把次像素邊緣的重複性與偏差分開測試

本測試要回答的問題

顯示出很多位小數，描述的是輸出解析度，而不是精度。要把固定工件重複性、重新放置帶來的變化，以及相對獨立參考的誤差分開評估。

這是一份與廠商無關的現場調機方法。更改任何設定之前，請先查閱所用具體型號的相機、鏡頭、感測器或控制器手冊。文中的數值範例表為假設資料，既不是 Deyi Vision 的量測結果，也不是產品規格。

前置條件

使用穩定的邊緣、經過驗證的像素比例，以及不確定度已知的參考尺寸。保持相同的邊緣極性和 ROI；避免飽和的過渡區和不受控的銳化。

在收集重複性資料之前，先寫明被測尺寸、邊緣極性、區域和允許的工件擺放方式。次像素座標是內插得到的估計值，並不能證明具有同等的物理精度。固定工件重複性要與重新裝載帶來的變化、以及相對獨立參考的偏差分開。在最初的固定工件測試中，不應帶入不穩定的參考治具或變化的對焦；但在之後的應用驗證中，則要納入允許範圍內的裝載和高度變化。

測試台與紀錄

準備原始影像儲存、固定治具和一個參考標準件。記錄光圈、對焦、照明、邊緣濾波、內插方法和演算法版本。

準備一個已表徵的參考件（其數值和不確定度有書面記載）、穩定的治具和原始影像留存。記錄像素比例、校正編號、邊緣擷取設定、照明、對焦以及所報告的具體尺寸。除顯示的輸出之外，還要儲存未經四捨五入的結果。說明邊緣點是如何彙總成該尺寸的；即使相機影像沒有變化，更改濾波、擬合長度或異常點處理，也可能改變結果。

執行測試

1. 在不移動標準件的前提下擷取 100 個靜止影格，並匯出未經四捨五入的量測值。
2. 把標準件重新放置 30 次，每次放置都獨立記錄。
3. 將平均長度與參考值比較；固定測試與重新放置測試的分布要分開。
4. 在視野角落和允許的高度極值處重複，且不重新調整邊緣演算法。

不觸碰工件，擷取靜止序列，同時檢查結果分布和有代表性的邊緣剖面。然後取下並重新裝載工件，按預定的操作人員或工件取放流程，單獨完成放置序列。在關鍵的視野位置和允許的高度上重複。保留每次的工件位姿和檔案識別碼，以便把測得尺寸的偏移追溯到裝載、局部比例或邊緣行為，而不是僅僅歸結為雜訊。

假設範例表

假設固定工件的離散程度為 0.06 px，比例為 0.025 mm/px，得到標準差 0.0015 mm。均值 10.010 mm 相對參考值 10.000 mm，偏差為 +0.010 mm：良好的重複性可以與不可接受的偏差並存。

s_mm = s_pixels * object_scale
0.06 px * 0.025 mm/px = 0.0015 mm
bias = mean - reference = 10.010 - 10.000 = +0.010 mm
repeatability != accuracy

由像素換算得到的假設標準差，描述的是固定的量測序列；而與參考值之差，是該條件下偏差的估計值。標準差小，並不能抵消偏差判定準則不合格這一結果。在判斷偏差是否顯著之前，要把參考不確定度和任何修正與偏差進行比較。計算波動之前，不要先對個別量測值四捨五入；也不要在未說明合併後母體的前提下，合併固定工件與重新裝載的結果。

測試流程

解讀佐證

用對比圖，把重複性和與參考的一致程度並排呈現出來。檢查最不穩定的幾次擷取附近的邊緣剖面，看是否存在對比度變化、反光或閾值交叉位置的變化。如果擬合的邊緣跨越了彎曲的幾何形狀，要核實擬合模型所代表的是預期的基準。對錯誤幾何特徵所做的可重複估計，在統計上可能看起來很出色，卻不適用於所報告的尺寸。

故障排除

• 重複性好但存在偏差的結果，提示比例、參考件、閾值或光學幾何方面存在誤差。
• 只在重新放置後才出現的波動，提示對治具/高度敏感；不要把它歸為感測器雜訊。

週期性的波動可能跟隨照明或設備振動；在修改邊緣演算法之前，先把原始剖面與擷取順序對照起來看。隨裝載而變的偏差，提示對位姿、高度或基準敏感。隨角落而變的偏差，提示存在局部比例或校正方面的影響。如果結果只在四捨五入或匯出之後才發生跳動，應檢查資料路徑。增加顯示的小數位數，無法修正上述任何一種機制，也不應拿它作為驗收的理由。

驗收與交接

分別設定重複性、重新放置和偏差的限值，其中要計入參考不確定度。如果範例中的偏差限值為 0.005 mm，那麼即使重複性可能通過，這個結果也不合格。保留所有未經四捨五入的觀測值。

將原始檔案、設定、樣品標識和判定限值一併歸檔。請參照下方相關的產品指南與準備指南，與 Deyi Vision 討論已有書面記載的需求。

用新的參考件和新的放置序列，在聲明的工作範圍內驗證未改動的量測配方。分別對照各自事先聲明的限值，評估固定工件重複性、重新裝載帶來的變化和參考誤差。在計量審查中，要納入參考不確定度和相關的應用影響。只有同時具備原始結果、幾何定義和修正策略，才可放行該量測；光學、校正、邊緣配方或治具發生變化後，要重複驗證。