Vision OTA - 工业视觉检测系统

WPF工业视觉检测系统，双工位（面阵+线扫）独立运行。

技术栈

• 语言: C#
• 框架: .NET Framework 4.8
• UI: WPF (MVVM)
• 视觉: 海康 VisionMaster
• 相机: 度申 SDK
• PLC: 欧姆龙 FINS/TCP

项目架构

VisionOTA/
├── src/
│   ├── VisionOTA.Main/              # WPF主程序
│   │   ├── Views/                   # 视图层
│   │   ├── ViewModels/              # 视图模型层
│   │   ├── Controls/                # 自定义控件
│   │   ├── Converters/              # 值转换器
│   │   └── Themes/                  # 主题样式
│   │
│   ├── VisionOTA.Core/              # 核心业务层
│   │   ├── Interfaces/              # 服务接口
│   │   ├── Models/                  # 业务模型
│   │   └── Services/                # 业务服务
│   │
│   ├── VisionOTA.Hardware/          # 硬件通讯层
│   │   ├── Camera/                  # 相机控制
│   │   ├── Plc/                     # PLC通讯
│   │   └── Vision/                  # 视觉处理
│   │
│   ├── VisionOTA.Infrastructure/    # 基础设施层
│   │   ├── Config/                  # 配置管理
│   │   ├── Logging/                 # 日志系统
│   │   ├── Permission/              # 权限管理
│   │   └── Storage/                 # 存储服务
│   │
│   └── VisionOTA.Common/            # 公共组件
│       ├── Constants/               # 常量定义
│       ├── Events/                  # 事件聚合器
│       ├── Extensions/              # 扩展方法
│       └── Mvvm/                    # MVVM基础类
│
└── Config/                          # 配置文件目录

核心文件说明

VisionOTA.Main（主程序）

Views（视图）

文件	说明
MainWindow.xaml	主界面，包含工位显示、统计、状态栏
CameraSettingsWindow.xaml	相机设置，双工位相机配置和预览
PlcSettingsWindow.xaml	PLC设置，地址配置和连接测试
VisionMasterSettingsWindow.xaml	算法设置，VisionMaster方案加载和调试
LogWindow.xaml	日志查看，支持模块筛选
LoginWindow.xaml	登录界面
UserManagementWindow.xaml	用户管理

ViewModels（视图模型）

文件	说明
MainViewModel.cs	主界面逻辑，管理工位状态和检测流程
StationViewModel.cs	工位通用ViewModel，封装相机控制和统计
CameraSettingsViewModel.cs	相机设置逻辑
PlcSettingsViewModel.cs	PLC设置逻辑
PlcAddressViewModel.cs	PLC地址项ViewModel，用于动态绑定
LogViewModel.cs	日志查看逻辑，支持模块筛选
LoginViewModel.cs	登录逻辑

Controls（自定义控件）

文件	说明
ZoomableImageControl.xaml	可缩放图像控件，支持鼠标滚轮缩放、拖拽平移、十字准线

VisionOTA.Core（核心业务）

文件	说明
InspectionService.cs	检测服务，协调相机、视觉、PLC完成检测流程
StatisticsService.cs	统计服务，管理各工位的OK/NG计数
ImageStorageService.cs	图片存储服务，循环存储和NG保存

VisionOTA.Hardware（硬件层）

Camera（相机）

文件	说明
ICamera.cs	相机接口定义
DushenCameraBase.cs	度申相机基类
DushenAreaCamera.cs	面阵相机实现（工位1）
DushenLineCamera.cs	线扫相机实现（工位2）
CameraFactory.cs	相机工厂，根据配置创建相机实例

Plc（PLC通讯）

文件	说明
IPlcCommunication.cs	PLC通讯接口
OmronFinsCommunication.cs	欧姆龙FINS/TCP协议实现
MockPlc.cs	模拟PLC，用于离线测试

Vision（视觉处理）

文件	说明
IVisionProcessor.cs	视觉处理器接口
VisionMasterProcessor.cs	VisionMaster实现，包含方案管理器单例
MockVisionProcessor.cs	模拟处理器，用于离线测试

VisionOTA.Infrastructure（基础设施）

Config（配置）

文件	说明
ConfigManager.cs	配置管理器，统一加载和保存配置
CameraConfig.cs	相机配置模型
PlcConfig.cs	PLC配置模型
VisionConfig.cs	视觉配置模型

