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电池装配工站二次开发教程（带目录）上传至dev (#94)
* 电池装配工站二次开发教程 * Update intro.md * 物料教程 * 更新物料教程，json格式注释
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147
docs/developer_guide/add_batteryPLC.md
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147
docs/developer_guide/add_batteryPLC.md
Normal file
@@ -0,0 +1,147 @@
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# 电池装配工站接入（PLC）
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本指南将引导你完成电池装配工站（以 PLC 控制为例）的接入流程，包括新建工站文件、编写驱动与寄存器读写、生成注册表、上传及注意事项。
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## 1. 新建工站文件
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### 1.1 创建工站文件
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在 `unilabos/devices/workstation/coin_cell_assembly` 目录下新建工站文件，如 `coin_cell_assembly.py`。工站类需继承 `WorkstationBase`，并在构造函数中初始化通信客户端与寄存器映射。
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```python
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from typing import Optional
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# 工站基类
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from unilabos.devices.workstation.workstation_base import WorkstationBase
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# Modbus 通讯与寄存器 CSV 支持
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from unilabos.device_comms.modbus_plc.client import TCPClient, BaseClient
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class CoinCellAssemblyWorkstation(WorkstationBase):
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def __init__(
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||||
self,
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station_resource,
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address: str = "192.168.1.20",
|
||||
port: str = "502",
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||||
*args,
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**kwargs,
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):
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super().__init__(station_resource=station_resource, *args, **kwargs)
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self.station_resource = station_resource # 物料台面（Deck）
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self.success: bool = False
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self.allow_data_read: bool = False
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self.csv_export_thread = None
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self.csv_export_running = False
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self.csv_export_file: Optional[str] = None
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# 连接 PLC，并注册寄存器节点
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tcp = TCPClient(addr=address, port=port)
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tcp.client.connect()
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self.nodes = BaseClient.load_csv(".../PLC_register.csv")
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self.client = tcp.register_node_list(self.nodes)
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```
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## 2. 编写驱动与寄存器读写
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### 2.1 寄存器示例
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- `COIL_SYS_START_CMD`（BOOL，地址 8010）：启动命令（脉冲式）
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- `COIL_SYS_START_STATUS`（BOOL，地址 8210）：启动状态
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||||
- `REG_DATA_OPEN_CIRCUIT_VOLTAGE`（FLOAT32，地址 10002）：开路电压
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||||
- `REG_DATA_ASSEMBLY_PRESSURE`（INT16，地址 10014）：压制扣电压力
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### 2.2 最小驱动示例
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```python
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from unilabos.device_comms.modbus_plc.modbus import WorderOrder
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def start_and_read_metrics(self):
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# 1) 下发启动（置 True 再复位 False）
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self.client.use_node('COIL_SYS_START_CMD').write(True)
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||||
self.client.use_node('COIL_SYS_START_CMD').write(False)
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# 2) 等待进入启动状态
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while True:
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status, _ = self.client.use_node('COIL_SYS_START_STATUS').read(1)
