[XP.Hardware.MotionControl] 新增 CoordinateCompensation.md:完整描述载物台坐标系补偿功能(坐标模型、像素到 mm 换算、Replace/Accumulate 记录模式与示例、接口说明、调用流程、边界注意事项、源码位置)

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QI Mingxuan
2026-07-28 18:58:22 +08:00
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commit 41e056f85c
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@@ -46,7 +46,20 @@
<!-- SwingRadius: Pivot 到探测器感光面中心的距离,为 0 时退化为无摆动模型 --> <!-- SwingRadius: Pivot 到探测器感光面中心的距离,为 0 时退化为无摆动模型 -->
<!-- SwingRadius: Distance from Pivot to detector active area center, 0 = no swing model --> <!-- SwingRadius: Distance from Pivot to detector active area center, 0 = no swing model -->
<add key="MotionControl:Geometry:SwingRadius" value="0" /> <add key="MotionControl:Geometry:SwingRadius" value="0" />
<!-- 探测器像素物理尺寸(mm),用于像素→载物台距离换算及坐标系补偿:mmPerPixel = PixelSize / M -->
<!-- Detector pixel physical size (mm), for pixel-to-stage mapping and coordinate compensation -->
<add key="MotionControl:Geometry:DetectorPixelSizeX" value="0.139" />
<add key="MotionControl:Geometry:DetectorPixelSizeY" value="0.139" />
<!-- 像素方向系数(+1 或 -1):对齐图像像素坐标方向与载物台运动方向 -->
<!-- Pixel direction coefficients (+1 or -1): align image pixel direction with stage movement -->
<add key="MotionControl:Geometry:PixelDirectionX" value="1" />
<add key="MotionControl:Geometry:PixelDirectionY" value="-1" />
<!-- 运行参数 | Runtime parameters --> <!-- 运行参数 | Runtime parameters -->
<add key="MotionControl:PollingInterval" value="100" /> <add key="MotionControl:PollingInterval" value="100" />
<add key="MotionControl:DefaultVelocity" value="500" /> <add key="MotionControl:DefaultVelocity" value="100" />
<!-- 射线源与探测器Z轴联动配置 | Source-Detector Z-axis linkage config -->
<add key="MotionControl:SourceDetectorZLinkage:Enabled" value="false" />
<add key="MotionControl:SourceDetectorZLinkage:TriggerThreshold" value="1.0" />
<add key="MotionControl:SourceDetectorZLinkage:SpeedPercent" value="100" />
</appSettings> </appSettings>
</configuration>
@@ -258,10 +258,32 @@ public class AnotherViewModel
} }
``` ```
### 6.1 两种用途辨析:点击居中 vs 坐标系补偿 | Click-to-Center vs Coordinate Compensation
`MoveStageByPixelOffset` 与坐标系补偿接口都基于相同的像素→mm 换算(内部统一由私有方法 `TryConvertPixelToStageMm` 计算),但用途不同:
| 用途 | 接口 | 是否记录补偿 | 说明 |
|------|------|--------------|------|
| 点击居中 | `MoveStageByPixelOffset(dx, dy)` | 否 | 用户点击图像某点,一次性把该点移到中心,不影响后续运动 |
| 坐标系补偿 | `ApplyPixelOffsetCompensation(dx, dy)` | 是 | 主框架坐标匹配后记录补偿并修正到位,后续定点运动可叠加补偿 |
坐标系补偿的完整说明见 `MotionControl_Design.md` 第 14 节与 `GUIDENCE.md` 第 11 节。
--- ---