Logging（日志）

文件	说明
FileLogger.cs	文件日志，按模块分文件存储
LogExtensions.cs	日志扩展方法

Permission（权限）

文件	说明
PermissionService.cs	权限服务，三级权限管理
PermissionLevel.cs	权限级别枚举

VisionOTA.Common（公共组件）

Mvvm

文件	说明
ViewModelBase.cs	ViewModel基类，实现INotifyPropertyChanged
RelayCommand.cs	命令实现
CommandFactory.cs	命令工厂，简化命令创建
ObservableObject.cs	可观察对象基类

Events

文件	说明
EventAggregator.cs	事件聚合器，跨模块通信

功能特性

• 双工位检测: 工位1(面阵) + 工位2(线扫) 独立运行
• 图案匹配: 检测产品图案，输出匹配角度
• PLC通讯: 欧姆龙 FINS/TCP 协议，输出角度和结果
• 三级权限: 操作员/工程师/管理员
• 数据统计: 各工位独立统计，支持导出
• 图片存储: 最近图片循环存储，NG单独保存
• 模块化日志: 不同模块保存到不同日志文件

配置文件

Config/
├── CameraConfig.json   # 相机参数（曝光、增益、触发模式）
├── PlcConfig.json      # PLC地址配置（可在界面编辑）
├── VisionConfig.json   # 算法配置（方案路径、流程名称）
├── SystemConfig.json   # 系统参数
└── Users.json          # 用户账户

开发中遇到的问题及解决方案

1. VisionMaster加载方案时UI卡住

问题: 点击"加载方案"按钮后界面卡死，底部一直显示"正在加载方案..."

原因:

• VmSolution.Load() 是耗时操作，在UI线程执行会阻塞界面
• SetRotationAngleFromPlc() 中使用 .Result 同步等待异步操作，阻塞了UI线程，导致 Dispatcher.BeginInvoke 的委托无法执行

解决方案:

// 1. 使用 Task.Run 将耗时操作放到后台线程
await Task.Run(() => {
    VmSolution.Load(solutionPath);
});

// 2. 将同步方法改为异步，避免 .Result 阻塞
private async Task SetRotationAngleFromPlcAsync()
{
    await Task.Run(async () => {
        var connected = await plc.ConnectAsync();  // 不用 .Result
        var value = await plc.ReadFloatAsync(address);
    });
}

// 3. 在加载方案时不等待PLC操作，让其后台执行
_ = SetRotationAngleFromPlcAsync();

2. VisionMaster状态灯不亮

问题: 算法加载成功后，主界面的算法状态灯没有变绿

原因: 加载方案后没有发布 ConnectionChangedEvent 事件

解决方案:

// 在方案加载成功后发布事件
EventAggregator.Instance.Publish(new ConnectionChangedEvent
{
    DeviceType = "Vision",
    DeviceName = "VisionMaster",
    IsConnected = true
});

3. 切换方案时卡住

问题: 在已加载方案的情况下，重新选择方案加载会卡住

原因: 检查旧方案是否加载时使用了窗口内的局部变量 _isSolutionLoaded，而方案可能是由 InspectionService 在启动时加载的

解决方案:

// 改为检查 VmSolution.Instance 而非局部变量
if (VmSolution.Instance != null)
{
    VmSolution.Instance.CloseSolution();
}

4. 相机设置界面按钮过多

问题: 每个工位有7个按钮，界面显得拥挤

解决方案:

• 合并互斥按钮：连接/断开 → 1个切换按钮，采集/停止 → 1个切换按钮
• 按钮文字动态变化：根据状态显示"连接"或"断开"
• 使用分隔符分组：连接控制 | 采集控制 | 工具按钮

public string ConnectionButtonText => IsConnected ? "断开" : "连接";
public ICommand ToggleConnectionCommand { get; }

5. 代码重复问题

问题: CameraSettingsViewModel 和 MainViewModel 中工位相关代码大量重复

解决方案:

• 提取 StationViewModel 封装工位通用逻辑（相机控制、统计数据）
• 提取 PlcAddressViewModel 封装PLC地址项
• 使用组合代替继承，减少代码量约50%

6. 日志混乱

问题: 所有模块的日志都写入同一个文件，难以定位问题

解决方案:

// 按日期和模块分文件存储
// logs/2024-01-15/All.log      - 所有日志
// logs/2024-01-15/Camera.log   - 相机模块
// logs/2024-01-15/PLC.log      - PLC模块
// logs/2024-01-15/Vision.log   - 视觉模块

public void Log(LogLevel level, string message, string category)
{
    var module = GetModuleFromCategory(category);
    WriteToFile($"logs/{date}/All.log", message);
    WriteToFile($"logs/{date}/{module}.log", message);
}

开发环境

• Visual Studio 2019/2022
• .NET Framework 4.8
• VisionMaster SDK 4.x
• 度申相机 SDK

许可证

私有项目