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||||
if bool(status[0]):
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break
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||||
# 3) 读取关键数据（FLOAT32 需读 2 个寄存器并指定字节序）
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||||
voltage, _ = self.client.use_node('REG_DATA_OPEN_CIRCUIT_VOLTAGE').read(
|
||||
2, word_order=WorderOrder.LITTLE
|
||||
)
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||||
pressure, _ = self.client.use_node('REG_DATA_ASSEMBLY_PRESSURE').read(1)
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||||
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||||
return {
|
||||
'open_circuit_voltage': voltage,
|
||||
'assembly_pressure': pressure,
|
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}
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```
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> 提示：若需参数下发，可在 PLC 端设置标志寄存器并完成握手复位，避免粘连与竞争。
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## 3. 本地生成注册表并校验
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完成工站类与驱动后，需要生成（或更新）工站注册表供系统识别。
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### 3.1 新增工站设备（或资源）首次生成注册表
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首先通过以下命令启动unilab。进入unilab系统状态检查页面
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```bash
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python unilabos\app\main.py -g celljson.json --ak <user的AK> --sk <user的SK>
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```
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||||
点击注册表编辑，进入注册表编辑页面
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按照图示步骤填写自动生成注册表信息：
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步骤说明：
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1. 选择新增的工站`coin_cell_assembly.py`文件
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2. 点击分析按钮，分析`coin_cell_assembly.py`文件
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3. 选择`coin_cell_assembly.py`文件中继承`WorkstationBase`类
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||||
4. 填写新增的工站.py文件与`unilabos`目录的距离。例如，新增的工站文件`coin_cell_assembly.py`路径为`unilabos\devices\workstation\coin_cell_assembly\coin_cell_assembly.py`，则此处填写`unilabos.devices.workstation.coin_cell_assembly`。
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5. 此处填写新定义工站的类的名字（名称可以自拟）
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6. 填写新的工站注册表备注信息
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7. 生成注册表
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以上操作步骤完成，则会生成的新的注册表ymal文件，如下图：
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### 3.2 添加新生成注册表
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在`unilabos\registry\devices`目录下新建一个yaml文件，此处新建文件命名为`coincellassemblyworkstation_device.yaml`，将上面生成的新的注册表信息粘贴到`coincellassemblyworkstation_device.yaml`文件中。
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||||
在终端输入以下命令进行注册表补全操作。
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```bash
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||||
python unilabos\app\register.py --complete_registry
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```
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### 3.3 启动并上传注册表
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||||
新增设备之后，启动unilab需要增加`--upload_registry`参数，来上传注册表信息。
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```bash
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python unilabos\app\main.py -g celljson.json --ak <user的AK> --sk <user的SK> --upload_registry
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```
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## 4. 注意事项
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||||
- 在新生成的 YAML 中，确认 `module` 指向新工站类，本例中需检查`coincellassemblyworkstation_device.yaml`文件中是否指向了`coin_cell_assembly.py`文件中定义的`CoinCellAssemblyWorkstation`类文件：
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```
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||||
module: unilabos.devices.workstation.coin_cell_assembly.coin_cell_assembly:CoinCellAssemblyWorkstation
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```
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||||
- 首次新增设备（或资源）需要在网页端新增注册表信息，`--complete_registry`补全注册表，`--upload_registry`上传注册表信息。
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||||
- 如果不是新增设备（或资源），仅对工站驱动的.py文件进行了修改，则不需要在网页端新增注册表信息。只需要运行补全注册表信息之后，上传注册表即可。
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||||
BIN
docs/developer_guide/image_add_batteryPLC/unilab_new_yaml.png
Normal file
BIN
