# SmartVisionMES

**Repository Path**: hopefully-2023/SmartVisionMES

## Basic Information

- **Project Name**: SmartVisionMES
- **Description**: 基于 .NET 8 的工业视觉检测与MES一体化平台 | WPF + ASP.NET Core 前后端分离 | OpenCvSharp4 8种算法 | Modbus TCP PLC通信 | JWT认证 | LiveCharts2
- **Primary Language**: C#
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 10
- **Forks**: 6
- **Created**: 2026-06-05
- **Last Updated**: 2026-09-02

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# SmartVision MES — 智能视觉检测与MES管理系统

基于 .NET 8 的工业视觉检测与 MES 一体化平台，采用 WPF + ASP.NET Core 前后端分离架构。

## ✨ 功能特性

### 🔐 用户与权限
- JWT Token 认证（HMAC-SHA256）
- 三级角色权限：管理员 / 工程师 / 操作员
- 用户增删改查、密码重置、启用/禁用
- API 级别角色授权，删除操作仅限管理员
- 全局异常处理中间件

### 📊 生产看板
- 今日产量/合格数/不良数/合格率实时统计（数据库查询）
- 设备状态监控（PLC、相机、帧率、CPU、内存）
- 7 日产量趋势 LiveCharts2 柱状图（中文字体）
- 最近报警列表
- 30 秒自动刷新

### 🔬 视觉检测
- **8 种算法引擎**（基于 OpenCvSharp4 真实实现）：
  - 灰度化（`Cv2.CvtColor`）
  - 二值化（`Cv2.Threshold`）
  - Blob 分析（`Cv2.FindContours` + 面积过滤 + 标注）
  - 边缘检测（`Cv2.Canny` + 绿色叠加）
  - 缺陷检测（轮廓分类：气泡/划痕/异物，彩色边框标注）
  - 模板匹配（`Cv2.MatchTemplate` CCoeffNormed）
  - 尺寸测量（最小外接矩形 + 最小外接圆直径）
  - OCR 字符区域检测（Otsu + 轮廓过滤）
- 管线架构（`IAlgorithmStep` 接口 + `InspectionPipeline` 执行器）
- ROI 感兴趣区域支持
- 形态学开运算预处理
- Halcon 引擎架构（`IVisionEngine` 策略模式 + `VisionEngineFactory`）
- 算法参数面板（勾选启用/禁用、调节阈值）
- 实时摄像头画面（OpenCvSharp4 `VideoCapture` DirectShow）
- 检测结果叠加显示（OK/NG 标签、缺陷标记框）
- 缺陷详情列表（类型、面积、坐标、宽高）
- NG 图片自动保存
- 产品阈值联动（`MaxDefectCount`、`DefectAreaThreshold`）

### 📋 工单管理
- 工单生命周期：创建 → 启动 → 暂停 → 完成 → 取消 → 删除
- 状态筛选（全部/待开始/进行中/已完成/已取消）
- 模糊查询（工单号/产品/操作员/状态，实时搜索 + 按钮触发）
- 良品/不良品计数自动更新（检测时联动工单）
- 进度条显示（良品数/目标数）
- 删除按钮仅管理员可见

### 📦 产品管理
- 产品增删改查
- 产品参数配置（二值化阈值、缺陷面积、最大缺陷数、匹配分数）
- 启用/禁用切换（点击 CheckBox 即切换）
- 产品切换联动检测参数
- 删除按钮仅管理员可见

### 🚨 报警中心
- 四级报警：信息 / 警告 / 错误 / 严重（中文显示）
- 报警筛选（全部/未确认/已确认）
- 报警确认功能（确认后行变半透明）
- 未确认数量统计卡片

### 🖥️ 设备监控
- PLC 设备状态（连接状态、IP、端口、心跳、读写次数）
- 工业相机状态（连接状态、分辨率、帧率、触发模式）
- 系统资源监控（CPU/内存百分比，真实进程数据）
- 设备状态中文显示（在线/离线/错误/维护中）

