使用对齐器工具

对齐器工具是 OV20i 上最强大功能之一。它使用基于边缘的模板匹配，在部件移动、旋转或在捕获之间发生位移时进行跟踪。当配置正确时，你的感兴趣区域（ROI）将动态跟随部件，因此每次检查都会截取正确的区域，无论部件如何呈现。本指南将带您逐步了解对齐器的各个特性，解释每个设置的作用，并分享能节省大量排错时间的专家提示。

注意

OV20i 相机设置遵循严格的瀑布式流程。对齐器位于步骤 2 — 在 图像设置之后、ROI 配置之前。若在对齐器上游（镜头、照明、镜头畸变校正、相机位置）进行任何改动，您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。

对齐器实际作用

每次相机捕获图像时，在进行任何 AI 检查之前，对齐器都会运行。它：

1. 扫描新图像中与您定义的模板匹配的边缘模式
2. 计算偏移量 — 部件在 X、Y 方向的平移、旋转，以及可选的缩放
3. 将所有 ROI（感兴趣区域）移至检测到的部件位置
4. 报告一个置信度分数，指示对匹配的确定程度

如果置信度分数低于您的阈值，对齐器将报告失败——您可以选择跳过检测或将该捕获标记为拒绝。

结果：您可以使用更小、更紧凑的 ROI，因为它们不需要为部件移动而保留巨大的安全余量。更小的 ROI 意味着更高的信噪比，这也意味着 AI 需要更少的训练数据，且结果更准确。

备注

对齐器仅支持 2D — 它在与相机正交的平面内工作。它处理平移（X/Y 偏移）、旋转，以及微小的缩放变化（±10%）。它不处理扭曲的部件、弯曲的部件，或 3D 投影变换。如果部件具有显著的 3D 变化，请跳过对齐器，改用具有位置不变属性的 segmenter（分割器）来实现。

先决条件

在配置对齐器之前，请确保已完成：

• 物理图像设置 — 稳定安装、正确镜头、均匀照明
• 镜头畸变校正 — 请在捕获模板之前在图像设置中进行设置
• 部件应尽可能填满画面，以最大化像素分辨率

对齐器页面概览

在配方编辑器中打开你的配方，并在左侧导航菜单中点击 「模板图像与对齐」。

页面分为两个主要区域：

• 左侧：图像预览 — 显示带有模板区域的模板图像，区域内显示边缘高亮（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：Skip Aligner 开关、模板区域工具、旋转范围、灵敏度、置信度阈值、尺度不变性，以及 保存 按钮。

在顶部将显示“重新捕获模板图像”按钮以重新捕获模板，以及用于 Snap（快照模式）和 Live（实时预览模式）的切换按钮。

第 1 步：捕获模板图像

模板图像是对齐器用于定位您的工件的参考照片。请在摄像头视野内放置一个良好示例的工件，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 — 光照均匀且无强烈阴影
• 干净，表面无碎屑、油污或污染
• 具代表性，应为普通、无缺陷的部件
• 放置，大致在生产过程中部件通常出现的位置

警告

请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，预览窗将从实时相机切换到静态模板图像。您将使用此模板图像来定义区域。

第 2 步：添加模板区域

模板区域告诉对齐器在模板图像上哪里查找边缘模式。您是在具辨识度的特征周围绘制矩形框（或圆圈），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 以创建一个新区域。

放置后，您可以：

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

良好模板区域的要点

选择边缘应为：

• 简单 — 边界清晰、过渡明确（角、孔、加工边缘）
• 独特 — 足够具辨识性，模式不会与背景特征随机匹配
• 一致 — 在经过的每一个部件上都存在且相同
• 稳定 — 不应位于易出现缺陷、污染或磨损的区域

避免将区域放置在：

• 纹理化或粗糙表面（噪声过大）
• 反光或光泽区域（在不同照明角度下不一致）
• 可能在缺陷部件上损坏或缺失的特征
• 被碎屑遮挡的非常小的细节

黄金法则：小而尽可能分散

提示

在部件上尽可能将2–3个小模板区域放置在尽量远离的位置——例如，一个在左上角，另一个在右下角。这是实现稳定对齐最重要的提示。仅在一侧放置一个区域会产生角向抖动（对齐会“摇晃”0.5°或以上）。在对侧放置两个区域可将此误差平均，抑制抖动达一个数量级（约0.05°）。

您不需要大型区域。一个捕捉尖角的小矩形或几个干净孔洞的区域，远比包含嘈杂背景的大区域要好。

第 3 步：理解边缘高亮和红点

一旦放置模板区域，对齐器会立即分析其中的边缘。您将看到图像上叠加的彩色高亮：

绿色高亮

绿色轮廓线 around features mean the Aligner has detected strong, usable edges in that area. These are the patterns the system will use to find and track your part. The more green you see on consistent, stable features, the better your alignment will be.

红点

The small red dot you see in the center of the template region (or near the center of the image) is the alignment reference point — also called the anchor point or center of alignment. This is the mathematical center that the Aligner uses as the origin for calculating position and rotation offsets.

