相机自动对焦项目 · 源码分析清单（控制方式 + 参数 + 安全阈值）

记录日期：2026-06-12 来源：阅读 C:\claudeFile\TL\源码 下两套工程后的只读分析结论。用途：把"怎么控相机 / 怎么控马达 / 怎么控光源 + 物理参数 + 安全限位"一次说清，供你核对，确认后据此写第一步手动测试程序。配套：主文档 相机自动对焦项目-总方案.md（需求与算法逻辑看那份，本份只讲源码能落地的硬接口）。标注规则：【确证】=代码里直接读到；【推测】=据命名/引用推断，需真机或反编译确认。

0. 源码里有两套工程

工程	位置	作用	对我们的价值
`ivf_tl_control_2.0`	完整下位机控制系统（多项目解决方案）	现役：控温、拍照、换气、对焦上传	主参考：相机、串口马达、LED、对焦循环全在这
`aivfo_ccd`	一个小 WPF 工程，含独立 `Camera.cs`	像是相机调试/试验程序	相机操作更全（`SetExp`、`BitmapImage`、Raw 访问），适合直接抄来做测试程序的相机层

结论：测试程序以 ivf_tl_control_2.0 的健壮相机框架为骨架，补 aivfo_ccd 的便捷方法。

一、相机控制【确证为主】

1.1 是什么相机

厂商 Microview（微视），型号字符串硬编码 "MVC2000"，USB2.0 工业相机，约 200 万像素。
命名空间 using Microview;（见 aivfo_ccd\Util\Camera.cs:1）。
Bayer 传感器（取 Raw 后需去马赛克转 RGB）。
SDK = mvcapi.dll（核心）+ mvavi.dll（录像），P/Invoke 封装在 ivf_tl_CameraHelper\MVCAPI.cs。

1.2 连接 / 初始化顺序

new Camera(index, 1600, 1200, exposure)
 → Init()        ⇒ MV_Usb2Init("MVC2000", out index, ref capInfo, out hImager)
 → SetOpMode()   ⇒ MV_Usb2SetOpMode(hImager, nMode, false)

nMode：0 = 拍照（单帧）模式，1 = 实时图像模式（aivfo_ccd\Util\Camera.cs:282-285 注释明确）。
句柄 IntPtr hImager 贯穿后续所有调用。
卸载：UnInit() ⇒ MV_Usb2Uninit(ref hImager)。

1.3 抓单帧 + 取像素

抓图：GetRgbData() ⇒ MV_Usb2GetRgbData(hImager, ref capInfo, pDest)。
取数据：属性 SourceBuffer → byte[]，长度 width*height*3，24bpp RGB（BGR 排列）。
⚠️ 相机原始数据上下颠倒：aivfo_ccd 版取图后做了 RotateNoneFlipY 垂直翻转（Camera.cs:185-208）。显示/保存/算清晰度时要统一处理，否则 ROI 位置会上下错。
另一条路径：GetRawData() → RawToRgb()（MV_Usb2ConvertRawToRgb），用于需要 Raw 的场合。
默认分辨率 1600 × 1200。

1.4 曝光与增益（曝光校正这一环靠它）

曝光时间：字段 CapInfoStruct.Exposure（int），单位 100µs（默认 400 → 40ms）。
- 设置入口：SetPartOfCapInfo(int Exposure)（ivf_tl 版）/ SetExp(int newExp)（aivfo_ccd 版，最简洁）⇒ MV_Usb2SetPartOfCapInfo。
增益：字段 CapInfoStruct.Gain 是 byte[3]，分别是红 / 绿 / 蓝三通道增益（不是单一全局 gain），取值 0–255，默认约 R25 G14 B25。
含义："曝光校正"在相机侧的可调量 = 曝光时间(100µs步进) + RGB 三通道增益。

1.5 预览 / 取流（可视化界面要用）

贴窗口预览：Usb2Start(控件句柄, x, y, w, h) ⇒ MV_Usb2Start(...)；停 Usb2Stop；暂停 MV_Usb2PausePreview。
帧回调（软件取流，不贴窗）：MV_Usb2SetFrameCallBack(hImager, 委托, lpUser)。
帧率：MV_Usb2GetFrameRate。
对焦算分不需要预览：拍照模式(nMode=0) + 循环 GetRgbData() 抓帧即可；要给人看实时画面再开 Usb2Start 或回调。

