DE102014200637A1 - Anpassparameter-Bestimmung für ein Brillenglas in eine Brillenfassung - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Bestimmen wenigstens eines Anpassparameters für ein in einer Brillenfassung (16) aufzunehmendes Brillenglas wird ein in einer Bildebene (42) liegendes Bild wenigstens eines Abschnitts einer einem Proband aufgesetzten Brillenfassung (16) erfasst. Erfindungsgemäß wird dabei beim Erfassen des Bilds die Neigung der Bildebene (42) um eine zu der Bildebene (42) parallele horizontale Achse (43) ermittelt und bei dem aus dem erfassten Bild des Abschnitts des Probanden mit der dem Proband aufgesetzten Brillenfassung (16) und der ermittelten Neigung des Bilds der wenigstens eine Anpassparameter ermittelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen wenigstens eines Anpassparameters für ein in einer Brillenfassung aufzunehmendes Brillenglas, bei dem ein in einer Bildebene liegendes Bild wenigstens eines Abschnitts einer einem Proband aufgesetzten Brillenfassung erfasst wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein System für das Bestimmen eines solchen Anpassparameters sowie ein Computerprogramm.
  • Um die Brillengläser korrekt in eine Brillenfassung einzupassen, ist es erforderlich, sogenannte Anpassparameter zu bestimmen, damit die optischen Zentren der Gläser mit den visuellen Achsen der entsprechenden Augen in Deckung gebracht werden können, um so z.B. den Pupillenabstand und die Höhe der Pupillen in Bezug auf die Brillenfassung zu kennen.
  • Darüber hinaus ist es ebenfalls wichtig, die Höhe der optischen Zentren der Brillengläser im Verhältnis zu dem unteren oder oberen Rand der Brillenfassung zu messen, in das die Brillengläser eingesetzt werden sollen.
  • Anpassparameter können z.B. bestimmt werden, indem sich ein Optiker und ein Proband gegenüber stehen oder sitzen, wobei der Proband die Fassung seiner Wahl mit einer darin eingefassten Glasscheibe aufsetzt. Der Proband wird dann gebeten, in die Ferne zu blicken, und der Optiker zeichnet dann nach Augenschein auf der Scheibe oder auf einer Kontaktstrichfolie mit einem Kreuz den Durchblick an, wie er ihn beim gegenseitigen Anblick erkennt. Dieses Kreuz (Zentrierkreuz) bestimmt dann die Lage des optischen Mittelpunktes des in die Fassung einzusetzenden Brillenglases. Dieses Verfahren wird für jedes der Augen eines Probanden einzeln durchgeführt. Der Abstand der auf diese Weise ermittelten Zentrierkreuze ist der Pupillenabstand PD.
  • In der WO 01/8422 A1 ist ein System für das Bestimmen von Anpassparametern für Brillengläser beschrieben, das eine an einer Säule höhenverstellbar aufgenommene digitale Videokamera enthält, deren Objektiv zusammen mit einem Spiegel und einer Lichtquelle im Bereich der Frontfläche des Gehäuses angeordnet ist. Dieses System umfasst einen mit der digitalen Videokamera verbundenen Computer, der aus dem Bild eines Brillenträgers mit einer Brillenfassung und mit einem an der Brillenfassung festgelegten Messbügel Anpassparameter für die Brillenfassung mittels Bildauswertung bestimmt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das Bestimmen von unterschiedlichen Anpassparametern für Brillengläser in eine Brillenfassung mit verringertem Aufwand zu ermöglichen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1, 7 und 10 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass zum Ermitteln der Anpassparameter für Brillengläser in eine Brillenfassung mittels Analysieren von Bildern einer einem Proband aufgesetzten Brillenfassung, die mit einem Messbügel versehen ist, nicht zwingend eine fest in dem Raum montierte Kamera eingesetzt werden muss, sondern dass sich diese Anpassparameter grundsätzlich auch ermitteln lassen, indem Bilder einer mit den Händen gehaltenen Kamera ausgewertet werden, die z.B. in einen Tabletcomputer integriert ist. Die Erfinder haben allerdings erkannt, dass die auf diese Weise ermittelten Anpassparameter oftmals von den Anpassparametern abweichen, die mittels Analysieren entsprechender Bilder bestimmt werden, die mit einer im Raum fest montierten Kamera erfasst werden, wie dies z.B. in der WO 01/8422 A1 beschrieben ist.
