文本转Fusion 360纯参数化CAD模型

文本转Fusion 360纯参数化CAD模型技能

当用户用自然语言描述机械对象、零件、修改、配件托盘、紧固件规格、爆炸装配图或运动动画，且未提供参考3D文件（.3mf/.stl → 使用 3mf-to-fusion）或视觉媒体（.png/.mp4 → 使用 media-to-fusion），请遵循以下6阶段确定性CAD工作流程。

严格的CAD指令：

• 所有几何体必须使用原生草图、构造平面、用户参数和拉伸/旋转/接合特征在Fusion 360时间轴中重建。绝不能生成原始网格体（root.meshBodies.add）或经过面片转换的网格。
• 所有代码必须在 execute_api_script 内干净执行，使用厘米单位（cm = mm / 10.0）。
• 始终使用 get_screenshot 视觉验证每个生成或修改的实体。

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阶段0：预飞行探测与工作区对齐

1. 验证活着的Fusion 360 MCP会话： 通过 fusion-mcp 工具 execute_api_script 执行金丝雀探测：

   def run(context):
       import adsk.core, adsk.fusion
       app = adsk.core.Application.get()
       if not app or not adsk.fusion.Design.cast(app.activeProduct):
           raise RuntimeError("未打开活动的Fusion 360设计文档。")
       print("FUSION_MCP_READY")
   

   快速失败规则：如果探测失败，停止执行并提示用户打开Autodesk Fusion 360。

2. 工作区与单仓库路由：

   • 主仓库：活跃的CAD单仓库或项目根目录（CAD_MONOREPO_ROOT 或当前工作区）。
   • 严格隔离保证：绝对不要在仓库根目录下创建临时文件、脚本或渲染文件，也不得修改 shared/。
   • 如果创建全新模型，请为其搭建专用文件夹：

     python3 <路径到技能>/text-to-fusion/scripts/scaffold_text_model.py "<模型名称>"
     

   • 将模型脚本存储在 models/<NN>_<模型名称>/scripts/ 中，视觉渲染存储在 models/<NN>_<模型名称>/renders/ 中，中间工作区文件存储在 models/<NN>_<模型名称>/workspace/ 中。
   • 从 ../../shared/ 导入通用CAD辅助模块（fusion_client、cad_primitives、hardware_library、scene_animator）。

3. 领域参考资料： 在编写自定义几何体之前，请查阅本地参考库：

   • references/prompt-to-geometry-patterns.md — 将自然语言转化为参数化草图约束。
   • references/exploded-view-guidelines.md — 爆炸向量、金色导杆和正交构图。
   • references/assembly-animation-pipeline.md — Matrix3D出现变换动画和GIF编译。
   • references/variant-management-and-undo.md — 安全的A/B变体展示与无损隐藏。

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阶段1：消歧与参数化规范

当用户以对话方式描述几何体时，识别并形式化缺失的工程约束：

1. 包络与关键尺寸：
   • 整体边界框（$W \times D \times H$，单位mm）。
   • 最小壁厚（结构件默认 2.0 - 2.5 mm，内部分隔件 1.6 mm）。
   • 3D打印平台限制（如 220 × 220 × 250 mm）。
2. 注册主用户参数（design.userParameters）： 始终将关键尺寸暴露为用户参数，使用户能够一键缩放：

   def set_user_param(design, name, expr_str, units="mm", comment=""):
       existing = design.userParameters.itemByName(name)
       if existing:
           existing.expression = expr_str
           return existing
       return design.userParameters.add(
           name, adsk.core.ValueInput.createByString(expr_str), units, comment
       )
   

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阶段2：变体分阶段展示与可逆探索

当用户要求设计选项（“给我方案二”、“尝试一个没有盖子的版本”）：

1. 展示厅模式：
   • 在专用组件中建模实验性选项（例如 Sample_Options_Showroom:1）。
   • 在虚拟工作台地面上并排放置变体（例如 $Y = -350\text{ mm}$ 或 $X = -200\text{ mm}$），并赋予独特外观（Rack_Desert_Tan、Rack_Matte_White）。
   • 捕获带有标签的并排概览截图。
2. 无损采纳：
   • 当用户选定优胜方案后，将选中的实体克隆到活动装配体中（InSitu_Tier3_Option2）。
   • 通过 bRepBody.isLightBulbOn = False 隐藏被拒绝的展示体。
   • 绝对不要调用 body.deleteMe() 删除可能破坏下游时间轴引用的对象。

