文字轉參數化3D CAD 技能

文字轉 Fusion 360 純參數化 CAD 技能

當使用者以自然語言描述機械物件、零件、修改、配件托盤、緊固件規格、爆炸組合件或運動動畫，但未提供 3D 參考檔案（.3mf/.stl → 使用 3mf-to-fusion）或視覺媒體（.png/.mp4 → 使用 media-to-fusion）時，請遵循此六階段確定性 CAD 工作流程。

嚴格的 CAD 規範：

• 使用 Fusion 360 時間軸中原生的草圖、建構平面、使用者參數和擠出/旋轉/接合特徵重建所有幾何。絕不產生原始網格本體（root.meshBodies.add）或網格轉換。
• 所有程式碼必須在 execute_api_script 內乾淨執行，並使用公分（cm = mm / 10.0）為單位。
• 始終使用 get_screenshot 視覺驗證每個產生或修改的本體。

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第零階段：預檢探測與工作區對齊

1. 驗證即時 Fusion 360 MCP 工作階段： 透過 fusion-mcp 工具 execute_api_script 執行偵測探測：

   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("未開啟作用中的 Fusion 360 設計文件。")
       print("FUSION_MCP_READY")
   

   快速失敗法則: 如果探測失敗，請停止並指示使用者開啟 Autodesk Fusion 360。

2. 工作區與單一儲存庫路由：

   • 主要儲存庫：作用中的 CAD 單一儲存庫或專案根目錄（CAD_MONOREPO_ROOT 或目前工作區）。
   • 嚴格隔離保證： 絕不在儲存庫根目錄建立暫存檔案、腳本或渲染，也不變更 shared/。
   • 如果開始全新模型，請建立專用資料夾：

     python3 <path_to_skills>/text-to-fusion/scripts/scaffold_text_model.py "<Model_Name>"
     

   • 將模型腳本儲存在 models/<NN>_<Model_Name>/scripts/，視覺渲染儲存在 models/<NN>_<Model_Name>/renders/，中間工作檔案儲存在 models/<NN>_<Model_Name>/workspace/。
   • 從 ../../shared/ 匯入通用 CAD 輔助程式（fusion_client、cad_primitives、hardware_library、scene_animator）。

3. 領域參考： 在撰寫自訂幾何前，請諮詢本地參考函式庫：

   • references/prompt-to-geometry-patterns.md — 將自然語言轉譯為參數化草圖約束。
   • references/exploded-view-guidelines.md — 爆炸向量、金色導引桿與正交構圖。
   • references/assembly-animation-pipeline.md — Matrix3D 發生次變換動畫與 GIF 編譯。
   • references/variant-management-and-undo.md — 安全 A/B 變體展示與非破壞性隱藏。

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第一階段：歧義消除與參數化規格

當使用者以對話方式描述幾何時，請識別並正式化缺失的工程約束：

1. 外框與關鍵尺寸：
   • 整體邊界框（寬 × 深 × 高，單位 mm）。
   • 最小壁厚（結構件預設 2.0 - 2.5 mm，內部隔板 1.6 mm）。
   • 3D 列印機床限制（例如 220 × 220 × 250 mm）。
2. 註冊主使用者參數（design.userParameters）： 始終將關鍵尺寸暴露為使用者參數，讓使用者可以一鍵重新縮放：

   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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第二階段：變體暫存與可逆探索

當使用者要求設計選項（「給我選項 2」、「試試沒有蓋子的版本」）時：

1. 展示模式：
   • 在專用元件中建立實驗性選項（例如 Sample_Options_Showroom:1）。
   • 將變體在虛擬工作區地面上並排間隔（例如 Y = -350 mm 或 X = -200 mm），並使用獨特外觀（Rack_Desert_Tan、Rack_Matte_White）。
   • 擷取附有標籤的並排概覽螢幕截圖。
2. 非破壞性採用：
   • 當使用者選定一個方案時，將選中的本體複製到作用中組合件（InSitu_Tier3_Option2）。
   • 透過 bRepBody.isLightBulbOn = False 隱藏被拒絕的展示本體。
   • 絕不在可能破壞下游時間軸參考的物件上呼叫 body.deleteMe()。

