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XP.Hardware.MotionControl

工业运动控制模块 | Industrial Motion Control Module

项目概述 | Project Overview

XP.Hardware.MotionControl 是 XplorePlane 平面CT工业检测系统的核心运动控制模块，负责管理4个直线轴（SourceZ、DetectorZ、StageX、StageY）、3个旋转轴（DetectorSwing、StageRotation、FixtureRotation）及1个安全防护门的全部运动控制逻辑，并提供 FOD/FDD/放大倍率的几何正算与反算能力。

主要特性 | Key Features

  • 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）
  • FOD/FDD/放大倍率几何正算与反算
  • 多轴联动移动（原子性边界检查）
  • Jog 点动调试（虚拟摇杆控制）
  • 100ms 周期 PLC 状态轮询
  • 基于 Prism EventAggregator 的跨模块事件通讯
  • 可配置的轴启用/禁用（FixtureRotation 等可选轴）
  • Telerik Crystal 主题 UI 控件
  • 中/英/繁体中文多语言支持

界面组件 | UI Components

AxisControlView（核心界面控件）

AxisControlView.xaml 是运动控制模块的核心用户控件，提供完整的轴控制和调试功能：

XP.Hardware.MotionControl/Views/
├── AxisControlView.xaml      # 核心轴控制面板（350px+ UserControl）
└── AxisControlView.xaml.cs

功能组成 | Features

区域 组件 功能说明
标题栏 TextBlock 显示"运动控制"标题
左侧 RadNumericUpDown 7个轴位置输入框（StageX/Y/SourceZ/DetectorZ/DetectorSwing/StageRotation/FixtureRotation）
右侧 VirtualJoystick 单轴摇杆（Z轴）+ 双轴摇杆（XY+旋转）
底部 RadButton 使能开关、摇杆模式切换、SZDZ锁定、保存/恢复位置

ViewModel 绑定 | ViewModel Bindings

属性 类型 说明
StageXPosition / StageYPosition double 载物台 X/Y 轴位置（mm）
SourceZPosition / DetectorZPosition double 射线源/探测器 Z 轴位置（mm）
DetectorSwingAngle double 探测器摆动角度（度）
StageRotationAngle double 载物台旋转角度（度）
FixtureRotationAngle double 夹具旋转角度（度）
IsJoystickEnabled bool 摇杆使能开关
SwapMouseButtons bool 摇杆左右键功能切换
SZDZLock bool 射线源/探测器Z轴锁定移动
SavedPositions SavedPositions 已保存的位置快照

交互方式 | Interaction Modes

  1. 手动输入：直接编辑 RadNumericUpDown，Enter 确认，Escape 取消
  2. 单轴摇杆：拖拽单轴摇杆控制 SourceZ/DetectorZ 轴 Jog
  3. 双轴摇杆：
    • 左键拖拽：控制 StageX/Y 轴（X轴=左右，Y轴=上下）
    • 右键拖拽：控制 StageRotation/DetectorSwing 轴（X轴=旋转，Y轴=摆动）
  4. 快捷按钮：
    • 使能开关：启用/禁用摇杆控制
    • 摇杆模式：切换左右键功能（左键XY/右键旋转 vs 左键旋转/右键摆动）
    • SZDZ锁定：锁定 SourceZ/DetectorZ 同步移动
    • 保存/恢复：保存当前所有轴位置或恢复到上次保存位置

