第二步：對齊

對齊器是相機最強大（也是最容易被誤解）的部分。一旦你理解了它，一切就都明白了。讓我們用簡單的方式來解釋。

實際演示

在繼續閱讀之前，先試試模擬器。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，當對齊器無法再跟隨時，綠色框會變為紅色。

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

對齊器的作用（以及為什麼需要它）

假設你正在檢測電路板上的螺絲。你已經在每個螺絲位置周圍畫了一個小框。但是當下一塊電路板稍微向左偏移了怎麼辦？或者旋轉了一度？你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，判斷零件移動到了哪裡，並移動所有檢測框以匹配。它就像一個助手說："電路板向左移動了 3 個畫素並旋轉了 0.5 度，所以讓我移動所有的框以匹配。"

這一功能強大之處在於： 當你的檢測框能隨零件一起移動時，你可以把它們做得更小。而更小的框只需要更少的資料來訓練 AI。這是一種從良好對齊開始的連鎖效益。

為什麼對齊是一切的基礎

對齊器不僅僅是錦上添花，它是決定整個檢測準確性的第一塊多米諾骨牌。流程如下：

對齊 → 更小的 ROI → 所需訓練資料更少 → 更準確的 AI

每一步都依賴於前一步：

1. 良好的對齊 意味著你的檢測框能夠精確跟蹤零件，即使它在傳送帶上發生偏移或旋轉。
2. 精確的跟蹤 意味著你可以畫出更小的檢測框（ROI）。你不需要新增額外的邊距來應對零件移動。
3. 更小的 ROI 意味著 AI 看到的是一個緊密裁剪的檢視，只包含你關心的特徵（一顆螺絲、一個聯結器、一個焊點），而不是一片無關的背景。
4. 更少的背景噪聲 意味著 AI 學習所需的訓練影象更少，並且在生產中犯的錯誤更少。

這是大多數人忽略的概念

對齊器不進行任何檢測。它不判斷合格或不合格。它唯一的工作是動態移動你的檢測框，使它們每次都落在正確的位置。檢測框進行實際的檢測。這些框內的 AI 進行實際的判斷。但如果框的位置不對，這一切都無法工作。

可以將其視為一條鏈條：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：把它想象成拼圖

對齊器透過匹配邊緣來工作。這裡有一種簡單的思考方式：

1. 你拍一張"參考照片"（模板影象），拍的是一個完美的零件
2. 你在那張照片上指出特定特徵（角點、邊緣、孔洞），這些特徵在每個零件上看起來都是一樣的
3. 每次新零件到達時，相機會在新影象中找到那些相同的特徵
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. 它按照精確的偏移量移動所有的檢測框

這就像玩配對遊戲。相機找到你向它展示的特徵，並將它們用作錨點。

對齊的黃金法則

在零件上儘可能遠地放置 2-3 個小模板區域

這一條規則將決定您的對齊工作是完美執行，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歪了。

• 如果您只看一個角，您可能會以為它是正的，而實際上它是傾斜的
• 如果您看兩個對角（左上角和右下角），您可以立即判斷它是否歪了，以及歪了多少

同樣的原理適用於對齊器。如果只在零件的一側放置一個區域，0.5 度的微小測量誤差仍然是 0.5 度。但如果在兩個相對的位置放置兩個區域，同樣的誤差平均下來大約為 0.05 度，精度提高了十倍。

關鍵：不要對齊到什麼

這是對齊失敗的首要原因。在您接觸對齊器介面之前，請牢記以下兩條規則。

1. 切勿對齊到缺陷

缺陷是不可預測的。劃痕、凹痕或缺失的螺釘在每個零件上看起來可能完全不同，或者根本不存在。

如果您讓攝像頭使用劃痕作為錨點，那麼當一個完好無損、沒有劃痕的零件進入生產線時，對齊將完全失敗。攝像頭將不知道在哪裡放置您的檢測框，系統也將崩潰。

規則

使用對齊器透過始終存在的特徵（剛性邊緣、機加工拐角、鑽孔）找到零件。然後使用檢測框來查詢不可預測的缺陷。對齊器找到零件，檢測框找到問題。

2. 切勿對齊到活動部件或標籤

如果您對齊到可以獨立於主物體移動的東西，例如鬆動的電線、紙板翻蓋或條形碼貼紙，您將意外地誤導攝像頭，將所有檢測框移至錯誤位置。

示例： 假設您將對齊器錨定在條形碼貼紙上。在下一個零件上，工人不小心將貼紙放置在左側半英寸的位置。攝像頭看到貼紙移動了，就假設整個零件向左移動了半英寸。它將移動所有檢測框來進行補償。但實際的金屬零件並沒有移動，只是貼紙移動了。現在，您所有的檢測框都在錯誤的位置進行檢查，導致全面的誤報失敗。

規則

僅錨定到永久固定在零件剛性本體上的特徵：機加工邊緣、模製拐角、鑽孔、PCB 輪廓。切勿錨定到標籤、貼紙、電線、翻蓋或任何人可能意外重新定位的物體。

快速總結：對齊什麼 vs. 避免什麼

對齊到（永久、剛性特徵）	切勿對齊到（可變或可移動）
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
模製拐角或特徵	紙板翻蓋或包裝
衝壓金屬邊緣	膠帶、粘合劑或標記
鑄造或鍛造幾何形狀	任何人可以重新定位的特徵

