# Industrial Vision Station Demo

**Repository Path**: SimianBin/industrial-vision-station-demo

## Basic Information

- **Project Name**: Industrial Vision Station Demo
- **Description**: 基于事件驱动的多相机视觉上位机架构示例（C# + Cognex VisionPro）
- **Primary Language**: C#
- **License**: Apache-2.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 2
- **Created**: 2026-03-02
- **Last Updated**: 2026-03-02

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# Industrial Vision Station Demo

#### 介绍
基于 C# + Cognex VisionPro 的多相机视觉上位机架构示例  

- 事件驱动模块解耦
- 生产者-消费者流水线设计
- 多线程隔离与线程安全控制
- 高频数据流下的背压策略
- 设备抽象与协议扩展结构

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# 整体架构

系统采用 **分层 + 事件驱动 + 流水线模型** 设计：

```
Frame Source (Camera / Offline)
        ↓
      EventBus
        ↓
  InspectionService (有界队列 + 后台线程)
        ↓
      EventBus
        ↓
ConnectionManager (发送队列 + 后台线程)
        ↓
 TCP / Serial / PLC
```

UI 层通过订阅事件获取数据，仅负责显示与交互。

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# 架构设计原则

## 1. 线程隔离

系统明确划分不同线程职责：

- UI 线程：界面渲染与交互
- 采集回调线程：接收帧数据，不做耗时操作
- 检测线程：串行执行算法
- 通信线程：独立发送数据

约束：

- UI 不能参与耗时计算
- 算法执行要避免并发访问
- 通信阻塞不能影响检测吞吐

------

## 2. 事件驱动解耦

模块之间通过 `EventBus` 通信，而非直接调用。

典型事件包括：

- FrameArrived
- InspectionCompleted
- LogLine
- SystemFault

目的：

- 降低模块耦合
- 易于扩展（新增日志、统计、持久化无需修改核心流程）
- 逻辑结构清晰

------

## 3. 生产者-消费者流水线

系统设计满足至少两条核心流水线：

### 检测流水线

- 生产者：帧源
- 缓冲区：`BlockingCollection`（有界）
- 消费者：检测线程

设计重点：

- 队列设置容量限制
- 在线模式支持“丢旧保新”策略
- 防止算法变慢导致内存持续增长

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### 通信流水线

- 生产者：检测完成事件
- 缓冲区：发送队列
- 消费者：通信线程

目的：

- 隔离网络/串口阻塞风险
- 避免影响检测链路
> 如果要做多相机独立检测实例增加一条流水线即可
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## 4. 设备抽象层

系统通过接口抽象设备和协议：

- `IFrameSource`
- `ICamera`
- `IToolRunner`
- `IConnection`

实现类包括：

- 在线相机 / 离线图像源
- TCP / Serial / PLC
- VisionPro ToolBlock 适配器

业务逻辑只依赖抽象接口，降低对具体 SDK 的耦合。

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## 5. 生命周期管理

`AppHost` 作为系统的组合根，负责：

- 组件初始化
- 依赖组装
- 事件订阅
- 模式切换
- 优雅关闭

避免生命周期逻辑分散在 UI 层。

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# 线程安全策略

应尽量通过架构设计减少锁的使用：

- 使用线程隔离避免共享状态
- 通过 `BlockingCollection` 实现线程安全队列
- UI 更新统一封送回主线程
- 共享状态集中在管理器内部
- 文件写入采用单写入点策略

有界队列用于实现背压控制，防止采集帧积压导致系统不稳定。

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# 运行模式

支持两种运行模式：

- Camera（在线采集）
- Offline（离线图片处理）

模式切换时：

- 停止当前帧源
- 清空检测队列
- 启动新模式

保证数据一致性。

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# 日志与配置

- 日志采用滚动文件方式写入
- 配置使用 INI 存储
- 支持连接绑定关系持久化

日志集中写入，避免多线程并发写文件导致冲突。

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# TODO

当前架构为单工位设计，未来可扩展为：

- 多相机独立检测实例
- 异步 EventBus
- 插件化驱动加载
- 多进程算法隔离
- 状态机驱动流程控制

> 检测是 CPU-bound，而且 ToolBlock算法往往非线程安全，所以并行扩展不要让一个实例多线程

> 应满足：

> - 每相机一个执行实例（ToolRunner/ToolBlockRunner）
> - 每相机一个队列
> - 每相机一个 worker loop

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#### 代码导览

核心类与方法(6个)：

1. App/AppHost.cs

- 组合根：初始化所有核心模块
- ApplyRunMode()：切换帧源（Camera/Offline）并清队列
- OnInspectionCompletedForComm()：输出 OK 到通信

2. Infrastructure/EventBus.cs
- 事件总线：Publish/Subscribe 的核心实现
3. Services/InspectionService.cs

- 有界队列 + 单线程 Worker
- 统一处理相机/离线输入

4. Infrastructure/CameraManager.cs + VisionPro/VPCamera.cs

- 有界队列 + 单线程 Worker
- 统一处理相机/离线输入

5. VisionPro/ToolRunnerRouter.cs + VisionPro/ToolBlockRunner.cs

- 相机枚举与生命周期管理
- BeatMs 连续运行：StartPlay() 内部 Task + Delay

6. Forms/MainWindow.cs

- ToolBlock 的加载与相机绑定
- 结果封装为 ToolRunResult（Record + Outputs）