  • In umfangreichen Versuchen haben die Erfinder herausgefunden, dass für den Fehler, der bei dem Bestimmen von Brillenglas-Anpassparametern für Brillengläser, die in eine Brillenfassung aufgenommen werden sollen, mittels Analysieren von Bildern der einem Proband aufgesetzten Brillenfassung auftreten kann, wenn die entsprechenden Bilder mit einer Kamera aufgenommen werden, die nicht fest montiert ist, sondern die mit den Händen gehalten wird, der Neigungswinkel der Bildebene der Kamera zur Vertikalen beim Aufnehmen der Bilder maßgeblich ist.
  • Insbesondere haben die Erfinder herausgefunden, dass sich der Einfluss des Neigungswinkels der Bildebene der Kamera zur Vertikalen anders als das Verkippen der Kamera um die optische Achse eines Kamera-Objektivsystems oder das Verschwenken der Kamera um eine in der vertikalen Richtung verlaufende Achse mittels Bildauswertung nicht ohne weiteres kompensieren lässt.
  • Eine Idee der Erfindung ist es deshalb insbesondere, mit einem Neigungssensor, wie er in Tabletcomputern mit einer Kamera, wie z.B. das IPAD® oder in Smartphones mit einer Kamera, wie z.B. das IPHONE® regelmäßig integriert ist, die Neigung der Kamera-Bildebene zu der vertikalen Richtung zu erfassen und dann bei einem Bestimmen der Anpassparameter für Brillengläser mittels Bildauswertung von Bildern einer mit einem Meßbügel versehenen Brillenfassung zu berücksichtigen, die einem Proband aufgesetzt ist.
  • Wird nämlich z.B. ein Tabletcomputer bei der Aufnahme nicht exakt vertikal gehalten, so weicht der von der Kamera beobachtete Vorneigungswinkel für Brillengläser in der Brillenfassung von dem tatsächlichen Vorneigungswinkel dieser Brillengläser ab, so dass dann z.B. beim Berechnen von Zentrierdaten mittels Bildlauswertung aus solchen Aufnahmen sehr große Fehler auftreten können.
  • Der Erfindung schlägt deshalb vor, für das Bestimmen wenigstens eines Anpassparameters für ein in einer Brillenfassung aufgenommenes Brillenglas ein in einer Bildebene liegendes Bild wenigstens eines Abschnitts einer Brillenfassung zu erfassen, die dem Proband aufgesetzt ist, wobei bei dem Erfassen des Bilds auch die Neigung der Bildebene um eine zu der Bildebene parallele horizontale Achse ermittelt wird, um dann mittels Bildauswertung aus dem erfassten Bild des Abschnitts des Probanden mit der dem Probanden aufgesetzten Brillenfassung unter Berücksichtigung der ermittelten Neigung des Bilds den wenigstens eine Anpassparameter zu berechnen.
  • Bevorzugt wird das Bild der Brillenfassung hierzu mit einer digitalen Kamera erfasst, die einen die Neigung der Bildebene um eine horizontale Achse erfassenden Neigungssensor enthält.
  • Dieser Neigungssensor kann z.B. ein Schwerkraftsensor sein der die Richtung der Schwerkraft ermittelt. Alternativ hierzu kann der Neigungssensor auch als ein Sensor ausgebildet sein, der die Richtung des Erdmagnetfelds auswertet. Insbesondere kann der Neigungssensor auch ein sowohl die Richtung des Erdmagnetfelds als auch die Richtung der Schwerkraft auswertender Sensor sein (kombinierter Schwerkraft-/Magnetfeldsensor).
