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Die offenbarte Erfindung betrifft allgemein ein System zum Überwachen von Lackfarben, nachdem die Farben auf ein Fahrzeug aufgebracht worden sind. Insbesondere liefert die offenbarte Erfindung ein System zum Überwachen von Lackfarbe über Gebiete eines Fahrzeugs durch Identifizieren von Farbabständen und zum dynamischen Bestimmen der Akzeptierbarkeit eines identifizierten Abstands.
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In den früheren Tagen des Kraftfahrzeugs war das äußere Finish sowohl bezüglich Auftragungsverfahren und Formulierung relativ primitiv. Bei der ersten Einführung wurde das Fordmodell T von Hand angemalt, wobei eine rechenartige Einrichtung verwendet wurde, die fließenden Lack aufgoss, wobei der Überschuss davon in einer Wanne zur Wiederverwendung aufgefangen wurde. Der Lack selbst war ein lösemittelbasierter Firnis. Wenngleich er in solchen Farben wie blau und grün zur Verfügung stand, erschienen diese Farben aufgrund des Firnislacks so gut wie schwarz zu sein, sofern sie nicht in hellem Sonnenlicht gesehen wurden. Diese Charakteristik trug zu der fälschlichen Annahme bei, dass alle Modell T schwarz waren.
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Wie bei allen anderen Bereichen der Kraftfahrzeugtechnologie haben sich Lackiertechniken und die Lackzusammensetzung seit jenen frühen Tagen dramatisch entwickelt. Die heutigen Lacke, einschließlich umweltfreundlicher Pulverbeschichtungen, die auf einer Acrylbindemittelchemie basieren und somit keine Lösungsmittel enthalten, werden auf weit ausgeklügeltere Weisen aufgebracht, um dauerhaftere und attraktivere Ergebnisse zu erhalten. Die heutigen Lacke enthalten Aluminiumflocken, Glimmer und andere Partikel, um die gewünschte Pigmentierung zu erzeugen. Diese Lacke sind höchst dauerhaft und widerstehen einem Verblassen selbst dann, wenn sie der rauesten Umgebung ausgesetzt werden.
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Trotz signifikanter Fortschritte beim Wissen über die Zusammensetzung und Charakteristika von Kraftfahrzeuglack gibt es weiterhin einzigartige Herausforderungen beim Kontrollieren der Qualität und Genauigkeit des Aufbringens dieser Farben, während neue und komplexere Außenlackfarben in die Kraftfahrzeugindustrie eingeführt werden. Wenngleich die Verwendung von neuen Pigmenten ein Verfahren zum Herstellen neuer Farben ist, ist ein anderes das Herstellen von mehreren Farbschichten in dem Lacksystem, was zu einem einzigartigen Erscheinungsbild führt. Diese Farbsysteme enthalten unter anderem Doppeltöne, Dreifachschichten und getönte Klarlacksysteme. Diese neuen Technologien werden begleitet von einzigartigen Herausforderungen beim Kontrollieren der Qualität der Lackfarben, Sicherstellen, dass nicht nur die korrekten Farbschichten aufgetragen werden, sondern sie auch über das ganze Fahrzeug hinweg korrekt aufgetragen werden.
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In einigen Fällen ist für den flüchtigen Beobachter ein Fehler bei dem Farbauftrag nicht offensichtlich, und das fehlerhafte Fahrzeug wird die Endmontage durchlaufen, bevor der Fehler identifiziert wird. Zum Korrigieren des Fehlers erfolgt an der Einheit eine Lackreparatur, um sie für die Auslieferung akzeptabel zu machen. Diese Reparatur ist sowohl hinsichtlich Zeit, Arbeitsaufwand als auch Material teuer.
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Dementsprechend wird ein einfaches automatisiertes System benötigt, um die Lackfarbe über kritische Farbgebiete auf dem Fahrzeug hinweg zu überwachen und zu identifizieren, wann grobe Farbabstände auftreten, während gleichzeitig die akzeptablen Farbverschiebungen zwischen Teilen gestattet werden, die im Laufe des Tages in der Produktion auftreten.