### 📈 统计分析
- 汇总卡片（今日总检测、总合格数、进行中工单）
- 良率趋势 LiveCharts2 柱状图（tooltip 中文正常）
- 检测记录列表（结果列显示中文"合格/不良"）

### 📡 PLC 通信（Modbus TCP）
- 基于 NModbus 库的真实 Modbus TCP 通信
- 心跳检测 + 自动重连
- 读取/写入保持寄存器（`ReadHoldingRegistersAsync` / `WriteSingleRegisterAsync`）
- 读取/写入线圈（`ReadCoilsAsync` / `WriteSingleCoilAsync`）
- 可配置寄存器地址映射（`PlcRegisterMap`）
- 触发-结果闭环（`WaitForTriggerAsync` + `WriteResultAsync`）
- API 启动时自动连接 PLC（`PlcHostedService` 后台服务）
- SlaveException 不触发断连（区分功能码不支持 vs 连接断开）

### 📤 导出报表
- Excel 导出（ClosedXML）：检测记录表格，带样式表头
- PDF 导出（QuestPDF）：A4 报表含统计摘要 + 检测记录明细 + 页码

### 🔄 实时推送（SignalR）
- 检测结果实时推送
- 设备状态变更推送
- 报警信息推送
- 看板数据刷新推送
- 自动重连

## 🛠️ 技术栈

| 层级 | 技术 | 版本 |
|------|------|------|
| 运行时 | .NET | 8.0 |
| 语言 | C# | 12 |
| 桌面客户端 | WPF + MVVM（CommunityToolkit.Mvvm） | 8.0 |
| 后端 | ASP.NET Core Web API + SignalR | 8.0 |
| 数据库 | SQL Server + EF Core | 8.0 |
| 微 ORM | Dapper | 2.1.66 |
| 视觉算法 | OpenCvSharp4（8 种算法引擎） | 4.10.0 |
| PLC 通信 | NModbus（Modbus TCP） | 3.0.81 |
| 图表 | LiveCharts2（SkiaSharp WPF） | 2.0.0-rc3.3 |
| Excel 导出 | ClosedXML | 0.102.3 |
| PDF 导出 | QuestPDF | 2024.3.0 |
| 日志 | Serilog | 8.0.0 |
| 认证 | JWT（Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer） | 8.0.0 |
| API 文档 | Swagger（Swashbuckle） | 6.5.0 |

## 🚀 快速开始

### 环境要求
- .NET 8 SDK
- SQL Server（Express 或更高版本）
- Visual Studio 2022（推荐）

### 一键启动
```bash
# 双击 start.bat 一键启动 API + WPF 客户端
start.bat
```

### 手动启动
```bash
# 1. 还原依赖
dotnet restore

# 2. 构建
dotnet build

# 3. 启动 Web API（端口 5088）
dotnet run --project SmartVisionMES.Web --urls "http://localhost:5088"

# 4. 启动 WPF 客户端（新终端）
dotnet run --project SmartVisionMES.WPF
```

### 在 Visual Studio 中启动
- 打开 `SmartVisionMES.slnx`
- 将 `SmartVisionMES.WPF` 设为启动项目
- 按 F5（WPF 会自动启动 API）
- 或配置「多个启动项目」同时启动 Web + WPF

