使用对齐器工具

OV10i Note

OV10i 仅支持 分类模型。本页提及的分割功能在 OV20i 与 OV80i 摄像头上可用。

对齐器（Aligner）工具是 OV10i 上最强大的功能之一。它基于边缘特征的模板匹配，在部件移动、旋转或拍摄之间发生位移时进行跟踪。当配置正确时，感兴趣区域（ROIs）会动态跟随部件的位置，因此每次检验都会裁切出恰好正确的区域，无论部件以何种方式呈现。本指南将带你逐步了解对齐器的各项功能，解释各设置的作用，并分享专家级的技巧，帮助你节省大量的排错时间。

注意

OV10i 摄像头设置遵循一个 严格的瀑布式流程。对齐器位于第 2 步——在图像设置之后、ROI 配置之前。如果对齐器上游的任何因素发生变化（镜头、照明、镜头畸变矫正、相机位置），你必须重新捕获模板图像并重新对齐。跳过此步骤将导致下游出现微妙、难以诊断的故障。

对齐器到底在做什么

每次相机捕获图像时，对齐器都会在任何 AI 检验发生之前运行。它会：

1. 对新图像进行扫描，寻找与你定义的模板相匹配的边缘模式
2. 计算偏移量——部件在 X、Y、旋转方向上的位移，以及可选的缩放变化
3. 将所有你的 ROI 移动以匹配检测到的部件位置
4. 给出置信度分数，指示对匹配的确定程度

若置信度分数低于阈值，对齐器将报告失败——你可以选择跳过检验或将该捕获标记为拒绝。

结果是：你可以使用更小、更加紧凑的 ROI，因为它们不需要为部件移动预留大量安全边距。更小的 ROI 意味着更高的信噪比，从而 AI 需要的训练数据减少，结果也更为准确。

备注

对齐器仅支持 2D——它在与相机正交的平面上工作。它能够处理平移（X/Y 位移）、旋转，以及较小的缩放变化（±10%）。它不处理扭曲的部件、弯折的部件或 3D 视角变换。如果你的部件存在显著的 3D 变化，请跳过对齐器，改用具有定位不变属性的 segmenter 代替。

先决条件

在配置对齐器之前，请确保你已完成以下内容：

• 物理图像设置 — 稳定安装、镜头正确、均匀照明
• 镜头畸变矫正 — 在捕获模板之前在 Image Settings 中设置
• 部件应良好构图 — 部件应尽量填满画面以提高像素分辨率

对齐器页面一览

在 Recipe Editor 中打开你的配方，并在左侧导航菜单中点击“模板图像与对齐”。

该页面分为两个主要区域：

• 左侧：图像预览 — 显示带有模板区域（Template Regions）绘制在顶部的模板图像。区域内出现边缘高亮（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：跳过对齐器开关、模板区域工具、旋转范围、灵敏度、置信阈值、尺度不变性，以及保存按钮。

顶部你会看到用于重新捕获模板图像的按钮，以及切换按钮“Snap”（快照模式）和“Live”（实时预览模式）。

步骤 1：捕获模板图像

模板图像是对齐器用来定位您的部件的参考照片。请在相机视野中放置一个良好样例部件，并点击重新捕获模板图像。

您的模板部件应为：

• 光线充足，边缘清晰锐利 — 照明均匀，避免强烈阴影
• 干净，表面无碎屑、油污或污染
• 具有代表性，代表普通、无缺陷的部件
• 放置位置 大致与生产中部件通常出现的位置相符

警告

切勿将有缺陷的部件用作模板。对齐器会从此图像匹配边缘模式，因此模板部件上的任何异常都将成为系统期望在每个部件上看到的模式的一部分。

捕获后，预览窗将从实时相机切换到静态模板图像。你将在此模板图像上定义区域。

步骤 2：添加模板区域

模板区域告知对齐器在模板图像上哪里查找边缘模式。你是在显著特征周围绘制矩形（或圆形），对齐器将把它们用作锚点。

添加区域

在模板区域面板中点击 + 矩形 或 + 圆形 以创建新区域。

放置后，你可以：

• 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

好的模板区域的要点

选择的边缘应为：

• 简单 — 清晰、边界明确的过渡（角、孔、加工边缘）
• 独特 — 足够独特，使模式不会与背景噪声随机匹配
• 一致 — 在每一个经过的部件上都存在且相同
• 稳定 — 不在易产生缺陷、污染或磨损的区域

