia og hovedbelegg-; laget 5a, blir en spenning, påtrykket laget 5a som er representativ for koordinatene av kontaktpunktet mellom platene

3 og 11. ; I fig. 4 er vist et skriveunderlag tilsvarende underlaget i I fig. 1. En elektrisk likespenningstilførsel er ført til • positive og negative klemmer 13a og klemmene er forbundet i ! med brytere 14 og deretter med forbindelsesledere til for-I bindelsesorganene 6b, 6c, 6a og 6d. Bryterne er gjenget ! sammen slik at bryterne opererer sammen og bryterne er anord-i net slik at forbindelsesorganet 6c alltid er koblet til den • positive tilførselen og forbindelsesorganet 6a alltid er •koblet til den negative tilførselen. Forbindelsesorganene 6b, 6d blir vekselvis.koblet til henholdsvis minus og pluss tilførselen i bryternes nedre stilling hvor x koordinaten I måles, og så til henholdsvis pluss og minus ved bryternes r øvre stilling, hvor y koordinaten måles.

i

<!>i

; En forbindelse dannes fra det ledende laget på bladlaget lia ! til et spenningsmålingsmiddel lb. Dette spenningsmåiings-

i

j middel er tilpasset til å lese spenningen påtrykket over J motstandslaget av skriveunderlaget som er representativ for I en koordinat i et punkt x,y som er representativ for skrive-

i

I posisjonen. Hvis således et skriveredskap registrerer en I beskjed på skriveunderlaget ved et hvilket som helst tids-; punkt, kan posisjonen av skriveredskapet representeres av

to spenninger.

i ;

] Spenningsmålemiddelet 15 er koblet til en analog/digital om-former,- 16 og tegnbehandler 17 anordnet til å gjenkjenne j tegnene ifølge endringene i spenningene som korresponderer ; med avstandene x og y slik det er henvist til tidligere,

j Fig. 5 viser et riss tilsvarende fig. 4, bortsett fra at i det i tillegg er innbefattet de forbindende ledere ba, 8b, : plassert mellom henholdsvis forbindelseslederne 6b, 6c og

6a, 6d. Hensikten med elektrodene 8a er å redusere feilen i bevirket av den lille strømmen vist i grenen av randen mellom ' hjørnene 3c av forbindelsesorganene 6b og 6c under tilstan-; den hvor 6b og 6c er forbundet til den samme spenningspola-1 ritet. Det samme gjelder for elektroden 8b m.h.t. randgre-I nen mellom hjørnene 6a og 6d. Disse elektroder 8a,8b er

j i opp/néd tilstanden (y koordinaten måles) forbundet med I henholdsvis nevnte positive og negative klemmer og i den ; venstre/høyre (x koordinaten måles) tilstand koblet til<:>brudt krets. Slik som for kretsen i fig. 4 er nevnte po-I sitive og negative klemmer koblet gjennom gangede brytere ' til forbindelsesorganene 6a, 6b, 6c, 6d, 8a, 8b, til skrive-! underlaget og gjennom skriveunderlaget til spenningsmålings-I middelet 15 og til omformeren 16 og tegnbehandleren 17..

Hvis ønskelig er de mellomliggende elektroder tilveiebragt ' på de kortere sidekanter av underlaget og mer enn en mellom-• liggende elektrode kan tilveiebringes langs de lengre side-j kantene av underlaget.

r

j Selvom de gjengede bryterne er blitt vist som mekaniske (typer, kan disse brytere være elektroniske.brytere.

Idet det skal vises til kretsen i fig. 6, er det der vist I et skriveunderlag som har laget av motstandsmateriale.3 .og i randlaget 4 med forbindelsesorganer 6.

i En elektrisk tilførsel 18 har to ledere, den ene en positiv i i tilførselsleder på et potensiale av 5 volt og den andre le-

, deren på et potensiale av 2 volt, hvilke er koblet via en I bryter 19 til en operasjonsforsterker 20.

i Bryteren 19 er anordnet til å tilføre en valgt spenning av I nevnte spenninger fra tilførselen 18 til en av inngangene j 20a av operasjonsforsterkeren 20. Utgangen 20c fra opera-j sjonsforsterkeren 20 er koblet til en transistorforsterker-I krets 21 omfattende et par vekselvise opererende transistorer ! 22a, 22b. En av.transistorene 22a er en pnp transistor og ' transistoren 22b er en npn transistor; Utgangen fra opera-■ sjons forsterkereh 20 er koblet til de respektive basefor-\bindelser av hver av transistorene 22a, 22b. Kollektoren i i transistoren 22a er koblet til en flu11 volt tilførsel og jkollektoren i transistoren 22b er koblet til en positiv 10 jvolt tilførsel. Emitterne av transistorene 22a, 22b er i

j sammenkoblet og er forbundet med et av hjørnene av en av ; forbindelseselektrodene (vist som arealet 3c i fig. 2 og 3). i En forbindelse er dannet fra et kontaktpunkt på innsiden av j elektrodene 3c til den alternative inngangen 20b av opera-'jsjonsforsterkeren 20. En utjevningskrets 23 er innbefattet I iir forbindelsen mellom elektrodene 5b og operasjonsforsterkeren 20, og denne forbindelse tjener som en tilbakekoblings-krets for å sikre at spenningen som tilføres elektroden 3c I forblir konstant og nøyaktig lik referansespenningen (vist ; som +5 eller +2 volt) .

