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YangSn d75e739615 feat:博清焊缝检测 \n 1. 协议更新：支持多机械臂 \n 2. 边扫描边检测

2026-09-01 13:48:58 +08:00

13 KiB

Raw Permalink Blame History

焊缝视觉 TCP 协议

版本

版本: 1.1 日期: 2026-09-01

版本历史

版本	日期	修改内容
1.1	2026-09-01	修改支持多机械臂的情况
1.0	2026-08-04	初始版本

1. 概述

传输协议：TCP/IP
数据编码：UTF-8 文本
机械臂服务端端口：由机械臂侧确定并提供
视觉控制器服务端监听端口：7800
报文字段分隔符：_
报文结束符：\r\n
一条 TCP 连接同一时刻只处理一个请求

本协议包含两组独立的对接关系：

使用场景	客户端	服务端	服务端端口	用途
手眼标定	标定软件 Windows	机械臂	机械臂侧确定	标定软件主动连接机械臂读取机械臂当前坐标
正常工作	主控软件	视觉控制器	`7800`	主控软件主动连接视觉控制器计算，视觉控制器返回计算结果

服务端与客户端职责：

服务端绑定本机 IP 地址并监听约定端口，等待客户端连接。
客户端配置服务端 IP 地址和端口，主动发起 TCP 连接。
连接建立后，客户端发送请求，服务端返回应答或计算结果。
连接断开后，由客户端负责重新建立连接。

两组对接关系使用两条相互独立的 TCP 连接。机械臂服务端端口不受本协议限制，由机械臂侧确定；视觉控制器服务端固定监听端口 7800。 特别说明：视觉只负责检测，不负责运动控制，可获取运动部分的坐标信息。

2. 通用报文约定

报文格式：

命令_字段1_字段2_...\r\n

约定：

命令名称使用大写英文字母。
每条报文必须以 \r\n 结束。
字段之间使用半角下划线 _ 分隔。
字段内容不得包含 _、回车或换行。
接收方应按结束符拆分报文，不能假定一次 TCP 接收操作恰好得到一条完整报文。
未识别命令、字段数量错误或字段格式错误时，接收方返回错误报文。

通用错误报文：

ERROR_错误码\r\n

错误码	说明
`UNKNOWN_COMMAND`	命令无法识别
`INVALID_FORMAT`	报文格式或字段数量错误
`INVALID_VALUE`	字段值无法解析或超出允许范围
`BUSY`	接收方正在处理其他任务
`NOT_READY`	设备或算法尚未就绪
`CALC_FAILED`	视觉计算失败
`INTERNAL_ERROR`	接收方内部错误

3. 手眼标定协议

3.1 场景说明

标定工具运行在 Windows 标定软件中，并通过 TCP/IP 对接机械臂。
机械臂作为 TCP 服务端，监听端口由机械臂侧确定并提供。
Windows 标定软件作为 TCP 客户端，按照机械臂侧提供的 IP 地址和端口主动连接机械臂。
标定物为多个圆柱。
相机一次性扫描全部圆柱；扫描完成后，机械臂依次移动到每个圆柱中心并逐点获取坐标，不对每个圆柱重复扫描。
机械臂由现场人员手动移动；视觉系统不发送机械臂运动指令，也不参与机械臂运动控制。
进行手眼标定前，必须先完成机械臂工具中心点（Tool Center Point，以下简称“工具 TCP”）标定。
标定软件只在采集标定点时读取当前工具 TCP 的机械臂坐标。

本节中的“工具 TCP”指机械臂工具中心点；第 1 节中的“TCP/IP”指网络传输协议，两者含义不同。

3.2 前置步骤：工具 TCP 标定

在机械臂上安装手眼标定过程中实际使用的工具。
按机械臂厂商提供的方法完成工具 TCP 标定。
在机械臂控制器中保存并启用该工具 TCP。
确认机械臂对外返回的 X/Y/Z/RX/RY/RZ 是已启用工具 TCP 的位姿，而不是机械臂法兰盘位姿。
工具 TCP 确认无误后，方可开始相机扫描及手眼标定数据采集。

注意：

整个手眼标定过程中必须使用同一个工具和同一组工具 TCP 参数。
更换工具、重新安装工具或修改工具 TCP 参数后，之前采集的手眼标定数据全部失效，必须重新采集并重新计算手眼标定结果。

3.3 通信时序

标定软件                              机械臂
   |                                    |
   |  相机一次性扫描全部圆柱              |
   |  扫描完成                           |
   |                                    |
   |  手动移动工具 TCP 到圆柱 1 中心      |
   |------------ GET_POSE ------------->|
   |<------ POSE_X_Y_Z_RX_RY_RZ --------|
   |  保存圆柱 1 对应坐标                |
   |                                    |
   |  手动移动工具 TCP 到圆柱 2 中心      |
   |------------ GET_POSE ------------->|
   |<------ POSE_X_Y_Z_RX_RY_RZ --------|
   |  保存圆柱 2 对应坐标                |
   |                                    |
   |      ...依次完成其余圆柱...         |
   |                                    |

