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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Gegenständen und
eine Sortiermaschine, insbesondere von Postgegenständen, wobei jeder
eine für
die Aufnahme eines Etikettes zum Aufdruck von Informationen geeignete äußere Oberfläche aufweist,
für den
Fall, dass diese äußere Oberfläche keine
bedruckbare Oberfläche
ist, in dem für jeden
Postgegenstand eine Messung einer physikalischen Größe durchgeführt wird,
um festzustellen, ob die äußere Oberfläche des
besagten Postgegenstandes aus Kunststoff besteht.
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Einige
Anwendungen der Postsortierung erfordern den Aufdruck von Strichcodes,
zum Beispiel auf der äußeren Oberfläche der
Postgegenstände. Es
kommt vor, dass die Sortiermaschinen manchmal Umschläge aus Kunststoff
und Umschläge
aus Papier zu behandeln haben. Es stellt sich dann das Problem,
den Strichcode auf die äußere Oberfläche der Umschläge aus Kunststoff
aufzudrucken, denn auf dieser Art von Unterlage benötigt die
Tinte lange, um zu trocknen und der gedruckte Strichcode kann sich durch
Reibung der Umschläge
auf den Teilen der Sortiermaschine verwischen.
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Man
kennt bereits mehrere Techniken zur Feststellung von Postgegenständen mit
einer äußeren Oberfläche aus
Kunststoff.
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Eine
bekannte Technik ist die Feststellung durch Reflexion, die darin
besteht, die äußere Oberfläche des
Gegenstandes zu beleuchten und den Lichtstrom zu messen, den sie
reflektiert. Der Kunststoff hat einen höheren Reflektionsindex als
das Papier, die Feststellung ist einfach durchzuführen. Allerdings
kann sich diese Technik als unwirksam erweisen, wenn die Kunststoffgegenstände eine
matte oder bunte Oberfläche
haben, das heißt,
wenn sie einen Reflektionsindex haben, der nahe dem von Papier ist.
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Eine
andere, aus dem Patent
FR 2727330 bekannte
Technik beruht auf einem pneumatischen Prinzip, das darin besteht,
den Gegenstand durch Ansaugen zu verformen, um eine mit dieser Verformung
verknüpfte
Druckänderung
zu kontrollieren und zu messen. Die äußere Oberfläche eines Gegenstandes im Kunststoffumschlag
ist im Allgemeinen weniger starr als die äußere Oberfläche eines Gegenstandes im Papierumschlag,
die Feststellung ist einfach durchzuführen. Allerdings ist die Wirksamkeit dieser
Technik sehr staubempfindlich und erfordert eine häufige Reinigung
des Druckaufnehmers, um eine zufrieden stellende Messgenauigkeit
aufrechtzuerhalten.
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Eine
andere Technik, die in der unter der Nr.
WO-0176775 veröffentlichten Patentanmeldung
beschrieben ist, beruht auf einem akustischen Prinzip, das darin
besteht, vor dem Postgegenstand einen Unterdruck anzulegen und das
aus der Saugwirkung resultierende akustische Signal mit einem Referenzsignal
zu vergleichen. Es erweist sich, dass sich die Signale nicht genug
nach dem Material unterscheiden und die mit dieser Technik erhaltenen
Ergebnisse (85 bis 95% richtige Entscheidungen) daher noch nicht
ausreichend sind.
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Allgemein
weisen die gegenwärtig
benutzten Verfahren zur Feststellung von Kunststoffoberflächen eine
ungenügende
Zuverlässigkeit
auf, was dazu führt,
den Verbrauch von Etiketten unnötig
zu steigern. Des Weiteren können
Umschläge
aus Papier eine zu verrauschte Oberfläche haben, um einen Strichcodeaufdruck
zu erhalten, da dieser Strichcode folglich maschinell nicht lesbar
ist. Ein Verfahren gemäß der Präambel des
Anspruchs 1 und eine Maschine gemäß der Präambel des Anspruchs 6 wird
in der
EP-A-0 930 106 verbreitet.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben angeführten Nachteile zu beheben,
indem ein Verfahren vorgeschlagen wird, das es ermöglicht,
alle Typen von Postgegenständen,
die eine nicht bedruckbare äußere Oberfläche, und
zwar eine äußere Oberfläche aus
Kunststoff oder verrauschter Art aufweisen, festzustellen, so dass
der Vorgang der Anbringung von Etiketten auf die Umschläge der Postgegenstände optimiert
wird. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Verfahren
vorzuschlagen, das einfach in eine Postsortiermaschine eingesetzt
werden kann.