避免将区域放在：

• 有纹理或粗糙表面（噪声太大）
• 反光或光泽区域（在不同光照角度下不一致）
• 可能在缺陷部件上受损或缺失的特征
• 可能被碎屑遮挡的非常小的细节

黄金法则：越小且越分散

提示

请在部件上尽可能远距离放置2–3 个小模板区域——例如，一个在左上角，另一个在右下角。这是实现稳定对齐的最重要提示。将单个区域放在一侧会产生角向抖动（对齐“摇摆”达到 0.5° 或以上）。在对向两侧各放置一个区域可以将此误差平均化，抖动下降一个数量级（约降至 ~0.05°）。

你不需要使用很大的区域。一个捕获尖锐角的小矩形或几个干净的孔洞，远比包含嘈杂背景的庞大区域要好。

步骤 3：了解边缘高亮与红点

一旦放置模板区域，对齐器将立即分析其中的边缘。你将在图像上看到叠加的彩色高亮：

绿色高亮

绿色轮廓 环绕特征意味着对齐器在该区域检测到强且可用的边缘。这些是系统将用于查找和跟踪工件的模式。你在一致、稳定的特征上看到的绿色越多，对齐就越准确。

红色点

你在模板区域中心（或图像近中心）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原点的数学中心。

当对齐器在新图像中找到你的工件时，它会计算该工件的检测位置相对于该红点的偏移距离。随后，所有 ROI 位置将以相同的偏移量进行调整。把该红点视为整个对齐变换的“枢轴点”。

备注

你无需手动调整红点。它将基于你的模板区域自动计算。将工件分布在多个模板区域上会为系统提供更稳定、准确的参考点。

红色高亮（问题指示）

如果整个模板区域显示为 红色高亮 而非绿色，表示对齐器在该区域无法找到足够可用的边缘。这是一个问题——意味着该区域不为对齐做贡献。要解决：

1. 增加 Sensitivity 滑块的值（见步骤 5）
2. 将区域移动到边缘更锋利、清晰的区域
3. 改进照明 以提高该区域特征的对比度
4. 检查相机对焦 —— 模糊的边缘将无法可靠检测

第 4 步：使用“Ignore Template Region”工具清理噪声

即使区域放置得当，也可能捕捉到不需要的边缘 —— 反光、纹理、碎屑或背景图案。Ignore Template Region 工具允许你在这些有噪声的区域上涂抹，以从对齐模式中清除它们。

1. 在 Template Regions 面板中单击 Ignore Template Region。
2. 画笔工具会被激活 —— 在你想要移除的边缘处涂抹
3. 涂抹的区域会变成一个掩码，永久将这些边缘从对齐模式中排除

这为何重要

忽略工具是对齐器配置中最容易被忽视但也是最重要的步骤之一。原因如下：模板中的每一个不需要的边缘都属于对齐器试图匹配的噪声。如果在下一件工件上该噪声不存在（因为它是一个反射或随机划痕），对齐器的置信度会下降，或者更糟，可能会匹配到错误的位置。

提示

采用一个“高灵敏度 + 强力清理”的策略：将 Sensitivity 滑块调高以检测更多边缘，然后果断使用 Ignore 工具去除每一个不是干净、可重复的工件特征的边缘。这让你在捕捉微妙但重要的边缘的同时，滤除所有噪声，达到两全其美的效果。

常见应忽略的项：

• 闪亮点或眩光反射
• 工件周围可见的背景纹理
• 工件本身表面的纹理（拉丝金属、模制图案）
• 由碎屑、油渍或污染引起的边缘
• 标签、贴纸或标记在不同工件之间的边缘

第5步：调整灵敏度

灵敏度滑块控制边缘检测算法的敏感程度。数值越高，检测到的边越多（包括微小边缘）；数值越低，则仅捕捉到最强、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. 如果模板区域显示为 红色高亮（边缘不足），请提高灵敏度
3. 如果纹理上出现过多绿色噪声和无关特征，请降低灵敏度
4. 理想设置是在你关心的特征上仍能得到稳定绿色高亮的最低灵敏度

