基于 C# 与 PLC 通信的高可靠工业 3D 扫描检测系统

前言

智能制造不断的深入，工业现场对高精度、高效率的自动检测需求日益迫切。传统的二维视觉或人工测量方式，在面对复杂曲面、堆叠物料或动态工况时往往力不从心。3D扫描技术凭借其非接触、全轮廓、高密度的数据采集能力，正逐步成为质量控制和智能物流的关键支撑。

本文推荐一套面向工业场景的3D扫描检测系统，专为 Lmotion 平台量身打造，致力于将点云数据转化为可执行的业务判断。

项目介绍

项目是一套基于 .NET 6.0 开发的工业级 3D 扫描检测软件，采用 C# 语言编写，核心目标是实现"扫描—分析—决策—反馈"的闭环流程。

系统深度集成 Lmotion 的运动控制与设备调度能力，通过与起重机（Crane）协同工作，在物料入库、堆垛检测、尺寸验证等场景中自动完成三维数据采集与异常识别。

整个系统设计强调稳定性、可配置性与扩展性，适用于仓储、制造、物流等多个工业领域。

项目架构

系统架构

系统结构

├── 📂 Area/ # 区域定义 │ └── TowerWarehouse.cs ├── 📂 AWLib/ # 核心库 │ ├── AW.Common.dll # 通用库 │ ├── AW.Devices.dll # 设备驱动 │ ├── AW.Drive.dll # 运动控制 │ ├── AW.Maker.dll # 制造器库 │ ├── AW.Math.dll # 数学库 │ └── AW.Scanner.dll # 扫描库 ├── 📂 config_robot_scanner/ # 配置文件 │ ├── 📂 area/ # 区域配置 │ ├── 📂 device/ # 设备配置 │ ├── 📂 maker/ # 业务栈配置 │ ├── 📂 plc/ # PLC通信配置 │ └── soft.xml # 软件配置 ├── 📂 Device/ # 设备控制 │ ├── Crane.cs # 机器控制器 │ └── CraneProxy.cs # 机器代理 ├── 📂 Maker/ # 检测器 │ └── RobotScanDetector.cs # 扫描检测器 ├── 📄 PlcBatchReader.cs # PLC批量读取 ├── 📄 Program.cs # 主程序入口 ├── 📄 S7PlcTest.cs # S7 PLC测试 ├── 📄 RobotScanner.csproj # 项目文件 ├── 📄 aowei_robot_scanner_task.xml # 任务配置 ├── 📄 launch-set.xml # 启动配置 └── 📄 log.cfg.xml # 日志配置

项目功能

1、支持与 S7 和 ModbusTCP 协议的 PLC 通信，实时获取设备状态与触发信号；

2、通过 Crane 控制器精确调度起重设备移动至预设扫描位姿；

3、自动触发 3D 扫描仪采集点云数据，并进行坐标系转换与空间对齐；

4、对原始点云进行范围过滤、去噪和特征提取，聚焦关键区域；

5、内置基础识别算法，可判断物料是否存在、是否偏移、是否堆叠异常等；

6、将检测结果结构化输出，供上层系统调用或用于自动分拣决策；

7、所有区域、设备、算法参数均通过 XML 配置文件管理，无需重新编译即可调整逻辑。

项目说明

核心类说明

RobotScanDetector: 主检测器类，处理扫描请求和点云分析
Crane: 起重机控制类，负责PLC通信和位置管理
PlcBatchReader: PLC数据批量读取工具

算法流程

1、点云获取

2、坐标转换

3、范围过滤

4、特征提取

5、算法识别

6、结果输出

扩展开发

系统采用模块化设计，支持：

自定义检测算法
新设备类型集成
配置参数扩展
通信协议适配

项目技术

1、运行平台为 .NET 6.0，使用 C# 开发，兼顾性能与开发效率，适用于工业 PC 环境；

2、PLC 通信层同时支持西门子 S7 和 ModbusTCP 协议，通过 PlcBatchReader 实现高效批量读取；

3、点云处理基于自研 AW.Math 和 AW.Scanner 库，完成坐标转换、空间裁剪、特征提取等操作；

4、系统架构遵循"感知—决策—执行"闭环：Lmotion 触发任务 → RobotScanDetector 调度 → Crane 定位 → 扫描 → 算法分析 → 结果输出；

5、主程序通过 launch-set.xml 和 aowei_robot_scanner_task.xml 实现启动策略与任务流的灵活编排。

项目代码

public Task<object> Detect(object data) { if (data is PointCloud pointCloud) { try { Logdog.Debug("数据开始处理", pointCloud.Count); // 1.配准到行车实时位置 pointCloud = FixAndFilterPointCloud(pointCloud); //算法计算 var results = Caculate(pointCloud); //结果写入 for (int i = 0; i < results.Count; i++) { _Crane.Command[i] = results[i].ToIntArray(); } Logdog.Warn($"数据处理完成，发现 {results.Count} 个区域"); //开始数据处理，通知调用方扫描结束 do { _Crane.Command.B0_扫描结束 = true; Thread.Sleep(500); } while (_Crane.State.B0_1号铸井开始扫描 || _Crane.State.B1_2号铸井开始扫描); _OnScanning = false; // 转换为索引器需要的格式 return Task.FromResult<object>( results.Select(r => r.ToIntArray()).ToList() ); } catch (Exception ex) { do { _Crane.Command.B0_扫描结束 = true; Thread.Sleep(500); } while (_Crane.State.B0_1号铸井开始扫描 || _Crane.State.B1_2号铸井开始扫描); _OnScanning = false; Logdog.Error("检测出现错误", ex); return Task.FromResult<object>(false); } } do { _Crane.Command.B0_扫描结束 = true; Thread.Sleep(500); } while (_Crane.State.B0_1号铸井开始扫描 || _Crane.State.B1_2号铸井开始扫描); _OnScanning = false; return Task.FromResult<object>(false); }