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Zu
diesem Zweck hat die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von
Gegenständen
zum Gegenstand, wobei jeder eine für die Aufnahme eines Etikettes
zum Aufdruck von Informationen geeignete äußere Oberfläche aufweist, für den Fall,
dass diese äußere Oberfläche keine
bedruckbare Oberfläche
ist, in dem für
jeden Gegenstand eine Messung einer physikalischen Größe durchgeführt wird,
um festzustellen, ob die äußere Oberfläche des
besagten Gegenstandes aus Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet,
dass es außerdem
darin besteht, ein Digitalbild der besagten äußeren Oberfläche des
Gegenstandes zu bilden, um eine Bearbeitung des Digitalbildes zur
Feststellung, ob die äußere Oberfläche des Gegenstandes
einen verrauschten Hintergrund ausweist, durchzuführen, und
um auf Basis des Ergebnisses der beiden Untersuchungen festzustellen,
ob die äußere Oberfläche des
besagten Gegenstandes eine bedruckbare Oberfläche oder eine nicht-bedruckbare
Oberfläche
ist.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
weist außerdem
die folgenden Besonderheiten auf:
- – das Verfahren
der Feststellung der Kunststoffoberfläche besteht darin, jeden Gegenstand
vor einen Reflexionsdetektor zu bewegen, welcher eine oder mehrere
kalibrierte Sender- und Empfänger-Photozellen
umfasst;
- – der
Reflexionsdetektor ist ein Glanzdetektor, der eine Strahlung im
Infrarotbereich sendet und empfängt;
- – man
benutzt ein Digitalbild aus vielen Graustufen der äußeren Oberfläche des
Gegenstandes, um festzustellen, ob die besagte äußere Oberfläche eine Oberfläche mit
verrauschtem Hintergrund ist;
- – die
Ergebnisse der beiden Untersuchungen werden mit Hilfe eines logischen
ODER Glieds kombiniert, um festzustellen, ob der besagte Gegenstand
eine bedruckbare Oberfläche
oder eine nicht-bedruckbare Oberfläche hat.
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Die
Erfindung erstreckt sich auf eine Sortiermaschine für Postgegenstände gemäß dem Anspruch
6.
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Das
Prinzip der Erfindung findet außer
bei Postsortiermaschinen Anwendungen, sobald Symbole auf veränderliche
Unterlagen gedruckt werden müssen,
die vom Papier bis zum Kunststoff reichen (der Begriff Kunststoff
umfasst jede reflektierende Oberfläche, der die Porosität zum Erhalt
eines Aufdrucks fehlt – zum
Beispiel die mit Aluminium versehenen Umschläge oder anderen Umschläge, die
in der mit „Eilpost" bezeichneten Post
benutzt werden), um danach maschinell mit einer sehr großen Zuverlässigkeit
noch einmal gelesen zu werden. Als nicht einschränkende Beispiele lässt sich
die Erfindung zum Aufdruck von Informationen auf die äußere Oberfläche von
Paketen anwenden, wobei diese Informationen sich auf eine Adresse
oder auf einen besonderen Lieferservice beziehen können.
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Man
hat festgestellt, dass die Benutzung einer Infrarotstrahlung für die Messung
der Helligkeit zufrieden stellende Ergebnisse für die Feststellung der Oberflächen aus
Kunststoff brachte. Außerdem hat
man festgestellt, dass die Benutzung eines Digitalbildes aus vielen
Graustufen zufrieden stellende Ergebnisse sogar für mäßige Kontraste
brachte. Die Kombination dieser beiden Verfahren zur Feststellung
einer nicht-bedruckbaren Oberfläche
hat es ermöglicht,
eine Rate richtiger Überprüfung in
der Größenordnung
von 98% zu erhalten.
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Ein
Beispiel der Realisierung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist nachstehend
im Detail beschrieben und durch die beigefügten Figuren illustriert, die
nur beispielsweise und nicht einschränkend geliefert werden.
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Die 1 ist
eine sehr allgemeine Übersicht, die
das Verfahren gemäß der Erfindung
darstellt.
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Die 2 ist
eine detailliertere Übersicht,
die das Verfahren gemäß der Erfindung
darstellt.
