XplorePlane/XP.Hardware.MotionControl/Documents/GUIDENCE.md

运动控制模块集成指南 | Motion Control Module Integration Guide

1. 模块注册 | Module Registration

在 App.xaml.cs 中注册模块：

using XP.Hardware.MotionControl.Module;

protected override void ConfigureModuleCatalog(IModuleCatalog moduleCatalog)
{
    moduleCatalog.AddModule<MotionControlModule>();
}

模块启动时自动完成：

• 从 App.config 加载配置（轴范围、几何原点、轮询周期）
• 注册 IMotionSystem、IMotionControlService、GeometryCalculator 为单例
• 注册多语言资源到 Fallback Chain
• 启动 PLC 状态轮询（100ms 周期）

---

2. 界面集成 | UI Integration

AxisControlView 控件使用 | AxisControlView Usage

AxisControlView 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。

XAML 引用 | XAML Reference

<UserControl x:Class="YourView"
             xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
             xmlns:motion="clr-namespace:XP.Hardware.MotionControl.Views;assembly=XP.Hardware.MotionControl">
    
    <Grid>
        <!-- 基本使用 | Basic usage -->
        <motion:AxisControlView />
        
        <!-- 设置最小宽度 | Set minimum width -->
        <motion:AxisControlView MinWidth="400" />
    </Grid>
</UserControl>

自动 ViewModel 绑定 | Auto ViewModel Binding

控件使用 Prism 的 ViewModelLocator.AutoWireViewModel="True" 自动绑定 AxisControlViewModel，无需手动设置 DataContext。

ViewModel 属性说明 | ViewModel Properties

属性	类型	说明
StageXPosition	double	载物台 X 轴位置（mm），范围由配置决定
StageYPosition	double	载物台 Y 轴位置（mm），范围由配置决定
SourceZPosition	double	射线源 Z 轴位置（mm），范围由配置决定
DetectorZPosition	double	探测器 Z 轴位置（mm），范围由配置决定
DetectorSwingAngle	double	探测器摆动角度（度），范围 -45~45
StageRotationAngle	double	载物台旋转角度（度），范围 -360~360
FixtureRotationAngle	double	夹具旋转角度（度），范围 -90~90
IsJoystickEnabled	bool	摇杆使能开关（默认 false）
SwapMouseButtons	bool	摇杆左右键功能切换（默认 false）
SZDZLock	bool	射线源/探测器Z轴锁定移动（默认 false）
HasSavedPositions	bool	是否有已保存的位置快照

交互方式 | Interaction Modes

1. 手动输入位置

   • 直接编辑 RadNumericUpDown 控件
   • Enter 键确认并移动轴
   • Escape 键取消修改，恢复原值

2. 单轴摇杆（SourceZ/DetectorZ）

   • 左键拖拽：正向 Jog
   • 右键拖拽：反向 Jog
   • 松开鼠标：停止 Jog

3. 双轴摇杆（StageX/Y + Rotation）

   • 默认模式（SwapMouseButtons=false）：
     • 左键拖拽：控制 StageX/Y（X轴=左右，Y轴=上下）
     • 右键拖拽：控制 StageRotation（X轴=旋转）
   • 切换模式（SwapMouseButtons=true）：
     • 左键拖拽：控制 StageRotation（X轴=旋转）
     • 右键拖拽：控制 DetectorSwing（X轴=摆动，Y轴=摆动）

4. 快捷按钮

   • 使能开关：启用/禁用摇杆控制（图标切换）
   • 摇杆模式：切换左右键功能（图标切换）
   • SZDZ锁定：锁定 SourceZ/DetectorZ 同步移动（图标切换）
   • 保存位置：保存当前所有轴位置到快照
   • 恢复位置：恢复到上次保存的位置快照

---

3. 获取轴状态和位置 | Reading Axis Status and Position

通过 DI 注入 IMotionSystem：

using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions;
using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions.Enums;

public class YourService
{
    private readonly IMotionSystem _motionSystem;

    public YourService(IMotionSystem motionSystem)
    {
        _motionSystem = motionSystem;
    }

    public void ReadStatus()
    {
        // 获取直线轴 | Get linear axis
        ILinearAxis sourceZ = _motionSystem.GetLinearAxis(AxisId.SourceZ);
        double position = sourceZ.ActualPosition;       // 实际位置（mm）
        AxisStatus status = sourceZ.Status;              // Idle/Moving/Homing/Error/Alarm
        bool posLimit = sourceZ.PositiveLimitHit;        // 正限位
        bool negLimit = sourceZ.NegativeLimitHit;        // 负限位

