DE202010007896U1

DE202010007896U1 - Reading the count of a mechanical counter by means of a gray level recognition of the digits

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Publication number: DE202010007896U1
Application number: DE202010007896U
Authority: DE
Original assignee: BENYOUCEF DIRK; Benyoucef Dirk Dr-Ing
Current assignee: BENYOUCEF DIRK; Benyoucef Dirk Dr-Ing
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2020-06-08

Abstract

Vorrichtung zum automatischen Erkennung von Zeichen auf mechanischen Zählwerken mittels einer optischen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass diese darin besteht
a) mindestens eine Lichtquelle,
b) mindestens einen Fotosensor zur Detektion des reflektierten Lichts,
c) eine Wandlereinheit zur Wandlung der Helligkeitswerte in eine Form die die Datenverarbeitungseinheit verwerten kann,
d) eine Datenverarbeitungseinheit.Device for automatic recognition of characters on mechanical counters by means of an optical device, characterized in that it consists therein
a) at least one light source,
b) at least one photosensor for detecting the reflected light,
c) a converter unit for converting the brightness values into a form that the data processing unit can utilize,
d) a data processing unit.

Description

Technisches SachgebietTechnical subject area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zeichenerkennung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. ”Zeichen” ist in diesem Zusammenhang eine neutrale, entsprechende Zahl, d. h. getrennte Zeichen, wie beispielsweise Buchstaben und Ziffern. Sowohl allgemein verwendete Zeichen als auch imaginäre Zeichen sind natürlich eingeschlossen.The The present invention relates to a method for character recognition according to the preamble of claim 1. "character" is in this context, a neutral, corresponding number, d. H. separate characters, such as letters and numbers. Either commonly used characters as well as imaginary characters are of course included.

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auslesen des Zählerstandes von mechanischen Zählwerken mittels einer optischen Graustufenerkennung der Zeichen.The The invention relates to a device and a method for reading out the counter reading of mechanical counters by means of an optical gray scale recognition of the characters.

Stand der TechnikState of the art

Mechanische Zählwerke werden in Strom-, Wasser- und Gaszählern verwendet. Im Bereich der Geldautomaten, Spielautomaten ist der Einbau von mechanischen Zählwerken ebenso die Regel. Das Auslesen der Zählerstände erfolgt üblicherweise durch Ablesen der einzelnen Zeichen durch eine Person.mechanical Counters are used in electricity, water and gas meters used. In the area of ATMs, slot machines is the Installation of mechanical counters as well as the rule. The reading The meter readings are usually done by Reading the individual characters by a person.

Für die direkte elektronische Erfassung des Zählstandes, ohne Auswertung der tatsächlichen Werte auf dem Zählwerk, sind unterschiedliche Verfahren bekannt.For the direct electronic recording of the count, without Evaluation of the actual values on the counter, Different methods are known.

Eine klassische Methode verwendet eine mechanische Kopplung des mechanischen Zählwerks mit einem Impulszähler, der die Impulse in einem Prozessor erfasst und auswertet.A classical method uses a mechanical coupling of the mechanical Counter with a pulse counter showing the pulses recorded and evaluated in a processor.

Eine alternative Methode [ DE 68906576 T2 ] verwendet eine skalentragende rotierende Scheibe, die direkt mechanisch mit dem mechanischen Zählwerk verbunden ist. Dies wird über einen Lichtstrahl durch eine optische Faserleitung abgetastet und elektronisch in einer Datenverarbeitungseinheit, meist Mikrocontroller erfasst.An alternative method [ DE 68906576 T2 ] uses a scale-bearing rotating disc that is directly mechanically connected to the mechanical counter. This is scanned by a light beam through an optical fiber line and detected electronically in a data processing unit, usually microcontroller.

Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, dass nicht der tatsächliche Zählerstand ausgelesen wird, sondern der im Speicher des Prozessors befindliche. Im Falle, dass die Mechanik einen Zählerschritt nicht korrekt durchgeführt hat, wird somit ein differenter Wert ausgelesen. Ein weiterer Nachteil des Stands der Technik ist die direkte Modifikation des Zählwerkes, indem beispielsweise eine skalentragende rotierende Scheibe hinzugefügt wird oder eine mechanische Kopplung mit einem Impulsgeber erfolgt.Of the Disadvantage of this device is that not the actual Meter reading is read, but the memory of the Processor located. In case the mechanics take a counter step does not perform correctly, thus becomes a differenter Value read out. Another disadvantage of the prior art is the direct modification of the counter, for example a scaled rotating disk is added or a mechanical coupling with a pulse generator takes place.