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In
der 1 hat man auf sehr allgemeine Art die beiden Behandlungsschritte
des Verfahrens gemäß der Erfindung
dargestellt, die hier in einer Maschine zur Behandlung von Postgegenständen realisiert
sind, insbesondere eine Postsortiermaschine, symbolisiert durch
das Rechteck 1, um Postgegenstände mit einer bedruckbaren äußeren Oberfläche von
Postgegenständen
mit einer nicht-bedruckbaren äußeren Oberfläche zu unterscheiden
und für
die ein selbstklebendes Etikett auf ihre äußere Oberfläche angebracht wird.
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Man
versteht unter einer bedruckbaren äußeren Oberfläche eine
Oberfläche,
auf der mittels einer Druckmaschine zum Beispiel vom Typ Tintenstrahldrucker,
Laserdrucker oder anderem, Symbole (Buchstaben, Ziffern, Strichcodes,
...) angebracht werden können,
und auf der es möglich
ist, später eine
automatische Erkennung der Symbole durch eine Maschine durchzuführen.
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Die
beiden Behandlungsschritte des Verfahrens gemäß der Erfindung sind, einerseits,
ein Behandlungsschritt 2, darin bestehend, eine Messung einer
physikalischen Größe durchzuführen, um
festzustellen, ob die äußere Oberfläche eines
Postgegenstandes aus Kunststoff besteht, und andererseits, ein Behandlungsschritt 3,
darin bestehend, eine Behandlung der Daten im Digitalbild der äußeren Oberfläche des
besagten Postgegenstandes durchzuführen, um ausgehend von diesem
Digitalbild zu bestimmen, ob die besagte äußere Oberfläche des Postgegenstandes einen
verrauschten Hintergrund hat. Gemäß der Erfindung sind die Resultate der
Feststellung dieser beiden Behandlungsschritte 2, 3 in 4 kombiniert,
um zu bestimmen, ob die äußere Oberfläche eines
Postgegenstandes eine bedruckbare Oberfläche oder eine nicht-bedruckbare
Oberfläche
ist.
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In
der 2 hat man in einer detaillierteren Art eine Realisierungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
dargestellt, in der man auf der Basis einer Helligkeitsmessung feststellt,
ob ein Postgegenstand eine äußere Oberfläche aus
Kunststoff hat und in der man auf der Basis einer Behandlung eines
Digitalbildes aus vielen Graustufen dieser äußeren Oberfläche feststellt,
ob dieser Postgegenstand eine verrauschte äußere Oberfläche hat.
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Postgegenstände, die
mit 5 angegeben sind, werden einzeln in eine Postsortiermaschine 1,
zuerst vor einen Glanzsensor 6, dann vor eine Bilderfassungseinheit 7,
zum Beispiel eine „ccd" genannte Kamera,
bewegt.
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Es
muss verstanden werden, dass das Verfahren gemäß der Erfindung leicht in einer
konventionellen Postsortiermaschine verwirklicht werden kann, in
der die Bilderfassungseinheit 7 zu einer Vorrichtung zur
automatischen Adressenerkennung (durch OCR und Videocodierung) gehört, die
außerdem
einen Rechner 8 zur Kontrolle der Bilderfassung einschließt, der
die Digitalbilder der Bilderfassungseinheit 7 für ihre Übertragung
an einen Modul zur Bildbearbeitung erhält. Die Bilderfassungseinheit 7 liefert
ein Digitalbild 9 aus vielen Graustufen der äußeren Oberfläche des
Postgegenstandes 5.
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Zur
automatischen Adressenerkennung wird dieses Digitalbild 9 normalerweise
zu einer OCR-Behandlung in den Prozessor (Modul) zur Bildbearbeitung 10,
der eine große Bearbeitungsleistung
aufweist, übermittelt.
