Патент на изобретение №2273047

(54) СЧИТЫВАЮЩИЙ БЛОК И КАРТОЧКА ДЛЯ МЕТОК, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО СЧИТЫВАТЕЛЯ МЕТОК

(57) Реферат:

Изобретение относится к блоку считывания и маркируемой карте для оптического считывателя меток. Блок считывания содержит оптический датчик для восприятия света, прошедшего сквозь поле для ответа на вопрос или отраженного указанным полем, счетчик для подсчета количества случаев обнаружения метки, проставленной в поле для ответа на вопрос, и центральный процессор (ЦПУ). Маркируемая карта содержит поля для ответов на вопросы, причем каждое поле для ответа на вопрос содержит ряд сформированных меток, причем указанные области для простановки меток разделены рядом окружностей, имеющих различные диаметры. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к блоку считывания и маркируемой карте для оптического считывателя меток, более конкретно к маркируемой карте, содержащей ряд маркируемых областей в каждом поле для ответа на вопрос, и блоку считывания для считывания меток.

Уровень техники

Оптический считыватель меток и маркируемые карты, применяемые для оптического считывателя меток и т.п., широко используются в качестве опросных листов на экзаменах, в которых принимает участие большое число испытуемых, или в качестве устройства ввода для статистического анализа данных.

Применение таких устройств объясняется дешевизной каждой карты и тем, что карты легко раздавать и собирать, что является ценной особенностью при обработке больших массивов данных. В частности, такие карты популярны как наиболее эффективный носитель информации для обработки данных на различных студенческих экзаменах, в которых принимают участие сотни и тысячи претендентов.

В конструкции такого оптического считывателя меток для каждого поля карты, в котором экзаменуемый претендент проставляет метку, предусматривают оптическое передающее излучающее устройство и оптическое приемное устройство и посредством оптических датчиков различного типа измеряют либо количество света, прошедшего сквозь карту, либо количество отраженного света, чтобы далее с центрального процессорного устройства, входящего в состав считывателя, произвести считывание номеров ответов.

Как будет показано ниже, такой традиционный оптический считыватель меток обладает недостатками, ибо его центральное процессорное устройство очень дорого, однако недостаточно эффективно.

Во-первых, в случае, когда производится считывание экзаменационного вопроса, для которого, при помощи оптического считывателя и маркируемой карты, из четырех ответов должен быть выбран один ответ, экзаменуемый при помощи, например, авторучки в соответствующем поле отмечает вариант ответа, относящийся к каждому вопросу, например, выбирает ответ номер 1, номер 2, номер 3 и т.д. Затем считывающее устройство традиционного оптического считывателя меток посредством операционного усилителя усиливает электрические сигналы от карты и при помощи логической функции «И» определяет окончательный, то есть итоговый ответ.

Однако в известных на сегодняшний день устройствах невозможно произвести исправление первоначально отмеченного варианта ответа.

В качестве решения этой проблемы был предложен способ распознавания заново отмеченного варианта ответа, в котором новый вариант ответа обозначен более темной или более крупной меткой, нежели первоначальный ответ. Что касается такого способа, то заявителем 2 декабря 1988 года была подана заявка на выдачу патента, номер публикации 1992-10480 от 28 ноября 1992 г. Фиг.1 иллюстрирует это изобретение.

На фиг.1 показан пример схемы считывающего устройства традиционного оптического считывателя меток. На фиг.1 раскрыто считывающее устройство, содержащее блок U оптического обнаружения. Даже если на маркируемой карте С для одного вопроса отметили несколько ответов, устройство из нескольких отмеченных ответов считывает наибольшую величину и в итоге передает в центральный процессор компьютера цифровое значение единственного ответа. Блок U оптического обнаружения позволяет центральному процессору проверить правильность ответа.

Тем не менее, в вышеприведенном изобретении подобное считывание осуществляется в аппаратной части устройства. Поэтому, в случаях, когда производится выбор ответа из пяти, шести и т.д. вариантов, возникают очень существенные проблемы, такие, как сложность схемы и резкое удорожание считывающего устройства.

Более того, такой способ порождает проблему невысокой достоверности проверки правильности ответов, если в качестве единственного критерия выбора истинного ответа из множества отмеченных ответов брать количество света, отдаваемое метками.

