使用对齐工具

OV10i 注意

OV10i 仅支持 分类 模型。本页面提到的分割功能在 OV20i 和 OV80i 相机上可用。

对齐工具是 OV10i 上最强大的功能之一。它使用基于边缘的模板匹配来跟踪您的零件在捕获之间的移动、旋转或位移。当正确配置时，您的兴趣区域（ROIs）会动态跟随零件，因此每次检查都能精确裁剪到正确的区域，无论零件的呈现方式如何。本指南将带您了解对齐工具的每个功能，解释每个设置的作用，并分享专家提示，帮助您节省数小时的故障排除时间。

注意

OV10i 相机设置遵循 严格的瀑布流程。对齐工具位于第 2 步——在图像设置之后和 ROI 配置之前。如果您更改了对齐工具上游的任何内容（镜头、照明、镜头畸变校正、相机位置），您必须重新捕获模板图像并重新进行对齐。跳过此步骤将导致下游出现微妙且难以诊断的故障。

对齐工具的实际功能

每次相机捕获图像时，对齐工具会在任何 AI 检查发生之前运行。它：

1. 扫描新图像，寻找与您定义的模板匹配的边缘模式
2. 计算偏移量——零件在 X、Y、旋转方向上的移动距离，以及可选的缩放
3. 移动所有 ROIs 以匹配检测到的零件位置
4. 报告置信度分数，指示它对匹配的确定程度

如果置信度分数低于您的阈值，对齐工具会报告失败——您可以选择跳过检查或将捕获标记为拒绝。

结果是：您可以使用 更小、更紧凑的 ROIs，因为它们不需要大安全边际来考虑零件移动。更小的 ROIs 意味着更好的信噪比，这意味着 AI 需要更少的训练数据并产生更准确的结果。

备注

对齐工具是 仅限 2D 的——它在与相机正交的平面内工作。它处理平移（X/Y 移动）、旋转和小幅缩放变化（±10%）。它 不 处理变形的零件、弯曲的零件或 3D 透视变换。如果您的零件有显著的 3D 变化，请跳过对齐工具，改用具有位置不变特性的分割器。

先决条件

在配置对齐工具之前，请确保您已完成：

• 物理图像设置——稳定的安装、正确的镜头、均匀的照明
• 镜头畸变校正——在捕获模板之前在图像设置中进行设置
• 良好构图的零件——零件应尽可能填满画面，以最大化像素分辨率

对齐工具页面概览

在 配方编辑器 中打开您的配方，并在左侧导航菜单中点击 "模板图像和对齐"。

该页面有两个主要区域：

• 左侧：图像预览——显示您的模板图像，上面绘制了模板区域。边缘高亮显示在区域内（绿色 = 检测到良好边缘，红色 = 边缘不足）。
• 右侧：设置面板——包含所有控件：跳过对齐器切换、模板区域工具、旋转范围、灵敏度、置信度阈值、缩放不变和保存按钮。

在顶部，您将看到 重新捕获模板图像 按钮以重新拍摄您的模板，以及 快照（快照模式）和 实时（实时预览模式）的切换按钮。

步骤 1：捕获模板图像

模板图像是对齐器用来查找您的部件的参考照片。将一个 良好示例部件 放置在相机的视野中，然后点击 重新捕获模板图像。

您的模板部件应当是：

• 光线充足，边缘清晰、锐利 — 均匀的照明，没有强烈的阴影
• 干净，表面没有碎屑、油污或污染物
• 具有代表性，是正常的、无缺陷的部件
• 定位 在生产过程中部件通常出现的大致位置

警告

请勿使用缺陷部件作为模板。对齐器会匹配此图像的边缘模式，因此模板部件上的任何异常都会成为系统期望在每个部件上看到的模式的一部分。

捕获后，预览窗格将从实时相机切换到静态模板图像。您将基于此模板图像定义您的区域。

步骤 2：添加模板区域

模板区域告诉对齐器 在哪里 查找模板图像上的边缘模式。您正在绘制框（或圆）围绕对齐器将用作锚点的独特特征。

添加区域

在模板区域面板中点击 + 矩形 或 + 圆形 创建一个新区域。

放置后，您可以：

• 点击并拖动 区域以重新定位
• 拖动角手柄 以调整大小
• 点击区域 以访问旋转、调整大小或删除选项

什么是良好的模板区域

选择边缘时应考虑：

• 简单 — 清晰、定义明确的过渡（角落、孔、加工边缘）
• 独特 — 足够独特，以至于模式不会与随机背景特征匹配
• 一致 — 在每个通过的部件上都存在且相同
• 稳定 — 不在容易出现缺陷、污染或磨损的区域