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Der
Glanzsensor 6 ist aus einer oder mehreren kalibrierten
Photozellen zusammengesetzt, so wie die Empfänger-Photozelle 11 im
Infrarotbereich und welche mit einer Infrarotstrahlung 12 einen
Bereich 13 der äußeren Oberfläche des
Postgegenstandes 5 abtastet, wo maschinell Symbole wie
ein Strichcode aufgedruckt werden müssen, sowie aus einer oder
mehreren kalibrierten Empfänger-Photozellen
wie 14, welche die in allen Punkten des Bereichs 13 reflektierte
Intensität
misst und welche die in jedem Punkt gemessene Intensität mit einem Schwellenwert
vergleicht, dessen Wert beim Kalibrieren der Photozellen 11 und 14 eingestellt
wird. Insbesondere kann man einen Glanzsensor 6 der Reihe „PI-G" benutzen, der durch
die Firma „Keyence" verkauft wird. Die
Empfänger-Photozelle 14 übermittelt für eine Reihe
von Stichproben, die auf einer horizontalen Linie, die den ganzen
Gegenstand überzieht, angebracht
ist und auf halber Höhe
des Bereichs 13 gelegen ist, eine von der Intensitätsstufe
für den
gewerteten Punkt angezeigte binäre
Information. Der Glanzsensor 6 übermittelt in Form einer Reihe
von Bits Punkt für
Punkt eine binäre
Helligkeitsinformation 15 für jeden Punkt des Bereichs 13 als
Ausgabe an den Rechner zur Kontrolle der Bilderfassung 8, der
die binäre
Helligkeitsinformation Punkt für
Punkt 15 auf den gesamten Bereich 13 integriert
und eine Helligkeitsinformation 16 bestimmt, die entweder
anzeigt, dass der Postgegenstand 5 als mit einer äußeren Oberfläche aus
Kunststoff versehen zu betrachten ist und also nicht-bedruckbar
ist, oder, dass der Postgegenstand 5 als nicht mit einer äußeren Oberfläche aus
Kunststoff versehen zu betrachten ist. Diese Helligkeitsinformation 16 wird
dann an das Modul zur Bildbearbeitung 10 weitergeleitet.
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Zur
Realisierung des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird das von der Ausgabe der Bilderfassungseinheit 7 gelieferte
Bild aus vielen Graustufen an das Modul zur Bildbearbeitung 10 übermittelt.
Das Modul zur Bildbearbeitung 10 ist konzipiert, um in
diesem Bild mit vielen Graustufen 9, mit Hilfe eines Software-Algorithmus
zur Feststellung eines verrauschten Hintergrundes 17, im
weiteren näher
vorgestellt, festzustellen, ob das Rauschen des Hintergrunds 18 in
diesem Bild eine gewisse Schwelle überschreitet und wenn dies
der Fall ist, festzustellen, dass die äußere Oberfläche des Gegenstandes eine nicht-bedruckbare
Oberfläche
ist. Eine Entscheidungsfunktion 4 des Moduls zur Bildbearbeitung 10 entscheidet, ausgehend
von der Helligkeitsinformation 16 und der Information über den
verrauschten Hintergrund 18, ob der Postgegenstand 5 ein
Postgegenstand mit einer nicht-bedruckbaren äußeren Oberfläche ist.
Die Entscheidung 4 kann mit Hilfe eines logischen ODER Glieds
durchgeführt
werden, das heißt,
dass, wenn mindestens einer der beiden Untersuchungsschritte 2 und 3 den
Postgegenstand 5 als eine nicht-bedruckbare äußere Oberfläche aufweisend
klassifiziert hat, der Postgegenstand 5 etikettiert wird.
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Der
Software-Algorithmus zur Feststellung des verrauschten Hintergrunds 17 dient
dazu, die Helligkeits-Homogenität
und -Intensität
des Bereichs 13 zu schätzen.
Der Hintergrund ist umso mehr verrauscht, wie der Kontrast stark
und die Helligkeits-Intensität
schwach sind. Daher ist das Bild aus vielen Graustufen 9 mit
Hilfe von Pixelsegmenten sortiert, deren Teile sich in vier Richtungen,
der Horizontalen, Vertikalen und den Diagonalen befinden. Für jedes Segment
berechnet man den Mittelwert IM der Intensitäten der Pixel und den Mittelwert
Etot der Quadrate der Intensitäten der
Pixel, um das Verhältnis
VH der Homogenität
des Segments, Indikator für
den Kontrast auf dem Segment, auf der Basis der folgenden Gleichungen
zu erhalten: Wenn IM > 0 : VH = IM2/Etot
Dann: VH = 1
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Andererseits
ermöglicht
das Verhältnis
der Homogenität
keine Unterscheidung zwischen zwei einheitlichen Segmenten verschiedener
durchschnittlicher Intensitäten.