## 7. 版本变更说明 | Change Log ## 7. 版本变更说明 | Change Log
### v2.12026-07-28
**新增坐标系补偿功能**
- **新增** `IMotionControlService` 坐标系补偿接口:`ApplyPixelOffsetCompensation``RecordPixelOffsetCompensation``GetStageCompensation``SetStageCompensation``ResetStageCompensation`
- **新增** `CompensationMode` 枚举(`Replace` 默认 / `Accumulate`
- **新增** `StageCompensationChangedEvent` 事件
- **变更** `MoveToTarget` / `MoveAllToTarget` 增加 `applyCompensation` 参数(默认 `false`),仅对 StageX/StageY 叠加补偿
- **重构** 将 `MoveStageByPixelOffset` 的像素→mm 换算抽为私有方法 `TryConvertPixelToStageMm`,供补偿接口复用(对外行为不变)
- 补偿功能复用现有几何配置,无需新增 App.config 参数
### v2.02026-07-01 ### v2.02026-07-01
**重大变更:从手动标定改为基于几何配置的直接计算** **重大变更:从手动标定改为基于几何配置的直接计算**
@@ -0,0 +1,280 @@
# 载物台坐标系补偿功能 | Stage Coordinate Compensation
> 文档版本:v1.0
> 创建日期:2026-07-28
> 适用模块:XP.Hardware.MotionControl
---
## 1. 功能概述 | Overview
在平面 CT 检测中,工件在载物台上的实际摆放位置常与程序假定的"名义位置"存在偏差。主框架通过图像坐标匹配可计算出工件当前的**像素偏移** `(dX, dY)`(可为负)。
坐标系补偿功能负责:
1. 将主框架传入的像素偏移换算为载物台的**物理位移(mm)**,记录为**补偿值**;
2. 执行修正移动,使工件对齐到位;
3. 后续任意"移动到名义位置"的指令,可选择**自动叠加**该补偿值,使工件在整个检测流程中持续对齐。
补偿值在软件启动时初始化为 `(0, 0)`
---
## 2. 坐标模型 | Coordinate Model
### 2.1 补偿值的本质
补偿值是载物台 `StageX / StageY` 坐标系上的一个**物理偏移向量(mm)**,表示"工件实际位置"与"程序名义位置"之间的差。
作用链条:
```
名义 home 位置 → 工件特征在图像里偏了 (dX, dY) 像素
↓ 按当前放大比换算
需要载物台移动 (stageDx, stageDy) mm 才能把特征移正
↓ 记录
补偿值 comp = (stageDx, stageDy)
↓ 后续
"移动到名义位置 P" → 实际目标 = P + comp,工件特征始终对齐
```
### 2.2 为什么存 mm 而非像素
像素偏移与放大比绑定,一旦放大比变化就失效;而**物理 mm 偏移代表工件的真实错位,与放大比无关**,在后续任何放大比下都成立。因此补偿值以 mm(Stage 坐标系)存储。
### 2.3 作用范围
补偿仅作用于 `StageX / StageY``SourceZ / DetectorZ / 旋转轴` 不参与补偿。
---
## 3. 像素 → mm 换算 | Pixel-to-mm Conversion
补偿的换算逻辑与 `MoveStageByPixelOffset` 一致,内部统一由私有方法 `TryConvertPixelToStageMm` 实现:
```
mmPerPixelX = DetectorPixelSizeX / M
mmPerPixelY = DetectorPixelSizeY / M
dxMm = dxPixels × mmPerPixelX × PixelDirectionX
dyMm = dyPixels × mmPerPixelY × PixelDirectionY
```
| 参数 | 来源 | 说明 |
|------|------|------|
| `DetectorPixelSizeX/Y` | App.config`MotionControl:Geometry:*`) | 探测器单像素物理尺寸(mm),由探测器规格书获取 |
| `PixelDirectionX/Y` | App.config | 对齐图像像素方向与载物台运动方向(+1 或 -1) |
| `M` | `GetCurrentGeometry()` 实时计算 | 当前放大倍率(FDD / FOD) |
换算失败的情形(返回失败结果):
- 探测器像素尺寸未配置(`DetectorPixelSizeX/Y <= 0`
- 当前放大倍率无效(`M` 为 NaN 或 `<= 0`
> 补偿功能**复用现有几何配置**,不引入新的 App.config 参数。
---
## 4. 记录模式 | Compensation Mode
补偿的记录方式由 `CompensationMode` 枚举控制:
| 模式 | 语义 | 适用场景 |
|------|------|----------|
| `Replace`(默认) | `comp = 本次换算值` | 每次都从同一名义参考位置测量、每位置只记录一次的**一次性对位** |
| `Accumulate` | `comp += 本次换算值` | 在同一位置**迭代修正残差**的闭环逼近 |
### 4.1 如何选择
判断标准是**主框架每次传入的 `dX, dY` 代表什么**
- 传入的是"**这次还差多少**"(残差/增量)→ 用 `Accumulate`
- 传入的是"**离名义原点一共差多少**"(绝对总量)→ 用 `Replace`