### 默认账号
- 用户名: `admin`
- 密码: `123456`

### 测试账号
- 用户名: `operator1`
- 密码: `test123`
- 角色: 操作员（无删除权限）

## 📁 项目结构

```
SmartVisionMES/
├── SmartVisionMES.Models/          # 实体/DTO/枚举（零依赖）
│   ├── Entities/Entities.cs        # 7 个实体：User, Product, WorkOrder,
│   │                               #   InspectionRecord, AlarmRecord,
│   │                               #   DeviceStatusRecord, InspectionScheme
│   ├── DTOs/DTOs.cs                # 12 个 DTO
│   └── Enums/Enums.cs              # 8 个枚举
│
├── SmartVisionMES.Core/            # 业务逻辑层
│   ├── Interfaces/                 # 服务接口 + 仓储接口 + IJwtTokenService
│   └── Services/                   # 服务实现（User, Product, WorkOrder,
│                                   #   Inspection, Alarm, Device）
│
├── SmartVisionMES.Data/            # 数据访问层
│   ├── DbContext/                  # EF Core 上下文（7 DbSet + 种子数据）
│   ├── Repositories/               # 6 个仓储实现（泛型基类 + 专用）
│   └── Migrations/                 # EF Core 迁移（启动时自动执行）
│
├── SmartVisionMES.Vision/          # 视觉算法引擎
│   ├── Algorithms/Algorithms.cs    # 8 种算法步骤实现
│   ├── Pipeline/                   # 管线引擎 + 上下文 + 接口
│   └── Engines/                    # 策略模式（OpenCV / Halcon / Factory）
│
├── SmartVisionMES.Hardware/        # 硬件通信
│   ├── PLC/                        # Modbus TCP 管理器 + 寄存器映射
│   └── Camera/                     # 工业相机管理器（框架）
│
├── SmartVisionMES.Web/             # ASP.NET Core Web API
│   ├── Controllers/                # 7 个 API 控制器（27 个端点）
│   ├── Hubs/                       # SignalR Hub + 通知服务
│   ├── Middleware/                  # 全局异常处理中间件
│   ├── Services/                   # JWT 服务 + PLC 后台服务
│   └── Program.cs                  # DI 配置 + 中间件管道
│
├── SmartVisionMES.WPF/             # WPF 桌面客户端
│   ├── Views/                      # 10 个视图
│   ├── ViewModels/                 # MainViewModel（MVVM）
│   ├── Dialogs/                    # 3 个弹窗（用户/产品/工单）
│   ├── Converters/                 # 8 个值转换器
│   └── Services/                   # API 客户端 + 相机 + SignalR
│
└── .github/workflows/              # CI/CD（构建 + 密钥扫描 + AppSettings 扫描）
```

## 📊 API 接口

### 认证 `/api/auth` [无需登录]
| 方法 | 接口 | 说明 |
|------|------|------|
| POST | `/api/auth/login` | 登录，返回 JWT Token |

### 产品 `/api/products` [Admin/Engineer]
| 方法 | 接口 | 说明 |
|------|------|------|
| GET | `/api/products` | 获取所有产品 |
| GET | `/api/products/active` | 获取启用的产品 |
| GET | `/api/products/{id}` | 获取单个产品 |
| POST | `/api/products` | 新增产品 |
| PUT | `/api/products/{id}` | 更新产品 |
| DELETE | `/api/products/{id}` | 删除产品 🔒Admin |
| POST | `/api/products/{id}/toggle-active` | 切换启用状态 |

### 工单 `/api/workorders` [需登录]
| 方法 | 接口 | 说明 |
|------|------|------|
| GET | `/api/workorders` | 获取工单（支持 `?status=` 筛选） |
| GET | `/api/workorders/active` | 获取当前进行中工单 |
| GET | `/api/workorders/{id}` | 获取单个工单 |
| POST | `/api/workorders` | 创建工单 |
| POST | `/api/workorders/{id}/start` | 启动工单 |
| POST | `/api/workorders/{id}/complete` | 完成工单 |
| POST | `/api/workorders/{id}/cancel` | 取消工单 |
| POST | `/api/workorders/{id}/count?isGood=` | 更新良品/不良品计数 |
| DELETE | `/api/workorders/{id}` | 删除工单 🔒Admin |