I fig. 7 er vist en modifisert form av et skriveunderlag. 'Dette underlaget har en basisplate, med et lag av motstandsmateriale 3 trykket på denne og har et randlag 4 og forbindelseselektroder 6. I dette underlaget er linjene som danner j randlaget 4 mellom tilliggende forbindelseselektroder 5 hver i av parabolsk form. I tilfellet av elektroder med en inn-jbyrdes avstand lik 20,3 cm., er dybden av parabelen lik 0,5 cm.

i ■

i

Ved tilveiebringelsen av dette lavmotstandsrandlaget rundt

• motstandslaget er man i stand til å redusere eller eliminere iposisjonsmålingsfeil i nærheten av rennene p.g.a. lite strøm-i forløp i randlaget 4 hvis ender er koblet til den samme kraft-

tilførsel. Videre kan en randutformning forestilles ved å ha de trekk og fordeler for disse som er vist separat i fig.2.

i

<1>Det er ønskelig at tykkelsen av motstandslaget 5 skal være : konstant over hele lengden og bredden av laget, for at mot-, standen av laget pr. enhet skal forbli konstant.

I i

i 1

Claims (5)

1. j 1. Tegngjenkjenningsapparat omrattende et skriveunderlag ' bestående av et par plater som normalt er elektrisk isolert ■ fra hverandre men tilpasset til å Pli bragt i kontakt med i hverandre ved hjelp av skrivetrykk ved hjelp av et skrive-i redskap på skriveunderlaget, en elektrisk omvekslingskrets i for å bevirke strøm til å.flyte gjennom underlaget langs to vekselvise baner og en gjenkjenningskrets for å gjen-i kjenne skrevne tegn som følge av endringene i.elektrisk ; spenning i de vekselvise baner, karakterisert

   , v e d at en av platene i skriveunderlaget omfatter en sentral del med høy spesifikk motstand og har en rand av ; materiale med lav spesifikk motstand og med slik spesifikk i motstand at spenningsgradienten langs underlagets lengde

   ! er lineær og den andre av platene omfatter et lag av ledende l

   '■ materiale.
2. 2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert i v e d at den ene platen i skriveunderlaget har et flertall I forbindelsesarealer i ledende forhold med delen av høy spe-i

   j sifikk motstand, hvilke forbindelsesarealer er koblet gjen-! nom ledende forbindelseslag til et forbindelsesorgan på en I kant av skriveunderlaget for forbindelse til den elektriske I omvekslingskretsen.
3. 3. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at et flertall arealer av materiale med :høy spesifikk motstand er frembragt rundt den sentrale del j med høy spesifikk motstand og selektivt koblet til den sen-

   I trale delen med høy spesifikk motstand ved hjelp av for-I

   <1> bindelsesorganer.

   i

   <
4. 4. Apparat som angitt i krav 1, 2;eller 3, karakte-jrisert ved at platene i skriveunderlaget holdes j fra hverandre ved hjelp av et mellomliggende avstandslag.

   i i

   :
5. 5. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert i v e d at det mellomliggende avstandslaget består av to : bladlag mellom hvilke er tilveiebragt et lag av dielektrisk

   , ikke-ledende elastomert gel materiale.

   6. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert I v' e d at forbindelsesarealet omfatter rektangulære for-!bindelsesarealer anordnet tilliggende hvert respektive hjørne I av den sentrale delen som har høy spesifikk motstand.

   i

   i

   j 7- Apparat som angitt i krav 6, karakterisert j v e d at ytterligere forbindelsesarealer er tilveiebragt i på motsatte sider av den sentrale delen med høy spesifikk motstand midtveis mellom hjørneforbindelsesarealene.

   l

   i

   8. Skriveunderlag omfattende et par plater som normalt er I elektrisk isolert fra hverandre men tilpasset til å bli' brakt i kontakt med hverandre ved hjelp av skrivetrykk forår-I saket av et skriveredskap på skriveunderlaget, idet en av I platene omfatter en sentral del med høy spesifikk motstand, et flertall forbindelsesarealer med lav elektrisk ledeevne i for å forbinde dens del med høy spesifikk motstand til en

   !ytre omvekslingskrets, karakterisert ved i

   i at delen med høy spesifikk motstand har en rand med lav spesifikk motstand med et flertall arealer av høy spesifikk motstand rundt randen, og at flertallet av arealer med høy spesifikk motstand seleketivt kobles til den sentrale delen ;og har slik spesifikk motstand at spenningsgradientene langs i skriveunderlagets lengde er lineære.

   ii