### 4.2 覆盖模式的重要前提
`ApplyPixelOffsetCompensation` 的移动为**相对移动**。覆盖模式假设"每次测量都从同一名义参考位置开始、每位置只调用一次"。
若在同一位置**连续多次**修正而不回到参考位置,覆盖模式只保证补偿值不累积,但相对移动会重复叠加,导致物理位置与补偿值不一致。此时应改用 `Accumulate`
### 4.3 累加 vs 覆盖示例
前提:`1 像素 = 0.01mm`(当前放大比下)。
**场景 A:闭环迭代残差(用 Accumulate)** —— 每轮都在当前位置重新测残差:
| 轮次 | 测得残差 | 换算 mm | 相对移动 | Accumulate comp | Replace comp |
|------|------|------|------|------|------|
| 第 1 轮 | +200px | +2.0mm | +2.0 | 2.0 ✓ | 2.0 |
| 第 2 轮 | +30px | +0.3mm | +0.3 | **2.3 ✓** | 0.3 ✗ |
| 第 3 轮 | +2px | +0.02mm | +0.02 | **2.32 ✓** | 0.02 ✗ |
台子实际总共走了 2.32mm,只有累加能记成真实总偏移。
**场景 B:绝对总量(用 Replace)** —— 每次都相对固定名义原点给出总偏移:
| 时刻 | 测得总偏移 | 换算 mm | Accumulate comp | Replace comp |
|------|------|------|------|------|
| 第 1 次 | +200px | +2.0mm | 2.0 | 2.0 ✓ |
| 第 2 次重测 | +205px | +2.05mm | 4.05 ✗ | **2.05 ✓** |
第 2 次的 205px 已包含第一次的 200px,累加会重复计入。
---
## 5. 接口说明 | API Reference
全部定义在 `IMotionControlService`(单例)。
| 方法 | 说明 |
|------|------|
| `ApplyPixelOffsetCompensation(dxPixels, dyPixels, mode = Replace)` | 换算像素→mm,按模式记录补偿,并以相对移动方式驱动 StageX/StageY 修正到位(记录 + 移动,一步完成) |
| `RecordPixelOffsetCompensation(dxPixels, dyPixels, mode = Replace)` | 仅换算并记录补偿,不移动(预览/仅计算) |
| `GetStageCompensation()` | 返回当前补偿值 `(Xmm, Ymm)` |
| `SetStageCompensation(xMm, yMm)` | 直接以物理量(mm)设置补偿值 |
| `ResetStageCompensation()` | 补偿值清零 |
| `MoveToTarget(axisId, target, speed = null, applyCompensation = false)` | 单轴定点移动;`applyCompensation = true` 时仅对 StageX/StageY 叠加补偿 |
| `MoveAllToTarget(targets, applyCompensation = false)` | 多轴联动移动;`applyCompensation = true` 时仅对字典中的 StageX/StageY 目标叠加补偿 |
### 5.1 补偿值生命周期
- 补偿值随软件运行保持,存储在 `MotionControlService` 单例中。
- **`HomeAll()` / `HomeAllAsync()` 回零不会清零补偿**,补偿的清零仅通过 `ResetStageCompensation()`
- 换工件、重新装夹时应由主框架显式调用 `ResetStageCompensation()`(覆盖模式下也可依赖新值直接冲掉旧值,但显式清零语义更明确)。
### 5.2 边界校验
`MoveToTarget` / `MoveAllToTarget` 叠加补偿后,**仍执行原有的 `Min/Max` 边界校验**。若补偿把目标推出行程范围,命令会被拒绝。
### 5.3 线程安全
补偿值以 `_compXmm / _compYmm` 字段存储,读写通过 `_compLock` 加锁保护,以应对轮询线程与 UI/命令线程的并发访问。
### 5.4 事件通知
补偿值被记录、设置或清零时,发布 `StageCompensationChangedEvent`
```csharp
public record StageCompensationData(double Xmm, double Ymm);
public class StageCompensationChangedEvent : PubSubEvent<StageCompensationData> { }
```
UI 可订阅该事件实时显示当前补偿量。
---
## 6. 典型调用流程 | Typical Usage
### 6.1 主框架:坐标匹配后记录并修正
```csharp
public class CoordinateMatcher
{
private readonly IMotionControlService _mc;
public CoordinateMatcher(IMotionControlService mc) => _mc = mc;
// 坐标匹配得到像素偏移后,一步完成"记录补偿 + 修正移动"(默认覆盖)
public void OnMatchCompleted(double dxPixels, double dyPixels)
{
var result = _mc.ApplyPixelOffsetCompensation(dxPixels, dyPixels);
