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硬件视觉调度时序图
概述
本文档描述了硬件视觉调度系统的完整时序流程，展示了从调度车托料完成到最终调度至立锯的全过程。
时序流程图
flowchart TB
%% 初始阶段
A[调度车托料完成]
%% 视觉定位阶段
A --> B[上位机发送取中拍照指令]
B --> B1[侧面相机计算对中坐标]
B1 --> C[等待中心坐标结果]
C --> D[写入下位机顶中坐标<br/>顶针对中顶料]
%% 物理定位阶段
D --> E[顶料至预定位置<br/>上位机发送扫描指令至下位机]
%% 并行分支:三方同时执行
E --> F[上位机等待扫描完成指令<br/>下位机扫描完成]
E --> G[下位机硬触发视觉相机扫描动作]
E --> G1[发送原木长度与顶针至原木端面预留长度至视觉算法<br/>推送工单信息: 规格\等级...]
%% 视觉算法处理
G --> G2[视觉算法]
G1 --> G2
G2 --> H[等待视觉算法结果]
%% 算法结果分支
H --> H1[建模完成]
H --> H2[算法完成]
%% 四路汇聚
F --> I[返回视觉算法数据<br/>写入下位机算法旋转角度]
G --> I
H1 --> I
H2 --> I
%% 后续流程
I --> J[下位机执行旋转完成切割角度旋转]
J --> K[调度车取料<br/>写入算法规划图]
K --> L[下发调度指令<br/>调度至立锯]
%% 超时重试机制(非主流程)
C -.->|超时| C_retry[超时重试]
C_retry -.-> C
E -.->|超时| E_retry[超时重试]
E_retry -.-> E
F -.->|超时| F_retry[超时重试]
F_retry -.-> F
H2 -.->|超时| H_retry[超时重试]
H_retry -.-> H
流程说明
1. 初始阶段
- 调度车托料完成: 系统开始进入视觉调度流程
2. 视觉定位阶段
- 上位机发送取中拍照指令: 启动视觉系统进行中心定位
- 等待中心坐标结果: 等待视觉算法处理结果，支持超时重试机制
3. 物理定位阶段
- 写入下位机顶中坐标并顶料至线扫位置: 将获取的中心坐标传递给下位机，同时执行物理定位
4. 视觉扫描阶段
- 视觉扫描到达线扫速度并发送扫描指令: 系统准备进行线扫描并启动扫描流程，支持超时重试
- 上位机等待扫描完成指令并写入下位机: 等待扫描完成信号并将完成指令传递给下位机，支持超时重试（三方并行执行）
- 视觉相机硬触发扫描动作: 视觉相机执行硬件触发扫描操作，采集视觉数据（与上位机等待和算法处理并行执行）
- 等待视觉算法处理: 视觉算法处理扫描数据，支持超时重试（与上位机等待和相机触发并行执行）
5. 数据处理与旋转阶段
- 返回视觉数据并写入算法旋转角度: 算法处理完成，返回结果并将旋转角度传递给下位机
- 下位机执行旋转完成旋转: 执行物理旋转操作直至完成
6. 调度执行阶段
- 调度车取料并写入算法规划图: 调度车取走已处理的物料，同时将算法规划结果写入系统
- 下发调度指令并调度至立锭: 发送调度执行指令并完成最终的调度至立锯操作
关键特性
- 超时重试机制: 在关键步骤（中心坐标获取、视觉扫描、扫描完成、视觉算法）设置了超时重试机制，确保系统稳定性
- 三方并行执行: “上位机等待扫描完成指令”、“视觉相机硬触发扫描动作”和“等待视觉算法”为三方并行执行，提高执行效率
- 分阶段执行: 整个流程分为视觉定位、物理定位、视觉扫描、旋转调整和调度执行五个主要阶段
- 算法集成: 深度集成视觉算法，实现自动化的坐标定位和旋转角度计算
注意事项
- 每个阶段的执行都依赖于前一阶段的成功完成
- 超时重试机制需要合理设置重试次数和超时时间
- 视觉算法的准确性直接影响整个调度流程的效果
- 上位机与下位机之间的通信稳定性至关重要
- "上位机等待扫描完成指令"、"视觉相机硬触发扫描动作"和"等待视觉算法"是三方并行执行的，需要做好同步协调
TCP请求上位机数据接口
接口概述
硬件视觉调度系统通过TCP协议与上位机进行数据交互，支持多种动作类型的请求处理。
通用请求格式
{
"id": "req001",
"action": "test",
"data": {
"message": "hello server",
"param1": "value1"
},
"timestamp": 1705123456789
}
请求参数说明
| 参数 | 类型 | 必填 | 说明 |
|---|---|---|---|
| id | string | 是 | 请求唯一标识符 |
| action | string | 是 | 动作类型，决定具体的处理逻辑 |
| data | object | 否 | 请求数据，根据不同action有不同结构 |
| timestamp | number | 否 | 请求时间戳（毫秒） |
支持的动作类型
1. midpoint_coordinate - 视觉写入侧面对中坐标
功能说明： 用于将视觉系统获取的原木端面对中坐标写入下位机，为后续的顶针定位操作提供准确的坐标参考。
调用方法： s.hardwareController.WriteVisionPinCoordinate()
请求示例：
{
"id": "req001",
"action": "midpoint_coordinate",
"data": {
"left_x": 100.5,
"left_y": 200.3,
"right_x": 300.7,
"right_y": 150.8
},
"timestamp": 1705123456789
}
data参数说明：
| 参数 | 类型 | 必填 | 说明 |
|---|---|---|---|
| left_x | float64 | 是 | 左侧X坐标 |
| left_y | float64 | 是 | 左侧Y坐标 |
| right_x | float64 | 是 | 右侧X坐标 |
| right_y | float64 | 是 | 右侧Y坐标 |
响应示例：
{
"id": "req001",
"success": true,
"data": {
"message": "视觉顶针坐标写入成功",
"coordinates": {
"left_x": 100.5,
"left_y": 200.3,
"right_x": 300.7,
"right_y": 150.8
}
},
"timestamp": 1705123456789
}
2. scan_completed - 视觉扫描完成
功能说明： 用于通知系统视觉扫描已完成，触发硬件控制器将M106寄存器设置为true，标记扫描流程的完成。
调用方法： s.hardwareController.ProcessVisionScanComplete()