        // 获取旋转轴 | Get rotary axis
        IRotaryAxis stageRot = _motionSystem.GetRotaryAxis(RotaryAxisId.StageRotation);
        double angle = stageRot.ActualAngle;             // 实际角度（度）
        bool enabled = stageRot.Enabled;                 // 是否启用

        // 获取安全门 | Get safety door
        ISafetyDoor door = _motionSystem.SafetyDoor;
        DoorStatus doorStatus = door.Status;             // Unknown/Opening/Open/Closing/Closed/Locked/Error
        bool interlocked = door.IsInterlocked;           // 联锁信号

        // 遍历所有轴 | Iterate all axes
        foreach (var kvp in _motionSystem.LinearAxes)
        {
            AxisId id = kvp.Key;
            ILinearAxis axis = kvp.Value;
            // ...
        }
        foreach (var kvp in _motionSystem.RotaryAxes)
        {
            RotaryAxisId id = kvp.Key;
            IRotaryAxis axis = kvp.Value;
            // ...
        }
    }
}

---

3. 下发运动控制命令 | Sending Motion Commands

通过 DI 注入 IMotionControlService：

using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions;
using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions.Enums;
using XP.Hardware.MotionControl.Services;

public class YourController
{
    private readonly IMotionControlService _mc;

    public YourController(IMotionControlService motionControlService)
    {
        _mc = motionControlService;
    }

    // 单轴移动 | Single axis move
    public void MoveSingleAxis()
    {
        MotionResult result = _mc.MoveToTarget(AxisId.SourceZ, 100.0);
        if (!result.Success)
            Console.WriteLine($"移动失败: {result.ErrorMessage}");

        // 带速度参数 | With speed parameter
        _mc.MoveToTarget(AxisId.SourceZ, 100.0, speed: 50.0);

        // 旋转轴 | Rotary axis
        _mc.MoveRotaryToTarget(RotaryAxisId.DetectorSwing, 15.0);
        _mc.MoveRotaryToTarget(RotaryAxisId.DetectorSwing, 15.0, speed: 30.0);
    }

    // 多轴联动 | Multi-axis coordinated move
    public void MoveMultipleAxes()
    {
        var targets = new Dictionary<AxisId, double>
        {
            { AxisId.SourceZ, 100.0 },
            { AxisId.DetectorZ, 400.0 },
            { AxisId.StageX, 0.0 },
            { AxisId.StageY, 0.0 }
        };
        // 原子性边界检查：任意轴越界则全部拒绝
        MotionResult result = _mc.MoveAllToTarget(targets);
    }

    // 停止和回零 | Stop and Home
    public void StopAndHome()
    {
        _mc.StopAll();   // 停止所有已启用轴
        _mc.HomeAll();   // 所有已启用轴回零
    }

    // Jog 点动 | Jog
    public void JogAxis()
    {
        _mc.JogStart(AxisId.SourceZ, positive: true);   // 正向 Jog
        // ... 用户松开按钮时 ...
        _mc.JogStop(AxisId.SourceZ);                     // 停止 Jog

        // 旋转轴 Jog
        _mc.JogRotaryStart(RotaryAxisId.DetectorSwing, positive: false);
        _mc.JogRotaryStop(RotaryAxisId.DetectorSwing);
    }

    // 安全门控制 | Safety door control
    public void DoorControl()
    {
        MotionResult openResult = _mc.OpenDoor();   // 含联锁检查
        _mc.CloseDoor();
        _mc.StopDoor();
    }
}

---

5. 几何计算 | Geometry Calculation

public class YourGeometryUser
{
    private readonly IMotionControlService _mc;
    private readonly GeometryCalculator _calc;

    public YourGeometryUser(
        IMotionControlService mc,
        GeometryCalculator calc)
    {
        _mc = mc;
        _calc = calc;
    }

    // 正算：获取当前 FOD/FDD/放大倍率 | Forward: get current geometry
    public void GetCurrentGeometry()
    {
        var (fod, fdd, magnification) = _mc.GetCurrentGeometry();
        Console.WriteLine($"FOD={fod:F2}mm, FDD={fdd:F2}mm, M={magnification:F3}");
    }

    // 反算：由目标 FOD+FDD 移动轴 | Inverse: move axes by target FOD+FDD
    public void ApplyGeometry()
    {
        MotionResult result = _mc.ApplyGeometry(targetFOD: 200.0, targetFDD: 500.0);
    }