备注

更高的灵敏度并不总是更好。更多的边缘意味着更高的噪声潜在性。最佳做法是：先提高灵敏度以捕捉所需边缘，然后使用忽略工具去除不需要的部分。这将获得一个干净、可靠的模式。

第6步：设置旋转范围

旋转范围 定义对齐器在搜索零件时可容忍的旋转变化量。

• ±180° — 在任何旋转角度下都能找到零件（最大灵活性）。对于在传送带或机器人取放系统中取向不可预测的零件，请使用。
• ±5–20° — 零件大致定位，但可能有小幅的旋转变化。夹具固定布置且存在一定游隙时常见。
• ±0° — 仅匹配与模板角度完全相同的零件。处理速度最快。

提示

将旋转范围用作质量门控。 如果将范围设为 ±10°，而零件到达时旋转角为 15°，对齐器将无法找到它——你可以将该失败作为一个 reject signal（拒绝信号） 使用。这是在 AI 运行之前就捕捉到错误摆放零件的强大方法。

警告

一个常见错误是若零件实际可以以任意角度到达时仍将默认旋转范围设为 ±20°。如果你的零件可以自由旋转（例如在振动碗供料器上，或没有导轨的传送带上），请将其设为 ±180°。否则，对齐器将对任何旋转角度超过 ±20° 的零件失败，你将花费数小时来排查看起来像随机对齐失败的问题。

处理速度权衡： 更宽的旋转范围意味着对齐器需要搜索更多方向，处理时间也更长。对于高速检测，请使用覆盖实际零件变异的最窄范围。

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低匹配质量。

• 范围： 0.0 到 1.0（较低的百分比表示更严格的匹配，1% 表示完全相同的匹配）
• 推荐： 对大多数应用，0.6 – 0.9

置信度如何工作：

对齐器计算模板中的边缘模式与新图像中边缘之间的相关分数。该分数考虑模式相似性、空间精确度和边缘质量。如果分数超过阈值，判定视为对齐有效；否则将被标记为失败。

调优指南：

症状	操作
对齐器匹配到错误的对象或背景	提高 阈值（尝试 0.85–0.95）
验证的零件未被检测到	降低 阈值（尝试 0.60–0.70）
大多数零件能对齐但少数失败	检查失败的零件是否有遮挡的特征，然后进行调整

Step 8: Enable Scale Invariant (When Needed)

The Scale Invariant toggle allows the Aligner to detect parts that appear slightly larger or smaller than the template — handling ±10% size variation. This compensates for parts being slightly closer to or farther from the camera.

Enable Scale Invariant when:

• 部件在传送带上，可能处于较高或较低的位置
• 部件由机器人呈现，不能保证确切的 Z 高度
• 你的夹具在竖直轴上有游隙
• 部件厚度变化，影响在图像中的表观尺寸

Leave it disabled when:

• 部件与相机之间距离保持一致
• 你想要最大对齐速度（尺度搜索会增加处理时间）
• 尺寸变化实际上表示问题（错误的部件）

Step 9: Save and Test with Live Preview

Once you've configured your template regions and settings:

1. Click Save at the bottom of the settings panel. This trains and deploys the Aligner model.
2. Toggle Live Preview Mode (the "Live" button at the top of the page).
3. The preview pane switches from the static template to the live camera feed, with alignment applied in real-time.

Validation Checklist

With Live Preview active, physically test the alignment:

• Move the part left, right, up, down — ROIs should follow smoothly
• Rotate the part within your specified range — ROIs should rotate with it
• Try the edges of the range — what happens at ±max rotation?
• Present a different (but valid) part — does alignment still hold?
• Try to break it — put the part at extreme positions, partially occlude features, add debris near template regions

注意

在继续之前，请务必尝试破坏对齐。 如果对齐很脆弱，在生产环境中将不可预知地失败。请主动花费 2–3 分钟尝试引发故障。若经测试它仍能通过，即可进入生产阶段。若不行，立即修复 —— 不要继续进行 ROI 配置和 AI 训练，否则在后续对齐问题出现时你将不得不重新做所有工作（瀑布效应）。

Tips and Tricks

Align to Edges That Never Change

The most common aligner mistake is placing template regions on features that vary between parts. Even small differences — a slightly different label position, a screw that's angled differently, a solder joint that varies — will reduce alignment confidence or cause jitter.