Man muss also die Messung der Homogenität in Abhängigkeit von der durchschnittlichen
Intensität
des Segments gewichten. Man kennt die theoretische durchschnittliche
Intensität
IStrichcode eines aufgedruckten Strichcodes
und die Intensitäten
eines weißen
Pixels und eines schwarzen Pixels, die jeweils 255 und 0 betragen.
Man zieht davon dann einen Koeffizienten k der Gewichtung auf der
Grundlage der folgenden Gleichungen ab: Wenn
IM < IStrichcode :
k = 0
Dann k = (IM – IStrichcode)/(255 – IStrichcode)
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So
beträgt
der Index IR des Rauschens auf einem Segment, berechnet von 0 (nicht
rauschend) bis 100 (rauschend): IR = 100·(1 – k·VH).
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Um
den Zustand des Hintergrunds zu bestimmen, untersucht man den Mittelwert
und die Standardabweichung der Indizes vom Rauschen der Gesamtheit
der Bildsegmente und vergleicht sie mit den Schwellenwerten.
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Der
oben im Beispiel dargestellte Algorithmus betrifft die Feststellung
eines verrauschten Hintergrunds im Fall einer Anbringung eines Codes
in schwarzer Tinte. Deshalb nimmt man an, dass der Hintergrund umso
verrauschter ist, wie der Kontrast stark und die Helligkeitsintensität schwach
sind. Dieses Kriterium muss im Falle beispielsweise des Aufdrucks
eines Strichcodes in fluoreszierender Tinte verändert werden, welche empfindlicher
für die
Hintergrundfarbe als für
seine Intensität
ist.
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Die
Untersuchung 3 des verrauschten Hintergrunds auf dem Bild
aus vielen Grautönen 9 ist sehr
viel feiner als die Untersuchung des verrauschten Hintergrunds auf
dem Binärbild
und ist fortan dank der Leistungsfähigkeit und der Rechengeschwindigkeit
gegenwärtiger
Computer anwendbar. Sie ermöglicht
es, mäßigere Kontraste
zu untersuchen und zu den Informationen über die Helligkeit eines Gegenstandes
zu gelangen, indem sie die Leistungen des Verfahrens verbessert
und es ermöglicht, vor
allem dunkle und schwache Kontraste aufweisende Oberflächen zu
untersuchen.
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Die
Glanz-Untersuchung durch 2 ist eine Untersuchung mittels
Reflexion, benutzt aber Strahlungen im Infrarot-Bereich und weist
so eine bessere Zuverlässigkeit
auf, denn der Reflexions-Unterschied auf dem Papier und auf dem
Kunststoff ist für
diese Wellenlänge
größer als
für eine
Strahlung im sichtbaren Bereich.
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Die
Integration des Verfahrens gemäß der Erfindung
in eine Postsortiermaschine 1 ist sehr leicht, denn nur
der Glanzsensor 6 muss in diese Maschine integriert werden,
ein solcher Glanzsensor 6 ist wenig kostspielig und hat
eine Größe unter
einem Kubik-Dezimeter. Eine schnelle Staubbeseitigung des Glanzsensors 6 ist
der einzige notwendige Wartungsvorgang beim Betreiben der Postsortiermaschine.
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Die
Kombination dieser beiden Verfahren, Feststellung der Helligkeit 2 und
Feststellung des verrauschten Hintergrunds auf dem Bild aus vielen Graustufen 3,
ist besonders interessant, denn sie gibt eine sehr gute Feststellungsrate
der Gegenstände mit
nicht-bedruckbarer äußerer Oberfläche ab,
in der Größe von 98%.
Diese Untersuchungen sind komplementär, denn die Helligkeitsuntersuchung,
welche die Oberflächen
aus Kunststoff wieder erkennt, hat Schwierigkeiten, die Oberflächen aus
mattem oder buntem Kunststoff festzustellen, aber diese Oberflächen aus
mattem oder buntem Kunststoff werden durch die Untersuchung des
verrauschten Hintergrunds auf dem Bild aus vielen Graustufen festgestellt.
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Man
kann als Verfahren zur Feststellung der Oberfläche aus Kunststoff ebenfalls
die pneumatische Untersuchung nutzen, die akustische Untersuchung,
die elektrostatische Untersuchung. Die elektrostatische Untersuchung
könnte
darin bestehen, die äußere Oberfläche eines
Postgegenstandes mit Hilfe einer Quelle zur Elektrisierung elektrisch
aufzuladen und dann die elektrostatische Restladung zu messen, um
sie mit einem Referenzwert zu vergleichen.