if (!result.Success)
_log.Warn($"补偿失败:{result.ErrorMessage}");
}
// 同一位置迭代修正残差时,使用累加模式
public void OnResidualMatch(double dxPixels, double dyPixels)
{
_mc.ApplyPixelOffsetCompensation(dxPixels, dyPixels, CompensationMode.Accumulate);
}
}
```
### 6.2 其他类库:定点移动叠加补偿
```csharp
// 单轴:仅 StageX/StageY 生效
_mc.MoveToTarget(AxisId.StageX, 100.0, applyCompensation: true);
_mc.MoveToTarget(AxisId.StageY, 50.0, applyCompensation: true);
// 多轴联动一次性带补偿
_mc.MoveAllToTarget(new Dictionary<AxisId, double>
{
{ AxisId.StageX, 100.0 },
{ AxisId.StageY, 50.0 }
}, applyCompensation: true);
```
### 6.3 查询、设置与清零
```csharp
// 查询当前补偿值
var (compX, compY) = _mc.GetStageCompensation();
// 直接设置(如从历史记录恢复)
_mc.SetStageCompensation(1.25, -0.80);
// 换工件时清零
_mc.ResetStageCompensation();
```
### 6.4 订阅补偿变化事件
```csharp
eventAggregator.GetEvent<StageCompensationChangedEvent>()
.Subscribe(data =>
{
// 更新 UI 显示
CompensationText = $"补偿: X={data.Xmm:F4}mm, Y={data.Ymm:F4}mm";
}, ThreadOption.UIThread);
```
---
## 7. 点击居中 vs 坐标系补偿 | Click-to-Center vs Compensation
两者基于相同的像素→mm 换算,但用途不同:
| 用途 | 接口 | 是否记录补偿 | 说明 |
|------|------|--------------|------|
| 点击居中 | `MoveStageByPixelOffset(dx, dy)` | 否 | 用户点击图像某点,一次性把该点移到中心,不影响后续运动 |
| 坐标系补偿 | `ApplyPixelOffsetCompensation(dx, dy)` | 是 | 坐标匹配后记录补偿并修正到位,后续定点运动可叠加补偿 |
`MoveStageByPixelOffset` 保持原有行为不变,继续服务点击居中场景。
---
## 8. 边界与注意事项 | Edge Cases & Notes
| 情况 | 处理方式 |
|------|----------|
| 探测器像素尺寸未配置 | 换算失败,返回 `MotionResult.Fail`,不记录、不移动 |
| 当前放大倍率无效(NaN 或 ≤ 0) | 换算失败,返回 `MotionResult.Fail` |
| 补偿后目标越界 | 移动被 `Min/Max` 边界校验拒绝 |
| `SetStageCompensation` 传入 NaN/Infinity | 返回 `MotionResult.Fail`,补偿值不变 |
| 回零(HomeAll) | 补偿值**不变**,需显式 `ResetStageCompensation()` 清零 |
| 覆盖模式同位置连续修正 | 物理移动会重复叠加,应改用 `Accumulate` |
---
## 9. 相关代码位置 | Source Locations
| 内容 | 文件 |
|------|------|
| 补偿模式枚举 | `Abstractions/Enums/CompensationMode.cs` |
| 补偿变化事件 | `Abstractions/Events/StageCompensationChangedEvent.cs` |
| 接口定义 | `Services/IMotionControlService.cs`"坐标系补偿"区域) |
| 实现(含 `TryConvertPixelToStageMm``_compXmm/_compYmm``_compLock` | `Services/MotionControlService.cs`"坐标系补偿"区域) |
---
## 10. 关联文档 | Related Documents
| 文档 | 说明 |
|------|------|
| `MotionControl_Design.md` | 运动控制模块设计文档(第 14 节补偿设计) |
| `GUIDENCE.md` | 外部集成指南(第 11 节坐标系补偿) |
| `Calibration_README.md` | 像素-载物台映射子模块 |
| `GeometryWithDetectorSwing.md` | FOD/FDD/放大倍率几何计算模型 |
---
**最后更新 | Last Updated**: 2026-07-28
@@ -215,6 +215,38 @@ public class YourController
MotionResult result = _mc.MoveToSafePosition(); // 所有轴移动到配置的安全点 MotionResult result = _mc.MoveToSafePosition(); // 所有轴移动到配置的安全点