docs/developer_guide/image_add_batteryPLC/unilab_new_yaml.png
Normal file
Binary file not shown.
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After Width: | Height: | Size: 428 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 310 KiB |
BIN
docs/developer_guide/image_add_batteryPLC/unilab_sys_status.png
Normal file
BIN
docs/developer_guide/image_add_batteryPLC/unilab_sys_status.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 66 KiB |
409
docs/developer_guide/materials_tutorial.md
Normal file
409
docs/developer_guide/materials_tutorial.md
Normal file
@@ -0,0 +1,409 @@
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||||
# 物料教程（Resource）
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||||
本教程面向 Uni-Lab-OS 的开发者，讲解“物料”的核心概念、3种物料格式（UniLab、PyLabRobot、奔耀Bioyond）及其相互转换方法，并说明4种 children 结构表现形式及使用场景。
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---
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## 1. 物料是什么
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- **物料（Resource）**：指实验工作站中的实体对象，包括设备（device）、操作甲板 （deck）、试剂、实验耗材，也包括设备上承载的具体物料或者包含的容器（如container/plate/well/瓶/孔/片等）。
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||||
- **物料基本信息**（以 UniLab list格式为例）：
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||||
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||||
```jsonc
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||||
{
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||||
"id": "plate", // 某一类物料的唯一名称
|
||||
"name": "50ml瓶装试剂托盘", // 在云端显示的名称
|
||||
"sample_id": null, // 同类物料的不同样品
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||||
"children": [
|
||||
"50ml试剂瓶" // 表示托盘上有一个 50ml 试剂瓶
|
||||
],
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||||
"parent": "deck", // 此物料放置在 deck 上
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||||
"type": "plate", // 物料类型
|
||||
"class": "plate", // 物料对应的注册/类名
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||||
"position": {
|
||||
"x": 0, // 初始放置位置
|
||||
"y": 0,
|
||||
"z": 0
|
||||
},
|
||||
"config": { // 固有配置（尺寸、旋转等）
|
||||
"size_x": 400.0,
|
||||
"size_y": 400.0,
|
||||
"size_z": 400.0,
|
||||
"rotation": {
|
||||
"x": 0,
|
||||
"y": 0,
|
||||
"z": 0,
|
||||
"type": "Rotation"
|
||||
}
|
||||
},
|
||||
"data": {
|
||||
"bottle_number": 1 // 动态数据（可变化）
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
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||||
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||||
## 2. 3种物料格式概览(UniLab、PyLabRobot、奔耀Bioyond)
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### 2.1 UniLab 物料格式（云端/项目内通用）
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||||
- 结构特征：顶层通常是 `nodes` 列表；每个节点是扁平字典，`children` 是子节点 `id` 列表；`parent` 为父节点 `id` 或 `null`。
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||||
- 用途：
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||||
- 云端数据存储、前端可视化、与图结构算法互操作
|
||||
- 在上传/下载/部署配置时作为标准交换格式
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||||
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||||
示例片段（UniLab 物料格式）：
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||||
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```jsonc
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||||
{
|
||||
"nodes": [
|
||||
|
||||
{
|
||||
"id": "a",
|
||||
"name": "name_a",
|
||||
"sample_id": 1,
|
||||
"type": "deck",
|
||||
"class": "deck",
|
||||
"parent": null,
|
||||
"children": ["b1"],
|
||||
"position": {"x": 0, "y": 0, "z": 0},
|
||||
"config": {},
|
||||
"data": {}
|
||||
},
|
||||
{
|
||||
|
||||
"id": "b1",
|
||||
"name": "name_b1",
|
||||
"sample_id": 1,
|
||||
"type": "plate",
|
||||
"class": "plate",
|
||||
"parent": "a1",
|
||||
"children": [],
|
||||
"position": {"x": 0, "y": 0, "z": 0},
|
||||
"config": {},
|
||||
"data": {}
|
||||
}
|
||||
]
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
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||||
### 2.2 PyLabRobot（PLR）物料格式（实验流程运行时）
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||||
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||||
- 结构特征：严格的层级树，`children` 为“子资源字典列表”（每个子节点本身是完整对象）。
|
||||
- 用途：
|
||||
- 实验流程执行与调度，PLR 运行时期望的资源对象格式
|
||||
- 通过 `Resource.deserialize/serialize`、`load_all_state/serialize_all_state` 与对象交互
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||||
|
||||
示例片段（PRL 物料格式）：：
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||||
|
||||
```json
|
||||
{
|
||||
"name": "deck",
|
||||
"type": "Deck",
|
||||
"category": "deck",
|
||||
"location": {"x": 0, "y": 0, "z": 0, "type": "Coordinate"},
|
||||
"rotation": {"x": 0, "y": 0, "z": 0, "type": "Rotation"},