Во-вторых, известные устройства не могут работать в системе с несколькими возможными правильными ответами, например, при выборе двух ответов из шести вариантов, трех ответов из пяти вариантов и т.п. Соответственно, проблема известных на сегодняшний день устройств состоит в том, что предметная область применения оптического считывателя меток становится ограниченной.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение представляет собой попытку разрешить вышеупомянутые проблемы традиционных устройств, и его задачей является создание блока считывания для оптического считывателя меток, который более эффективно и точно распознает факт исправления или повторного исправления ответов экзаменуемого.

Другой задачей настоящего изобретения является снижение себестоимости за счет упрощения схемы аппаратной части блока считывания при проверке правильности ответов для случая нескольких правильных вариантов и создание блока считывания для оптического считывателя меток, пригодного для различных типов ответов.

В первом аспекте изобретение предлагает маркируемую карту, считываемую оптическим считывателем меток, в которой каждое поле для ответа на вопрос содержит ряд сформированных областей для простановки меток. Указанные области для простановки меток разделены рядом окружностей, имеющих различные диаметры.

Во втором аспекте изобретение предлагает блок считывания для оптического считывателя меток, содержащий оптический датчик для восприятия света, прошедшего сквозь поле для ответа на вопрос или отраженного указанным полем; счетчик для подсчета количества случаев обнаружения метки, проставленной в поле для ответа на вопрос, на основе выходных сигналов оптического датчика; и центральный процессор для определения размера площади метки на основе количества случаев обнаружения метки, подсчитанного счетчиком, и проверки правильности ответа на основе определенного таким образом размера площади метки.

Поле для ответа на вопрос предпочтительно содержит ряд сформированных областей для простановки меток.

В наиболее предпочтительном варианте оптический датчик выполнен в виде устройства для восприятия изображения, включающего в себя либо прибор с зарядовой связью, либо КМОП-прибор, содержащий множество фотоэлементов для выполнения бинарной обработки сигнала.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой пример схемы блока считывания традиционного оптического считывателя меток.

Фиг.2 представляет собой схему, поясняющую принцип считывания, применяемый в блоке считывания типичного оптического считывателя меток.

Фиг.3 представляет собой схему блока считывания оптического считывателя меток в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.4 представляет собой схему, поясняющую другой вариант осуществления считывания блоком считывания оптического считывателя меток в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5 представляет собой схему маркируемой карты, используемой в блоке считывания оптического считывателя меток в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.6 представлен другой вариант осуществления изобретения, в котором производится определение площади, занимаемой проставленной меткой (интенсивности маркировки).

Осуществление изобретения

Варианты выполнения настоящего изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.2 приведена схема, поясняющая принцип считывания, который используется в блоке считывания типичного оптического считывателя меток. В датчике, выполняющем функцию считывания, обычно используются два типа чувствительных устройств: чувствительные устройства, работающие на пропускание света, и устройства, работающие на отражение света.

Согласно фиг.2 светоизлучающее устройство Е излучает свет в направлении меток М, проставленных на маркируемой карте С средствами маркирования, такими как маркировочная ручка и т.п., которые могут быть считаны компьютером. Затем оптический датчик R воспринимает свет, прошедший сквозь метку М или отраженный меткой М, и осуществляет считывание путем формирования выходных сигналов.

В момент считывания формируются различные электрические сигналы в зависимости от степени (интенсивности) маркировки карты С. Обычно сигналы, поступающие с выхода такого оптического датчика R, подвергаются цифровой обработке. Указанные выходные величины передаются на центральный процессор ЦПУ в виде 1 и 0.

Как уже говорилось, для того, чтобы обнаружить наибольшую величину, соответствующую истинному ответу на вопрос, для которого предусмотрено несколько вариантов ответов, используются различные устройства, подобные показанному на фиг.1, которые обладают погрешностью при проверке правильности ответов и отличаются дороговизной аппаратуры.

На фиг.3 представлена схема блока считывания для оптического считывателя меток, соответствующего настоящему изобретению. Согласно фиг.3 блок U считывания содержит ряд оптических датчиков R1, R2, R3, R4,…, которые воспринимают сигналы, соответствующие ряду меток М1, М2, М3, М4,…, проставленных в каждом из нескольких полей для ответа на вопрос на карте С, и ряд счетчиков СТ1, СТ2, СТ3, СТ4,… для преобразования сигналов с выходов оптических датчиков в выходные величины, соответствующие или пропорциональные количеству света, воспринятого датчиками.

