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GrabBag/App/RodWeldSeam/Doc/钢筋焊缝定位系统ModbusTCP通信协议.md
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2026-07-11 16:00:14 +08:00

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钢筋焊缝定位系统 Modbus TCP 通信协议

1. 系统架构

  • 视觉系统：作为 Modbus TCP Server（默认端口 502）
  • 外部客户端：连接到视觉系统进行检测触发和结果读取

2. 连接参数

参数 值
协议 Modbus TCP
端口 502（默认）
角色 Server（被动等待连接）

3. 寄存器定义

寄存器输出与 App 页面"焊缝结果卡片"显示内容对应（焊缝类型、中心点、起点、终点），并提供机械臂坐标系下的姿态角（Roll/Pitch/Yaw）替代法向量便于机器人直接抓取。

地址 寄存器数 类型 读/写 说明
0 1 uint16 R/W 控制命令（写入后自动清零，命令见 3.1）
1 1 uint16 R 状态码（见第 4 节）
2 1 uint16 R 焊缝类型（0=未知，1=点焊，2=焊缝，3=焊缝间隙）
3 1 uint16 R 当前焊缝索引（从 1 开始计数）
4 1 uint16 R 焊缝总数（本次检测识别出的焊缝个数）
5 1 uint16 R 保留
6 2 float R 中心点 X（mm）
8 2 float R 中心点 Y（mm）
10 2 float R 中心点 Z（mm）
12 2 float R 起点 X（mm）
14 2 float R 起点 Y（mm）
16 2 float R 起点 Z（mm）
18 2 float R 终点 X（mm）
20 2 float R 终点 Y（mm）
22 2 float R 终点 Z（mm）
24 2 float R Roll（绕 X 轴旋转角，度）
26 2 float R Pitch（绕 Y 轴旋转角，度）
28 2 float R Yaw（绕 Z 轴旋转角，度）

浮点数编码：IEEE 754 单精度浮点数，每个 float 占 2 个 uint16 寄存器，字节序由网络配置 byteOrder 决定（0=大端，1=小端）。

坐标系：XYZ 为机械臂坐标系下的值（已经过手眼标定转换）；RPY 为 ZYX 外旋欧拉角，由焊缝轴向方向与法向方向构建旋转矩阵后提取，已包含完整姿态信息，无需单独输出法向量。

3.1 控制命令（地址 0）

命令值 说明
1 触发相机 1 执行检测
2 触发相机 2 执行检测
10 读取下一个缓存焊缝结果（从上次检测结果中依次获取）

3.2 焊缝类型（地址 2）

类型值 含义 页面显示
0 UNKNOWN "未知"
1 POINT "点焊"
2 SEAM "焊缝"
3 SEAM_GAP "焊缝(间隙)"

4. 状态码定义

状态码 说明
0 正在检测
1 成功（地址 2~29 数据有效）
2 检测失败
3 结果为空 / 无更多缓存结果

5. 通信流程

5.1 触发检测

  1. 外部客户端写入地址 0，值为相机编号（1 或 2）
  2. 视觉系统自动清零地址 0，并将地址 1 设为 0（正在检测）
  3. 视觉系统触发对应相机的检测
  4. 检测完成后自动输出第一个焊缝结果（地址 1=1，地址 2~29=焊缝数据）

5.2 读取结果

  1. 检测完成后，视觉系统写入：
    • 地址 1：状态码（1=成功，2=失败，3=空结果）
    • 地址 2：焊缝类型
    • 地址 3：当前焊缝索引（1）
    • 地址 4：焊缝总数
    • 地址 6~29：第 1 个焊缝的中心/起点/终点/RPY（仅状态码为 1 时有效）
  2. 外部客户端轮询地址 1，当值从 0 变为非零时表示检测完成
  3. 状态码为 1 时，读取地址 2~29 获取页面同款定位结果

5.3 典型时序（单焊缝）

客户端                              视觉系统
  |                                    |
  |--- 写入 地址0 = 1 (触发相机1) ----->|
  |                                    |-- 清零地址0，地址1=0(正在检测)
  |                                    |-- 执行检测...
  |                                    |
  |<-- 读取 地址1 = 0 (正在检测) -------|
  |                                    |
  |<-- 读取 地址1 = 1 (检测成功) -------|
  |                                    |-- 写入地址1=1，
  |                                    |   地址2=类型，地址3=1，地址4=总数，
  |                                    |   地址6~29=第1个焊缝的中心/起止/RPY
  |<-- 读取 地址2~29 -------------------|
  |                                    |

5.4 读取多焊缝结果时序

当检测到多个焊缝时，可通过写命令 10 依次获取后续结果：

客户端                              视觉系统
  |                                    |
  |--- 写入 地址0 = 1 (触发相机1) ----->|
  |                                    |-- 清零地址0，地址1=0(正在检测)
  |                                    |-- 执行检测（发现 N 个焊缝）...
  |                                    |
  |<-- 读取 地址1 = 1 (成功) -----------|
  |                                    |-- 自动输出第 1 个焊缝结果
  |<-- 读取 地址2~29 (焊缝1全部信息) ----|
  |                                    |
  |--- 写入 地址0 = 10 (读取下一个) ---->|
  |                                    |-- 输出第 2 个焊缝结果，地址3=2
  |<-- 读取 地址1 = 1 (成功) -----------|
  |<-- 读取 地址2~29 (焊缝2全部信息) ----|
  |                                    |
  |--- 写入 地址0 = 10 (继续读取) ------>|
  |                                    |-- 无更多结果
  |<-- 读取 地址1 = 3 (无更多结果) ------|
  |                                    |

注意：触发新的检测（写 1 或写 2）后，缓存索引自动归零，第一个焊缝由系统主动输出；写 10 用于继续读取后续焊缝。

6. 寄存器与页面字段对照

页面字段（WeldSeamItem 卡片） 对应寄存器
焊缝 N [类型] 中的 N 地址 3（当前焊缝索引）
焊缝 N [类型] 中的"类型" 地址 2（焊缝类型枚举）
中心: (X, Y, Z) 地址 6/8/10（float ×3）
起止 起点 (X, Y, Z) 地址 12/14/16（float ×3）
起止 终点 (X, Y, Z) 地址 18/20/22（float ×3）
法向: (X, Y, Z) 不单独输出，已折算到 RPY
（页面未显示，给机器人使用） 地址 24/26/28（Roll/Pitch/Yaw）

7. 注意事项

  1. 触发寄存器写入后会自动清零，无需客户端手动清零
  2. 检测完成后自动输出第一个焊缝结果；写命令 10 可依次获取第 2、3… 个结果
  3. 坐标数据为机械臂坐标系下的值（已经过手眼标定转换）
  4. 欧拉角为 ZYX 外旋顺序（从焊缝轴向方向和法向方向构建旋转矩阵提取），已表达完整姿态，无需读取法向量
  5. 浮点数字节序（大端/小端）由网络配置中的 byteOrder 参数决定
  6. 当状态码非 1 时，地址 2~29 中的数据视为无效，客户端不应使用