1.6 存图

SaveBmpPic(path) 存 BMP；SaveJPG 实为原始字节直写（非真 JPEG，注意）。

二、马达控制（串口）【确证为主】

2.1 串口与协议

串口参数：波特率 9600，8 数据位，1 停止位，无校验，读/写超时 3000ms。System.IO.Ports.SerialPort 事件驱动收数（Channel.cs:84-109）。
帧格式（Commander.cs:873-884 注释）：

字节	[0]	[1]	[2]	[3]	[4..n-2]	[n-1]
含义	帧头 `0x5E`	命令码 CMD	序号 `0x00`	整帧长 LTH	辅助码+参数	校验 CRC

无独立帧尾，末字节即校验。
校验 = 累加和：前 n-1 字节逐字节相加（byte 溢出截断）放末字节（Commander.CreateORC Commander.cs:15-41）。
每条命令的回复长度写死（Commander.CustomProtocolLength Commander.cs:43-89），接收端按固定长度从环形缓冲区取，不靠帧尾分包。
回复 [n-2] = 下位机结果位，非 0 视为失败（Channel.cs:186-188）。

2.2 有几个马达

只有 2 个步进马达（不是 X+Y+Z 三轴）：

水平电机（Horizontal）：辅助码高半字节 1。单轴，把样品/well 定位到水平位置。→ 对应方案里的"XY 皿孔定位"，但实际是单轴水平。
垂直电机（Vertical）= Z 轴 = 对焦轴：辅助码高半字节 2。

⚠️ 与方案文档的差异：方案里写"XY 两轴居中"，源码里水平只有一个轴。皿孔居中是否真的只有单轴、还是另有机构，需你真机确认。

2.3 电机命令（CMD=0x05，11 字节帧）

辅助码 = 高半字节(轴) | 低半字节(动作)：正转0 / 反转1 / 脱机2 / 复位3 / 绝对运动4。

Z 轴（垂直/对焦）——写程序重点： | 动作 | 辅助码 | Commander 方法 | ComBin 封装（阻塞等待） | |---|---|---|---| | 复位(回零) | 0x23 | CreateVerticalMotorResetCommand (:998) | VerticalMotorResetWait (ComBin.cs:509) | | 正转(相对) | 0x20 | CreateVerticalMotorForwardCommand (:1009) | — | | 反转(相对) | 0x21 | CreateVerticalMotorBackwardCommand (:1080) | — | | 绝对运动 | 0x24 | CreateVerticalMotorAbsoluteMovementCommand (:1045) | VerticalMotorAbsoluteWait (ComBin.cs:535) | | 读位置 | — | CreateReadVerticalMotorCommand(CMD=0x18,辅助0x02,:187) | ReadVerticalMotorWait (ComBin.cs:493) |

水平电机： 同结构，绝对运动 HorizontalMotorAbsoluteWait（ComBin.cs:457），读位置 ReadHorizontalMotorWait（ComBin.cs:477）。

2.4 位置单位、行程、限位

单位 = 步进电机脉冲数（步），不是 µm。【确证】全代码无 µm 换算，字段一律 Pulse/Position。
绝对运动用 32 位 int 脉冲值，大端写入帧（高字节在前，Commander.cs:1056-1069）。
Z 层间距：House.verticalMotorSpacePulse（每层脉冲间隔，House.cs:86）；未配置时硬编码默认 128 脉冲/层（HouseBin.cs:1125）。
Z 行程上限：TLSetting.verticalMotorPulseMax（TLSetting.cs:259，测试值见 StartMain.cs:106 = 125000）。对焦循环里多处 if (currentVer > verticalMotorPulseMax) break; 做软限位（HouseBin.cs:1128/1266/1442）。
零点：复位命令回机械零点；每个 well 的"焦准零点脉冲"存 EEPROM（CreateReadEEPROMvertMtStartPulse Commander.cs:530）。
硬限位开关：源码不可见，【推测】由下位机固件处理。需你确认行程下限/上限的物理保护。

