第二步：對齊

對齊器是相機中最強大（也是最容易被誤解）的部分。一旦您理解了它，一切都會豁然開朗。讓我們簡單地解釋一下。

實際效果演示

在繼續閱讀之前，請先使用模擬器進行操作。關閉對齊器，然後移動滑塊來平移和旋轉零件。橙色 ROI 顯示跟蹤零件的檢測區域，當對齊器無法繼續跟蹤時，綠色框會變成紅色。

相機設定

對準器已啟用 (跟蹤零件)

狀態: 跟蹤鎖定 / 透過

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模擬真實環境

移動生產線上的零件。

X 偏移 0px

Y 偏移 0px

旋轉 0°

Legend

Inspection Region

Alignment locked

Alignment lost

ROI

對齊的作用（及您為什麼需要它）

想象一下，您正在檢測電路板上的螺絲。您在每個螺絲位置周圍繪製了一個小框。但是，如果下一塊電路板稍微向左偏移了，或者旋轉了一度，會發生什麼情況呢？您的框現在對準的是錯誤的位置。

對齊器解決了這個問題。 它檢視每張新影象，找出零件移動到了哪裡，並平移所有檢測框以匹配零件位置。就像有一個助手告訴您："電路板向左移動了 3 個畫素並旋轉了 0.5 度，讓我把所有框相應地移動一下。"

這為何如此強大： 當您的檢測框可以跟隨零件移動時，您可以把它們做得更小。而更小的框訓練 AI 所需的資料更少。這是從良好對齊開始的連鎖效益。

為什麼對齊是一切的基礎

對齊器並非可有可無。它是決定整個檢測準確性的連鎖反應中的第一塊多米諾骨牌。以下是整個流程：

對齊 → 更小的 ROI → 所需訓練資料更少 → AI 更準確

每一步都依賴於前一步：

1. 良好的對齊意味著您的檢測框能精確跟蹤零件，即使零件在傳送帶上發生平移或旋轉。
2. 精確的跟蹤意味著您可以繪製更小的檢測框（ROI）。您無需增加額外的邊距來應對零件移動。
3. 更小的 ROI 意味著 AI 看到的是僅包含您關心特徵（螺絲、聯結器、焊點）的緊密裁剪檢視，而不是一大片無關的背景。
4. 更少的背景噪聲意味著 AI 學習所需的訓練影象更少，並且在生產中出錯更少。

這是大多數人忽略的核心概念

對齊器不檢測任何東西。它不判斷合格或不合格。它唯一的工作就是動態移動您的檢測框，讓它們每次都落在正確的位置。檢測框才是真正進行檢測的部分。檢測框內的 AI 才是真正做判斷的部分。但如果框的位置不對，這一切都無法正常工作。

把它想象成一條鏈條：對齊器 → ROI → 分類器/分割器。如果第一環薄弱，下游的一切都會崩潰。

工作原理：把它想象成一個拼圖遊戲

對齊器透過匹配邊緣來工作。這裡有一種簡單的理解方式：

1. 您拍攝一張"參考照片"（模板影象），其中是一個完美的零件
2. 您在該照片上指出特定特徵（角、邊、孔），這些特徵在每個零件上看起來都一樣
3. 每當新零件到達時，相機在新影象中找到這些相同的特徵
4. 它計算差異："這個零件向左偏移了 5 個畫素，向上偏移了 2 個畫素，並傾斜了 1.2 度"
5. 它將所有檢測框按照完全相同的量移動

這就像玩一個匹配遊戲。相機找到您向它展示的特徵，並將其用作錨點。

對齊的黃金法則

在零件上儘可能遠地放置 2-3 個小型模板區域

這一條規則將決定您的對齊是完美工作還是令人沮喪地抖動。原因如下：

可以這樣理解： 想象您正在判斷牆上的相框是否傾斜。

• 如果您只看一個角，您可能會以為它是正的，但實際上它是傾斜的
• 如果您看兩個對角（左上角和右下角），您可以立即分辨出它是否傾斜，以及傾斜的確切程度

同樣的原理適用於對齊器。若僅在零件一側放置一個區域，0.5 度的微小測量誤差仍為 0.5 度。但若在相對兩側放置兩個區域，相同的誤差經平均後約為 0.05 度，精度提高了十倍。