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Die offenbarte Erfindung liefert ein System zum Überwachen von Lackfarbe über Gebiete eines Fahrzeugs hinweg, das kosteneffektiv und effizient ist. Das offenbarte System liefert ein System, das Farbabstände identifizieren und dynamisch die Akzeptierbarkeit eines identifizierten Abstands bestimmen kann. Das offenbarte System enthält ein Fahrzeugbilderfassungsarray zum digitalen Scannen ausgewählter Gebiete des Fahrzeugs und einen mit dem Fahrzeugbilderfassungssystem verbundenen Bildanalysator. Das Fahrzeugbilderfassungsarray enthält eine oder mehrere Digitalkameras, die entweder an einem oder mehreren Robotern oder an einem stationären Ring (Halo) positioniert sind. Der Bildanalysator ist anfänglich mit einer oberen und unteren Standardkonfidenzfarbkurve wie etwa RGB, L·ab und XYZ programmiert.
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Der Bildanalysator enthält Software, die mit einem Analysealgorithmus programmiert ist, um ein von dem Fahrzeugbilderfassungsarray erfasstes Bild eines der gescannten Gebiete in ein Standardbildformat umzuwandeln, aus dem tatsächliche individuelle Farbkurven extrahiert werden, und um die extrahierten Farbkurven mit den Standardkonfidenzfarbkurven zu vergleichen, um zu bestimmen, ob die extrahierten Farbkurven innerhalb der oberen und unteren Standardkonfidenzfarbkurve liegen oder nicht, durch Herstellen einer prozentualen Übereinstimmung für eines der gescannten Gebiete. Die anfänglich programmierte obere und untere Standardkonfidenzfarbkurve kann während des Farbtests auf der Basis akkumulierter extrahierter Farbkurven der ausgewählten Gebiete justiert werden.
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Dieser Bilderfassungs- und -analyseprozess der offenbarten Erfindung gestattet die schnelle Untersuchung der kritischen Farbgebiete auf einem Fahrzeug, um Fehler beim Farbauftrag zu identifizieren. Der zum Bestimmen des Überlappungsgebiets verwendete Analysealgorithmus kann verwendet werden, um Differenzen nicht nur bei den Farbkurven zu identifizieren, sondern auch anderen Identifiziererkurven wie etwa Reflexionsspektrum oder sogar Extinktionsspektrum. Diese Technik der offenbarten Erfindung hat das Potenzial, über die Kraftfahrzeugindustrie hinaus in mehreren Industriezweigen zu sein, und kann tatsächlich Anwendung in jedem Industriezweig finden, der eine Farbanpassung erfordert, wie etwa der Kraftfahrzeugneulackierungsindustrie, der Textilindustrie oder der Druckindustrie.
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Eine Implementierung des Farbverifikationssystems der offenbarten Erfindung würde das automatisierte Prüfen von kritischen Farbpunkten an jedem Fahrzeug gestatten, das die Lackiererei verlässt. Beim Identifizieren der Zielfarbe des bearbeiteten Fahrzeugs (über Fahrzeugverfolgung) würden die Standardkonfidenzintervalle für die zugewiesene Farbe in das System eingelesen werden. Die Bilderfassungssequenz würde dann beginnen, in der die kritischen Farbpunkte auf dem Testfahrzeug abgebildet würden. Aus den Bildern würden die Farbkurven für jeden Farbpunkt berechnet. Diese Testpunkte werden dann mit den Standardkonfidenzintervallen verglichen, wobei die prozentuale Übereinstimmung für jeden an dem Fahrzeug ausgemessenen Punkt berechnet wird. Falls die prozentuale Übereinstimmung Mindesthöhen für einen beliebigen Farbpunkt nicht erfüllt, wird das Fahrzeug für eine Sichtinspektion gekennzeichnet. Vorteilhafterweise würde der gesamte Prozess nicht länger als einige wenige Sekunden dauern, wodurch die Qualität verbessert, die Kosten reduziert und begrenzte Kapitalinvestition erfordert werden.