框架架构 | Architecture

XP.Hardware.MotionControl/
├── Abstractions/              # 抽象层 | Abstraction Layer
│   ├── ILinearAxis.cs        # 直线轴策略接口
│   ├── IRotaryAxis.cs        # 旋转轴策略接口
│   ├── ISafetyDoor.cs        # 安全门策略接口
│   ├── IJoystick.cs          # 实体摇杆接口
│   ├── IAxisReset.cs         # 轴复位接口
│   ├── IMotionSystem.cs      # 顶层系统管理接口
│   ├── LinearAxisBase.cs     # 直线轴抽象基类（含边界检查）
│   ├── RotaryAxisBase.cs     # 旋转轴抽象基类
│   ├── SafetyDoorBase.cs     # 安全门抽象基类
│   ├── MotionResult.cs       # 统一操作结果类型
│   ├── Enums/                # 枚举定义
│   │   ├── AxisId.cs         # 直线轴标识
│   │   ├── RotaryAxisId.cs   # 旋转轴标识
│   │   ├── AxisStatus.cs     # 轴状态
│   │   └── DoorStatus.cs     # 门状态
│   └── Events/               # Prism 事件定义
│       ├── AxisStatusChangedEvent.cs
│       ├── DoorStatusChangedEvent.cs
│       ├── DoorInterlockChangedEvent.cs
│       ├── GeometryUpdatedEvent.cs
│       ├── GeometryApplyRequestEvent.cs
│       ├── JoystickActiveEvent.cs
│       └── MotionErrorEvent.cs
├── Implementations/           # PLC 实现层
│   ├── PlcLinearAxis.cs      # 基于 PLC 的直线轴实现
│   ├── PlcRotaryAxis.cs      # 基于 PLC 的旋转轴实现
│   ├── PlcSafetyDoor.cs      # 基于 PLC 的安全门实现
│   ├── PlcJoystick.cs        # 基于 PLC 的实体摇杆实现
│   ├── PlcAxisReset.cs       # 基于 PLC 的轴复位实现
│   └── PlcMotionSystem.cs    # 运动系统管理器
├── Services/                  # 业务服务层
│   ├── IMotionControlService.cs  # 业务服务接口
│   ├── MotionControlService.cs   # 服务实现（轮询、事件、日志）
│   └── GeometryCalculator.cs     # 几何计算器
├── ViewModels/                # 视图模型
│   ├── AxisControlViewModel.cs       # AxisControlView ViewModel
│   ├── MotionControlViewModel.cs     # MotionControlView ViewModel
│   └── MotionDebugWindowViewModel.cs # MotionDebugWindow ViewModel
├── Config/                    # 配置层
│   ├── MotionControlConfig.cs    # 配置实体
│   ├── ConfigLoader.cs           # 配置加载器
│   └── MotionSignalNames.cs      # PLC 信号名称常量
├── Views/                     # WPF 视图
│   ├── AxisControlView.xaml      # 核心轴控制面板（350px+）
│   ├── AxisControlView.xaml.cs
│   ├── MotionControlView.xaml    # 简化版操作面板
│   └── MotionDebugWindow.xaml    # Jog 调试窗口
├── Module/
│   └── MotionControlModule.cs    # Prism 模块注册
├── Resources/                 # 多语言资源
│   ├── Resources.resx            # 默认（英文）
│   ├── Resources.zh-CN.resx      # 简体中文
│   ├── Resources.zh-TW.resx      # 繁体中文
│   └── Resources.en-US.resx      # 英文
└── Documents/                 # 文档
    ├── README.md                  # 本文档
    └── GUIDENCE.md                # 外部集成指南

对外接口 | Public Interfaces

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
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
GeometryCalculator 几何正算/反算工具 单例

事件 | Events

事件 载荷 触发时机
AxisStatusChangedEvent AxisStatusChangedData(AxisId, AxisStatus) 轴状态变化
DoorStatusChangedEvent DoorStatus 门状态变化
DoorInterlockChangedEvent bool 门联锁状态变化（true=已联锁, false=未联锁）
GeometryUpdatedEvent GeometryData(FOD, FDD, Magnification) 几何参数更新（每轮询周期）
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）
MotionErrorEvent MotionErrorData(AxisId, ErrorMessage) 轴进入 Error/Alarm 状态

技术要求 | Technical Requirements

依赖 版本 用途
.NET 8.0 net8.0-windows7.0 运行时
Prism.Wpf 9.0.537 MVVM + DI + EventAggregator
Telerik UI for WPF 2024.1.408 UI 控件（Crystal 主题）
XP.Common - 日志、多语言
XP.Hardware.PLC - IPlcService（PLC 连接状态）、ISignalDataService（PLC 信号读写）

配置参数 | Configuration

在 App.config 的 <appSettings> 中配置：

参数 默认值 说明
MotionControl:SourceZ:Min/Max/Origin 0/500/0 射线源Z轴范围和原点（mm）
MotionControl:DetectorZ:Min/Max/Origin 0/600/0 探测器Z轴范围和原点（mm）
MotionControl:StageX:Min/Max/Origin -150/150/0 载物台X轴范围和原点（mm）
MotionControl:StageY:Min/Max/Origin -150/150/0 载物台Y轴范围和原点（mm）
MotionControl:DetectorSwing:Min/Max/Origin/Enabled -45/45/0/true 探测器摆动范围、原点和启用
MotionControl:StageRotation:Min/Max/Origin/Enabled -360/360/0/true 载物台旋转范围、原点和启用
MotionControl:FixtureRotation:Min/Max/Origin/Enabled -90/90/0/false 夹具旋转范围、原点和启用
MotionControl:Geometry:SourceZOrigin 0 射线源Z原点偏移（mm）
MotionControl:Geometry:DetectorZOrigin 600 探测器Z原点偏移（mm）
MotionControl:Geometry:StageRotationCenterZ 0 旋转中心Z坐标（mm，固定值）
MotionControl:Geometry:SwingPivotOffset 0 探测器摆动旋转中心Z偏移（mm）
MotionControl:Geometry:SwingRadius 0 探测器摆动半径（mm）
MotionControl:PollingInterval 100 轮询周期（ms）
MotionControl:DefaultVelocity 100 默认速度
MotionControl:SourceDetectorZLinkage:Enabled false 射线源与探测器Z轴联动使能
MotionControl:SourceDetectorZLinkage:TriggerThreshold 1.0 联动触发的位置变化阈值（mm）
MotionControl:SourceDetectorZLinkage:SpeedPercent 100 联动移动速度百分比（0-100）

PLC 信号名称硬编码在 MotionSignalNames.cs 中，信号定义在 PlcAddrDfn.xml 的 ReadCommon/WriteCommon 组。

最后更新 | Last Updated: 2026-05-11

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