Каждая метка М1, М2, М3, М4,… содержит свое количество маркировочного красителя, т.е. имеет свою площадь маркирования. Соответственно, счетчики СТ1, СТ2, СТ3, СТ4,… выдают разные значения в соответствии с количеством маркировочного красителя в каждой метке. Таким образом, в блоке считывания для оптического считывателя меток выходные сигналы оптических датчиков R1, R2, R3, R4,… обрабатываются счетчиками СТ1, СТ2, СТ3, СТ4,…, и подсчитанные импульсные величины передаются в центральный процессор ЦПУ для использования в качестве данных считывания.

Блок U считывания для оптического считывателя меток, соответствующий настоящему изобретению и имеющий вышеописанную конструкцию, формирует на своих выходах различное число импульсов в соответствии с размером и темнотой меток М1, М2, М3, М4,…, проставленных пользователями, и независимо передает каждую из этих выходных величин в центральный процессор ЦПУ.

Центральный процессор выбирает путем выполнения различных программ или наибольшую величину из введенных данных или выбирает две или три величины и проверяет правильность ответов также путем программного выполнения логических вычислений, например, программного выбора среди величин выходных сигналов от меток, соответствующих ответу на вопрос, двух или трех величин, обладающих наибольшей амплитудой.

Такой выбор можно осуществить путем сравнения между собой значений выходных величин, считанных с каждого из оптических датчиков R1, R2, R3, R4,…, или путем задания некоторого базового значения и сравнения этого базового значения со значениями других величин.

Следовательно, считывающее устройство, оснащенное блоком U считывания для оптического считывателя меток, соответствующим настоящему изобретению, имеет то преимущество, что позволяет подготавливать опросные листы множеством способов, например, увеличивая число вариантов ответа на вопрос или предусматривая выбор нескольких ответов. Логическое определение оценки и т.п. представляет собой типовую программу, и поэтому такое описание опущено.

Фиг.4 поясняет другой вариант осуществления считывания блоком считывания для оптического считывателя меток, соответствующим настоящему изобретению.

Желательно, чтобы в вышеупомянутом блоке U считывания для оптического считывателя меток, соответствующем настоящему изобретению, в качестве оптических датчиков R1, R2, R3, R4,… был использован прибор с зарядовой связью (ПЗС матрица), показанный на фиг.4. ПЗС матрица – это прибор с зарядовой связью, который представляет собой устройство обработки изображений, содержащее множество фотоэлементов, сформированных в виде пикселей, которые могут распознавать оптический сигнал в пределах своей площади.

Причины, по которым использование в блоке U считывания для оптического считывателя меток, соответствующем настоящему изобретению, ПЗС матрицы является уместным, заключаются в следующем.

При одновременном восприятии меток М1, М2, М3, М4,…, которые являются ответом на вопрос и которые экзаменуемый проставил в виде темного маленького кружка, как показано на фиг.4А, и восприятии меток, которые затенены слабее, но занимают большую область, как показано на фиг.4В, количество света, прошедшего сквозь поле для ответа на вопрос, будет одинаковым. Таким образом, сигналы будут восприняты также одинаковым образом, что может привести к ситуации, когда считывание станет крайне затруднительным.

В частности, случаи выбора нескольких вариантов ответа и исправления ответов, которые будут описаны в дальнейшем и которые являются преимуществами блока считывания для оптического считывателя меток, соответствующего настоящему изобретению, ограничивают пользователя в выборе допустимых границ меток при их простановке. В этом отношении может иметь место ошибочное считывание.

Соответственно, как можно видеть из фиг.4С, если используется ПЗС матрица, каждый фоточувствительный пиксель р ПЗС матрицы будет выдавать сигнал со значениями 1 и 0 независимо от светового потока, проходящего сквозь карту С. Таким образом, значения выходных сигналов всей ПЗС матрицы определяются только величиной площади А проставленных меток, причем значения этих выходных сигналов можно считывать в центральном процессоре ЦПУ независимо от оптической плотности проставленных меток М1, М2, М3, М4, М5…

Следовательно, проблему, связанную с разницей проставленных меток по оптической плотности, можно решить, если в качестве оптического датчика использовать прибор с зарядовой связью.