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Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich bei Betrachtung unter Berücksichtigung der ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den angehängten Ansprüchen.
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Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung sollte nun auf die Ausführungsformen Bezug genommen werden, die in den beiliegenden Zeichnungen ausführlicher dargestellt sind und unten anhand von Beispielen der Erfindung beschrieben werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht des schnellen Farbverifikationssystems der offenbarten Erfindung, bei der das Fahrzeugbilderfassungsarray und der Bildanalysator relativ zu einem betreffenden Fahrzeug gezeigt sind;
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2 eine beispielhafte graphische Darstellung, die eine aus einem digitalen Farbbild extrahierte Farbkurve veranschaulicht;
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3 eine beispielhafte graphische Darstellung, die eine Farbkurve mit einem hohen Konfidenzintervall um jede der drei dargestellten Kurven herum veranschaulicht;
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4 eine beispielhafte graphische Darstellung, die beispielhafte Blau-Standardkurven darstellt, die über eine Blau-Testtafelkurve aufgetragen sind; und
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5 eine tabellarische Analyse des Farbkurvensatzes von 3.
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In den folgenden Figuren werden die gleichen Bezugszahlen verwendet, um auf die gleichen Komponenten zu verweisen. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für unterschiedliche konstruierte Ausführungsformen beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Komponenten sind als Beispiele aufgenommen und sollen nicht beschränkend sein.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Ansicht des allgemein als 10 dargestellten schnellen Farbverifikationssystems der offenbarten Erfindung relativ zu einem betreffenden Fahrzeug 12 gezeigt. Es versteht sich, dass das System 10, wie gezeigt, nur zu veranschaulichenden Zwecken dargelegt wird und nicht beschränkend sein soll. Beispielsweise können anstatt des dargestellten Fahrzeugs 12 andere Arten von Fahrzeugen von dem System 10 überwacht werden. Außerdem ist die offenbarte Erfindung nicht auf das Überwachen von Farben auf Fahrzeugen begrenzt, sondern kann auch zum Überwachen der Lackfarbe auf einem beliebigen einer Vielzahl von Gegenständen verwendet werden, einschließlich beispielsweise Kühlschränken, Flugzeugen und Möbeln. Das System 10 der offenbarten Erfindung kann somit überall dort Anwendung finden, wo eine Lackschicht verwendet wird.
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Das System 10 enthält ein Fahrzeugbilderfassungsarray, das eine Digitalkamera 14 umfasst. Wenngleich nur eine einzelne Kamera 14 gezeigt ist, versteht sich, dass eine größere Anzahl an Digitalkameras verwendet werden kann. Bevorzugt ist die Kamera 14 vom einäugigen Spiegelreflextyp und ist mit einer Makrolinse wie etwa einer 90-mm-Makrolinse ausgestattet. Diese Anordnung ist nicht zwingend, da jede Kombination aus Kamera und Objektiv mit der Fähigkeit, auf kurze Abstände zu fokussieren (beispielsweise ~28 cm zu Sensor), und ausreichender Auflösung genügen würde.