關鍵：不應對齊到什麼

這是對齊失敗的首要原因。在您接觸對齊器介面之前，請牢記這兩條規則。

1. 切勿對齊到缺陷

缺陷是不可預測的。一道劃痕、一個凹痕或一顆缺失的螺絲在每個零件上可能看起來完全不同，也可能根本不存在。

如果您讓相機以劃痕作為錨定點，那麼當一個完好無損、沒有劃痕的零件進入產線時，對齊就會徹底失敗。相機將不知道把您的檢測框放在哪裡，整個系統就會崩潰。

規則

使用對齊器，透過始終存在的特徵（剛性邊緣、機加工角、鑽孔）來定位零件。然後使用檢測框來查詢不可預測的缺陷。對齊器負責找到零件，檢測框負責發現問題。

2. 切勿對齊到可移動的部件或標籤

如果您對齊到可以相對於主物體獨立移動的東西，例如鬆動的電線、紙板翻蓋或條形碼貼紙，您將意外地誤導相機，使其將所有檢測框移動到錯誤的位置。

示例： 假設您將對齊器錨定到一張條形碼貼紙。在下一個零件上，工人不小心將該貼紙向左偏移了半英寸。相機看到貼紙移動了，就認為整個零件向左移動了半英寸。它會相應地移動所有檢測框進行補償。但實際的金屬零件並沒有移動，只是貼紙移動了。現在您所有的檢測框都指向了錯誤的位置，導致全面的誤判失敗。

規則

只能錨定到永久固定在零件剛性本體上的特徵：機加工邊緣、模製邊角、鑽孔、PCB 輪廓。切勿錨定到標籤、貼紙、電線、翻蓋或任何人為可能意外重新放置的物體。

快速總結：應對齊到什麼 vs 應避免什麼

應對齊到（永久性、剛性特徵）	切勿對齊到（可變或可移動的）
機加工邊緣	劃痕、凹痕或缺陷
鑽孔	條形碼貼紙或標籤
PCB 輪廓	鬆動的電線或電纜
模製邊角或特徵	紙板翻蓋或包裝
衝壓金屬邊緣	膠帶、粘合劑或記號筆痕跡
鑄造或鍛造幾何形狀	任何人為可能重新放置的特徵

對齊器介面

以下是對齊器設定介面的外觀。您會看到模板影象，其中帶有彩色邊緣高亮顯示，表明對齊器正在使用哪些特徵作為參考：

分步設定

1. 捕獲模板影象

將一個良好、無缺陷的零件放置在相機的視野範圍內。該零件將成為未來每個零件進行比對的參考。

• 零件應光照良好，邊緣清晰
• 確保零件潔淨，無碎屑或異常標記
• 按照生產中通常的擺放方式放置它

點選 Capture Template Image。

2. 新增模板區域

點選 + Rectangle（或 + Circle）建立一個模板區域。您需要放置 2-3 個這樣的區域。

應對齊的特徵（永不變化的特徵）：

• 機加工邊緣
• 鑽孔
• PCB 輪廓
• 模製特徵
• 衝壓邊角

不應對齊的特徵：

• 紋理或多變的表面
• 可能出現缺陷的區域
• 產生眩光的反光點
• 可能在某些影象中不可見的微小細節
• 可能移動的標籤或標記

3. 理解邊緣高亮

放置模板區域後，您會看到彩色高亮：

• 綠色高亮 = 檢測到強且可用的邊緣。這是您所期望的。
• 紅色高亮 = 邊緣不足。請將區域移動到邊緣更清晰的特徵處。
• 紅點 = 對齊參考點（所有檢測區域的中心）。

4. 使用 Ignore 工具清除噪聲邊緣

大多數人都會忽略這一步，但它會帶來巨大的效果差異。

點選 Ignore Template Region，並塗抹覆蓋您不希望對齊器使用的任何邊緣。需移除：

• 隨機的背景紋理
• 眩光或反射
• 表面噪聲
• 來自碎屑或標籤的邊緣
• 任何可能在零件間發生變化的邊緣

5. 調整靈敏度

靈敏度滑塊控制對齊器在模板區域內檢測邊緣的激程序度。較高的靈敏度會捕捉更多邊緣，包括微弱或模糊的邊緣；較低的靈敏度則只保留最強的邊緣。

實用法則：將靈敏度設定為能夠讓模板區域獲得穩定綠色高亮的最低值。從低值開始，僅當特徵仍顯示紅色（檢測到的邊緣不足）時才提高。

• 過低 → 模板區域保持紅色；對齊器沒有足夠的特徵以進行可靠匹配
• 過高 → 綠色會蔓延到背景紋理和表面噪聲上；對齊器可能鎖定到無關特徵併產生抖動

高靈敏度 + 積極清理 = 最佳效果

如果需要更多邊緣，請增加靈敏度滑塊。但靈敏度提升得越多，就越需要回到第 4 步，使用 Ignore 工具塗抹掉新出現的噪聲。可以把它想象成撒下一張大網，然後仔細挑出其中的好魚。

