Сам Голлерит об этом говорил следующее: «Я пошел к мистеру Леланду в Управление переписи населения и попросил взять меня к нему на работу служащим. После изучения проблемы я вернулся к доктору Биллингсу и сказал, что могу разработать способ решения проблемы, а затем спросил, будет ли он со мной работать. Доктор отказался, т. к. его больше не интересовали эти проблемы, кроме уже полученных данных».

В 1891 году Биллингс обратился к Американскому обществу по развитию науки: «В 1880 году я предложил, что различные статистические данные можно записывать на одной карточке путем перфорирования, а затем обрабатывать с помощью механических средств, выбирая необходимые группы перфораций. Электрические счетные машины, используемые сейчас для переписи населения, являются результатом этого предложения».

Дочь Биллингса говорила следующее: «Отец не имел способности к механике, поэтому вся заслуга принадлежит мистеру Голлериту».

Когда генерал Ф. Уолкер переехал из Вашингтона в Массачусетский технологический институт в 1882 году, он пригласил Голлерита в этот институт в качестве преподавателя по машиностроению. Голлерит провел там год, одновременно развивая свои идеи и разрабатывая первое оборудование для записи данных переписи и составления по ним таблиц. В 1883 году он вернулся в Вашингтон, где работал в патентном бюро. Знание патентных систем помогло ему в следующем десятилетии как изобретателю. В 1884 году в Сант-Луисе он разработал идею об улучшении тормозов для железнодорожного транспорта. В то время он уже мог построить прототип табулятора, но у него не было на это денег. Известно, что ему не удавалось занять деньги у своей семьи или друзей на нужды своих проектов, поэтому он построил прототип на свои скудные сбережения.

В Сант-Луисе Голлерит сконструировал электрические тормоза для поездов и участвовал в конкурсе, в котором также были представлены тормоза с использованием сжатого воздуха и принципа вакуума. Электрический тормоз был признан лучшим из пяти, но были сомнения по поводу его практичности (из-за боязни грозы), поэтому данную систему отклонили, а патенты оставались бездействующими до конца срока действия. Победителем конкурса был признан Джордж Вестингхауз.

Следующий патент Голлерита — аппарат для рифления металлических трубопроводов — вначале также не имел применения, но позже им воспользовалась фирма «Дженерал Моторе» для изготовления гибких соединений.

Патент 395.782 «Искусство составления статистических данных» стал самым значимым патентом Голлерита. Он был зарегистрирован 23 сентября 1884 года. Голлерит применял свой прототип для составления таблиц по статистическим данным смертности в Балтиморе, штат Мэриленд, в 1887 году, и аналогичную статистику для Нью-Джерси. В 1889 году данные смертности Нью-Йорка обрабатывались с помощью оборудования Голлерита. Благодаря своему опыту, Голлерит подтвердил, что перфокарты являются важнейшей частью в процессе составления таблиц. В 1887 году он сделал исправление в своем патенте: «Предлагается усовершенствование способа обработки статистических данных, которое состоит из предварительной подготовки отдельных перфокарт, каждая из которых заключает в себе данные об одном человеке или предмете».

Вследствие этого исправления многие промышленники должны были заключить договор с Голлеритом о лицензии на его оборудование с перфокартами. Следующий патент 397.783 был назван «Устройство для составления статистических данных».

Во время переписи населения 1890 года данные о каждом человеке переносили на карты размером 73/8x31/4дюйма. Затем делали перфорацию по краям, согласно каждой характеристике. Один угол карты подрезался по диагонали для удобства при подсчете и сортировке (выборке).

В те времена еще не были разработаны способы сортировки перфокарт, поэтому подобный процесс производился чисто визуально. Например, номер участка или района регистрировался в виде комбинации четырех или пяти отверстий, расположенных с одного края карты. Просматривая эти отверстия, инспектор мог определить: на своем ли месте стоит перфокарта, но он не мог сразу сказать, что это за карта.

Новая машина Голлерита сама делала перфорацию с учетом образца. Поскольку машина использовалась для переписи населения, она была сконструирована таким образом, чтобы облегчить труд оператора и уменьшить количество ошибок.

Большего в то время добились при составлении таблиц. В 1880-х годах электричество использовалось редко, поэтому применение электричества в вычислительной машине того времени было поистине уникальным.

Для своего табулятора Голлерит построил пресс с твердой резиновой пластиной и направляющими с упором для карт. Пластина состояла из углублений, которые соответствовали расположению потенциальных перфораций на карте. Углубления в виде чашечек были частично заполнены ртутью и соединены клеммами с задней стенкой корпуса. Над резиновой пластиной находилась коробка с проекционными контактными точками, приводимыми в действие пружинами. Эти точки совпадали с углублениями, заполненными ртутью. Когда карта закладывалась в пресс, в местах появления отверстий на карте контактная точка соприкасалась с ртутью и электрическая цепь замыкалась, что приводило в действие счетчик. Циферблат счетчика, способный регистрировать числа до 10 000, передвигался на одно деление с помощью электромагнита, который получал сигнал через «ртутные чашечки». Периодически данные счетчика считывались и общая цифра заносилась вручную на итоговую карту.

Перфокарточный табулятор Голлерита

Карты можно было сортировать согласно характеристике перфораций. Устройство было снабжено коробкой с 24 отделениями. Каждое отделение имело крышку, которая открывалась с помощью пружины при попадании туда карты. После выбора карты крышка открывалась и карта вручную забиралась и складывалась в нужное место. Лишь спустя 14 лет Голлерит изобрел полностью автоматическую систему сортировки.