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Die Kamera 14 muss einen bestimmten Bereich abdecken können, beispielsweise kann ein Bereich von ~5 cm × ~3,5 cm abgebildet werden, wenngleich ein größerer oder kleinerer Bereich abgebildet werden kann. Zuerst macht die Kamera 14 ein Bild des Bereichs im RAW-Format. Die Verschlusszeit und Blende der Kamera 14 werden über alle Proben- und Kontrollbilder für ein spezifische Farbe konstant gehalten. Bevorzugt ist die Kamera 14 auf die kleinstmögliche Blende (d. h. die größte Blendenzahl) für das assoziierte Objektiv eingestellt, um die Schärfentiefe des abgebildeten Bereichs zu maximieren. Die Beleuchtung kann von einer beliebigen Lichtquelle bereitgestellt werden, die über das abgebildete Gebiet hinweg eine gleichmäßige Beleuchtung liefert, wie etwa die doppelten Stroposkoplichter 16 und 16'. Es versteht sich, dass zwar die doppelten Stroposkoplichter 16 und 16' gezeigt sind, alternativ aber ein beliebiger Stroposkopblitz wie etwa ein Ring- oder Makroblitz sowie ein Hochklappblitz an der Kamera verwendet werden kann. Ungeachtet der Form der Beleuchtung muss die Beleuchtungsanordnung in der Lage sein, ihre Intensität auf der Basis der Zielfarbe zu justieren, um eine Überbelichtung zu eliminieren. Das abgebildete Gebiet muss auch frei von etwaiger Blendung und Reflexionen von den umgebenden Lichtern und dem umgebenden Bereich sein, da dies bei den gemessenen Farbkurven zu Fehlern führen wird. Wie der Fachmann versteht, können Lichter oder Blitze mit höherer Intensität Reflexionen besser reduzieren als diffuse Lichtquellen.
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Das System 10 enthält weiterhin einen Bildanalysator 18, der mit dem Fahrzeugbilderfassungsarray 14 verbunden ist. Der Bildanalysator 18 enthält ein Programm mit einem Algorithmus, das einen lackierten Bereich schnell untersuchen und seine Farbkurven mit einem Satz von vorprogrammierten, zuvor berechneten Konfidenzintervallen relativ vergleichen kann, um eine prozentuale Übereinstimmung für den abgebildeten bestimmten Bereich des Fahrzeugs herzustellen. In der Regel wären die Farbkurven RGB-Kurven, doch es sei angemerkt, dass die Technik der offenbarten Erfindung nicht auf RGB-Kurven begrenzt ist und mit anderen Farbraumsystemen wie etwa L·ab- und XYZ-Kurven und dergleichen verwendet werden kann.
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Das von dem System 10 erfasste Bild ist ein RAW-Bild. Dieses Bild wird dann verarbeitet (beispielsweise durch Photoshop®) und auf eine zuvor bestimmte Standardfarbtemperatur und Tönungshöhe eingestellt. Die verarbeiteten Bilder werden dann in ein Standardbildformat umgewandelt. Zu solchen Standardbildformaten zählen unter anderem JPG, TIF und GIF. Die individuellen Farbkurven werden dann extrahiert und für jedes assoziierte Bild gesichert, wie in der in 2 dargestellten beispielhaften graphischen Darstellung dargelegt ist, bei der RGB-Farbkurven dargestellt sind, wobei die rote Farbe die Kurve 20 ist, die grüne Farbe die Kurve 30 ist und die blaue Farbe die Kurve 40 ist.
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Jedes Pixel weist einen assoziierten Farbwert auf, und jedes Farbbild besitzt eine Anzahl von mit ihm assoziierten Fächern. Die Anzahl der Fächer hängt von den Bit pro Farbbild ab. Als ein bevorzugtes, aber nicht beschränkendes Beispiel, können mit einem 8-Bit-Farbbild bis zu 256 Fächer (2^8 = 256), oder zwischen 0–255 Fächer assoziiert sein. Farbbilder mit höherer Bitzahl können jedoch verwendet werden, wie etwa 10 Bit, 12 Bit, 14 Bit oder höher. Die vergrößerte Anzahl von Bit liefert lediglich mehr zu analysierende Fächer. Wieder liegt unter Verwendung von RGB als Beispiel der Farbwert von RGB mit 8 Bit pro Farbbild zwischen 0–255 Fächern. Unter Fortsetzung dieses Beispiels stellen die RGB-Kurven die Anzahl (den Zählwert) von Pixeln mit einem RGB-Wert eines beispielhaften 8-Bit-Farbbilds innerhalb jedes Fachs zwischen 0–255 dar.
