Field Calibration 是什麼？
示意圖｜VSK 製
Field Calibration（現場校正）是工業視覺量測流程必備的第一步：把相機影像的「pixel 座標」對應到「實際世界座標（mm / μm）」。
沒校正前：「工件邊緣在 pixel (250, 380)」 — 工程師不知道實際是幾 mm。
校正後：「工件邊緣在 (12.50 mm, 18.40 mm)」 — 可直接量測尺寸、距離、面積。
為什麼必須校正？
1. 像素 ↔ 實際單位轉換
- 不同鏡頭 / 工作距離 → 1 pixel 代表的實際距離不同
- 校正後才能讀「mm」而不是「pixel」
2. 修正鏡頭畸變
- 鏡頭都有桶形 / 枕形畸變（影像邊緣彎曲）
- 校正建立畸變模型 → 修正
3. 修正相機歪斜
- 相機跟工件未絕對垂直 → 透視變形
- 校正後修正歪斜
4. 多攝機座標統一
- 多個相機 → 各自影像座標
- 校正後統一到全域座標系（讓機械手臂能讀）
校正流程：使用 校正板（Checkerboard / Dot Grid）
- 拍攝校正板 — 一塊已知尺寸的方格 / 圓點板（如 10 × 10 mm 方格）
- 演算法偵測 — Cognex Calibration Wizard 自動找方格中心 / 圓點
- 計算轉換矩陣 — 從 pixel 座標 → mm 座標的轉換公式
- 儲存校正檔 — In-Sight 內部存校正參數
精度：可達 ±0.01 mm 級（用標準 Cognex 校正板 + 12MP 相機）。
Cognex Calibration 工具
Cognex In-Sight Explorer 內建 Calibration Wizard：
| 校正類型 | 用途 |
|---|---|
| N-Point Calibration | 簡單 4-9 個校正點，最基礎 |
| Checkerboard | 完整方格校正板（最準） |
| Dot Grid | 圓點校正板（替代方格） |
| Hand-Eye Calibration | 機械手臂手眼校正（相機 ↔ 手臂座標） |
選擇順序：精度需求高 → Checkerboard；機械手臂應用 → Hand-Eye。
手眼校正（Hand-Eye Calibration）
機械手臂視覺引導的關鍵：把相機「看到的位置」對應到機械手臂「能去的位置」。
手眼校正 2 種模式：
| 模式 | 相機安裝 | 應用 |
|---|---|---|
| Eye-in-Hand（相機裝在手臂上） | 跟著手臂移動 | 動態多角度檢測、Bin Picking |
| Eye-to-Hand（相機固定，手臂在視野內） | 不動 | 固定產線取放 |
Cognex 提供 Eye-in-Hand + Eye-to-Hand 完整校正工具。
校正失敗 3 大原因
❌ 校正板品質差
- 校正板印刷誤差 → 校正不準
- 解法：用 Cognex 原廠精度校正板（玻璃 + 雷射蝕刻）
❌ 校正板拍不清晰
- 燈光不足、對焦不準
- 解法：與實際拍工件相同光圈 / 工作距離 / 燈光下校正
❌ 校正點數不足
- 只用 4 個點 → 無法建畸變模型
- 解法：使用完整 Checkerboard（9 × 7 或更多）
校正頻率：多久重做一次？
| 場景 | 頻率 |
|---|---|
| 機台未移動 / 不換鏡頭 | 永久不需重校（除非精度漂移） |
| 換相機 / 鏡頭 | 必須重校 |
| 換工作距離 | 必須重校 |
| 高精度應用（μm 級） | 每月驗證一次 |
| 一般工業應用 | 每季驗證一次 |
工程師常見問題
Q1：校正多久時間？
A：In-Sight Explorer Calibration Wizard 30 分鐘上手。實際校正 5-10 分鐘。手眼校正較複雜，1-2 小時。
Q2：校正板要多大？
A：校正板佔 FOV 70-90%。FOV = 100 mm → 校正板 70-90 mm。太小校正精度不足。VSK 提供標準校正板。
Q3：校正失敗影響什麼？
A：
- 量測有系統誤差（每次都偏 0.05-0.5 mm）
- 機械手臂取放錯位（取不到、撞工件）
- OCR 字元位置偏差
對量測 / 機械手臂應用，校正不準等於系統不可用。
Q4：能跨機型用同一個校正檔嗎？
A：不能。校正含相機 sensor 特性、鏡頭畸變、安裝角度 — 每個機台組合都要獨立校正。
想做精準校正？
VSK 提供完整校正服務：
- 校正板提供 — Cognex 原廠精度校正板（玻璃雷射蝕刻）
- 現場校正 — VSK 工程師到廠校 + 教學
- 手眼校正 — 機械手臂視覺引導完整校正
- 校正驗證 — 量測重複精度測試報告
請告訴 VSK 精度需求 + 機型 + 是否含機械手臂，VSK 工程師評估後會盡快與您聯繫。
資料來源 References
- Cognex In-Sight — Calibration（support.cognex.com）
- 技術重點：用已知幾何的校正靶（點陣 / 棋盤格）拍攝 → 建立像素座標到實際尺寸（mm）的映射，並修正鏡頭畸變與透視；量測結果才有真實單位、跨機可比。