Кроме того, можно использовать и иные, нежели ПЗС матрицы, устройства, которые выполняют идентичные функции, например, КМОП приборы для обработки изображений.

На фиг.5А и 5В схематично показана маркируемая карта С, пригодная для блока считывания для оптического считывателя меток, соответствующего настоящему изобретению.

На фиг.5А показано маркируемое круговое поле К карты С, структурно состоящее из нескольких кружков, подобно мишени для стрельбы. В этом случае, если в качестве первоначального ответа на вопрос была проставлена метка в первом кружке К1 в центре указанного поля, а в результате перепроверки был получен более поздний, отличающийся ответ, то экзаменуемый может указать этот другой, более поздний, отличающийся ответ, проставлением метки с заполнением второго кружка К2. Центральный процессор ЦПУ определяет факт такого исправления первоначального ответа на более поздний ответ посредством вычислительной программы. Также если уже после исправления будет установлено, что первоначальный ответ был все же правильным, то метку первоначального ответа расширяют до заполнения третьего кружка К3, хотя изначально она занимала только первый кружок К1.

Подобным образом фиг.5В изображает случай, когда для простановки меток используется прямоугольное поле В. Ввиду того, что поле разделено на три равные маркируемые области а, b, с, предназначенные для исправления ответов, можно исправить или повторно исправить ответ аналогичным образом. Таким образом, экзаменуемый имеет возможность исправлять, то есть изменять свои ответы, причем его психическая нагрузка оказывается ниже, чем в случае, если бы исправлять ошибки не разрешалось.

Такая гибкость при считывании возможна благодаря тому, что центральный процессор ЦПУ получает независимые сигналы с выходов оптических датчиков R1, R2, R3, R4… блока считывания оптического считывателя меток, соответствующего настоящему изобретению, и благодаря считыванию ответов путем логических вычислений.

То есть в сравнении с традиционным способом поиска истинных ответов, который основан на размере проставленных меток, способ, соответствующий настоящему изобретению, позволяет не только легко определять выходные величины путем распознавания размера меток по данным счетчиков СТ1, СТ2, СТ3, СТ4,…, ибо он позволяет до определенной степени определять интенсивность нанесенной маркировки, но также, не прибегая к сравнению значений выходных сигналов, данный способ позволяет легко распознавать приоритет ответов, основываясь только на установлении наличия меток М1, М2, М3, М4… Соответственно, обработка опросных листов с несколькими вариантами ответов и опросных листов с исправленными ответами становится легче, что позволяет снизить сложность вычислений при логической обработке данных.

На фиг.6 представлен другой вариант осуществления восприятия интенсивности маркировки при простановке меток.

Обычно величину оптического пропускания меток измеряют однократной подачей сигналов на метки. Однако в настоящем изобретении по мере поступательного движения карты сигналы посылаются несколько раз, так что можно определить величину оптического пропускания путем подсчета, сколько раз обнаруженный сигнал принял значение «1». То есть в случае выбора нескольких ответов, при определения интенсивности маркировки путем восприятия количества света, прошедшего сквозь поле для ответа на вопрос или отраженного этим полем, подавая однократные сигналы, производят сравнение величин выходных сигналов, соответствующих интенсивности маркировки. Такой способ является более простым при измерении количества света, прошедшего сквозь поле или отраженного полем, так как в нем путем многократного посыла сигнала производят сравнение числа случаев, когда метка была обнаружена с числом случаев, когда она не была обнаружена.

Например, если сигналы были посланы на метку М десять раз, а «1» была зарегистрирована в трех случаях, то говорят, что степень нанесения такой метки (ее интенсивность) составляет 3/10. Соответственно, при выявлении нескольких ответов среди нескольких меток производят сравнение числа случаев, когда происходило обнаружение меток, и ответ определяют по наибольшему числу случаев обнаружения.

Кроме того, такой вариант осуществления может быть эффективно использован в том случае, когда среди ряда меток М1, М2, М3, М4,… размер нанесенных меток является трудно определимым; например, когда неясно, поставлена метка на месте М4 или на месте М3. То есть когда оптический датчик R4, пытаясь обнаружить метку М4, обнаруживает ее в трех случаях из десяти посылок, считают, что метка М4 отсутствует в соответствующем поле.