Die optische Erkennung von alphanumerischen Zeichen, die üblicherweise als Optical Character Recognition (OCR) bezeichnet wird, dient dazu, schriftliche gedruckte Texte automatisch in eine Datenform zu übertragen, die mittels einer elektronischen Datenverarbeitung bearbeitet werden kann. Die zu erkennenden Zeichen werden optisch abgetastet und binarisiert, so dass eine fein aufgelöste Darstellung der Zeichen verfügbar ist, die mittels einer geeigneten Software analysiert und in einen rechnerkompatiblen Datensatz umgewandelt wird. Solche bekannten Verfahren sind zum Beispiel in der US-5,481,625 , US-5,710,916 und der DE 699 32 167 T2 offenbart.The optical recognition of alphanumeric characters, which is commonly referred to as Optical Character Recognition (OCR), is used to automatically transfer written printed texts into a data form that can be processed by electronic data processing. The characters to be recognized are optically scanned and binarized, so that a finely resolved representation of the characters is available, which is analyzed by means of suitable software and converted into a computer-compatible data record. Such known methods are for example in US 5,481,625 . US 5,710,916 and the DE 699 32 167 T2 disclosed.

Der Nachteil dieser Verfahren liegt darin, dass die zu erkennenden Zeichen und Ziffern durch ein optisches Verfahren mit einer hohen Auflösung abgetastet werden müssen. Unter dem Begriff der Auflösung wird hier die Anzahl der Bildpunkte pro Länge bezeichnet. Das bedeutet, dass pro Zeichen mehrere Einzelpunkte erkannt werden müssen um hieraus eine Form zu rekonstruieren und um hieraus Merkmale zu extrahieren. Liegen diese nicht vor, versagen die Verfahren oder liefern sehr hohe Fehlerquoten.Of the Disadvantage of this method is that the characters to be recognized and digits are scanned by a high-resolution optical method Need to become. Under the concept of dissolution Here, the number of pixels per length is called. This means that several individual points are recognized per character In order to reconstruct a shape from this and to get out of it characteristics to extract. If these are not available, the procedures fail or deliver very high error rates.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen in der beigefügten Zeichnung 1 den Aufbau der Vorrichtung in seinen einzelnen Teilkomponenten, bestehend aus den Komponenten

I. Zählwerk,
II. LEDs, die Lichtquellen, vornehmlich infrarot Leuchtdioden,
III. Fotosensoren,
IV. elektronischer Verstärker,
V. Analog-Digitalwandler (AD-Wandler) und
VI. Mikrocontroller als Datenverarbeitungseinheit.

The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. It show in the accompanying drawing 1 the structure of the device in its individual sub-components, consisting of the components

I. counter,
II. LEDs, the light sources, primarily infrared light emitting diodes,
III. Photo sensors
IV. Electronic amplifier,
V. Analog-to-digital converter (AD converter) and
VI. Microcontroller as a data processing unit.

Technische AufgabeTechnical task

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen und den aktuell auf dem Zählwerk befindlichen Wert auszulesen.task of the present invention is the above-mentioned disadvantages to eliminate and the currently located on the counter Value read out.

Gemäß der Erfindung weist das Verfahren für eine Zeichenerkennung eine Anzahl von Hauptschritten auf:

a) ein Zeichen wird erfasst,
b) das erfasste Zeichen wird mit einem oder mehreren Referenzzeichen verglichen, und
c) eine Entscheidungsregel wird angewandt, um zu bestimmen, welches Referenzzeichen dem erfassten Zeichen entspricht.

According to the invention, the method for character recognition comprises a number of main steps:

a) a sign is detected,
b) comparing the detected character with one or more reference symbols, and
c) a decision rule is applied to determine which reference character corresponds to the detected character.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die verschiedenen Hauptschritte entsprechend der folgenden Beschreibung ausgeführt.According to a preferred embodiment, the various main steps are the same the following description.

In einem Schritt a) müssen zunächst die zu erkennenden Zeichen erfasst werden. Dieses wird erfindungsmäßig mit einer Vorrichtung gelöst, siehe 1, welche aus einer Optik mit einer oder mehreren Lichtquellen, einer oder mehreren lichtempfindlichen Sensoren (Fotosensor) inklusive Linsen, elektronischen Verstärkern, Analog-Digitalwandlern und Mikrocontrollern besteht.In a step a), the characters to be recognized must first be detected. This is inventively achieved with a device, see 1 which consists of an optic with one or more light sources, one or more light-sensitive sensors (photosensor) including lenses, electronic amplifiers, analog-to-digital converters and microcontrollers.

Die Lichtquelle besteht aus einer oder mehreren Lichtquellen vornehmlich infrarot Dioden, die direkt oder versetzt eine oder mehrere Zeichenräder des Zählwerks beleuchten.The Light source consists of one or more light sources primarily infrared diodes that directly or offset one or more character wheels of the Illuminate counter.