} }
// 坐标系补偿 | Coordinate compensation
// 主框架坐标匹配得到像素偏移 (dX, dY) 后,一步完成"记录补偿 + 修正移动"(默认覆盖模式)
// After coordinate matching, record compensation and perform corrective move in one step (Replace by default)
public void ApplyCompensation(double dxPixels, double dyPixels)
{
// 默认覆盖模式;同一位置迭代修正残差时用 CompensationMode.Accumulate
MotionResult result = _mc.ApplyPixelOffsetCompensation(dxPixels, dyPixels);
// 仅记录补偿、不移动(预览/仅计算)
_mc.RecordPixelOffsetCompensation(dxPixels, dyPixels);
// 查询当前补偿值(mm)
var (compX, compY) = _mc.GetStageCompensation();
// 换工件/维护时清零补偿(HomeAll 回零不会清补偿)
_mc.ResetStageCompensation();
}
// 定点移动并叠加补偿(仅 StageX/StageY 生效,补偿后仍过边界校验)
// Move to target with compensation (only StageX/StageY, boundary check still applies)
public void MoveWithCompensation()
{
_mc.MoveToTarget(AxisId.StageX, 100.0, applyCompensation: true);
var targets = new Dictionary<AxisId, double>
{
{ AxisId.StageX, 100.0 },
{ AxisId.StageY, 50.0 }
};
_mc.MoveAllToTarget(targets, applyCompensation: true);
}
// Jog 点动 | Jog // Jog 点动 | Jog
public void JogAxis() public void JogAxis()
{ {
@@ -371,6 +403,13 @@ public class YourMonitor
{ {
Console.WriteLine($"几何反算请求: SourceZ={data.SourceZTarget}, DetectorZ={data.DetectorZTarget}"); Console.WriteLine($"几何反算请求: SourceZ={data.SourceZTarget}, DetectorZ={data.DetectorZTarget}");
}, ThreadOption.UIThread); }, ThreadOption.UIThread);
// 载物台坐标系补偿变化(记录/设置/清零时触发)| Stage compensation changed
eventAggregator.GetEvent<StageCompensationChangedEvent>()
.Subscribe(data =>
{
Console.WriteLine($"补偿值: X={data.Xmm:F4}mm, Y={data.Ymm:F4}mm");
}, ThreadOption.UIThread);
} }
} }
``` ```
@@ -536,4 +575,55 @@ MotionResult result = _motionControlService.MoveToSafePosition();
--- ---
**最后更新 | Last Updated**: 2026-07-06 ## 11. 坐标系补偿 | Coordinate Compensation
用于将主框架坐标匹配得到的图像像素偏移换算为载物台物理补偿,并让后续定点运动自动叠加补偿,保持工件对齐。
### 11.1 补偿模型
- 补偿值以物理量 mm 存储(Stage 坐标系,放大比无关),初始 `(0,0)`
- 仅作用于 `StageX / StageY`,其余轴不补偿
- `HomeAll()` 回零**不会清零补偿**;仅 `ResetStageCompensation()` 显式清零
### 11.2 记录模式(CompensationMode
| 模式 | 语义 | 适用场景 |
|------|------|----------|
| `Replace`(默认)| `comp = 本次换算值` | 每次从同一名义参考位置测量、每位置只记录一次 |
| `Accumulate` | `comp += 本次换算值` | 在同一位置迭代修正残差 |
> `ApplyPixelOffsetCompensation` 的移动为相对移动。覆盖模式假设"同参考位置、每位置一次";同位置迭代修正请用 `Accumulate`,否则物理移动会重复叠加。
### 11.3 接口一览
| 方法 | 说明 |
|------|------|
| `ApplyPixelOffsetCompensation(dx, dy, mode = Replace)` | 记录补偿 + 执行相对修正移动 |
| `RecordPixelOffsetCompensation(dx, dy, mode = Replace)` | 仅记录补偿,不移动 |
| `GetStageCompensation()` | 获取当前补偿值 `(Xmm, Ymm)` |
| `SetStageCompensation(xMm, yMm)` | 直接以 mm 设置补偿值 |