對齊器介面

以下是對齊器設定介面的樣子。您將看到模板影象，其中彩色邊緣高亮顯示了對齊器正在使用的參考特徵：

分步設定

1. 捕獲模板影象

將一個良好、無缺陷的零件放入相機視野中。該零件將成為未來所有零件的比較參考。

• 零件應光線充足，邊緣清晰
• 確保其清潔，無碎屑或異常標記
• 按其在生產中的典型外觀進行定位

點選 Capture Template Image。

2. 新增模板區域

點選 + Rectangle（或 + Circle）建立模板區域。您需要放置 2-3 個。

應對齊的物件（永不改變的特徵）：

• 機加工邊緣
• 鑽孔
• PCB 輪廓
• 成型特徵
• 衝壓角

不應對齊的物件：

• 紋理化或可變表面
• 可能出現缺陷的區域
• 產生眩光的反光點
• 可能在每張影象中不可見的微小細節
• 可能移動的標籤或標記

3. 瞭解邊緣高亮

放置模板區域時，您會看到彩色高亮：

• 綠色高亮 = 檢測到強而可用的邊緣。這是您想要的。
• 紅色高亮 = 邊緣不足。請將區域移動到具有更清晰邊緣的特徵。
• 紅點 = 對齊參考點（所有檢測區域的中心）。

4. 使用 Ignore 工具清理雜亂邊緣

這一步被大多數人忽略，但它帶來的差異巨大。

點選 Ignore Template Region，塗抹您不希望對齊器使用的任何邊緣。移除：

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

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積極程度。較高的靈敏度會獲取更多邊緣，包括微弱或模糊的邊緣；較低的靈敏度僅保留最強的邊緣。

實用規則：將靈敏度設定為能使模板區域呈現穩定綠色高亮的最低值。從低開始，僅當特徵仍顯示為紅色（檢測到的邊緣不足）時才提高。

• 過低 → 模板區域仍為紅色；對齊器沒有足夠的特徵進行可靠匹配
• 過高 → 綠色擴散到背景紋理和表面噪點上；對齊器可能鎖定到不相關的特徵併產生抖動

高靈敏度 + 積極清理 = 最佳效果

如果需要更多邊緣，請提高靈敏度滑塊。但靈敏度提高得越多，越需要回到第 4 步並使用 Ignore 工具塗抹掉新出現的噪點。可以將其視為撒一張大網，然後仔細挑選出好的魚。

6. 設定旋轉範圍

此設定控制對齊器搜尋的旋轉角度範圍：

• ±180°：查詢任意角度的零件（完整 360 度）。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

將旋轉作為質量篩查關卡

如果您設定較窄的範圍（如 ±5°），而來料零件旋轉了 10°，對齊器將無法匹配，您可以利用此失敗作為拒收訊號。便於捕捉方向不正的零件。

7. 設定置信度閾值

對齊器判定找到正確匹配所需的置信程度：

• 範圍： 0.0 到 1.0（百分比越低 = 匹配越嚴格）
• 推薦值： 0.6 到 0.9
• 過高 → 可能漏檢有效零件。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會有 ±10% 的遠近變化（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大速度。

9. 儲存並測試

這是最關鍵的一步。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. 四處移動零件：左、右、上、下
4. 在預期範圍內旋轉零件
5. 將零件放置在畫面的各個角落
6. 嘗試不同的有效零件
7. 嘗試破壞它。 找出對齊失敗的位置。

如果對齊不能可靠跟蹤，請立即修復。如果您繼續進行下一步，花時間設定檢測區域和訓練 AI，然後才發現對齊不可靠，您將不得不返工重做所有工作。這就是瀑布式流程的弊端。

2D 侷限性（重要須知）

對齊器僅在 2D 中工作：即相機所看到的平面。它可以處理：

• 左右移動
• 上下移動
• 旋轉（在平面上旋轉）
• 輕微的尺寸變化（如果啟用了 Scale Invariant）

它無法處理：

• 翹曲或彎曲的零件
• 朝向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，改用具有位置不變性訓練的分割器（segmenter）。

何時跳過對齊器

您仍然需要捕獲模板影象（系統必需），但在以下情況下可以切換 Skip Aligner：

• 您的零件處於精密夾具中，移動量小於 1-2 個畫素
• 您使用機械定位，可保證精確定位
• 您使用的分割器不需要位置跟蹤

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，然後清除噪聲
旋轉範圍	大多數應用使用 ±180°	零件方向已知 → 縮小範圍
置信度	0.6-0.9	匹配錯誤 → 提高。漏檢有效零件 → 降低
Scale invariant	除非需要，否則關閉	零件距相機距離不一 → 啟用

對齊故障排除

常見對齊問題與修復方法

問題	可能原因	修復方法
ROI 不隨零件移動	Skip Aligner 已啟用，或沒有模板區域	禁用 skip；新增模板區域
對齊來回抖動	僅有單個區域，或區域彼此過於接近	在相對兩側新增 2-3 個相距較遠的區域
置信度始終接近 0%	區域內沒有可用的邊緣	將區域移至具有強烈、清晰邊緣的特徵處
匹配到錯誤目標	特徵不夠獨特，閾值過低	選擇更具區分度的特徵；提高置信度閾值
對部分零件有效，對其他零件失效	區域放置在零件之間存在差異的特徵上	將區域移至通用特徵（機加工邊緣、孔位）

對齊檢查清單

繼續之前，請確認：

• 模板影象採集自完好、無缺陷的零件
• 在強烈、穩定的特徵上放置了 2-3 個模板區域
• 各區域在零件上儘可能分散放置
• 使用 Ignore 工具清理了雜亂邊緣
• 靈敏度調整到足夠低以避免噪聲，足夠高以使特徵呈現穩定的綠色
• 已設定旋轉範圍和置信度閾值
• 已測試 Live Preview；對齊在所有位置均能跟蹤零件

對齊工作正常？繼續前往 第 3 步：檢測區域。