    // 反算：由目标 FOD+放大倍率 移动轴 | Inverse: move axes by target FOD+magnification
    public void ApplyByMagnification()
    {
        MotionResult result = _mc.ApplyGeometryByMagnification(targetFOD: 200.0, magnification: 2.5);
    }

    // 直接使用 GeometryCalculator | Use GeometryCalculator directly
    public void DirectCalculation()
    {
        double fod = _calc.CalcFOD(sourceZAbsolute: 100.0, stageRotationCenterZ: 300.0);
        double fdd = _calc.CalcFDD(sourceZAbsolute: 100.0, detectorZAbsolute: 600.0);
        double mag = _calc.CalcMagnification(fdd, fod);  // FOD < 0.001 时返回 NaN

        // 反算轴目标位置
        var (szTarget, dzTarget) = _calc.CalcAxisTargets(
            targetFOD: 200.0, targetFDD: 500.0,
            stageRotationCenterZ: 300.0,
            sourceZOrigin: 0.0, detectorZOrigin: 600.0);
    }
}

---

6. 事件订阅 | Event Subscription

通过 Prism IEventAggregator 被动接收状态变化：

using Prism.Events;
using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions.Enums;
using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions.Events;

public class YourMonitor
{
    public YourMonitor(IEventAggregator eventAggregator)
    {
        // 轴状态变化 | Axis status changed
        eventAggregator.GetEvent<AxisStatusChangedEvent>()
            .Subscribe(data =>
            {
                Console.WriteLine($"轴 {data.AxisId} 状态变为 {data.Status}");
            }, ThreadOption.UIThread);

        // 门状态变化 | Door status changed
        eventAggregator.GetEvent<DoorStatusChangedEvent>()
            .Subscribe(status =>
            {
                Console.WriteLine($"门状态: {status}");
            }, ThreadOption.UIThread);

        // 门联锁状态变化 | Door interlock status changed
        eventAggregator.GetEvent<DoorInterlockChangedEvent>()
            .Subscribe(isInterlocked =>
            {
                Console.WriteLine($"联锁状态: {(isInterlocked ? "已联锁" : "未联锁")}");
            }, ThreadOption.UIThread);

        // 几何参数更新（每轮询周期触发）| Geometry updated (every polling cycle)
        eventAggregator.GetEvent<GeometryUpdatedEvent>()
            .Subscribe(data =>
            {
                Console.WriteLine($"FOD={data.FOD:F2}, FDD={data.FDD:F2}, M={data.Magnification:F3}");
            }, ThreadOption.UIThread);

        // 运动错误（轴进入 Error/Alarm）| Motion error
        eventAggregator.GetEvent<MotionErrorEvent>()
            .Subscribe(data =>
            {
                Console.WriteLine($"运动错误: 轴 {data.AxisId} - {data.ErrorMessage}");
            }, ThreadOption.UIThread);
    }
}

---

7. PLC 信号定义 | PLC Signal Definitions

信号名称硬编码在 MotionSignalNames.cs 中，信号地址定义在 PlcAddrDfn.xml（位于 XplorePlane/bin/Debug/net8.0-windows/win-x64/）。