| `ResetStageCompensation()` | 清零补偿(换工件/维护时调用) |
| `MoveToTarget(..., applyCompensation: true)` | 单轴定点移动叠加补偿(仅 StageX/StageY |
| `MoveAllToTarget(targets, applyCompensation: true)` | 多轴定点移动叠加补偿(仅 StageX/StageY |
### 11.4 调用示例
```csharp
// 主框架坐标匹配后:记录补偿并修正到位(默认覆盖)
_mc.ApplyPixelOffsetCompensation(dxPixels, dyPixels);
// 后续定点运动叠加补偿
_mc.MoveAllToTarget(new Dictionary<AxisId, double>
{
{ AxisId.StageX, 100 }, { AxisId.StageY, 50 }
}, applyCompensation: true);
// 换工件清零
_mc.ResetStageCompensation();
```
补偿值变化时发布 `StageCompensationChangedEvent`(见第 6 节)。补偿功能复用现有几何配置(`DetectorPixelSizeX/Y``PixelDirectionX/Y`),无需新增 App.config 参数。
---
**最后更新 | Last Updated**: 2026-07-28
@@ -309,7 +309,7 @@ Dz = Pz - R × cos(θ) = DetectorZ_abs + SwingPivotOffset - R × cos(θ)
| 参数 | 键名 | 默认值 | 单位 | 说明 | | 参数 | 键名 | 默认值 | 单位 | 说明 |
|------|------|--------|------|------| |------|------|--------|------|------|
| 轮询周期 | `MotionControl:PollingInterval` | 100 | ms | PLC 状态轮询周期,每个周期读取所有轴位置并重新计算几何参数 | | 轮询周期 | `MotionControl:PollingInterval` | 100 | ms | PLC 状态轮询周期,每个周期读取所有轴位置并重新计算几何参数 |
| 默认速度 | `MotionControl:DefaultVelocity` | 500 | - | 未指定速度时使用的默认运动速度 | | 默认速度 | `MotionControl:DefaultVelocity` | 100 | - | 未指定速度时使用的默认运动速度(代码默认 100 |
--- ---
@@ -152,6 +152,13 @@ PlcLinearAxis PlcRotaryAxis PlcSafetyDoor
- `ApplyGeometry(fod, fdd)` — 根据 FOD/FDD 反算并移动 - `ApplyGeometry(fod, fdd)` — 根据 FOD/FDD 反算并移动
- `GetCurrentGeometry()` — 获取当前 FOD/FDD/M - `GetCurrentGeometry()` — 获取当前 FOD/FDD/M
- `MoveStageByPixelOffset(dxPixels, dyPixels, executeMove)` — 根据图像像素偏移驱动载物台移动(自动计算放大比和物理距离) - `MoveStageByPixelOffset(dxPixels, dyPixels, executeMove)` — 根据图像像素偏移驱动载物台移动(自动计算放大比和物理距离)
- `MoveToSafePosition()` — 所有轴移动到配置的安全点位置
- `MoveToTarget(axisId, target, speed, applyCompensation)` / `MoveAllToTarget(targets, applyCompensation)` — 定点移动,`applyCompensation=true` 时对 StageX/StageY 叠加坐标系补偿
- `ApplyPixelOffsetCompensation(dx, dy, mode)` — 记录像素偏移补偿并执行修正移动(默认覆盖)
- `RecordPixelOffsetCompensation(dx, dy, mode)` — 仅记录补偿不移动(默认覆盖)
- `GetStageCompensation()` / `SetStageCompensation(xMm, yMm)` / `ResetStageCompensation()` — 补偿值查询/设置/清零
> 坐标系补偿的完整设计见第 14 节。
### 4.2 GeometryCalculator ### 4.2 GeometryCalculator
@@ -497,3 +504,66 @@ Abstractions/Events/
| P2 | MotionControlView.xaml(宽350 UserControl | | P2 | MotionControlView.xaml(宽350 UserControl |
| P3 | MotionControlModule 注册 | | P3 | MotionControlModule 注册 |
| P3 | 多语言资源文件 | | P3 | 多语言资源文件 |
---
## 14. 图像坐标系补偿设计 | Coordinate Compensation Design
### 14.1 功能目标
主框架在坐标匹配过程中会计算出工件位置的图像像素偏移 `(dX, dY)`(可为负)。本模块负责:
1. 将像素偏移换算为载物台物理位移(mm),记录为**补偿值**(初始 `(0,0)`);