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Das Verfahren/der Algorithmus, das oder der zum Vergleichen von Testbildern mit „Standardfarbbildern” verwendet wird (wie dem Benutzer angezeigt oder durch computerisierte Identifikation), startet mit der Herstellung eines Farbfingerabdrucks für die individuelle Kurve jeder „Standardfarbe”. Dies geschieht durch Untersuchen von mehreren Farbbildern (bevorzugt mindestens sechs Farbbilder), die als farbgenau angesehen werden. Die Farbkurven aus diesen Proben werden zum Berechnen des Konfidenzintervallbereichs für die Proben verwendet. Der Konfidenzintervallbereich ist als ein Prozentsatz gekennzeichnet, der den zum Berechnen des Konfidenz-/Prädiktionsintervalls verwendeten Alphabereich darstellt. Diese Zahl stellt den Prozentsatz korrekter Werte dar, die zu einer späteren Zeit ausgewählt werden sollen. insbesondere muss das Konfidenzintervall umso breiter sein, je näher der Konfidenzprozentsatz an 100 kommt, um das Sichern eines höheren Prozentsatzes von korrekten Werten sicherzustellen. Jeder Alphabereich kann gewählt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der offenbarten Erfindung liegt der Alphabereich zwischen etwa 90,0% und 99,9%. Wieder wird unter Verwendung von RGB-Farbkurven als Beispiel ein akzeptabler Zählwertbereich für jeden individuellen RGB-Wert auf zwischen 0–255 eingestellt, wie in 3 dargestellt.
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Unter Bezugnahme auf 3 werden die Rot-Farbkurve 20, die Grün-Farbkurve 30 und die Blau-Farbkurve 40 wieder dargestellt. Zusätzlich zu den Kurven 20, 30 und 40 sind auch die Ober- und Untergrenzen jeder Kurve dargestellt. Insbesondere ist die Untergrenze der Rot-Kurve 20 als eine niedrigere Grenzkurve 22 gezeigt, während die Obergrenze der Rot-Kurve 20 als eine Obergrenzkurve 24 gezeigt ist. Analog ist die Untergrenze der Grün-Kurve 30 als eine Untergrenzkurve 32 gezeigt, während die Obergrenze der Grün-Kurve 30 als eine Obergrenzkurve 34 gezeigt ist. Schließlich ist die Untergrenze der Blau-Kurve 40 als eine Untergrenzkurve 42 gezeigt, während die Obergrenze der Blau-Kurve 40 als eine Obergrenzkurve 44 gezeigt ist. Es versteht sich, dass die in 3 gezeigten Kurven nur zu veranschaulichenden Zwecken dargelegt sind und nicht beschränkend sein sollen, da andere Farbkurven möglich sind.
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Ein wichtiger Aspekt der offenbarten Erfindung ist die Art und Weise, in der das System mit dem Fahrzeugproduktionssystem interagiert. Indem das System in der Lage ist, über das elektronische Etikett, das herkömmlicherweise an dem Fahrzeug angebracht ist, die Farbe, die das Fahrzeug haben sollte, zu lesen, kann es eine Identifikation des entsprechenden Farbstandards mit Konfidenzintervallen, einen relativen Vergleich zwischen der Testfarbe und der Standardfarbe ermöglichen und dann bestimmen, ob die aufgetragene Farbe ein BESTANDEN oder DURCHGEFALLEN ist. Falls die Farbe ein BESTANDEN ist, dann darf sich das getestete Fahrzeug weiterbewegen. Falls andererseits die Farbe ein DURCHGEFALLEN ist, dann wird eine Benachrichtigung (beispielsweise in Form eines Alarms oder einer anderen Warnung) mit dem Systemoperator kommuniziert, dass das jeweilige Fahrzeug eine weitere Untersuchung erfordert.