### 检测 `/api/inspection` [需登录]
| 方法 | 接口 | 说明 |
|------|------|------|
| GET | `/api/inspection` | 获取检测记录（分页） |
| POST | `/api/inspection` | 保存检测记录 |
| GET | `/api/inspection/{id}` | 获取单条记录 |
| GET | `/api/inspection/dashboard` | 看板统计数据 |
| GET | `/api/inspection/daily-yield` | 每日产量趋势 |

### 报警 `/api/alarms` [需登录]
| 方法 | 接口 | 说明 |
|------|------|------|
| GET | `/api/alarms` | 获取报警列表（支持筛选） |
| POST | `/api/alarms/{id}/acknowledge` | 确认报警 |

### 设备 `/api/devices` [需登录]
| 方法 | 接口 | 说明 |
|------|------|------|
| GET | `/api/devices` | 获取所有设备状态（含实时 PLC） |
| GET | `/api/devices/{name}` | 获取单个设备状态 |

### 用户 `/api/users` 🔒Admin
| 方法 | 接口 | 说明 |
|------|------|------|
| GET | `/api/users` | 获取用户列表 |
| POST | `/api/users` | 创建用户 |
| PUT | `/api/users/{id}` | 更新用户信息 |
| POST | `/api/users/{id}/reset-password` | 重置密码 |
| POST | `/api/users/{id}/toggle-active` | 启用/禁用用户 |

### SignalR Hub `/hubs/smartvision`
| 方向 | 事件 | 说明 |
|------|------|------|
| 客户端→服务端 | `JoinDeviceGroup` | 订阅设备更新 |
| 客户端→服务端 | `LeaveDeviceGroup` | 取消订阅 |
| 服务端→客户端 | `InspectionResult` | 推送检测结果 |
| 服务端→客户端 | `DeviceStatus` | 推送设备状态 |
| 服务端→客户端 | `Alarm` | 推送报警 |
| 服务端→客户端 | `DashboardUpdate` | 推送看板刷新 |

## 🔧 配置说明

### 数据库连接
编辑 `SmartVisionMES.Web/appsettings.json`：
```json
{
  "ConnectionStrings": {
    "DefaultConnection": "Server=YOUR_SERVER;Database=SmartVisionMES;Trusted_Connection=True;TrustServerCertificate=True;Encrypt=False"
  }
}
```

### PLC 配置（Modbus TCP）
```json
{
  "Plc": {
    "IpAddress": "127.0.0.1",
    "Port": 502,
    "SlaveId": 1,
    "HeartbeatIntervalMs": 2000
  }
}
```

### JWT 配置
```json
{
  "JwtSettings": {
    "SecretKey": "YOUR_SECRET_KEY_HERE",
    "Issuer": "SmartVisionMES",
    "Audience": "SmartVisionMES",
    "ExpirationHours": 8
  }
}
```