2. 执行修正移动,使工件对齐;
3. 后续任意"移动到名义位置"的指令,可选择自动叠加该补偿值,保证工件持续对齐。
### 14.2 补偿值模型
- **单位**:物理量 mm(Stage 坐标系),**放大比无关**。像素偏移随放大比变化,但对应的物理错位是固定的,因此存 mm 而非像素。
- **作用范围**:仅 `StageX / StageY`,其余轴不补偿。
- **存储位置**`MotionControlService`(单例)私有字段 `_compXmm / _compYmm`,用 `_compLock` 保护跨线程(轮询线程 / UI 线程)读写。
- **生命周期**:随软件运行保持;`HomeAll` 回零**不清补偿**;仅 `ResetStageCompensation()` 显式清零(换工件/维护时由主框架调用)。
### 14.3 记录模式(CompensationMode
| 模式 | 语义 | 适用场景 |
|------|------|----------|
| `Replace`(默认)| `comp = 本次换算值` | 每次从同一名义参考位置测量、每位置只记录一次的一次性对位 |
| `Accumulate` | `comp += 本次换算值` | 在同一位置迭代修正残差的闭环逼近 |
> 注意:`ApplyPixelOffsetCompensation` 的移动为**相对移动**。覆盖模式假设"同参考位置、每位置一次";若在同一位置连续修正而不回参考点,请改用 `Accumulate`,否则物理移动会重复叠加。
### 14.4 像素→mm 换算
复用像素偏移换算逻辑(私有方法 `TryConvertPixelToStageMm`),与 `MoveStageByPixelOffset` 一致:
```
mmPerPixelX = DetectorPixelSizeX / M
mmPerPixelY = DetectorPixelSizeY / M
dxMm = dxPixels × mmPerPixelX × PixelDirectionX
dyMm = dyPixels × mmPerPixelY × PixelDirectionY
```
其中 `M` 为当前放大倍率(由 `GetCurrentGeometry()` 实时计算)。
### 14.5 典型调用流程
```csharp
// 主框架坐标匹配完成后:一步完成"记录补偿 + 修正移动"(默认覆盖)
_mc.ApplyPixelOffsetCompensation(dxPixels, dyPixels);
// 其他类库定点运动并叠加补偿(仅 StageX/StageY 生效,补偿后仍过边界校验)
_mc.MoveAllToTarget(new Dictionary<AxisId, double>
{
{ AxisId.StageX, 100 }, { AxisId.StageY, 50 }
}, applyCompensation: true);
// 换工件时清零补偿
_mc.ResetStageCompensation();
```
补偿值变化时发布 `StageCompensationChangedEvent(StageCompensationData(Xmm, Ymm))`,供 UI 显示当前补偿量。
### 14.6 无需新增配置
补偿功能复用现有几何配置(`DetectorPixelSizeX/Y``PixelDirectionX/Y`)与实时放大比,不引入新的 App.config 参数。
+16 -6
View File
@@ -13,6 +13,7 @@ XP.Hardware.MotionControl 是 XplorePlane 平面CT工业检测系统的核心运
- 4个直线轴 + 3个旋转轴统一管理(策略模式) - 4个直线轴 + 3个旋转轴统一管理(策略模式)
- 安全防护门控制(联锁检查、状态机) - 安全防护门控制(联锁检查、状态机)
- FOD/FDD/放大倍率几何正算与反算 - FOD/FDD/放大倍率几何正算与反算
- 图像坐标系补偿(像素偏移→载物台物理补偿,支持覆盖/累加两种模式)
- 多轴联动移动(原子性边界检查) - 多轴联动移动(原子性边界检查)
- Jog 点动调试(虚拟摇杆控制) - Jog 点动调试(虚拟摇杆控制)
- 100ms 周期 PLC 状态轮询 - 100ms 周期 PLC 状态轮询
@@ -92,7 +93,8 @@ XP.Hardware.MotionControl/
│ │ ├── AxisId.cs # 直线轴标识 │ │ ├── AxisId.cs # 直线轴标识
│ │ ├── RotaryAxisId.cs # 旋转轴标识 │ │ ├── RotaryAxisId.cs # 旋转轴标识
│ │ ├── AxisStatus.cs # 轴状态 │ │ ├── AxisStatus.cs # 轴状态
│ │ ── DoorStatus.cs # 门状态 │ │ ── DoorStatus.cs # 门状态
│ │ └── CompensationMode.cs # 坐标系补偿记录模式(Replace/Accumulate
│ └── Events/ # Prism 事件定义 │ └── Events/ # Prism 事件定义
│ ├── AxisStatusChangedEvent.cs │ ├── AxisStatusChangedEvent.cs
│ ├── DoorStatusChangedEvent.cs │ ├── DoorStatusChangedEvent.cs
@@ -100,7 +102,8 @@ XP.Hardware.MotionControl/
│ ├── GeometryUpdatedEvent.cs │ ├── GeometryUpdatedEvent.cs
│ ├── GeometryApplyRequestEvent.cs │ ├── GeometryApplyRequestEvent.cs