避免在以下位置放置区域：

• 纹理或粗糙表面（噪声过多）
• 反射或光亮区域（在不同光照角度下不一致）
• 可能在缺陷部件上损坏或缺失的特征
• 可能被碎屑遮挡的非常小的细节

黄金法则：小且远离

提示

在部件上尽可能远离地放置 2–3 个小模板区域 — 例如，一个在左上角，另一个在右下角。这是确保稳定对齐的最重要提示。单个区域在一侧会产生角度抖动（对齐“摇晃” 0.5° 或更多）。两个位于对侧的区域可以平均化此误差，将抖动减少一个 数量级（降至 ~0.05°）。

您不需要大型区域。捕获一个锐利角落的小矩形或几个干净孔要比包含噪声背景的大型区域好得多。

步骤 3：理解边缘高亮和红点

一旦您放置了模板区域，对齐器会立即分析其中的边缘。您会看到图像上叠加的彩色高亮：

绿色高亮

绿色轮廓围绕特征，意味着对齐器在该区域检测到了强大且可用的边缘。这些是系统将用于查找和跟踪您的部件的模式。您在一致且稳定的特征上看到的绿色越多，您的对齐效果就会越好。

红点

您在模板区域中心（或图像中心附近）看到的小红点是对齐参考点——也称为锚点或对齐中心。这是对齐器用于计算位置和旋转偏移的数学中心。

当对齐器在新图像中找到您的部件时，它会计算部件检测到的位置相对于这个红点的偏移量。所有ROI位置随后都会根据相同的偏移量进行调整。可以将红点视为整个对齐变换的“支点”。

备注

您无需手动调整红点。它是根据您的模板区域自动计算的。在部件上分布多个模板区域可以为系统提供更稳定和准确的参考点。

红色高亮（问题指示器）

如果整个模板区域显示红色高亮而不是绿色，这意味着对齐器在该区域找不到足够的可用边缘。这是一个问题——这意味着该区域未能对对齐做出贡献。要解决此问题：

1. 增加灵敏度滑块（见步骤5）
2. 移动区域到边缘更锐利、更清晰的区域
3. 改善照明以增加部件特征的对比度
4. 检查相机焦距——模糊的边缘无法可靠检测

第4步：使用忽略模板区域工具清理噪声

即使是放置良好的区域也可能会拾取不必要的边缘——反射、纹理、碎片或背景图案。忽略模板区域工具允许您在这些噪声区域上涂抹，以将其从对齐模式中删除。

1. 在模板区域面板中单击忽略模板区域
2. 启动画笔工具——在您想要移除的任何边缘上涂抹
3. 涂抹的区域变成一个遮罩，永久排除这些边缘在对齐模式中

这为什么重要

忽略工具是对齐器配置中最被忽视且最重要的步骤之一。原因如下：您模板中的每个不必要的边缘都是对齐器试图匹配的噪声。如果下一个部件上没有这种噪声（因为它是反射或随机划痕），对齐器的信心会下降，或者更糟糕的是，它匹配到错误的位置。

提示

使用高灵敏度 + 激进清理策略：将灵敏度滑块调高以检测更多边缘，然后无情地使用忽略工具删除每一个不是干净、可重复的部件特征的边缘。这将使您获得两全其美——您捕捉到微妙但重要的边缘，同时过滤掉所有噪声。

常见的忽略内容：

• 光亮点或眩光反射
• 部件周围可见的背景纹理
• 部件本身的表面纹理（拉丝金属、模具图案）
• 来自碎片、油渍或污染的边缘
• 来自标签、贴纸或在部件之间变化的标记的边缘