2.5 怎么知道移动到位了 —— 关键

开环 + 固定延时 + 事后回读，没有闭环到位反馈：

指令阻塞等串口回复（WaitOne），但回复只代表"下位机收到指令"，不代表机械停稳。超时 30s 重发，最多 3 次，失败重开串口。
回复后再 Thread.Sleep(motorDelay) 等运动完成。motorDelay = TLSetting.motorDelay（电机到位延时 ms，TLSetting.cs:253）。
移动后 ReadVerticalMotorWait 回读实际位置与目标比对，不一致记错误日志（HouseBin.cs:1537/1610）。
位置解析 Analysiser.ParseCurrentMotor（Analysiser.cs:110-117）：回复字节[4..7]拼 int32，失败返回 -1。

对自动对焦的直接影响：Z 每移一层，必须等 motorDelay 稳定后再抓图，否则拍到运动模糊。motorDelay 的真机取值需标定。

三、光源 / LED 控制【确证】

（你补充的环节）曝光校正除了相机曝光+增益，还有第三个旋钮：补光 LED。

LED 开关（串口，CMD=0x09 设IO，7字节）：
- 开：CreateOpenLEDCommand = 5E 09 00 07 00 01 6F（Commander.cs:107）→ OpenLEDWait（ComBin.cs:655）
- 关：CreateCloseLEDCommand = 5E 09 00 07 00 00 6E（Commander.cs:117）→ CloseLEDWait（ComBin.cs:670）
- 流程：对焦/拍照前 OpenLEDWait，结束后 CloseLEDWait（HouseBin.cs:1070/1139/1407/1452）。
LED 亮度：⚠️ 代码里只能从 EEPROM 读亮度值（CreateReadEEPROMLightNum Commander.cs:807 → ReadEEPROMLightNumWait ComBin.cs:822），没找到动态"设置亮度"的串口命令。【确证：只读未写】
- 含义：现役系统的光源亮度是出厂/EEPROM 固定值，运行时只开关、不调亮度。
- 待确认（重要）：自动曝光校正若想调光源亮度，需要下位机支持"写亮度"命令。现有协议里没有 → 要么走相机曝光+增益这条路（已可调），要么请硬件方加一条写亮度指令。

结论：曝光校正三个可调量的现状 | 旋钮 | 能否程序调 | 接口 | |---|---|---| | 相机曝光时间 | ✅ 可调 | SetExp/SetPartOfCapInfo，单位100µs | | 相机 RGB 增益 | ✅ 可调 | CapInfoStruct.Gain[3]，0–255 | | LED 亮度 | ❌ 现仅开关+读取 | 需硬件加"写亮度"命令才可调 | | LED 开关 | ✅ 可调 | OpenLEDWait/CloseLEDWait |

四、现有"对焦/选层"流程 —— 重大发现【确证】

4.1 客户端不做选层，决策在服务器

现役 C# 客户端本身不计算"哪一层最清晰"。它只做：沿 Z 逐层移动 → 每层抓图 → 存盘 → HTTP 上传服务器 → 轮询向服务器索要"最清晰层"的相对位置。

选层算法跑在服务器端，客户端只是上传+取结果。
直接推论：方案文档说的"7 组全选错"，问题大概率在服务器算法，或在传给服务器的几何参数（Z 起点 / 层间距 / 抠图偏移），不在这个仓库的 C# 里。

4.2 Z 序列拍摄循环（现成可复用）

全孔：HouseBin.cs:1106-1137；单孔：HouseBin.cs:1244-1281。逻辑相同：
- 层数 = House.autoFocusNumber；
- 每层 Z = 对焦起点 verticalMotorPosition + 层间距 * i（层间距默认 128 脉冲）；
- 超 verticalMotorPulseMax 则 break；
- VerticalMotorAbsoluteWait 移动 → Autofocus() 抓图存盘上传。