  • Das Bild des Abschnitts der dem Proband aufgesetzten Brillenfassung kann dabei z.B. erfasst werden, wenn an die Brillenfassung ein Messbügel angeschlossen ist, der eine Vorderseite mit zumindest drei Frontzielmarken für eine Messung des Vorneigungswinkels (α) der zu vermessenden Brillenfassung hat, wobei zumindest eine der Frontzielmarken gegenüber den zumindest zwei anderen Frontzielmarken senkrecht zur Vorderseite des Messbügels räumlich versetzt angeordnet ist.
  • Erfindungsgemäß wird dann mittels Bildanalyse aus dem Bild ein Vorneigungswinkel ermittelt, der entsprechend der erfassten Neigung der Bildebene korrigiert wird. Bevorzugt wird aus dem Bild mittels Bildanalyse auch noch ein Kopfdrehwinkel ermittelt, der möglichst ebenfalls entsprechend der erfassten Neigung der Bildebene korrigiert wird.
  • Als Anpassparameter können so z.B. das Fassungsmaß (l, h, AzG), die Pupillendistanz (PD, zR, zL), der Zentrierpunktabstand (xR, yR, xL, yL), der Hornhautscheitelabstand (HSA), die Fassungsvorneigung, die Fassungsscheibenwinkel und/oder der erforderliche Rohglasdurchmesser bestimmt werden.
  • Ein erfindungsgemäßes System zum Bestimmen wenigstens eines Anpassparameters für ein in einer Brillenfassung aufgenommenes Brillenglas enthält eine Kamera, die eine Bildebene hat, einen die Neigung der Bildebene der Kamera um eine horizontale Achse erfassenden Neigungssensor und eine Rechnereinheit. Diese Rechnereinheit enthält ein Computerprogramm, das aus einem mittels der Kamera erfassten Bild eines Abschnitts einer einem Proband aufgesetzten Brillenfassung und der ermittelten Neigung des Bilds den wenigstens einen Anpassparameter für ein in einer Brillenfassung aufgenommenes Brillenglas nach einem vorstehend beschriebenen Verfahren ermittelt.
  • Die Kamera kann in einen Tablet-Computer und/oder ein Mobiltelefon integriert sein, wobei die Rechnereinheit bevorzugt als ein mit dem Tablet-Computer und/oder dem Mobiltelefon verbundener Server ausgebildet ist. Auf diese Weise kann für das Auswerten der erfassten Bilder eine kurze Rechenzeit gewährleistet werden.
  • Indem der Tablet-Computer und/oder das Mobiltelefon mit dem Server drahtlos kommuniziert, können die Bilder eines Abschnitts einer einem Proband aufgesetzten Brillenfassung bei größtmöglicher Bewegungsfreiheit aufgenommen werden.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogramm enthält Programmcode für das Durchführen der Schritte des vorstehend angegebenen Verfahrens, wenn das Computerprogramm in der Rechnereinheit eines erfindungsgemäßen Systems ausgeführt wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein System zum Bestimmen von Anpassparametern für ein in einer Brillenfassung aufgenommenes Brillenglas in einer Ansicht von oben;
  • 2 das System zum Bestimmen von Anpassparameters in einer Seitenansicht;
  • 3 eine Draufsicht auf eine Brillenfassung; und
  • 4 eine Seitenansicht einer Brillenfassung.
  • Das in der 1 gezeigte System 10 erlaubt einem Anwender das Bestimmen von Anpassparametern für ein erstes Brillenglas 12 und ein zweites Brillenglas 14, die in eine an die Anatomie eines Brillenträgers bereits angepasste Brillenfassung 16 gefasst werden sollen. Das System 10 enthält hierzu einen Meßbügel 18, der an Brillenfassung 16 lösbar befestigt werden kann. Der Meßbügel 18 kann z.B. den in der DE 10 2004 063 981 B4 beschriebenen Aufbau haben, auf die hierzu vollumfänglich Bezug genommen und deren Offenbarung in die Beschreibung der Erfindung hiermit vollständig eingeschlossen wird.