|
||||
"parent_name": null,
|
||||
"children": [
|
||||
{
|
||||
"name": "plate_1",
|
||||
"type": "Plate",
|
||||
"category": "plate_96",
|
||||
"location": {"x": 100, "y": 0, "z": 0, "type": "Coordinate"},
|
||||
"rotation": {"x": 0, "y": 0, "z": 0, "type": "Rotation"},
|
||||
"parent_name": "deck",
|
||||
"children": [
|
||||
{
|
||||
"name": "A1",
|
||||
"type": "Well",
|
||||
"category": "well",
|
||||
"location": {"x": 0, "y": 0, "z": 0, "type": "Coordinate"},
|
||||
"rotation": {"x": 0, "y": 0, "z": 0, "type": "Rotation"},
|
||||
"parent_name": "plate_1",
|
||||
"children": []
|
||||
}
|
||||
]
|
||||
}
|
||||
]
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
### 2.3 奔耀 Bioyond 物料格式（第三方来源）
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||||
一般是厂商自己定义的json格式和字段，信息需要提取和对应。以下为示例说明。
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||||
|
||||
- 结构特征：顶层 `data` 列表，每项包含 `typeName`、`code`、`barCode`、`name`、`quantity`、`unit`、`locations`（仓位 `whName`、`x/y/z`）、`detail`（细粒度内容，如瓶内液体或孔位物料）。
|
||||
- 用途：
|
||||
- 第三方 WMS/设备的物料清单输入
|
||||
- 需要自定义映射表将 `typeName` → PLR 类名，对 `locations`/`detail` 进行落位/赋值
|
||||
|
||||
示例片段（奔耀Bioyond 物料格式）：
|
||||
|
||||
|
||||
```json
|
||||
{
|
||||
"data": [
|
||||
{
|
||||
"id": "3a1b5c10-d4f3-01ac-1e64-5b4be2add4b1",
|
||||
"typeName": "液",
|
||||
"code": "0006-00014",
|
||||
"barCode": "",
|
||||
"name": "EMC",
|
||||
"quantity": 50,
|
||||
"lockQuantity": 2.057,
|
||||
"unit": "瓶",
|
||||
"status": 1,
|
||||
"isUse": false,
|
||||
"locations": [
|
||||
{
|
||||
"id": "3a19da43-57b5-5e75-552f-8dbd0ad1075f",
|
||||
"whid": "3a19da43-57b4-a2a8-3f52-91dbbeb836db",
|
||||
"whName": "配液站内试剂仓库",
|
||||
"code": "0003-0003",
|
||||
"x": 1,
|
||||
"y": 3,
|
||||
"z": 1,
|
||||
"quantity": 0
|
||||
}
|
||||
],
|
||||
"detail": [
|
||||
{
|
||||
"code": "0006-00014-01",
|
||||
"name": "EMC-瓶-1",
|
||||
"x": 1,
|
||||
"y": 3,
|
||||
"z": 1,
|
||||
"quantity": 500.0
|
||||
}
|
||||
]
|
||||
}
|
||||
],
|
||||
"code": 1,
|
||||
"message": "",
|
||||
"timestamp": 0
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
### 2.4 3种物料格式关键字段对应(UniLab、PyLabRobot、奔耀Bioyond)
|
||||
|
||||
| 含义 | UniLab | PyLabRobot (PLR) | 奔耀 Bioyond |
|
||||
| - | - | - | - |
|
||||
| 节点唯一名 | `id` | `name` | `name` |
|
||||
| 父节点引用 | `parent` | `parent_name` | `locations` 坐标（无直接父名，需映射坐标下的物料） |
|
||||
| 子节点集合 | `children`（id 列表或对象列表，视结构而定） | `children`（对象列表） | `detail`（明细，非严格树结构，需要自定义映射） |
|
||||
| 类型（抽象类别） | `type`（device/container/plate/deck/…） | `category`（plate/well/…），以及类名 `type` | `typeName`（厂商自定义，如“液”、“加样头(大)”） |
|
||||
| 运行/业务数据 | `data` | 通过 `serialize_all_state()`/`load_all_state()` 管理的状态 | `quantity`、`lockQuantity` 等业务数值 |
|
||||
| 固有配置 | `config`（size_x/size_y/size_z/model/ordering…） | 资源字典中的同名键（反序列化时按构造签名取用） | 厂商自定义字段（需映射入 PLR/UniLab 的 `config` 或 `data`） |
|
||||
| 空间位置 | `position`（x/y/z） | `location`（Coordinate） + `rotation`（Rotation） | `locations`（whName、x/y/z），不含旋转 |
|
||||
| 条码/标识 | `config.barcode`（可选） | 常放在配置键中（如 `barcode`） | `barCode` |
|
||||
| 数量单位 | 无固定键，通常在 `data` | 无固定键，通常在配置或状态中 | `unit` |
|
||||
| 物料编码 | 通常在 `config` 或 `data` 自定义 | 通常在配置中自定义 | `code` |
|
||||
|
||||
说明：
|
||||
- Bioyond 不提供显式的树形父子关系，通常通过 `locations` 将物料落位到某仓位/坐标。用 `detail` 表示子级明细。
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 3. children 的四种结构表示
|
||||
|
||||
- **list（扁平列表）**：每个节点是扁平字典，`children` 为子节点 `id` 数组。示例：UniLab `nodes` 中的单个节点。
|
||||
|
||||
```json
|
||||
{
|
||||
"nodes": [
|
||||
{ "id": "root", "parent": null, "children": ["child1"] },
|
||||
{ "id": "child1", "parent": "root", "children": [] }
|
||||
]
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
- **dict（嵌套字典）**：节点的 `children` 是 `{ child_id: child_node_dict }` 字典。
|
||||
|
||||
```json
|
||||
{
|
||||
"id": "root",
|
||||
"parent": null,
|
||||
"children": {
|
||||
"child1": { "id": "child1", "parent": "root", "children": {} }
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
- **tree（树形列表）**：顶层是 `[root_node, ...]`，每个 `node.children` 是“子节点对象列表”（而非 id 列表）。
|
||||
|
||||
```json
|
||||
[
|
||||
{
|
||||
"id": "root",
|
||||
"parent": null,
|
||||
"children": [
|
||||
{ "id": "child1", "parent": "root", "children": [] }
|
||||
]
|
||||
}
|
||||
]
|
||||
```
|
||||
- **nestdict（顶层嵌套字典）**：顶层是 `{root_id: root_node, ...}`，或者根节点自身带 `children: {id: node}` 形态。
|
||||
|
||||
```json
|
||||
{
|
||||
"root": {
|
||||
"id": "root",
|
||||
"parent": null,
|
||||
"children": {
|
||||
"child1": { "id": "child1", "parent": "root", "children": {} }
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
这些结构之间可使用 `graphio.py` 中的工具函数互转（见下一节）。