Die Erfassung der Zeichen erfolgt über lichtempfindliche Bauteile (Fotosensor) vornehmlich Fotodioden oder Fototransistoren. Diese sind unterhalb, davor oder dahinter zu jedem Zeichenrad des Zählwerks angebracht, um die Lichtstärke und damit den Grauwert zu erfassen.The Registration of the characters takes place via photosensitive components (Photo sensor) mainly photodiodes or phototransistors. These are below, before, or behind each wheel of the counter attached to the light intensity and thus the gray value too to capture.

Die Signale der lichtempfindlichen Bauteile werden vornehmlich über elektronische Verstärker, siehe 1, verstärkt und einem Analog-Digitalwandler, siehe 1, zugeführt. Dieser wandelt die Signale jedes einzelnen Fotosensors in einen binären Datensatz, der von einem Mikrocontroller, siehe 1, weiterverarbeitet wird.The signals of the photosensitive components are mainly via electronic amplifiers, see 1 , amplified and an analog-to-digital converter, see 1 , fed. This converts the signals of each individual photo sensor into a binary data set, that of a microcontroller, see 1 , is further processed.

Die Erfassung des Zählerstandes erfolgt erfindungsgemäß getrennt nach jedem Zeichen. Bei der Erfassung des Zeichens werden verfahrenstechnisch mehrere Schritte durchgeführt.The Acquisition of the meter reading is carried out according to the invention separately after every sign. When the character is acquired, the process becomes technical performed several steps.

Für die Erfassung der Zeichen werden die Lichtquellen über den Mikrocontroller ein- und ausgeschaltet, also gesteuert. Nach dem Einschalten der Lichtquelle werden die Fotosensoren über die elektrischen Verstärker und Analog-Digitalwandler ausgewertet. Der Vorgang Lichtquelle einschalten, Einlesen der Helligkeitswerte der Fotosensoren wird mehrfach durchgeführt.For the capture of the characters become the light sources the microcontroller turned on and off, so controlled. To switching on the light source, the photosensors over evaluated the electrical amplifier and analog-to-digital converter. The process Switching on the light source, reading in the brightness values the photosensors are performed several times.

Eine Leuchtquelle wird aktiviert und der dadurch entstehende Helligkeitswert an den Fotosensoren wird eingelesen und in einem Helligkeitsvektor x gespeichert. Dann wird die nächste Lichtquelle aktiviert und die dadurch entstehenden Helligkeitswerte an den Fotosensoren dem Helligkeitsvektor hinzugefügt. Dieses wird solange wiederholt bis alle Leuchtquellen eines Zeichens und alle Kombinationen der Leuchtquellen aktiviert wurden und die dabei ermittelten Helligkeitswerte im Helligkeitsvektor x hinterlegt sind.A The light source is activated and the resulting brightness value is read in at the photo sensors and in a brightness vector x saved. Then the next light source is activated and the resulting brightness values at the photo sensors added to the brightness vector. This will be as long as possible repeated until all luminous sources of a character and all combinations the light sources were activated and the brightness values determined are stored in the brightness vector x.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es nicht notwendig, alle Werte des Helligkeitsvektors zu nutzen.According to the preferred embodiment of the invention is not necessary to use all values of the brightness vector.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es nicht notwendig, dass ein einzelner Analog-Digital-Wandler verwendet wird, da dieser auch in einem Mikrocontroller integriert sein kann.According to the preferred embodiment of the invention is not necessary that a single analog-to-digital converter be used, since this can also be integrated in a microcontroller.

In einem Schritt b) wird der Helligkeitsvektor des abgetasteten Zeichens mit entsprechend vorab ermittelten Referenzvektoren verglichen. In dieser Ausführungsform der Erfindung werden diese Referenzvektoren durch Messungen in der Produktion ermittelt und in einer Datenbank im Mikrocontroller hinterlegt.In a step b) becomes the brightness vector of the sampled character compared with correspondingly pre-determined reference vectors. In this embodiment of the invention, these reference vectors become determined by measurements in production and in a database deposited in the microcontroller.

Gemäß der Erfindung ist eine Art und Weise, die Referenz zu vergleichen, die Verwendung eines geometrischen Maßes einer Nähe. Ein Beispiel eines solchen geometrischen Näherungsmaßes E ist die euklidische Norm: E = ||x – xref||2 wobei x_ref der Vektor der Referenzhelligkeitswerte aus der Datenbank ist.According to the invention, one way to compare the reference is to use a geometric measure of proximity. An example of such a geometric approximation E is the Euclidean norm: E = || x - x ref || 2 where x _{ref is} the vector of the reference _{brightness values} from the database.