4.3 本地其实有一条"算分"通路，但没被用

HouseBin.GetScore(...)（HouseBin.cs:1734）→ 外部 DLL Project2.dll 的 GetImageScoreAndSaveImage（AivfoHelper.cs:34，导出序号 #5）。
全仓库搜索：GetScore 除定义外零调用 —— 是死代码 / 调试遗留。
即：本地具备"给一张图打清晰度分"的能力（在 Project2.dll 里，底层应是 OpenCV），但现役流程没拿它选层。
具体用的是 Laplacian / Tenengrad / 方差中的哪种，C# 源码里看不到，在 DLL/服务器里，需反编译 Project2.dll（依赖 opencv_world3416.dll）或查服务器才能确证。

4.4 抠图 ROI 偏移（选错的高嫌疑因素）

每孔存 leftOffset / bottomOffset（抠图裁剪偏移，HouseWellSettingDB.cs）。
这俩配错 → ROI 偏离胚胎 → 任何清晰度算法都会选错层。【推测】值得优先排查。

4.5 DLL 职责一览

DLL	作用	依据
`mvcapi.dll`	相机 SDK	【确证】MVCAPI.cs 全部 P/Invoke
`mvavi.dll`	录像	【确证】
`Project2.dll`(newccd)	当前图像处理：抠图#1 / 打分#5 / 存图#7	【确证】AivfoHelper.cs
`opencv_world3416.dll`	Project2 的底层 CV	【推测】
`CellProcessorDll.dll`/`CellCultureDllMulti64.dll`/`opencv_world342.dll`(ccd)	旧图像处理链路	【推测】已被 newccd 取代，无 C# 引用
`MVBayerDec.dll`/`MVParm.dll`	Bayer 解码 / 相机参数	【推测】仅打包

五、写"第一步手动测试程序"的落点（拿到你确认后开工）

新程序是独立小工程，不动现役系统。各能力的现成接口：

能力	直接复用	备注
连相机	`Camera.Init()` + `SetOpMode(0)`	抄 `aivfo_ccd\Util\Camera.cs`
调曝光	`SetExp(int)` 单位100µs
调增益	`CapInfoStruct.Gain[0..2]` 0–255	RGB 三通道
抓帧	`GetRgbData()` + `SourceBuffer`	注意 FlipY 翻转
实时预览	`Usb2Start(句柄,...)` 或帧回调	可视化界面用
开串口/电机	`ComBin` + `Commander`（COM口、9600）
Z 绝对移动	`VerticalMotorAbsoluteWait(pulse, motorDelay)`	移完等 motorDelay 再抓图
读 Z 位置	`ReadVerticalMotorWait`	事后校验
水平移动	`HorizontalMotorAbsoluteWait`	皿孔定位
LED 开关	`OpenLEDWait` / `CloseLEDWait`	对焦前开、后关
清晰度算分	自己写（Tenengrad/Laplacian，OpenCvSharp 或纯 C#）	不依赖服务器、不依赖 Project2.dll，方案要求本地可解释

最小闭环（手动）： 连相机 → 开 LED → 实时预览 + 显示当前帧清晰度分 → 手动按钮调曝光/增益、手动 Z±/水平± → 移动后回读位置 → 关 LED。打通这条就完成"第一步"。

六、需要你真机/拍板确认的问题

水平轴 vs XY：源码只有一个水平电机。皿孔居中真的只有单轴？还是另有未在此代码里的 XY 机构？（影响"居中"怎么做）
串口号：现场相机串口是哪个 COM 口？（程序要选口）
motorDelay 真机值：Z 移一层后等多少 ms 才稳？（决定抓图时机、防运动模糊）
Z 行程：对焦零点、层间距(默认128脉冲)、上限(测试值125000)在你这台真机的实际值？固定范围拍几层？
光源亮度：要不要程序调 LED 亮度？现协议只能开关+读取。若要调，得请硬件方加"写亮度"命令；否则曝光校正只用相机曝光+增益。
相机翻转：保存/算分按 FlipY 后的图，对吗？
选层搬本地：确认旧选层在服务器→我们新程序在本地自己算分选层（绕开服务器），对吗？

确认 1/2/3/5/7 即可让我开始写第一步手动测试程序；4/6 可在联调时标定。

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