When the Aligner finds your part in a new image, it calculates how far the part's detected position has shifted relative to this red dot. All ROI（Region of Interest）positions are then adjusted by the same offset. Think of the red dot as the "pivot point" for the entire alignment transformation.

备注

你不需要手动调整红点。它基于你的模板区域自动计算。将部件分布的多个模板区域分散开来，可以为系统提供更稳定、准确的参考点。

红色高亮（问题指示）

If an entire template region shows red highlights instead of green, it means the Aligner could not find enough usable edges in that area. This is a problem — it means the region is not contributing to alignment. To fix this:

1. 提高灵敏度 滑块（参见步骤 5）
2. 移动区域 到具有更清晰、锐利边缘的区域
3. 改善照明 以提高部件特征的对比度
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 工具清除噪声

Even well-placed regions can pick up unwanted edges — reflections, textures, debris, or background patterns. The Ignore Template Region tool lets you paint over these noisy areas to erase them from the alignment pattern.

1. 在 Template Regions 面板中点击 Ignore Template Region
2. 将激活画笔工具——在你想要删除的边缘处进行涂抹
3. 涂抹的区域会变成遮罩，永久将这些边缘从对齐模式中排除

这点为什么重要

忽略工具是对齐器配置中最容易被忽视、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是对齐器试图匹配的噪声。若该噪声在下一块部件上不存在（因为它是反射或随机划痕），则对齐器的置信度会下降，甚至可能匹配到错误的位置。

提示

使用高灵敏度 + 强力清理策略：将灵敏度滑块调到更高，以检测更多边缘；然后毫不留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。这样你就能兼得两者的优点——捕捉微妙但重要的边缘，同时过滤掉所有噪声。

常见需要忽略的项：

• 闪亮的斑点或眩光反射
• 部件周围可见的背景纹理
• 部件本身的表面纹理（拉丝金属、成型纹理）
• 由碎屑、油渍或污染引起的边缘
• 来自标签、贴纸或标记的边缘，在部件之间可能不同

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。数值越高，检测到的边缘越多（包括细微边缘）；数值越低则仅捕获最强、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. 如果模板区域显示红色高亮（边缘不足），请增加灵敏度
3. 如果纹理和无关特征上出现过多绿色噪点，请降低灵敏度
4. 理想设置是对你关心的特征仍能获得稳定绿色高亮的最低灵敏度

备注

灵敏度越高并不总是更好。更多边缘意味着噪声的潜在来源也越多。最佳做法是：提高灵敏度以捕捉所需边缘，然后使用忽略工具移除不需要的部分。这样可以获得干净、可靠的模式。

第 6 步：设置旋转范围

Rotation Range 定义对齐器在搜索部件时容忍的旋转变化量。

• ±180° — 在任意旋转角度下都能找到部件（最大灵活性）。适用于传送带或机器人取放系统中方向不可预测的部件。
• ±5–20° — 对于大致定位但可能存在微小旋转变化的部件。常见于带有一定间隙的夹具设置。
• ±0° — 仅匹配与模板完全相同角度的部件。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°，而部件到达时旋转了 15°，对齐器将无法定位它——你可以把此失败作为一个拒绝信号。这是在 AI 运行之前就能捕捉到错位部件的强大方式。

警告

一个常见错误是在部件实际可以以任意角度到达时将默认的旋转范围保持为 ±20°。如果你的部件可以自由旋转（例如在振动喂料器上，或没有导轨的传送带），请将其设为 ±180°。否则，对齐器将在任何旋转超过 ±20° 的部件上失败，你将花费数小时来调试看起来像随机对齐失败的问题。

处理速度取舍： 更宽的旋转范围意味着对齐器需要搜索更多方向，耗时也更长。对于高速检测，使用覆盖实际部件变体的最窄范围。

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要求的最低匹配质量。

• 范围： 0.0 至 1.0（较低数值表示更严格的匹配，1.0 表示完全相同的匹配）
• 推荐： 对大多数应用为 0.6 – 0.9

工作原理：

对齐器会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分数。该分数考虑模式相似度、空间精度和边缘质量。如果分数超过阈值，对齐将被接受；否则将被标记为失败。

调优指南：

症状	操作
对齐器对错误的对象或背景进行匹配	提高 阈值（尝试 0.85–0.95）
有效部件未被检测到	降低 阈值（尝试 0.60–0.70）
大多数部件对齐正常，但个别部件失败	检查失败部件是否有遮挡特征，然后进行调整

第 8 步：在需要时启用 Scale Invariant

Scale Invariant 切换允许对齐器检测呈现略大或略小于模板的零件——处理 ±10% 尺寸变化。这可以补偿零件相对于相机的距离略近或略远的情况。

Enable Scale Invariant when:

• 零件位于可能升高或降低的传送带上
• 零件由不保证确切 Z 高度的机器人呈现
• 夹具在垂直轴上有游隙
• 零件厚度变化，影响在图像中的表观尺寸

Leave it disabled when:

• 零件与相机的距离保持一致
• 你希望获得最快的对齐速度（缩放搜索会增加处理时间）
• 尺寸变化实际上表示存在问题（错误的零件）

第 9 步：在 Live Preview 下保存并测试

配置完模板区域和设置后：

1. 在设置面板底部点击 Save。这将训练并部署 Aligner 模型。
2. 切换到 Live Preview Mode（页面顶部的“Live”按钮）。
3. 预览窗格将从静态模板切换到实时相机画面，并实时应用对齐。

验证清单

在启用 Live Preview 时，进行实际对齐的测试：

• 将零件向左、向右、向上、向下移动 — ROI 应该平滑跟随
• 在你指定的范围内旋转零件 — ROI 应该随之旋转
• 尝试该范围的边缘 — 在 ±最大旋转角度时会怎样？
• 呈现一个不同的（但有效的）零件 — 对齐仍然成立吗？
• 尝试打破对齐 — 将零件放在极端位置、部分遮挡特征、在模板区域附近添加碎屑

注意

在继续之前，请务必尝试打破对齐。 如果对齐很脆弱，在生产中它将以不可预测的方式失败。请花 2–3 分钟积极尝试引发故障。如果它经受住了测试，它就准备进入生产。若不能，请现在就修复——不要继续进行 ROI 配置和 AI 训练，否则稍后对齐问题浮现时你将不得不重新做一切（瀑布效应）。

提示与技巧

对永不改变的边缘对齐

最常见的对齐器错误是在特征上放置模板区域，这些特征在不同零件之间会变化。即使是微小的差异——标签位置略有不同、螺钉角度不同、焊点有变化——也会降低对齐置信度或引起抖动。

最佳对齐特征：

• 机加工边缘、铣削槽、钻孔
• PCB 板轮廓、安装孔
• 公差严格的模制特征（肋、凸台）
• 冲压件轮廓或激光切割边缘

策略性使用多个区域

两个放置得当的区域胜于五个放置不佳的区域。理想设置：

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

这种三角定位为对齐器提供位置和旋转数据，且在最大基线距离下，最小化角度误差。

当对齐器找不到零件时

如果对齐持续失败：

1. 在 Live Preview 中检查 confidence 值——它接近阈值还是接近零？
2. 如果接近零：你的模板区域没有可用的特征——重新设计它们
3. 如果接近阈值：略降阈值，或使用 Ignore 工具清理嘈杂边缘
4. 如果对某些零件有效、但对其他零件无效：变化的零件很可能在你放置模板区域的位置处存在被遮挡或缺失的特征

速度优化

对于毫秒级时序关键的高吞吐应用：

• 使用 2 个区域（不是 4+）且边缘干净整齐
• 设置覆盖实际变化的最窄旋转范围
• 将 Sensitivity 设置为能给出稳定绿色边缘的最小值
• 如果你的 Z-distance 不变化，禁用 Scale Invariant
• 保持模板区域较小 — 较大区域意味着要处理更多边缘

上游变更恢复

如果你更改以下任一项，则必须重新配置对齐器：

变更项	需要重新执行的操作
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，可能需要重新设置区域
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。请在以下情况禁用对齐器（勾选“Skip Aligner”）：

• 部件位于能保证位置在 1–2 像素范围内的精密夹具中
• 部件已进行机械定位且无任何间隙
• 需要最大处理速度且位置变化可以忽略
• 你正在使用一个具有定位不变特性的 segmenter 来处理 3D 部件变异

跳过对齐器时，ROIs 将保持在模板图像上的固定位置。系统会完全跳过对齐计算，这更快，但需要部件呈现完全一致。

对齐器设置快速参考

设置	目的	建议范围	调整时机
灵敏度	边缘检测强度	能给出绿色边缘的最低值	区域出现红色高亮时 → 增加
旋转范围	最大旋转容差（±角度）	与实际部件变化匹配	部件以意外角度到达时
置信度阈值	有效对齐所需的最低匹配质量	0.6 – 0.9	错误匹配 → 增加；漏检部件 → 减少
Scale Invariant	允许 ±10% 尺寸变化	仅在 Z-distance 变化时启用	在不同相机距离下的部件

故障排除快速参考

问题	可能原因	解决方法
ROIs 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%	模板区域没有可用的边缘	将区域移动到边缘清晰、强边缘的区域
对齐抖动/摆动	单一区域或区域放置过近	在部件两侧远离彼此地添加区域
匹配到错误对象	模式不够唯一，阈值过低	添加更多具有显著特征的区域；提高阈值
在部分部件上可用，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 ALL Parts 都存在的特征
对齐速度慢	区域过多、旋转范围过宽、Scale Invariant 已开启	减少到 2 个区域、缩窄旋转范围、若不需要则禁用 Scale Invariant

---

相关文章：

• 模板图像与对齐理论
• 对齐器故障排除指南
• 成像设置逐步指南
• 检查设置向导
• 成像设置基础知识