  • Für das Anpassen an unterschiedliche Fassungsgeometrien hat der Meßbügel 18 eine verstellbare Traverse 20 und zwei schwenkbeweglich gelagerte verstellbare Schenkel (nicht gezeigt). Mit an der Traverse 20 und den verstellbaren Schenkeln angeordneten Fassungsaufnahmen kann der Meßbügel 18 damit an einer Brillenfassung 16 festgeklemmt werden.
  • Der Meßbügel 18 ist an seiner Vorderseite 19 mit einer linken, einer mittleren und einer rechten Frontzielmarke 22, 24, 26 versehen. Die Frontzielmarken 22, 24, 26 sind im Bereich der Traverse 20 angeordnet. Dabei sind die linke und rechte Frontzielmarke 22, 26 gegenüber der mittleren Frontzielmarke 24 zurückgesetzt positioniert.
  • Die 2 ist eine Seitenansicht des Systems 10. Der Meßbügel 18 hat an seiner linken und rechten Seite jeweils drei Seitenzielmarken 28, 30, 32, die zwischen den beiden verstellbaren Schenkeln und der Traverse 20 angeordnet sind. Wie die 2 zeigt, ist die Seitenzielmarke 28 des Meßbügels in der x-Richtung des Koordinatensystems 33 gegenüber den Seitenzielmarken 30, 32 zurückgesetzt positioniert.
  • Für das Bestimmen von Anpassparametern wird in dem System 10 ein Abschnitt der einem Proband aufgesetzten Brillenfassung 16 digital erfasst. Das System 10 weist hierzu einen Tabletcomputer 34 auf, der eine Kamera 36 enthält. Der Tabletcomputer 34 hat einen berührungssensitiven Bildschirm 38. Die Kamera 36 hat eine Abbildungsoptik 38 und enthält einen Bildsensor 40, der in einer Kamera-Bildebene 42 angeordnet ist.
  • Der Tabletcomputer 34 enthält einen Neigungssensor 44, mit dem der Winkel γ der Neigung der Kamera-Bildebene 42 gegenüber der Richtung 46 der Schwerkraft erfasst werden kann. Der Neigungssensor 44 ermöglicht es, die Neigung der Kamera-Bildebene 42 gegenüber der Richtung 46 der Schwerkraft zu erfassen, d.h. um eine zu der Kamera-Bildebene 42 parallele horizontale Achse 43 zu bestimmen, wenn mit der Kamera 36 in dem Abschnitt der einem Proband aufgesetzten Brillenfassung 16 ein Bild der einem Proband aufgesetzten Brillenfassung 16 aufgenommen wird. Für das Erfassen von Bildern mit dem dazugehörenden Winkel γ der Neigung der Kamera-Bildebene 42 enthält der Tabletcomputer 34 ein Anwendungsprogramm (App).
  • Das System 10 hat eine als Servercomputer ausgebildete Rechnereinheit 48. Die Rechnereinheit 48 ist mit dem Tabletcomputer 34 mittels der WLAN-Übertragungstechnik drahtlos verbunden. Zu einem mit der Kamera 36 in dem Tabletcomputer 34 aufgenommenen Bild erhält die Rechnereinheit 48 die mittels des Bildsensors 40 erfassten digitalen Bilddaten und den Winkel γ der Neigung der Kamera-Bildebene 42 gegenüber der Richtung 46 der Schwerkraft.
  • Die Rechnereinheit 48 enthält ein Computerprogramm, das aus einem Bild des Abschnitts der dem Proband aufgesetzten Brillenfassung 16, wenn an die Brillenfassung 16 der Messbügel 18 angeschlossen ist, das die drei Frontzielmarken 22, 24, 26 enthält, den auf die Richtung 46 der Schwerkraft bezogenen Vorneigungswinkel α der Brillenfassung 16 und den Kopfdrehwinkel β aufgrund von digitaler Bildauswertung (Bildanalyse) berechnet. Dabei wird in dem Rechenalgorithmus des Computerprogramms der mittels des Neigungssensors 44 erfasste Neigungswinkel γ der Bildebene 42 bei der Berechnung des Vorneigungswinkels α berücksichtigt.
