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.NET 开源工业视觉系统 OpenIVS 快速搭建自动化检测平台

article 2025/6/2 1:34:39

前言

随着工业4.0和智能制造的发展，工业视觉在质检、定位、识别等场景中发挥着越来越重要的作用。然而，开发一个完整的工业视觉系统往往需要集成相机控制、图像采集、图像处理、AI推理、PLC通信等多个模块，这对开发人员提出了较高的技术要求。

推荐一个基于 .NET 平台的开源工业视觉软件框架OpenIVS，提供完整的视觉系统开发所需的基础功能模块，帮助大家快速开发高效、稳定的工业检测系统。

项目介绍

OpenIVS 全称 Open Source Industrial Vision System，是一个面向工业视觉领域的开源软件框架，提供一套标准化、模块化、可扩展的视觉系统开发平台。

它基于 .NET 平台开发，支持与主流工业相机（如海康MVS）、图像处理库（如Halcon、OpenCV）、AI推理SDK（如深度视觉AI平台）进行集成，并提供 PLC 控制、图像采集、模型推理、结果反馈等功能模块，适用于各种自动化检测场景。

项目功能

OpenIVS 主要包含以下核心功能模块：

1、相机连接与图像采集

支持海康MVS相机驱动；

可配置触发方式、曝光参数、图像保存路径；

支持单相机或多相机管理；

图像质量与存储策略可自定义。

2、AI模型推理

集成深度视觉AI平台高性能SDK；

支持加载多个模型并实现级联推理；

支持图像预处理与结果后处理；

模型路径可通过界面动态配置。

3、PLC控制与设备逻辑

支持Modbus串口通信协议；

可设置串口参数、设备ID、寄存器地址；

提供位置控制、OK/NG信号反馈等基础逻辑；

支持扩展自定义控制动作。

4、系统配置与设置

提供图形化设置页面，便于修改相机参数、PLC设置、模型路径；

支持图像保存策略（是否保存OK图或NG图）；

可灵活调整位置序列、处理流程、图像处理算法等。

项目特点

OpenIVS 不仅功能全面，还具备以下优势：

模块化设计

各功能模块（相机、AI、PLC、图像处理）高度解耦，便于独立开发、调试与替换。

开源免费

作为开源项目，开发者可以自由查看源码、进行二次开发，适配自身业务需求。

易于扩展

支持多相机、多模型、多任务并发处理，满足复杂工业场景下的定制化需求。

跨平台兼容性好

基于 .NET 平台，可在 Windows 上稳定运行，未来可拓展至 Linux 环境。

实时性强、稳定性高

通过异步处理机制和良好的资源管理，确保系统在高频率检测任务中的实时性和稳定性。

安装需求

在使用 OpenIVS 前，需要安装以下软件：

1、海康相机MVS

版本：MVS_STD_4.4.0_240913.exe

下载地址：MVS_STD_4.4.0_240913.zip

用于相机连接和图像采集

2、Halcon（可选）

版本：halcon-20.11.1.0-windows.exe

下载地址：Download Area: MVTec Software

如果需要使用Halcon接口进行图像处理，则需要安装

3、深度视觉AI平台

官方网站：https://dlcv.com.cn

需要安装高性能SDK套件才能加载模型进行推理

需要使用深度视觉AI平台训练模型

该SDK提供了模型推理所需的各项功能

参考文档：高性能SDK套件 - C#接口 | 深度视觉

项目使用

1、修改PLC配置

在 ModbusManager.cs 中可以修改PLC相关配置：

串口通信参数设置

_modbusApi.SetSerialPort(settings.PortName,  // 串口名称settings.BaudRate,  // 波特率settings.DataBits,  // 数据位settings.StopBits,  // 停止位settings.Parity,    // 校验位(byte)settings.DeviceId   // 设备ID
);

也可以在设置页面修改：

位置控制参数

修改MoveToPositionAsync方法可调整位置控制逻辑

调整位置精度：Math.Abs(currentPosition - position) < 1.0f

增加其他动作

可在ModbusManager中增加其他PLC控制动作，以满足特定需求。例如：增加 OK/NG 信号控制。

假设 PLC 通过写入寄存器 16 实现 OK/NG 信号控制，可以在ModbusManager中增加如下方法：

_modbusApi.WriteSingleRegister(16, isOK);

2、修改相机配置

修改相机配置

单相机的情况下，可以在设置页面修改，包括相机名称，触发方式等：

同时也可以在设置页面修改：

存图路径
存图质量
是否存储OK图或NG图

多相机支持

多相机的情况下，可以在 CameraInitializer.cs 中修改相机连接参数：
当前系统使用单例模式管理相机：CameraInstance.Instance

若需支持多相机，可修改为列表管理多个相机实例

// 多相机管理示例
private List<CameraManager> _cameraManagers = new List<CameraManager>();// 初始化多个相机
public void InitializeMultipleCameras(Settings settings)
{foreach (var cameraConfig in settings.CameraConfigs){var cameraManager = new CameraManager();// 设置相机参数_cameraManagers.Add(cameraManager);}
}

3、修改模型推理方法

设置模型路径

在设置页面，可以修改模型路径：

自定义模型推理

在 ModelManager.cs 中可以修改AI模型推理相关配置：

加载多个模型

// 多模型管理示例
private Dictionary<string, Model> _models = new Dictionary<string, Model>();// 加载多个模型
public void LoadModels(List<string> modelPaths)
{foreach (var path in modelPaths){string modelName = Path.GetFileNameWithoutExtension(path);_models[modelName] = new Model(path, 0);}
}

实现模型级联

可修改PerformInference方法实现多模型级联推理

// 级联推理示例
public string PerformCascadeInference(Bitmap image)
{// 第一阶段：检测var detectionResult = _models["DetModel"].InferBatch(imageList);// 第二阶段：分割var smallImages = CropImage(image, detectionResult);var segmentationResult = _models["SegModel"].InferBatch(smallImages);return segmentationResult;
}

自定义结果处理

可修改结果提取和处理逻辑，实现更复杂的决策规则

4、修改设备逻辑

简单的设备逻辑可以在设置里修改：

自定义处理逻辑

在 MainLoopManager.cs 中可以修改整体处理逻辑：

1、修改位置序列

// 位置序列定义可以根据需要调整
private readonly float[] _positionSequence = new float[] { 195, 305, 415, 305 };

2、调整处理流程

主流程在RunMainLoopAsync方法中定义

可修改移动-拍照-推理的顺序或添加额外步骤

3、添加图像预处理

在ProcessImageAsync方法中添加图像处理逻辑

// 图像预处理示例
private Bitmap PreprocessImage(Bitmap image)
{using (var mat = BitmapConverter.ToMat(image)){// 添加预处理步骤，如二值化等Cv2.CvtColor(mat, mat, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);Cv2.Threshold(mat, mat, 128, 255, ThresholdTypes.Binary);return BitmapConverter.ToBitmap(mat);}
}

4、自定义后处理逻辑

在推理结果处理后添加自定义逻辑，如结果聚合、条件判断等

// 后处理逻辑示例
private bool PostProcessResult(string result)
{// 实现自定义决策逻辑if (result.Contains("缺陷") && _currentPositionIndex == 2){// 特定位置的特定缺陷处理return false;}return string.IsNullOrEmpty(result);
}

前言