第 5 步：调整灵敏度

灵敏度滑块控制边缘检测算法的激进程度。较高的值可以检测到更多的边缘（包括微妙的边缘）；较低的值仅能捕捉到最强、最明显的边缘。

如何找到合适的设置：

1. 从默认灵敏度开始
2. 如果您的模板区域显示红色高亮（边缘不足），请提高灵敏度
3. 如果您在纹理和无关特征上看到过多的绿色噪声，请降低灵敏度
4. 理想的设置是最低灵敏度仍能在您关心的特征上提供可靠的绿色高亮

备注

较高的灵敏度并不总是更好。更多的边缘意味着更多的噪声潜力。最佳方法是：提高灵敏度以捕捉所需的边缘，然后使用忽略工具去除不需要的部分。这将为您提供一个干净、可靠的模式。

第 6 步：设置旋转范围

旋转范围定义了对齐器在搜索零件时可以容忍的旋转变化量。

• +/- 180 度 — 在任何旋转下找到零件（最大灵活性）。在传送带或机器人抓取和放置系统上使用此设置，因为其方向不可预测。
• +/- 5–20 度 — 对于大致定位但可能有小旋转变化的零件。常见于具有一定间隙的夹具设置。
• +/- 0 度 — 仅匹配与模板完全相同角度的零件。处理速度最快。

提示

将旋转范围作为质量门控。 如果您将范围设置为 ±10°，而一个零件以 15° 旋转到达，对齐器将无法找到它——您可以将该失败作为拒绝信号。这是在 AI 运行之前捕捉错误呈现零件的强大方法。

警告

一个常见错误是将默认旋转范围保持在 ±20°，而零件实际上可以以任何角度到达。如果您的零件可以自由旋转（例如，在振动碗送料器或没有导轨的传送带上），请将其设置为**±180°**。否则，对齐器将在任何旋转超过 ±20° 的零件上失败，您将花费数小时调试看似随机的对齐失败。

处理速度权衡： 较宽的旋转范围意味着对齐器必须搜索更多的方向，这需要更长时间。对于高速检测，请使用覆盖您实际零件变化的最窄范围。

第 7 步：设置置信度阈值

置信度阈值是对齐器在接受检测为有效之前所需的最小匹配质量。

• 范围： 0.0 到 1.0（较低的百分比 = 更严格的匹配，1% 表示完全匹配）
• 推荐： 对于大多数应用，设置为 0.6 – 0.9

置信度的工作原理：

对齐器计算模板中的边缘模式与新图像中找到的边缘之间的相关性得分。该得分考虑了模式相似性、空间精度和边缘质量。如果得分超过您的阈值，则接受对齐。如果没有，则标记为失败。

调优指南：

症状	操作
对齐器匹配错误的物体或背景	提高 阈值（尝试 0.85–0.95）
有效零件未被检测到	降低 阈值（尝试 0.60–0.70）
大多数零件对齐正常，但少数失败	检查失败的零件是否有被遮挡的特征，然后进行调整

第 8 步：启用尺度不变（在需要时）

尺度不变切换开关允许对齐器检测到与模板相比稍大或稍小的零件——处理**±10% 尺寸变化**。这补偿了零件与相机之间的距离稍近或稍远。

在以下情况下启用尺度不变：

• 零件在可能高低不一的输送带上
• 零件由不保证精确 Z 高度的机器人呈现
• 你的夹具在垂直轴上有间隙
• 零件厚度变化并影响图像中的表观尺寸

在以下情况下保持禁用：

• 零件与相机之间的距离一致
• 你希望获得最大的对齐速度（尺度搜索会增加处理时间）
• 尺寸变化实际上会指示问题（错误的零件）

第 9 步：保存并使用实时预览进行测试

配置好模板区域和设置后：

1. 点击设置面板底部的保存。这将训练并部署对齐器模型。
2. 切换实时预览模式（页面顶部的“实时”按钮）。
3. 预览窗格从静态模板切换到实时相机画面，实时应用对齐。

验证检查表

在实时预览激活的情况下，进行实际对齐测试：

• 将零件向左、向右、向上、向下移动——ROI 应该平滑跟随
• 在指定范围内旋转零件——ROI 应该随之旋转
• 尝试范围的边缘——在 ±最大旋转时会发生什么？
• 呈现不同（但有效）的零件——对齐仍然有效吗？
• 尝试破坏它——将零件放置在极端位置，部分遮挡特征，在模板区域附近添加杂物