6. 設定旋轉範圍

此項控制對齊器將搜尋的旋轉角度範圍：

• ±180°：可在任意旋轉角度下找到零件（完整 360°）。適用於大多數應用場景。
• ±5-20°：僅當零件大致處於預期方向時才匹配
• ±0°：僅精確角度匹配

將旋轉作為質量關卡

如果您設定了 ±5° 這樣的狹窄範圍，而一個零件以 10° 旋轉角度進入，對齊器將無法匹配它，您可以將此失敗作為剔除訊號。這對於捕獲方向不正確的零件非常方便。

7. 設定置信度閾值

對齊器找到正確匹配所需的置信度：

• 範圍： 0.0 至 1.0（百分比越低 = 匹配越嚴格）
• 推薦值： 0.6 至 0.9
• 過高 → 可能漏掉有效零件。過低 → 可能匹配錯誤特徵。

8. 啟用 Scale Invariant（如有需要）

如果您的零件距離相機可能近 ±10% 或遠 ±10%（例如傳送帶上的高度變化），請啟用此選項。否則保持關閉以獲得最高速度。

9. 儲存並測試

這是最重要的一步。請勿跳過測試。

1. 點選 Save。這將訓練並部署對齊器。
2. 點選 Live Preview Mode
3. 移動零件：左、右、上、下
4. 在預期範圍內旋轉零件
5. 將零件放在畫面的各個角落
6. 嘗試不同的有效零件
7. 嘗試使其失敗。 找出它無法匹配的位置。

如果對齊無法可靠跟蹤，請立即修復。如果您繼續進行，花時間設定檢測區域並訓練 AI，然後才發現對齊不可靠，您將不得不回頭重做所有工作。這就是瀑布式失敗。

2D 侷限性（重要須知）

對齊器僅在 2D 下工作：即相機所見的平面。它可處理：

• 左/右移動
• 上/下移動
• 旋轉（在平面上轉動）
• 輕微的尺寸變化（如果 Scale Invariant 已啟用）

它無法處理：

• 翹曲或彎曲的零件
• 向相機傾斜或遠離相機傾斜的零件
• 任何 3D 變化

如果您的零件存在 3D 變化（一側比另一側更靠近相機），請完全跳過對齊器，轉而使用具有 location-invariant 訓練的分割器。

何時跳過對齊器

您仍需要捕獲模板影象（系統要求），但如果符合以下情況，可切換 Skip Aligner：

• 您的零件位於精密夾具中，移動小於 1-2 畫素
• 您使用機械定位來保證精確位置
• 您使用不需要位置跟蹤的分割器

快速參考

設定	推薦值	調整時機...
模板區域	2-3 個，儘可能分散	對齊抖動 → 增加區域，分散佈置
靈敏度	能讓您的特徵顯示穩定綠色的最低值	邊緣不足（紅色）→ 提高靈敏度，然後清除噪點
旋轉範圍	大多數應用 ±180°	零件以已知方向進入 → 縮小範圍
置信度	0.6-0.9	錯誤匹配 → 提高。漏掉有效零件 → 降低
Scale invariant	預設關閉，除非有需要	零件距離相機不一 → 啟用

對齊故障排除

常見對齊問題及解決方法

問題	可能原因	解決方法
ROI 不隨零件移動	Skip Aligner 已啟用，或沒有模板區域	禁用跳過；新增模板區域
對齊來回抖動	僅有單個區域，或區域間距過近	在相對兩側相距較遠處新增 2-3 個區域
置信度始終接近 0%	區域內無可用邊緣	將區域移至具有清晰強邊緣的特徵處
匹配到錯誤的物件	特徵辨識度不足，閾值過低	選擇更具獨特性的特徵；提高置信度閾值
對某些零件有效，對其他零件失效	區域放置在零件間存在差異的特徵上	將區域移至通用特徵（加工邊緣、孔洞）

對齊檢查清單

在繼續之前，請確認：

• 從良好、無缺陷的零件上採集了模板影象
• 在穩定且明顯的特徵上放置了 2-3 個模板區域
• 各區域在零件上儘可能分散分佈
• 使用 Ignore 工具清除了噪聲邊緣
• 靈敏度調節適當——足夠低以避免噪聲，足夠高以使特徵呈現穩定綠色
• 已設定旋轉範圍和置信度閾值
• 已測試 Live Preview；對齊功能可在所有位置跟蹤零件

對齊效果良好？請繼續 第 3 步：檢測區域。