腾智微丝产线包装系统

项目架构分析

这是一个基于PySide6（Qt for Python）开发的腾智微丝产线包装系统，采用了典型的MVC（模型-视图-控制器）架构：

1. 模型层（Model）：

   • 使用DAO（数据访问对象）模式访问数据库
   • 支持多种数据库（SQLite、PostgreSQL、MySQL）
   • 主要数据表包括用户表、检验配置表、检验数据表、电力消耗表等

2. 视图层（View）：

   • 使用PySide6构建UI界面
   • 主要界面包括登录界面、主窗口、设置界面等
   • 采用分离的UI类设计，如LoginUI、MainWindowUI等

3. 控制器层（Controller）：

   • 主要控制逻辑在widgets目录下的类中实现
   • 使用信号槽机制进行组件间通信
   • 采用单例模式管理全局资源

4. 工具层（Utils）：

   • 提供各种工具类，如配置加载器、Modbus通信、串口管理等
   • 采用单例模式确保资源共享

5. 硬件集成层：

   • 相机子系统：基于海康威视SDK进行集成
     • 相机管理器（CameraManager）：单例模式，管理相机生命周期
     • 相机显示组件（CameraDisplayWidget）：用于实时显示相机画面
     • 相机设置控制器（CameraSettingsWidget）：管理相机参数设置
   • 串口通信：与称重设备、扫描器等外设通信
   • Modbus通信：与PLC设备通信

技术栈

1. 前端技术：

   • PySide6（Qt for Python）用于GUI开发
   • 使用Qt的信号槽机制实现组件间通信

2. 后端技术：

   • Python作为主要开发语言
   • SQLite作为默认数据库，支持PostgreSQL和MySQL
   • Modbus协议用于与设备通信
   • 多线程处理耗时操作

3. 通信技术：

   • Modbus TCP用于与PLC设备通信
   • 串口通信用于与称重设备、条码扫描器等外设通信
   • 海康威视SDK用于相机图像采集和处理

4. 设计模式：

   • 单例模式（配置加载器、监控器、相机管理器等）
   • DAO模式（数据访问）
   • 观察者模式（信号槽）
   • 工厂模式（数据库连接）

代码结构

1. 主要目录：

   • widgets/：包含所有窗口控制器类
   • ui/：包含所有UI定义类
   • utils/：包含工具类
   • dao/：包含数据访问对象
   • db/：包含数据库文件
   • config/：包含配置文件
   • logs/：包含日志文件
   • camera/：包含相机模块和SDK接口类

2. 核心文件：

   • main.py：程序入口点
   • widgets/login_widget.py：登录窗口控制器
   • widgets/main_window.py：主窗口控制器
   • widgets/camera_manager.py：相机管理器
   • widgets/camera_display_widget.py：相机显示组件
   • widgets/camera_settings_widget.py：相机设置控制器
   • utils/config_loader.py：配置加载器
   • utils/modbus_utils.py：Modbus通信工具
   • utils/sql_utils.py：数据库工具
   • camera/CamOperation_class.py：相机操作类
   • camera/MvCameraControl_class.py：海康威视相机控制SDK
   • utils/local_image_player.py：本地图像序列播放器

3. 应用流程：

   • 程序启动后初始化日志系统和配置
   • 创建和初始化各子系统（数据库、电力监控器等）
   • 显示登录窗口
   • 验证登录后显示主窗口
   • 主窗口中进行产线包装系统的操作，包括：
     • 产品检测和包装
     • 实时相机监控
     • 数据采集和报表生成
     • 设备状态监控和控制

相机子系统详解

1. 架构设计：

   • 采用分层设计，将相机SDK封装在底层，提供简洁API供上层使用
   • 相机管理采用单例模式，确保全局只有一个相机实例
   • 使用信号槽机制实现相机状态与UI的松耦合通信

2. 核心组件：

   • CameraManager：单例类，负责相机设备枚举、开关、参数设置等
   • CameraDisplayWidget：显示组件，负责在UI中显示相机画面
   • CameraSettingsWidget：设置控制器，负责参数调整界面交互
   • CamOperation_class：相机操作封装类，直接与海康SDK交互
   • LocalImagePlayer：本地图像序列播放器，提供基于本地图片序列的视频模拟功能

3. 工作流程：

   • 系统启动时初始化相机SDK
   • 用户界面显示时枚举并连接可用的相机设备
   • 启动相机图像采集并在UI中显示
   • 用户可通过设置界面调整相机参数（曝光、增益、帧率等）
   • 系统关闭时正确释放相机资源

4. 配置管理：

   • 相机参数保存在config/app_config.json的camera部分
   • 包括默认曝光时间、增益、帧率等参数
   • 用户调整的参数可保存至配置文件持久化

5. 本地图像模式：

   • 支持本地图像序列播放，可用于模拟相机实时画面
   • 用户可选择包含图像序列的文件夹，系统自动按时间顺序播放
   • 可调整播放帧率、设置循环播放等参数
   • 适用于开发测试和演示场景，无需连接实际相机设备
   • 配置参数保存在config/app_config.json的camera.local_mode部分

功能特点

1. 用户认证：支持用户登录和权限控制
2. 产线监控：实时监控产线状态、电力消耗等
3. 数据采集：采集称重数据、检验数据等
4. 相机集成：支持实时图像采集、显示和参数调整
5. 报表生成：生成各类统计报表
6. 设备通信：与PLC、称重设备等通信
7. 多模式支持：支持单机模式和接口模式

运行环境

• Python 3.7+
• PySide6
• 支持的数据库：SQLite、PostgreSQL、MySQL
• 操作系统：Windows、macOS、Linux

安装与配置

1. 安装依赖：

   pip install -r requirements.txt
   

2. 配置数据库：

   • 默认使用SQLite数据库，位于db/jtDB.db
   • 可在config/app_config.json中配置其他数据库

3. 配置相机：

   • 在config/app_config.json中的camera部分调整相机参数
   • 默认参数：

     "camera": {
         "enabled": false,
         "default_exposure": 20000,
         "default_gain": 10,
         "default_framerate": 30,
         "local_mode": {
             "enabled": false,
             "folder_path": "",
             "framerate": 15,
             "loop": true,
             "file_patterns": [".jpg", ".jpeg", ".png", ".bmp"]
         }
     }
     

4. 运行程序：

   python main.py
   

开发与扩展

系统采用模块化设计，可以方便地进行功能扩展：

1. 添加新的数据源：扩展utils/sql_utils.py
2. 添加新的设备通信协议：参考utils/modbus_utils.py
3. 添加新的UI界面：在ui/目录下创建新的UI类，在widgets/目录下创建对应的控制器类
4. 扩展相机功能：修改widgets/camera_manager.py和camera/CamOperation_class.py