注意

在继续之前，务必尝试破坏对齐。 如果对齐不稳定，它将在生产中不可预测地失败。花 2-3 分钟积极尝试导致失败。如果它能经受住你的测试，就准备好投入生产。如果不能，现在就修复——不要继续进行 ROI 配置和 AI 训练，否则当对齐问题后续出现时，你将不得不重新做所有工作（瀑布效应）。

提示与技巧

对齐到永不改变的边缘

最常见的对齐器错误是将模板区域放置在零件之间变化的特征上。即使是微小的差异——略微不同的标签位置、角度不同的螺钉、变化的焊点——都会降低对齐信心或导致抖动。

最佳对齐特征：

• 加工边缘、铣槽、钻孔
• PCB 板轮廓、安装孔
• 具有严格公差的模制特征（肋、凸台）
• 冲压零件轮廓或激光切割边缘

战略性使用多个区域

两个放置得当的区域比五个放置不当的区域更好。理想的设置：

• **区域 1：**零件的左上角（或顶部）——清晰的角落或孔
• **区域 2：**零件的右下角（或底部）——不同的显著特征

这种三角测量为对齐器提供了位置和旋转数据，最大化基线距离，最小化角度误差。

当对齐器无法找到零件时

如果对齐持续失败：

1. 检查实时预览中的置信值——它接近你的阈值还是接近零？
2. 如果接近零：你的模板区域没有可用特征——重新设计它们
3. 如果接近阈值：稍微降低阈值，或使用忽略工具清理噪声边缘
4. 如果在某些零件上有效但在其他零件上无效：变化的零件可能在你的模板区域放置的地方有遮挡或缺失的特征

速度优化

对于毫秒至关重要的高通量应用：

• 使用 2 个区域（而不是 4 个以上）并确保边缘干净
• 设置覆盖实际变化的 最窄旋转范围
• 将 灵敏度设置为最低，以获得稳定的绿色边缘
• 如果您的 Z 距离不变，禁用尺度不变性
• 保持模板区域 小 — 较大的区域意味着需要处理更多边缘

从上游更改中恢复

如果您更改以下任何内容，您 必须 重新进行对齐器设置：

更改内容	需要重新做的事项
镜头畸变校正	重新捕获模板，重新做所有区域
相机镜头或焦距	重新捕获模板，重新做所有区域
相机安装位置	重新捕获模板，可能需要重新做区域
照明配置	重新捕获模板，验证边缘是否仍然被检测
图像曝光/增益设置	重新捕获模板，验证边缘是否仍然被检测

何时跳过对齐器

并非每个应用都需要对齐。禁用对齐器（勾选“跳过对齐器”）当：

• 部件处于 精密夹具 中，保证位置在 1–2 像素内
• 部件 机械对准，没有间隙
• 您需要 最大处理速度，且位置变化可以忽略
• 您正在使用具有位置不变特性的 分割器 处理 3D 部件变化

当跳过对齐器时，ROI 保持在模板图像的固定位置。系统完全跳过对齐计算，这样更快，但要求部件呈现完全一致。

快速参考：对齐器设置

设置	目的	推荐范围	何时调整
灵敏度	边缘检测的激进程度	给出绿色边缘的最低值	区域内出现红色高亮 → 增加
旋转范围	最大旋转公差（±度）	匹配您的实际部件变化	部件以意外角度到达
置信度阈值	有效对齐的最低匹配质量	0.6 – 0.9	错误匹配 → 增加；漏检部件 → 减少
尺度不变性	允许 ±10% 的尺寸变化	仅在 Z 距离变化时启用	部件在不同相机距离时

故障排除快速参考

问题	可能原因	解决方法
ROI 完全不移动	启用了跳过对齐器，或没有模板区域	禁用跳过对齐器；添加模板区域
置信度始终接近 0%	模板区域没有可用的边缘	将区域移动到具有强大、干净边缘的区域
对齐抖动/晃动	单个区域或区域放置得太近	在部件的对面添加远离的区域
匹配错误的对象	图案不够独特，阈值太低	添加更多具有独特特征的区域；增加阈值
在某些部件上工作，在其他部件上失败	模板区域位于可变特征上	将区域移动到所有部件上都存在的特征
对齐速度慢	区域过多，旋转范围宽，尺度不变性开启	减少到 2 个区域，缩小旋转范围，禁用不必要的尺度

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