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Wenn ein Testbild geprüft wird, um zu kontrollieren, ob die Farbkurven noch innerhalb der Standardkonfidenzintervalle liegen, dann wird jeder Fachwert gegenüber den etablierten Konfidenzintervallen geprüft. Falls der Testzählwert in das Standardzählwertkonfidenzintervall fällt, dann wird diese Bestimmung als ein BESTANDEN für dieses Fach angesehen. Falls andererseits der Zählwert außerhalb des Standardzählwertkonfidenzintervallbereichs liegt, dann wird dies als ein DURCHGEFALLEN für dieses Fach angesehen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden solche Gebiete nicht getestet, die sowohl bei der Testkurve als auch der Standardkurve unter einem eingestellten Mindestzählwertniveau liegen, weil sich diese Gebiete nicht auf die Lackfarbe auswirken.
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Nachdem die BESTANDEN- und DURCHGEFALLEN-Fach-Bestimmungen vorgenommen worden sind, wird die Anzahl der BESTANDEN-Fächer dann addiert und durch die Anzahl der geprüften Fächer dividiert, um eine prozentuale Übereinstimmung für diese individuelle Testkurve zu erhalten. Da es drei Kurven gibt (allgemein, aber nicht ausschließlich, R, G und B), ist das Endergebnis der Tafelanalyse eine R%-Übereinstimmung, eine G%-Übereinstimmung und eine B%-Übereinstimmung für eine bestimmte Testprobe. Eine visuelle Darstellung des Überlappgebiets ist als Überlappgebiet 50 in 4 gezeigt. Ein Abschnitt der tabellenartigen Analyse einer RGB-Kurvenmenge ist in 5 gezeigt. Der Schwellwert für BESTANDEN/DURCHGEFALLEN einer bestimmten Testprobe wird von dem Benutzer eingestellt.
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Als optionale Variation der offenbarten Erfindung, um akzeptable Farbvariationen zwischen Teilen zu gestatten, nutzt die offenbarte Erfindung ein neuartiges Verfahren zum Neuberechnen der Konfidenzintervalle unter Verwendung der jüngsten „bestandenen” Testtafeln jeder individuellen Farbe. Gemäß dieser Option könnten mit den Farbdaten die Konfidenzintervalle neu berechnet werden, um für jede Farbe einen lebendigen Farbfingerabdruck zu liefern. Insbesondere wenn eine neue Testtafel als „bestanden” identifiziert ist, ersetzt sie die ältere Testtafel, die bei der vorausgegangenen Berechnung der Konfidenzintervalle verwendet wurde, wonach ein neues Konfidenzintervall für den nächsten Test berechnet und verwendet wird. Dies gestattet, dass die Konfidenzintervalle dynamisch sind und aufgrund von Variationen zwischen Teilen driften, während der Algorithmus immer noch relativ grobe Farbabstände identifizieren kann. Die Anzahl der für die Konfidenzintervallberechnung verwendeten Testproben wird von dem Benutzer eingestellt, sollte aber, wie zuvor angemerkt, mindestens sechs Proben betragen und kann größer als sechs Proben sein. Diese Variation ist jedoch möglicherweise nicht universell erwünscht, und das offenbarte System kann ohne die Bereitstellung des lebendigen Farbfingerabdrucks betrieben werden.
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Die vorausgegangene Erörterung offenbart und beschreibt Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Variationen der offenbarten Erfindung können angefertigt werden, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der offenbarten Erfindung abzuweichen. Zusätzlich dazu, dass das offenbarte Verfahren Kurven vergleicht, kann beispielsweise stattdessen auf eine gewählte Metrik Bezug genommen werden, die um die Gestalt der Kurven herum zentriert ist. Es ist auch möglich, Kurven zu vergleichen, indem der Fehler zwischen der als korrekt bestimmten Kurve und einer Testkurve gemittelt wird. Der Fachmann wird dementsprechend aus der obigen Erörterung, den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen ohne Weiteres erkennen, dass daran zusätzliche Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne von dem wahren Gedanken und rechten Schutzbereich der Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert, abzuweichen.