## 🏗️ 系统架构

```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    WPF Desktop Client                        │
│  ┌──────────┐  ┌──────────────────┐  ┌──────────────────┐  │
│  │ 10 Views │  │  MainViewModel   │  │ 3 Services       │  │
│  │ 3 Dialogs│  │  (MVVM CommTk)   │  │ -ApiService      │  │
│  │ 8 Convts │  │                  │  │ -CameraService   │  │
│  └──────────┘  └──────────────────┘  │ -SignalRService  │  │
│                                      └────────┬─────────┘  │
├───────────────────────────────────────────────┼─────────────┤
│  HTTP/JWT          WebSocket(SignalR)         │             │
├──────────────────┬────────────────────────────┼─────────────┤
│  ASP.NET Core    │                            │             │
│  ┌────────────┐  │  ┌────────────────────┐    │             │
│  │ 7 Controllers│ │  │ SignalR Hub        │    │             │
│  │ 27 Endpoints │ │  │ /hubs/smartvision  │    │             │
│  └────────────┘  │  └────────────────────┘    │             │
│  ┌────────────┐  │                            │             │
│  │ Middleware  │  │                            │             │
│  │ -Exception │  │                            │             │
│  │ -JWT Auth  │  │                            │             │
│  │ -Serilog   │  │                            │             │
│  └────────────┘  │                            │             │
├──────────────────┼────────────────────────────┼─────────────┤
│  Core Services   │  Data Layer (EF Core)      │ Hardware    │
│  ┌────────────┐  │  ┌────────────────────┐    │ ┌────────┐  │
│  │ User       │  │  │ SmartVisionDbContext│   │ │PLC     │  │
│  │ Product    │  │  │ 7 DbSets           │   │ │Modbus  │  │
│  │ WorkOrder  │  │  │ Auto-migration     │   │ │TCP     │  │
│  │ Inspection │  │  └────────┬───────────┘   │ └────────┘  │
│  │ Alarm      │  │           │               │ ┌────────┐  │
│  │ Device     │  │           │               │ │Camera  │  │
│  └────────────┘  │           │               │ │(sim)   │  │
│                  │           ▼               │ └────────┘  │
│                  │  ┌────────────────────┐    │             │
│                  │  │    SQL Server      │    │             │
│                  │  └────────────────────┘    │             │
└──────────────────┴────────────────────────────┴─────────────┘
```

## 📝 开发日志

- 2026-06-05: 项目初始化，完成基础架构
- 2026-06-05: 实现 8 种视觉算法引擎（OpenCvSharp4 真实实现）
- 2026-06-05: 完成中文化，修复多项 UI 问题
- 2026-06-05: 实现 Excel/PDF 导出功能（ClosedXML + QuestPDF）
- 2026-06-05: 完善检测记录保存和工单自动关联
- 2026-06-05: PLC Modbus TCP 真实通信（NModbus）+ 触发闭环
- 2026-06-05: Halcon 引擎架构（IVisionEngine 策略模式）
- 2026-06-05: LiveCharts2 统计图表 + 真实系统指标
- 2026-06-05: JWT 认证 + 角色授权（Admin/Engineer/Operator）
- 2026-06-05: 全局异常处理中间件 + Serilog 结构化日志
- 2026-06-05: NG 图片自动保存 + PDF 报表导出
- 2026-06-05: 用户管理支持编辑角色
- 2026-06-05: 工单管理模糊查询（工单号/产品/操作员/状态）
- 2026-06-05: WPF 客户端自动启动 API
- 2026-06-05: 代码审查修复（工单计数、枚举转换器、缺陷重复计数等）
- 2026-06-06: 设备状态中文显示（在线/离线/错误）
- 2026-06-06: PLC 自动连接（PlcHostedService 后台服务）
- 2026-06-06: UI 全面优化（对话框高度、窗口适配、按钮对齐、表格整齐）
- 2026-06-06: 产品管理增加删除和启用切换
- 2026-06-06: 工单/产品删除按钮仅 Admin 可见（客户端+服务端双重校验）
- 2026-06-06: 产品阈值联动检测参数
- 2026-06-06: GitHub Actions CI/CD（构建 + 密钥扫描）

## ⚠️ 已知限制

| 组件 | 状态 | 说明 |
|------|------|------|
| 工业相机 SDK | 框架就绪 | `CameraManager` 为 TODO 框架，实际使用 WPF `CameraService`（OpenCvSharp VideoCapture） |
| Halcon 引擎 | 架构演示 | `HalconEngine` 需 `USE_HALCON` 编译符号，当前为接口+注释 |
| OCR 字符识别 | 区域检测 | 仅检测文字区域轮廓，未集成 Tesseract 等 OCR 引擎 |
| 密码哈希 | SHA256 | 生产环境建议使用 BCrypt/PBKDF2 |

## 📄 许可证

MIT License

## 👨‍💻 作者

- Gitee: [hopefully-2023/SmartVisionMES](https://gitee.com/hopefully-2023/c-sharp-demo)