Также настоящее изобретение предусматривает обработку выходных сигналов, поступающих из аппаратной части с традиционной схемой, посредством программы логических вычислений, что может упростить всю систему без усложнения аппаратной части, даже в случае системы сложных опросных листов с несколькими вариантами ответов.

То есть стандартная аппаратная схема выдает электрические сигналы оптического датчика R, см. фиг.2, которые выражаются в виде 0 или 1, устанавливает определенное базовое значение и выдает 1 или 0, когда сигналы оказываются больше или меньше этого базового значения. Это базовое значение пользователь может регулировать, чтобы надлежащим образом задавать степень предупреждения ошибочного считывания и, в конечном счете, сделать невозможным исправление путем нанесения двойных меток.

Настоящее изобретение предусматривает измерение величины R от счетчика. При этом, как показано на фиг.3, сигнал не проходит через цепи сравнения с базовым значением, а измеренная величина передается в центральный процессор ЦПУ. Выбор требуемого ответа осуществляется в центральном процессоре путем определения значения измеренной величины.

В случае традиционного устройства для считывания маркируемых карт вышеупомянутые операции считывания и обработки осуществляются в аппаратной части. Таким образом, использование различных типов опросных листов, например, с выбором одного ответа из 4 вариантов и 5 вариантов и выбором двух ответов из 5 вариантов и т.п., влечет за собой необходимость каждый раз вносить изменения в аппаратную часть. Что касается случаев сочетаний, когда каждый вопрос предусматривает один правильный ответ из пяти вариантов и два ответа из пяти вариантов, задача становится очень трудной. Однако в случае программной реализации добавляется часть устройства, выполняющая преобразование величин, передаваемых в аппаратной части из оптического датчика R в счетчик, а часть устройства, устанавливающая базовое значение, становится вообще ненужной.

Что касается способа передачи значений 0 или 1, которые в традиционном считывателе проходили через цепи сравнения с заданным базовым значением, через центральный процессор ЦПУ и т.п., в настоящем изобретении предусмотрен ввод в центральный процессор ЦПУ различных значений, начиная от 0, при этом ЦПУ путем сравнения определяет, является ли соответствующее число 0 или 1.

Способ выбора ответов может быть реализован в виде программы, что упростит схему аппаратной части.

Что касается блока считывания и маркируемой карты для оптического считывателя меток, то, в соответствии с настоящим изобретением, раскрываются только средства и способы считывания. Способ программной обработки в центральном процессоре ЦПУ можно реализовать посредством программирования простых логических операций сравнения и сопоставления. Таким образом, описание такого способа опущено.

Вышеописанный блок считывания и маркируемая карта для оптического считывателя меток, соответствующие настоящему изобретению, обеспечат экзаменуемых более эффективным и точным средством исправления и повторного исправления ответов, проверки правильности ответов в опросных листах с несколькими вариантами ответов и приведут к снижению затрат за счет упрощения схемы аппаратной части блока считывания. Они также дадут возможность работать с более широким кругом типов опросных листов. Кроме того, по сравнению с известными устройствами, они отличаются точностью считывания, а благодаря тому, что считывание осуществляется программными средствами, область их применения может расширяться.

Формула изобретения

1. Маркируемая карта, считываемая оптическим считывателем меток, в которой каждое поле для ответа на вопрос содержит ряд сформированных областей для простановки меток, причем указанные области для простановки меток разделены рядом окружностей, имеющих различные диаметры.

2. Блок считывания для оптического считывателя меток, содержащий оптический датчик для восприятия света, прошедшего сквозь поле для ответа на вопрос или отраженного указанным полем; счетчик для подсчета количества случаев обнаружения метки, проставленной в поле для ответа на вопрос, на основе выходных сигналов оптического датчика и центральный процессор для определения размера площади метки на основе количества случаев обнаружения метки, подсчитанного счетчиком, и проверки правильности ответа на основе определенного таким образом размера площади метки.

3. Блок считывания по п.2, отличающийся тем, что поле для ответа на вопрос содержит ряд сформированных областей для простановки меток.

4. Блок считывания по п.2, отличающийся тем, что оптический датчик выполнен в виде устройства для восприятия изображения, включающего в себя либо прибор с зарядовой связью, либо КМОП-прибор, содержащий множество фотоэлементов для выполнения бинарной обработки сигнала.

РИСУНКИ