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 4. 转换函数及调用
|
||||
|
||||
核心代码文件：`unilabos/resources/graphio.py`
|
||||
|
||||
### 4.1 结构互转（list/dict/tree/nestdict）
|
||||
|
||||
代码引用：
|
||||
|
||||
```217:239:unilabos/resources/graphio.py
|
||||
def dict_to_tree(nodes: dict, devices_only: bool = False) -> list[dict]:
|
||||
# ... 由扁平 dict（id->node）生成树（children 为对象列表）
|
||||
```
|
||||
|
||||
```241:267:unilabos/resources/graphio.py
|
||||
def dict_to_nested_dict(nodes: dict, devices_only: bool = False) -> dict:
|
||||
# ... 由扁平 dict 生成嵌套字典（children 为 {id:node}）
|
||||
```
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```270:273:unilabos/resources/graphio.py
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def list_to_nested_dict(nodes: list[dict]) -> dict:
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# ... 由扁平列表（children 为 id 列表）转嵌套字典
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```
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```275:286:unilabos/resources/graphio.py
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def tree_to_list(tree: list[dict]) -> list[dict]:
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# ... 由树形列表转回扁平列表（children 还原为 id 列表）
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```
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```289:337:unilabos/resources/graphio.py
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def nested_dict_to_list(nested_dict: dict) -> list[dict]:
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# ... 由嵌套字典转回扁平列表
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```
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常见路径：
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- UniLab 扁平列表 → 树：`dict_to_tree({r["id"]: r for r in resources})`
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- 树 → UniLab 扁平列表：`tree_to_list(resources_tree)`
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- 扁平列表 ↔ 嵌套字典：`list_to_nested_dict` / `nested_dict_to_list`
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### 4.2 UniLab ↔ PyLabRobot（PLR）
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高层封装：
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```339:368:unilabos/resources/graphio.py
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def convert_resources_to_type(resources_list: list[dict], resource_type: Union[type, list[type]], *, plr_model: bool = False):
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# UniLab -> (NestedDict or PLR)
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```
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```371:395:unilabos/resources/graphio.py
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def convert_resources_from_type(resources_list, resource_type: Union[type, list[type]], *, is_plr: bool = False):
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# (NestedDict or PLR) -> UniLab 扁平列表
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```
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底层转换：
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```398:441:unilabos/resources/graphio.py
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def resource_ulab_to_plr(resource: dict, plr_model=False) -> "ResourcePLR":
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# UniLab 单节点(树根) -> PLR Resource 对象
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```
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```443:481:unilabos/resources/graphio.py
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def resource_plr_to_ulab(resource_plr: "ResourcePLR", parent_name: str = None, with_children=True):
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# PLR Resource -> UniLab 单节点(dict)
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```
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示例：
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```python
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from unilabos.resources.graphio import convert_resources_to_type, convert_resources_from_type
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from pylabrobot.resources.resource import Resource as ResourcePLR
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# UniLab 扁平列表 -> PLR 根资源对象
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plr_root = convert_resources_to_type(resources_list=ulab_list, resource_type=ResourcePLR)
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# PLR 资源对象 -> UniLab 扁平列表（用于保存/上传）
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ulab_flat = convert_resources_from_type(resources_list=plr_root, resource_type=ResourcePLR)