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第三階段：標準緊固件與硬體 BOM 合成

當使用者要求螺絲、螺母或組裝硬體時：

1. 硬體標準化：
   • 所有樞軸與結構接合處，預設使用 DIN 7991 M3 埋頭螺絲 和 DIN 934 M3 六角螺母。
2. 標準容納槽尺寸：
   • 六角螺母容納槽： 對邊距離 (AF) 為 5.70 mm（在 5.50 mm 螺母上增加 +0.20 mm FDM 間隙），深度 2.50 mm。
   • 螺絲孔： 直徑 3.20 mm 通孔，附 90° 錐形埋頭槽（直徑 6.20 mm × 1.80 mm）。
   • 固定墊圈： 3D 列印墊圈（外徑 9.50 mm × 內徑 3.20 mm × 厚度 1.80 mm，90° 埋頭），夾持樞軸凸緣端部，同時保持連桿可自由旋轉。
3. 模板停放規則：
   • 主硬體模板（Template_DIN_7991_M3x10、Template_DIN_934_M3）必須設定 isLightBulbOn = True。
   • 將模板停放於地下深處（Z = -500.0 cm），使組合件中的子實例保持可見，同時模板完全在畫面外。

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第四階段：爆炸圖與技術圖解

當使用者要求說明零件如何組裝時：

1. 線性爆炸偏移：
   • 將連桿沿主軸向外偏移（+X 方向 35 - 50 mm）。
   • 將結構支架或框架沿 Y 軸向後偏移（+45 - 60 mm）。
   • 將模組化插入件沿 Z 軸向上偏移（+40 - 50 mm）。
2. 金色對齊導引桿：
   • 擠出細圓柱桿（直徑 1.2 - 1.4 mm），外觀為 Rack_Mustard_Yellow 或 Gold - Polished，貫穿每個螺絲/樞軸接合軸線，從最內側螺絲頭到最外側螺母。
   • 將所有導引桿歸組到專用元件：Opened_Explosion_Guides。
3. 正交相機設定： 設定 cam.cameraType = OrthographicCameraType，並設定目標邊界範圍，以確保平行軸且無透視失真。

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第五階段：高速組合件動畫管線

當使用者要求動畫 GIF 顯示零件組合到位時：

1. 基於發生次的場景圖骨架綁定：
   • 將每個移動組合件歸入其專用 Occurrence（Anim_Bars、Anim_Stand、Anim_Fasteners）。
   • 請勿在影格迴圈內使用 features.moveFeatures.add()（每次影格會造成約 2.2 秒的時間軸重建）。
   • 直接重新指派 occ.transform = Matrix3D（0.005 秒/影格）。
2. 多階段交錯平滑步進： 對分階段子組裝區間（t ∈ [0.0, 1.0]）套用平滑步進緩動函數 s(τ) = 3τ² - 2τ³：
   • 底座對接：t ∈ [0.00, 0.40]
   • 連桿就位：t ∈ [0.15, 0.60]
   • 固定墊圈就位：t ∈ [0.30, 0.70]
   • 緊固件夾緊：t ∈ [0.40, 0.92]
   • 導引桿淡出：guides_occ.isLightBulbOn = (t < 0.88)
3. 腳本內批次渲染與乒乓編譯：
   • 直接將影格渲染到磁碟：vp.saveAsImageFile('/tmp/frames/frame_%03d.png', 800, 800)。
   • 使用 PIL.Image 編譯：28 個前向影格 (45ms) → 28 個保持影格組裝 (50ms) → 26 個反向影格 (45ms) → 20 個保持影格爆炸 (50ms)。
   • 使用 128 色自適應調色板與 Floyd-Steinberg 抖色進行量化（約 2.3 MB）。
   • 使用唯一/版本化檔名（例如 _final.gif）以避免瀏覽器聊天圖片快取。

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第六階段：數學自我驗證與開發大腦同步

1. 數學驗證配合邊界：
   • 如果零件出現意外間隙（「看起來落後了」），請檢查世界座標： delta = target_face.x - moving_face.x。
   • 套用精確的數學差值；絕不猜測調整。
2. 執行總結與記憶同步：
   • 將範圍內的變更提交到作用中 CAD 儲存庫。
   • 如果破解了新的機制、公差規則或 API 問題，請記錄在 references/ 中，並在 CHANGELOG.md 中記錄變更。