Das geometrische Näherungsmaß wird für alle Referenzvektoren bestimmt. Die ermittelten Maßzahlen E dienen als Basis für die Entscheidung darüber, welches das tatsächliche Zeichen ist.The Geometric approximation is for everyone Reference vectors determined. The determined measures E serve as the basis for deciding which is the actual sign.

In einem Schritt c) ist eine mögliche Entscheidungsregel für die Entscheidung die Bestimmung des Minimums aller ermittelten Maßzahlen E.In a step c) is a possible decision rule for the decision determining the minimum of all determined measures E.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung sollten nur als nicht einschränkende Beispiele angesehen werden und viele Modifikationen, die außerhalb der vorstehenden liegen, sind innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, möglich. Beispiele von weiteren solchen Modifikationen folgen nachfolgend.The above-described embodiments of the method according to the invention should only be considered as non-limiting Examples are viewed and many modifications are made outside the above are within the scope of the invention, as defined in the appended claims is possible. Examples of other such modifications follow below.

Anstatt mehrere Lichtquellen zu nutzen, könnte mit nur einer gearbeitet werden. Auch ist es möglich, eine Lichtquellen für mehrere nebeneinander liegende Zeichen des Zählwerkes zu verwenden.Instead of to use multiple light sources, could work with only one become. It is also possible to use a light source for several adjacent characters of the counter to use.

Beispiele einer anderen Modifikation ist der Einsatz von einem Fotosensor, der für ein Zeichen oder für mehrere nebeneinander liegenden Zeichen verwendet wird.Examples another modification is the use of a photosensor, the one for a character or for several next to each other lying characters is used.

Eine andere Modifikation könnte die Auswahl eines anderen Näherungsmaßes sein. Anbieten würde sich hier eine Betrachtung einer Schwelle.A other modification could be choosing a different approximation be. Would offer here a consideration of a threshold.

Eine andere Modifikation könnte die Auswahl einer anderen Entscheidungsregel sein. Anbieten würde sich hier eine Maximal-ratio combining, bei welchem noch die Informationen von unbeleuchteten Fotosensoren berücksichtigt werden. Man könnte auch die Maximum-Likelihood-Methode verwenden.Another modification could be the selection of another decision rule. Here would offer a maximum ratio combining, in which even the information of unlit Photo sensors are taken into account. One could also use the maximum likelihood method.

In der Praxis kann das Verfahren gemäß der Erfindung zum Beispiel in Spielautomaten oder Geldautomaten eingesetzt werden. Für die Auslesung würde man per Funk oder per Kabel den ermittelten Zählerstand an eine datenverarbeitende Einheit weiterleiten, so dass eine Fernauslesung möglich wird.In In practice, the method according to the invention for example, be used in slot machines or ATMs. For the reading one would by radio or per Cable the calculated meter reading to a data processing Forward unit, allowing remote reading possible becomes.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann als ein Computerprogramm in einem Mikrocontroller oder Computer unter Verwendung einer kommerziell verfügbaren Programmiersprache für mathematische Berechnungen, wie beispielsweise C, C++ oder Assembler, ausgeführt werden. Die Referenzvektoren werden in einer Datenbank gespeichert. Falls erforderlich, kann die Datenbank geändert werden.The Method according to the invention can be considered as a computer program in a microcontroller or computer using a commercially available one Programming language for mathematical calculations, such as for example C, C ++ or assembler. The reference vectors are stored in a database. If required, the database can be changed.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, dass keine Modifikation des Zählwerkes notwendig ist. Es findet keine direkte Kopplung des Zählwerkes mit der Lesevorrichtung statt und damit sind auch keine Verschleißteile vorhanden. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung und des Verfahrens für die Erfassung des zu erkennenden Zeichens liegt darin, dass die Erkennung über die Reflexion des Lichtes erfolgt und damit keine hohe Auflösung benötigt wird, wie dies bei sonstigen Verfahren notwendig ist um eine Kurve oder Form des Zeichens zu ermitteln und hieraus Merkmale zu bestimmen.The Device according to the invention has the advantage that no modification of the counter is necessary. It finds no direct coupling of the counter with the reading device instead of and therefore no wearing parts are available. Another advantage of the device and the method for the Detection of the character to be detected is that the detection of the reflection of the light takes place and thus no high resolution is needed, as necessary for other procedures is to determine a curve or shape of the character and from this Characteristics to be determined.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 68906576 T2 [0006]
- US 5481625 [0008]
US 5710916 [0008]
- DE 69932167 T2 [0008]

Claims

Device for automatically recognizing characters on mechanical counters by means of an optical device, characterized in that it consists of a) at least one light source, b) at least one photosensor for detecting the reflected light, c) a converter unit for converting the brightness values into a form the data processing unit can utilize, d) a data processing unit.

Device according to claim 1, characterized in that that for amplifying the reflected light, an amplifier unit can be used.