Best features to align to:

• 加工边缘、铣削槽、钻孔
• PCB 板轮廓、安装孔
• 具有严格公差的成型特征（肋、凸台）
• 冲压件轮廓或激光切割边缘

Use Multiple Regions Strategically

Two well-placed regions are better than five poorly-placed ones. The ideal setup:

• Region 1: Top-left (or top) of the part — clear corner or hole
• Region 2: Bottom-right (or bottom) of the part — different distinctive feature

This triangulation gives the Aligner both position and rotation data with maximum baseline distance, minimizing angular error.

When the Aligner Can't Find the Part

If alignment consistently fails:

1. Check the confidence value in Live Preview — is it close to your threshold or near zero?
2. If near zero: your template regions have no usable features — redesign them
3. If close to threshold: lower the threshold slightly, or clean up noisy edges with the Ignore tool
4. If it works on some parts but not others: the varying parts likely have obscured or missing features where your template regions are placed

速度优化

对于毫秒级响应至关重要的高吞吐量应用：

• 使用 2 个区域（不是 4+）并具备干净边缘
• 设置覆盖实际变化的最窄旋转范围
• 将 Sensitivity 设置为能给出稳固绿色边缘的最小值
• 如果您的 Z-distance 不变，请 Disable Scale Invariant。
• 保持模板区域 小 — 较大的区域意味着需要处理更多边缘

上游变更恢复

如果对以下任一项进行修改，您必须重新进行对齐器设置：

变更内容	需重新执行的操作
镜头畸变校正	重新采集模板，重新设置所有区域
相机镜头或焦距	重新采集模板，重新设置所有区域
相机安装位置	重新采集模板，必要时重新设置区域
照明配置	重新采集模板，验证边缘仍被检测到
图像曝光/增益设置	重新采集模板，验证边缘仍被检测到

何时跳过对齐器

并非所有应用都需要对齐。请在下列情况下禁用对齐器（勾选“Skip Aligner”）：

• 部件位于一个能够保证位置在 1–2 像素内的 precision fixture
• 部件为 mechanically registered，且无机械间隙
• 需要 maximum processing speed，且位置变化可以忽略
• 你正在使用一个具有 segmenter with location-invariant properties 的 segmenter，用于 3D 零件变异

跳过对齐器时，ROI 将固定在模板图像上的位置。系统将完全跳过对齐计算，这样更快，但需要零件呈现完全一致。

快速参考：对齐器设置

设置	目的	推荐范围	何时调整
Sensitivity	边缘检测强度	能给出绿色边缘的最低值	区域中出现红色高亮 → 增加
Rotation Range	最大旋转容差（±度数）	与实际零件变动相匹配	零件以意外角度到达
Confidence Threshold	用于有效对齐的最小匹配质量	0.6 – 0.9	错误匹配 → 增加；漏检 → 减少
Scale Invariant	允许 ±10% 尺寸变化	仅在 Z-distance 变化时启用	在不同相机距离的部件

故障排除快速参考

问题	可能原因	解决方法
ROI 完全不移动	Skip Aligner 已启用，或不存在模板区域	禁用 Skip Aligner；添加模板区域
置信度始终接近 0%	模板区域没有可用边缘	将区域移至具有强边缘且干净的区域
对齐抖动/摆动	单一区域或区域彼此放置过近	在零件两侧远离的位置添加区域
匹配到错误对象	模式不够唯一，阈值过低	添加具有显著特征的更多区域；提高阈值
在某些部件上正常，在其他部件上失败	模板区域位于具有变量特征的部件上	将区域移动到在所有部件上都存在的特征上
对齐速度慢	区域过多、旋转范围过宽、Scale Invariant 已启用	将区域减少到 2 个、缩窄旋转范围、如不需要则禁用 Scale Invariant

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