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```
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可选项：
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- `plr_model=True`：保留 `model` 字段（默认会移除）。
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- `with_children=False`：`resource_plr_to_ulab` 仅转换当前节点。
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### 4.3 奔耀（Bioyond）→ PLR（及进一步到 UniLab）
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转换入口：
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```483:527:unilabos/resources/graphio.py
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def resource_bioyond_to_plr(bioyond_materials: list[dict], type_mapping: dict = {}, deck: Any = None) -> list[dict]:
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# Bioyond 列表 -> PLR 资源列表，并可根据 deck.warehouses 将资源落位
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```
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使用示例：
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```python
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import json
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from unilabos.resources.graphio import resource_bioyond_to_plr, convert_resources_from_type
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from pylabrobot.resources.resource import Resource as ResourcePLR
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resp = json.load(open("unilabos/devices/workstation/bioyond_cell/bioyond_test_yibin.json", encoding="utf-8"))
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materials = resp["data"]
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# 将第三方类型name映射到 PLR 资源类名（需根据现场定义）
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type_mapping = {
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"液": "RegularContainer",
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"加样头(大)": "RegularContainer"
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}
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plr_list = resource_bioyond_to_plr(materials, type_mapping=type_mapping, deck=None)
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# 如需上传云端（UniLab 扁平格式）：
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ulab_flat = convert_resources_from_type(plr_list, [ResourcePLR])
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```
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说明：
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- `type_mapping` 必须由开发者根据设备/物料种类人工维护。
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- 如传入 `deck`，且 `deck.warehouses` 命名与 `whName` 对应，可将物料安放到仓库坐标（x/y/z）。
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## 5. 何时使用哪种格式
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- **云端/持久化**：使用 UniLab 物料格式（扁平 `nodes` 列表，children 为 id 列表）。便于版本化、可视化与网络传输。
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- **实验工作流执行**：使用 PyLabRobot（PLR）格式。PLR 运行时依赖严格的树形资源结构与对象 API。
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- **第三方设备/系统（Bioyond）输入**：保持来源格式不变，使用 `resource_bioyond_to_plr` + 人工 `type_mapping` 将其转换为 PLR（必要时再转 UniLab）。
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## 6. 常见问题与注意事项
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- **children 形态不一致**：不同函数期望不同 children 形态，注意在进入转换前先用“结构互转”工具函数标准化形态。
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- **devices_only**：`dict_to_tree/dict_to_nested_dict` 支持仅保留 `type == device` 的节点。
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- **模型/类型字段**：PLR 对象序列化参数有所差异，`resource_ulab_to_plr` 内部会根据构造签名移除不兼容字段（如 `category`）。
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- **驱动初始化**：`initialize_resource(s)` 支持从注册表/类路径创建 PLR/UniLab 资源或列表。
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参考代码：
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```530:577:unilabos/resources/graphio.py
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def initialize_resource(resource_config: dict, resource_type: Any = None) -> Union[list[dict], ResourcePLR]:
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# 从注册类/模块反射创建资源，或将 UniLab 字典包装为列表
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```
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```580:597:unilabos/resources/graphio.py
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def initialize_resources(resources_config) -> list[dict]:
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# 批量初始化
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```
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Reference in New Issue
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