寄存器操作： 将M106寄存器设置为true
请求示例：
{
"id": "req002",
"action": "scan_completed",
"timestamp": 1705123456789
}
说明： 此动作不需要data参数，用于通知系统视觉扫描已完成。系统接收到此请求后会自动将M106寄存器设置为true。
响应示例：
{
"id": "req002",
"success": true,
"data": {
"message": "视觉扫描完成处理成功",
"action": "scan_completed",
"register": "M106=true"
},
"timestamp": 1705123456789
}
3. algorithm_coordinates - 算法坐标和旋转角度
功能说明： 用于处理视觉算法计算得出的最终坐标和旋转角度,将这些数据传递给下位机进行物理旋转操作。
调用方法： s.hardwareController.ProcessVisionScanCoordinate()
参数处理： 将坐标数据构建为[4]float32数组，旋转角度转换为float32
请求示例：
{
"id": "req003",
"action": "algorithm_coordinates",
"data": {
"left": [120.5, 120.5, 86.12],
"right": [160.8, 124.5, 17.2],
"rotation_angle": 15.5
},
"timestamp": 1705123456789
}
data参数说明：
| 参数 | 类型 | 必填 | 说明 |
|---|---|---|---|
| left | float64 | 是 | 左侧锯路坐标 |
| right | float64 | 是 | 右侧锯路坐标 |
| rotation_angle | float64 | 是 | 旋转角度（度） |
响应示例：
{
"id": "req003",
"success": true,
"data": {
"message": "视觉算法坐标处理成功",
"coordinates": {
"left": [120.5,32.4],
"right": [160.8,12]
},
"rotation_angle": 15.5
},
"timestamp": 1705123456789
}
4. center_photo_taking - 视觉取中拍照命令下发
功能说明： 用于下发视觉取中拍照命令，指定需要拍照的原木ID，触发视觉系统进行中心定位拍照操作。
请求示例：
{
"id": "",
"action": "center_photo_taking",
"data": {
"left": {
"x": 55050,
"y": 32849,
"z": 0
},
"right": {
"x": 55050,
"y": 32849,
"z": 0
},
"wood_id": "WOOD_20251103_162602_004_2ace914e"
},
"timestamp": 1762158362326
}
data参数说明：
| 参数 | 类型 | 必填 | 说明 |
|---|---|---|---|
| wood_id | string | 是 | 原木唯一标识ID |
响应示例：
{
"id": "",
"success": true,
"data": {
"message": "视觉取中拍照命令下发成功",
"wood_id": "WOOD_20251102_094718_004_8b369a99"
},
"timestamp": 1762048038500
}
5. order_info - 工单信息下发
功能说明： 用于下发工单信息至视觉系统，包含工单编号、规格和原木ID等关键信息，为后续的加工流程提供数据支持。
请求示例：
{
"id": "",
"action": "order_info",
"data": {
"grade": "等级A",
"has_bark": true,
"order_sn": "SO20251101000002",
"order_spec": "11*12*12",
"wood_id": "WOOD_20251103_162602_004_2ace914e"
},
"timestamp": 1762158534297
}
data参数说明：
| 参数 | 类型 | 必填 | 说明 |
|---|---|---|---|
| order_sn | string | 是 | 工单编号 |
| order_spec | string | 是 | 工单规格（格式：厚宽长） |
| wood_id | string | 是 | 原木唯一标识ID |
| grade | string | 否 | 原木等级 |
| has_bark | bool | 否 | 是否有 bark （带树皮） |
响应示例：
{
"id": "",
"success": true,
"data": {
"message": "工单信息下发成功",
"order_sn": "SO20251101000002",
"order_spec": "11*12*12",
"wood_id": "WOOD_20251102_094814_007_e5337aa2"
},
"timestamp": 1762048153709
}
错误响应格式
当请求处理失败时，系统会返回错误响应：
{
"id": "req001",
"success": false,
"error": "错误描述信息",
"timestamp": 1705123456789
}
常见错误类型
- 请求解析失败:
"请求解析失败: invalid JSON format" - 硬件控制器未初始化:
"硬件控制器未初始化" - 缺少必要数据:
"缺少坐标数据"或"缺少坐标和角度数据" - 数据格式错误:
"坐标数据格式错误，需要left_x, left_y, right_x, right_y字段" - 硬件操作失败:
"写入视觉顶针坐标失败: [specific error]"
接口使用注意事项
- 数据格式：所有请求必须是有效的JSON格式，系统会自动清理前后空白字符和换行符
- 坐标精度：坐标值支持float64精度，系统内部会转换为float32处理
- 硬件控制器：所有涉及硬件操作的接口都需要硬件控制器已正确初始化
- 请求ID：建议使用唯一的请求ID，便于追踪和调试，系统会在响应中返回相同ID
- 超时处理：建议客户端设置合理的超时时间，特别是涉及硬件操作的请求
- 错误处理：客户端应当处理所有可能的错误响应，包括JSON解析错误、硬件操作失败等
- 日志记录：系统会记录所有请求的处理过程，包括成功和失败情况，方便问题排查
- 并发处理：系统支持并发处理多个请求，但建议按照时序发送相关请求