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阶段3：标准紧固件与硬件BOM合成

当用户要求螺丝、螺母或装配硬件时：

1. 硬件标准化：
   • 所有枢轴和结构接头默认使用 DIN 7991 M3沉头螺丝 和 DIN 934 M3六角螺母。
2. 标准口袋尺寸：
   • 六角螺母口袋：对边距离（AF）建模为 5.70 mm（在 5.50 mm 螺母基础上增加 +0.20 mm FDM间隙），深度 2.50 mm。
   • 螺丝孔：$x 3.20\text{ mm}$ 通孔，带90°锥形沉头口袋（$x 6.20\text{ mm} \times 1.80\text{ mm}$）。
   • 保持垫圈：3D打印垫圈（外径 $x 9.50\text{ mm}$，内径 $x 3.20\text{ mm}$，厚度 1.80 mm，90°沉头），夹紧枢轴凸台尖端，同时允许连杆自由旋转。
3. 模板停放规则：
   • 主硬件模板（Template_DIN_7991_M3x10、Template_DIN_934_M3）必须保持 isLightBulbOn = True。
   • 将模板停放在远地面下（Z = -500.0 cm），使装配体中的子实例保持可见，而模板完全远离屏幕。

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阶段4：爆炸视图与技术图解

当用户要求说明零件如何装配时：

1. 线性爆炸偏移：
   • 将连杆沿主轴向+X方向偏移（35 - 50 mm）。
   • 将结构支架或框架沿Y向后偏移（+45 - 60 mm）。
   • 将模块化插入件沿Z向上偏移（+40 - 50 mm）。
2. 金色对齐导杆：
   • 拉伸细圆柱杆（$x 1.2 - 1.4\text{ mm}$，外观 Rack_Mustard_Yellow 或 Gold - Polished），穿过每个螺丝/枢轴接头轴，从最内螺丝头到最外螺母。
   • 将所有导杆分组到专用组件中：Opened_Explosion_Guides。
3. 正交相机设置： 设置 cam.cameraType = OrthographicCameraType，并定位边界范围，以确保平行轴且无透视畸变。

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阶段5：高速装配动画流水线

当用户要求展示零件动画安装的GIF时：

1. 基于出现的场景图绑定：
   • 将每个运动装配体分组到其专用 Occurrence 中（Anim_Bars、Anim_Stand、Anim_Fasteners）。
   • 不要在帧循环中使用 features.moveFeatures.add()（会导致每帧约2.2秒的时间轴重建）。
   • 直接重新分配 occ.transform = Matrix3D（每帧 0.005 s）。
2. 多阶段交错Smoothstep缓动： 应用smoothstep缓动函数 $s(\tau) = 3\tau^2 - 2\tau^3$，在分阶段子装配体区间（$t \in [0.0, 1.0]$）内：
   • 底座对接：$t \in [0.00, 0.40]$
   • 连杆就位：$t \in [0.15, 0.60]$
   • 保持垫圈就位：$t \in [0.30, 0.70]$
   • 紧固件夹紧：$t \in [0.40, 0.92]$
   • 导杆淡出：guides_occ.isLightBulbOn = (t < 0.88)
3. 脚本内批量渲染与往返编译：
   • 直接将帧渲染到磁盘：vp.saveAsImageFile('/tmp/frames/frame_%03d.png', 800, 800)。
   • 使用 PIL.Image 编译：28个正向帧（45ms）→ 28个保持帧已装配（50ms）→ 26个反向帧（45ms）→ 20个保持帧已爆炸（50ms）。
   • 使用128种自适应颜色和Floyd-Steinberg抖动进行量化（约 2.3 MB）。
   • 使用唯一/带版本的文件名（例如 _final.gif）以避免浏览器聊天图像缓存。

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阶段6：数学自验证与开发大脑同步

1. 数学验证配合边界：
   • 如果某个零件出现意外间隙（“看起来滞后”），检查世界坐标： delta = target_face.x - moving_face.x。
   • 应用精确的数学增量；切勿猜测调整量。
2. 执行收尾与内存同步：
   • 将局部更改提交到活跃的CAD仓库。
   • 如果发现了新机制、公差规则或API技巧，将其记录在 references/ 中，并在 CHANGELOG.md 中记录更改。