7.1 写入信号（WriteCommon，DB31）

信号名	类型	地址	说明
MC_SourceZ_Target	single	10	射线源Z目标位置（mm）
MC_SourceZ_Speed	single	14	射线源Z运动速度
MC_SourceZ_JogPos	byte	18	射线源Z正向Jog
MC_SourceZ_JogNeg	byte	19	射线源Z反向Jog
MC_SourceZ_Home	byte	20	射线源Z回零
MC_SourceZ_Stop	byte	21	射线源Z停止
MC_DetZ_Target	single	22	探测器Z目标位置（mm）
MC_DetZ_Speed	single	26	探测器Z运动速度
MC_DetZ_JogPos	byte	30	探测器Z正向Jog
MC_DetZ_JogNeg	byte	31	探测器Z反向Jog
MC_DetZ_Home	byte	32	探测器Z回零
MC_DetZ_Stop	byte	33	探测器Z停止
MC_StageX_Target	single	34	载物台X目标位置（mm）
MC_StageX_Speed	single	38	载物台X运动速度
MC_StageX_JogPos	byte	42	载物台X正向Jog
MC_StageX_JogNeg	byte	43	载物台X反向Jog
MC_StageX_Home	byte	44	载物台X回零
MC_StageX_Stop	byte	45	载物台X停止
MC_StageY_Target	single	46	载物台Y目标位置（mm）
MC_StageY_Speed	single	50	载物台Y运动速度
MC_StageY_JogPos	byte	54	载物台Y正向Jog
MC_StageY_JogNeg	byte	55	载物台Y反向Jog
MC_StageY_Home	byte	56	载物台Y回零
MC_StageY_Stop	byte	57	载物台Y停止
MC_DetSwing_Target	single	58	探测器摆动目标角度（度）
MC_DetSwing_Speed	single	62	探测器摆动运动速度
MC_DetSwing_JogPos	byte	66	探测器摆动正向Jog
MC_DetSwing_JogNeg	byte	67	探测器摆动反向Jog
MC_DetSwing_Home	byte	68	探测器摆动回零
MC_DetSwing_Stop	byte	69	探测器摆动停止
MC_StageRot_Target	single	70	载物台旋转目标角度（度）
MC_StageRot_Speed	single	74	载物台旋转运动速度
MC_StageRot_JogPos	byte	78	载物台旋转正向Jog
MC_StageRot_JogNeg	byte	79	载物台旋转反向Jog
MC_StageRot_Home	byte	80	载物台旋转回零
MC_StageRot_Stop	byte	81	载物台旋转停止
MC_FixRot_Target	single	82	夹具旋转目标角度（度）
MC_FixRot_Speed	single	86	夹具旋转运动速度
MC_FixRot_JogPos	byte	90	夹具旋转正向Jog
MC_FixRot_JogNeg	byte	91	夹具旋转反向Jog
MC_FixRot_Home	byte	92	夹具旋转回零
MC_FixRot_Stop	byte	93	夹具旋转停止
MC_Door_Open	byte	94	安全门开门
MC_Door_Close	byte	95	安全门关门
MC_Door_Stop	byte	96	安全门停止
MC_SourceDetZ_Linkage_Enable	bool	101	射线源与探测器Z轴联动使能
MC_VirtualJoystick_Enable	bool	111	虚拟摇杆使能

7.2 读取信号（ReadCommon，DB31）

信号名	类型	地址	说明
MC_SourceZ_Pos	single	100	射线源Z实际位置（mm）
MC_DetZ_Pos	single	104	探测器Z实际位置（mm）
MC_StageX_Pos	single	108	载物台X实际位置（mm）
MC_StageY_Pos	single	112	载物台Y实际位置（mm）
MC_DetSwing_Angle	single	116	探测器摆动实际角度（度）
MC_StageRot_Angle	single	120	载物台旋转实际角度（度）
MC_FixRot_Angle	single	124	夹具旋转实际角度（度）
MC_Door_Status	byte	128	安全门状态（0:未知,1:开门中,2:已开,3:关门中,4:已关,5:已锁定,6:故障）
MC_Door_Interlock	byte	130	安全门联锁信号（0:无联锁,10:联锁有效）
MC_Joystick_Active	bool	110	实体摇杆输入激活

7.3 信号类型说明 | Signal Type Notes

• single：32位浮点数（4字节）
• byte：8位无符号整数（1字节）
• bool：布尔值（1字节，0=false, 非0=true）

---

8. 安全机制 | Safety Mechanisms

机制	说明
边界检查	目标位置超出 Min/Max 范围时拒绝移动
运动中防重入	轴处于 Moving 状态时拒绝新的移动命令
联锁检查	联锁信号有效时禁止开门
禁用轴检查	Enabled=false 的旋转轴拒绝所有命令
Homing 中拒绝 Jog	回零过程中不允许 Jog 操作
多轴原子性检查	MoveAllToTarget 任意轴越界则全部拒绝
轮询异常不中断	轮询中 PLC 异常被捕获，不影响下一轮
UI 异常保护	ViewModel 命令通过 SafeRun 包裹，PLC 异常弹窗而非崩溃

---

9. 轮询机制 | Polling Mechanism

MotionControlService 使用 System.Threading.Timer 以配置的 PollingInterval（默认 100ms）周期执行：

1. 检查 PLC 连接状态（通过 IPlcService.IsConnected），未连接时跳过
2. 缓存所有轴、门状态和联锁状态的旧值
3. 调用 IMotionSystem.UpdateAllStatus() 从 PLC 读取最新状态
4. 重新计算几何参数，发布 GeometryUpdatedEvent
5. 检测状态变化，发布 AxisStatusChangedEvent、DoorStatusChangedEvent、DoorInterlockChangedEvent
6. 轴进入 Error/Alarm 时额外发布 MotionErrorEvent
7. 异常捕获并记录 Error 日志，不中断轮询

通过 StartPolling() / StopPolling() 控制轮询生命周期。

---

最后更新 | Last Updated: 2026-05-08