│ ├── JoystickActiveEvent.cs │ ├── JoystickActiveEvent.cs
── MotionErrorEvent.cs ── MotionErrorEvent.cs
│ └── StageCompensationChangedEvent.cs
├── Implementations/ # PLC 实现层 ├── Implementations/ # PLC 实现层
│ ├── PlcLinearAxis.cs # 基于 PLC 的直线轴实现 │ ├── PlcLinearAxis.cs # 基于 PLC 的直线轴实现
│ ├── PlcRotaryAxis.cs # 基于 PLC 的旋转轴实现 │ ├── PlcRotaryAxis.cs # 基于 PLC 的旋转轴实现
@@ -133,8 +136,14 @@ XP.Hardware.MotionControl/
│ ├── Resources.zh-TW.resx # 繁体中文 │ ├── Resources.zh-TW.resx # 繁体中文
│ └── Resources.en-US.resx # 英文 │ └── Resources.en-US.resx # 英文
└── Documents/ # 文档 └── Documents/ # 文档
├── README.md # 本文档 ├── README.md # 本文档
── GUIDENCE.md # 外部集成指南 ── GUIDENCE.md # 外部集成指南
├── MotionControl_Design.md # 模块设计文档
├── GeometryWithDetectorSwing.md # 探测器摆动几何计算模型
├── Calibration_README.md # 像素-载物台映射子模块
├── CoordinateCompensation.md # 载物台坐标系补偿功能
├── AxisControlView_PLC_Communication.md # AxisControlView PLC 通信机制
└── App.config.example # 配置示例
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@@ -142,7 +151,7 @@ XP.Hardware.MotionControl/
| 接口 | 用途 | 注册方式 | | 接口 | 用途 | 注册方式 |
|------|------|----------| |------|------|----------|
| `IMotionControlService` | 业务控制(移动、停止、回零、Jog、开关门、几何计算) | 单例 | | `IMotionControlService` | 业务控制(移动、停止、回零、Jog、开关门、几何计算、像素偏移驱动、坐标系补偿 | 单例 |
| `IMotionSystem` | 底层状态读取(轴位置、状态、门状态、摇杆状态、轴复位) | 单例 | | `IMotionSystem` | 底层状态读取(轴位置、状态、门状态、摇杆状态、轴复位) | 单例 |
| `MotionControlConfig` | 配置参数(轴范围、几何原点、轮询周期) | 实例 | | `MotionControlConfig` | 配置参数(轴范围、几何原点、轮询周期) | 实例 |
| `GeometryCalculator` | 几何正算/反算工具 | 单例 | | `GeometryCalculator` | 几何正算/反算工具 | 单例 |
@@ -158,6 +167,7 @@ XP.Hardware.MotionControl/
| `GeometryApplyRequestEvent` | `GeometryApplyRequestData(SourceZTarget, DetectorZTarget, ...)` | 几何反算结果填入请求(DebugWindow → MotionControlViewModel | | `GeometryApplyRequestEvent` | `GeometryApplyRequestData(SourceZTarget, DetectorZTarget, ...)` | 几何反算结果填入请求(DebugWindow → MotionControlViewModel |
| `JoystickActiveEvent` | `bool` | 实体摇杆激活状态变化(true=激活, false=未激活) | | `JoystickActiveEvent` | `bool` | 实体摇杆激活状态变化(true=激活, false=未激活) |
| `MotionErrorEvent` | `MotionErrorData(AxisId, ErrorMessage)` | 轴进入 Error/Alarm 状态 | | `MotionErrorEvent` | `MotionErrorData(AxisId, ErrorMessage)` | 轴进入 Error/Alarm 状态 |
| `StageCompensationChangedEvent` | `StageCompensationData(Xmm, Ymm)` | 载物台坐标系补偿值被记录、设置或清零 |
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@@ -201,4 +211,4 @@ PLC 信号名称硬编码在 `MotionSignalNames.cs` 中,信号定义在 `PlcAd
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**最后更新 | Last Updated**: 2026-05-11 **最后更新 | Last Updated**: 2026-07-28