  • Der Anwender des Systems 10 ist bei dem Erfassen von Bildern des Abschnitts der dem Proband aufgesetzten Brillenfassung 16 mit einem an die Brillenfassung 16 der Messbügel 18 in Bezug auf die Lage des Tabletcomputers 34 und die Richtung der optischen Achse 50 der Abbildungsoptik 38 der Kamera 36 so gut wie nicht eingeschränkt. Die Erfinder konnten insbesondere zeigen, dass die Genauigkeit für das Erfassen von Brillenglas-Anpassparametern in dem System 10 auch dann nicht beeinträchtigt wird, wenn für den Neigungswinkel γ der Bildebene 42 der Kamera 36 in dem Tabletcomputer 34 gilt: –20° ≤ γ ≤ 20°.
  • Die 3 ist eine Draufsicht auf die Fassungsebene und zeigt darin unterschiedliche Anpassparameter für Brillengläser in einer Brillenfassung. Die 4 zeigt eine Seitenansicht einer Brillenfassung mit dem Auge eines Probanden.
  • In dem System 10 können als Anpassparameter auch die Durchblickpunkte für Ferne unter Berücksichtigung des Neigungswinkels γ bestimmt werden. Aus dem Punkt, durch den in einem erfassten Bild der Proband auf die Kamera blickt, lässt sich der Ferndurchblickpunkt PR/L (rechter/linker Zentrierpunkt) bestimmen. Ebenso kann ein Nahdurchblickpunkt NR/L (rechter/linker Nah-Durchblickpunkt) bestimmt werden, der zusammen mit dem Ferndurchblickpunkt PR/L ein Gleitsichtglas definiert. Neben den Nahdurchblickpunkten NR/L lässt sich auch der Winkel ε bestimmen zwischen der Blickrichtung des Auges eines Probanden beim Blick in die Ferne und der Blickrichtung beim Blick in die Nähe, z.B. beim Lesen. Bei dem System 10 ist es nicht erforderlich, die Lesesituation mit einer weiteren Kamera oder zusammen mit einer weiteren Kamera erfasst und anschließend ausgewertet wird.
  • Der Rechenalgorithmus des Computerprogramms in der Rechnereinheit 48 des Systems 10 ist so ausgelegt, dass damit nicht nur der Vorneigungswinkel α der Brillenfassung (Fassungsvorneigung), sondern alternativ oder zusätzlich auch das Fassungsmaß (l, h, AzG), die Pupillendistanz (PD, zR, zL), der Zentrierpunktabstand (xR, yR, xL, yL), der Hornhautscheitelabstand (HSA), der Fassungsscheibenwinkel und der erforderlicher Rohglasdurchmesser bestimmbar ist.
  • Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzuhalten: Bei einem Verfahren zum Bestimmen wenigstens eines Anpassparameters für ein in einer Brillenfassung 16 aufgenommenes Brillenglas wird ein in einer Bildebene liegendes Bild wenigstens eines Abschnitts einer einem Proband aufgesetzten Brillenfassung 16 erfasst. Es wird dabei beim Erfassen des Bilds die Neigung der Bildebene 42 um eine zu der Bildebene 42 parallele horizontale Achse 43 ermittelt und bei dem aus dem erfassten Bild des Abschnitts des Probanden mit der dem Proband aufgesetzten Brillenfassung 16 und der ermittelten Neigung des Bilds der wenigstens eine Anpassparameter ermittelt.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    System
    12, 14
    Brillenglas
    16
    Brillenfassung
    18
    Messbügel
    19
    Vorderseite
    20
    Traverse
    22, 24, 26
    Frontzielmarke
    28, 30, 32
    Seitenzielmarken
    33
    Koordinatensystem
    34
    Tabletcomputer
    36
    Kamera
    38
    Abbildungsoptik
    40
    Bildsensor
    42
    Bildebene
    43
    horizontale Achse
    44
    Neigungssensor
    46
    Richtung
    48
    Rechnereinheit
    50
    optische Achse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 01/8422 A1 [0005, 0008]
    • DE 102004063981 B4 [0029]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bestimmen wenigstens eines Anpassparameters für ein in einer Brillenfassung (16) aufnehmbares Brillenglas (12, 14), bei dem ein in einer Bildebene (42) liegendes Bild wenigstens eines Abschnitts einer einem Proband aufgesetzten Brillenfassung (16) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erfassen des Bilds die Neigung der Bildebene (42) um eine zu der Bildebene (42) parallele horizontale Achse (43) ermittelt wird und bei dem aus dem erfassten Bild des Abschnitts des Probanden mit der dem Proband aufgesetzten Brillenfassung (16) und der ermittelten Neigung des Bilds der wenigstens eine Anpassparameter ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild mit einer digitalen Kamera (36) erfasst wird, die einen die Neigung der Bildebene (42) um eine horizontale Achse (43) erfassenden Neigungssensor (44) enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild des Abschnitts der dem Proband aufgesetzten Brillenfassung (16) erfasst wird, wenn an die Brillenfassung (16) ein Messbügel (18) angeschlossen ist, der eine Vorderseite mit zumindest drei Frontzielmarken (22, 24, 26) für eine Messung des Vorneigungswinkels (α) der zu vermessenden Brillenfassung (16) hat, wobei zumindest eine der Frontzielmarken (24) gegenüber den zumindest zwei anderen Frontzielmarken (22, 26) senkrecht zur Vorderseite (19) des Messbügels (18) räumlich versetzt angeordnet ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Bild mittels Bildanalyse ein Vorneigungswinkel (α) ermittelt wird, der entsprechend der erfassten Neigung der Bildebene (42) korrigiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Bild mittels Bildanalyse ein Kopfdrehwinkel (β) ermittelt wird, der entsprechend der erfassten Neigung der Bildebene (42) korrigiert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Anpassparameter ein Anpassparameter aus der Gruppe Fassungsmaß (l, h, AzG), Pupillendistanz (PD, zR, zL), Zentrierpunktabstand (xR, yR, xL, yL), Hornhautscheitelabstand (HSA), Fassungsvorneigung, Fassungsscheibenwinkel, erforderlicher Rohglasdurchmesser ist.
  7. System zum Bestimmen wenigstens eines Anpassparameters für ein in einer Brillenfassung aufgenommenes Brillenglas, mit einer Kamera (36), die eine Bildebene (42) hat, mit einem die Neigung der Bildebene (42) der Kamera (36) um eine horizontale Achse (43) erfassenden Neigungssensor (44) und mit einer Rechnereinheit (48), die ein Computerprogramm enthält, das aus einem mittels der Kamera (36) erfassten Bild eines Abschnitts einer einem Proband aufgesetzten Brillenfassung (16) und der ermittelten Neigung des Bilds den wenigstens einen Anpassparameter für ein in einer Brillenfassung (16) aufnehmbares Brillenglas (12, 14) nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ermittelt.
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (36) in einen Tablet-Computer (34) und/oder in ein Mobiltelefon integriert ist und die Rechnereinheit (48) als ein mit dem Tablet-Computer und/oder dem Mobiltelefon verbundener Server ausgebildet ist.
  9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tablet-Computer (34) und/oder das Mobiltelefon mit dem Server drahtlos komuniziert.
  10. Computerprogramm mit Programmcode für das Durchführen der in den Ansprüchen 1 bis 6 angegebenen Verfahrensschritte, wenn das Computerprogramm in der Rechnereinheit (48) des Systems (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 ausgebildeten Systems (10) ausgeführt wird.
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