3.4 手眼标定流程

确认机械臂已经启用完成标定的工具 TCP。
将相机移动到扫描起点。
移动相机，通过编码器触发方式一次性扫描全部圆柱。
完成本次扫描并保存所有圆柱的相机数据；后续逐点取坐标过程中不再移动相机或重复扫描。
手动拖动机械臂，使工具 TCP 到达第 1 个圆柱的中心点。
标定软件向机械臂请求当前工具 TCP 的坐标。
机械臂返回当前工具 TCP 位姿，标定软件将该坐标与第 1 个圆柱的相机数据对应保存。
手动拖动机械臂到下一个圆柱中心，再读取并保存一次工具 TCP 坐标。
重复步骤 8，直至所有圆柱均完成坐标获取。

整个手眼标定过程只进行一次相机扫描；机械臂移动和 GET_POSE 坐标读取按圆柱数量重复执行。

3.5 读取机械臂坐标

标定软件请求：

GET_POSE\r\n

机械臂返回：

POSE_X_Y_Z_RX_RY_RZ\r\n

示例：

GET_POSE\r\n
POSE_-500.920_1553.084_267.836_89.211_74.550_176.850\r\n

字段说明：

字段	说明
`X`	当前工具 TCP 的 X 坐标，单位 mm
`Y`	当前工具 TCP 的 Y 坐标，单位 mm
`Z`	当前工具 TCP 的 Z 坐标，单位 mm
`RX`	当前工具 TCP 绕 X 轴的姿态角，单位 deg
`RY`	当前工具 TCP 绕 Y 轴的姿态角，单位 deg
`RZ`	当前工具 TCP 绕 Z 轴的姿态角，单位 deg

说明：

位姿数值建议至少保留 3 位小数。
基坐标系、已启用的工具 TCP、欧拉角旋转顺序和角度正方向必须在联调前由机械臂方确认。
机械臂无法读取当前位姿时，返回对应的 ERROR 报文。

4. 视觉计算协议

系统最多支持 2 个物理相机和 4 个机械臂。START_SCAN_1 启动物理相机 1，START_SCAN_3 启动物理相机 2；两个物理相机不同时扫描。

命令	用途
`START_SCAN_1`	启动物理相机 1 扫描
`START_SCAN_3`	启动物理相机 2 扫描
`GET_RET_1`	获取物理相机 1 检测得到的机械臂 1 坐标
`GET_RET_2`	获取物理相机 1 检测得到的机械臂 2 坐标
`GET_RET_3`	获取物理相机 2 检测得到的机械臂 3 坐标
`GET_RET_4`	获取物理相机 2 检测得到的机械臂 4 坐标

4.1 场景说明

视觉控制器与主控软件通过 TCP/IP 对接。
视觉控制器作为 TCP 服务端，监听端口 7800。
主控软件作为 TCP 客户端，主动连接视觉控制器的 IP 地址和监听端口。
主控软件发送开始扫描命令，并在收到视觉控制器确认后控制相机从起点开始移动。
相机移动距离由现场确定；相机移动结束后，主控软件发送结束扫描命令。
视觉控制器收到结束扫描命令后自动进入计算，无需主控软件另行发送计算命令。
视觉控制器完成检测后主动通知主控软件，主控软件通过 GET_RET_n 获取对应机械臂的坐标结果。
主控软件负责现场运动控制，视觉控制器不通过本协议控制相机或机械臂运动。

4.2 通信时序

主控软件                            视觉控制器
   |                                    |
   |  相机到达扫描起点                   |
   |----------- START_SCAN_1 ---------->|
   |<------------ START_ACK ------------|
   |                                    |
   |  收到确认后开始移动相机              | 扫描采集
   |  相机移动结束并停止                  |
   |------------- STOP_SCAN ----------->|
   |<------------- STOP_ACK ------------|
   |                                    | 自动检测
   |<----------- RESULT_READY ----------|
   |------------- GET_RET_1 ----------->|
   |<---- RESULT_OK_PointNum_点集 ------| 机械臂1坐标
   |------------- GET_RET_2 ----------->|
   |<---- RESULT_OK_PointNum_点集 ------| 机械臂2坐标
   |                                    |

4.3 工作流程

相机到达扫描起点后，主控软件发送 START_SCAN_1 或 START_SCAN_3 报文。
视觉控制器进入扫描采集状态，并返回 START_ACK 报文。
主控软件收到 START_ACK 后，方可控制相机从起点开始移动。
相机移动指定距离并停止后，主控软件发送 STOP_SCAN 报文。
视觉控制器结束扫描，返回 STOP_ACK 报文，并自动进入计算状态。
视觉控制器检测完成后主动发送 RESULT_READY 报文。
主控软件收到 RESULT_READY 后发送 GET_RET_n，获取对应机械臂的坐标结果。

4.4 开始扫描

主控软件请求：

START_SCAN_1\r\n
START_SCAN_3\r\n

视觉控制器应答：

START_ACK\r\n

说明：

START_ACK 表示视觉控制器已经进入扫描采集状态。
只允许 START_SCAN_1 和 START_SCAN_3；前者启动物理相机 1，后者启动物理相机 2。
未配置物理相机 2 时，START_SCAN_3 返回 ERROR_INVALID_CAMERA\r\n。
主控软件必须收到 START_ACK 后才能开始移动相机，不得在发送开始命令后立即移动。
视觉控制器尚未就绪时返回 ERROR_NOT_READY\r\n。
视觉控制器正在扫描或计算上一次任务时返回 ERROR_BUSY\r\n。

4.5 结束扫描并自动计算

相机移动结束并停止后，主控软件请求：

STOP_SCAN\r\n