CAD ジオメトリ

エンティティの描画

@cadcamfun/core cAD 機能を直接およびその下の両方にエクスポートします。 cad 名前空間。スキーマファースト 2D エンティティは _tag 識別子: 線、円、円弧、ポリライン、長方形、楕円、スプライン、テキスト、寸法、ハッチング、ブロック。各エンティティには安定した識別子、レイヤー、可視性、およびロック状態があります。選択はエディター状態に属します。

エンティティのジオメトリではミリメートルとラジアンが使用されます。円弧の角度は完全な回転に正規化され、等しい開始角度と終了角度は完全な円を表します。ローカル エンティティ変換では、スケール、回転、次に平行移動が適用されます。 Affine2D せん断を含めることができる合成変換をサポートします。シーン要素アダプターとパラメトリック履歴アダプターには、次数値の配置や機能のコントロールなど、文書化された独自の角度フィールドがあります。

entitySchemaOf(tag) 1 つのエンティティ種類のスキーマを返します。ジオメトリ関数を呼び出す前に、インポートされたデータをデコードします。境界、テッセレーション、交差、オフセット、スナップは別個の操作です。テッセレーションされた曲線をレンダリングしても、その解析エンティティは置き換えられません。

拘束されたスケッチ

スケッチ モデルには、名前付きの点、点間の線、中心と半径を持つ円、および反時計回りの円弧が含まれています。共有ポイント識別子は共有エンドポイントを表します。制約には、一致、水平および垂直の配置、距離、長さ、平行線および垂直線、等しい長さと半径、接線、対称性、幾何学的入射などが含まれます。

数値ソルバーは、レーベンバーグ・マルカート反復と中心差分ヤコビアンを使用して制約残差を最小化します。自由度、自由点、冗長方程式、矛盾する制約がレポートされます。結果には、完全に制約されている場合、制約が不十分である場合、制約が過剰である場合、矛盾している場合、または失敗する場合があります。制約が不十分なソリューションは、動きを許容しながらあらゆる次元を満たすことができます。呼び出し側はその区別を保持する必要があります。

スケッチ拘束は数値を受け取ります。パラメトリック履歴は、ソルバーを呼び出す前にパラメータ式を解決します。スケッチ角度の制約はラジアンです。ユーザーが入力した寸法を変換するときは、フィーチャ独自の入力規則を使用します。

パラメトリック履歴

パラメトリック パーツには、そのパラメーターと順序付けされたフィーチャー履歴が保存されます。再構築では式とフィーチャが順番に評価されるため、フィーチャは以前に作成されたスケッチ、平面、ボディ、またはツールを参照できます。コアには、押し出し、回転、ロフトとスイープ、ブール値、穴、パターン、面編集、テキスト、ねじ、板金フィーチャー、および嵌合コントロールが含まれます。正確な表現が利用できるかどうかは、特定の特徴シーケンスによって異なります。

rebuild メッシュ ボディとフィーチャの問題が発生します。 rebuildExact 境界表現カーネルを通じて履歴を再生し、ボディに正確な表現が欠けている理由を記録します。履歴を編集可能なソースとして保存します。生成されたボディは派生出力です。失敗した機能またはサポートされていない機能は、問題レコードを通じて表示されたままにする必要があります。

メッシュのジオメトリと配置

メッシュはインデックス付きの三角形ジオメトリを使用します。 CAD レイヤーは、プリミティブ構築、メッシュ ブール値、スイープおよびロフト ヘルパー、トポロジおよび通常のユーティリティ、およびジオメトリのクリーンアップを提供します。 CAM モデル アダプターは、サポートされているシーン要素をネストされたコンポーネントを含むメッシュに変換するため、解析とツールパスの生成で同じ配置されたジオメトリを使用できます。

要素の位置、回転、スケール、および移動は、結果のパーツに影響します。正確なシーンの配置は、バウンディング ボックスの中心を中心としたビューポートの変換を反映します。不均一なスケーリングにより、要素の正確なモデル パスが削除される可能性があります。シーン変換により理由が報告され、エクスポート中にファセット表現が使用される場合があります。

正確な境界表現

cad.brep 面、ループ、エッジ使用、エッジ、および頂点トポロジを含む解析ジオメトリと NURBS ジオメトリを公開します。そのモジュールは、プリミティブ、スイープ、ロフト、ブール値、面編集、ブレンド、縫製、テッセレーション、分類、検証、質量特性、STEP の読み取りと書き込みをカバーします。 history-brep.ts そして scene-step.ts このカーネルをパラメトリック パーツおよび配置されたシーン要素に接続します。

POST /api/cad/exact/analyze 部品ごとの妥当性の問題、体積、面積、重心、境界、トポロジ数、サーフェス数、認識された穴、および加工分類を返します。また、スキップされた要素と理由および集計合計も返します。プリズム加工の結果は、輪郭、穴、ポケット、および上部/下部レベルをレポートします。サポートされていない部品には理由があります。

POST /api/cad/exact/assembly 干渉、予想されるオーバーラップ、接触ペアと未決定のペア、部品表アイテム、ジョイント、およびファスナーの計画をレポートします。未決定の形状は報告された結果であり、クリアランスの証拠ではありません。これらの解析ルートは、図面を変更せずに結果を計算します。

輸入と輸出

このコアには、DXF および図面インポート ヘルパー、プリズム STEP 解釈パス、正確な STEP B-rep リーダーが含まれています。角柱状のパスは、適切なプレート、ブラケット、フランジの設置面積と押し出し高さを読み取ります。プリズムでは表現できない特徴を報告します。サポートされている正確な STEP トポロジが必要な場合は、正確なリーダーを選択し、いずれかのパスから診断を検査します。

sceneToStep シーンを STEP AP214 として書き込みます。サポートされている正確なソリッドは正確な形状を保持します。メッシュのみのソリッドはファセット ソリッドとして放出できます。非ソリッド要素は理由によりスキップされます。の faceted オプションはフォールバックを制御します。なしの応答 step エクスポート可能なソリッドは含まれていません。

HTTP の正確なルートは次のいずれかを受け入れます。 elements または drawingId;明示的な要素が優先されます。スナップショット配列では、1 – 2、000 要素、および最大 200 個の識別子のオプションの選択が可能です。保存された図面を使用すると、サイドカーは図面アクセス ルールに従ってシーンを読み取ります。ソースが欠落している、空の図面、不明な図面、または拒否された図面があると、対応する要求エラーまたはアクセス エラーが発生します。

技術図面

の drawing 名前空間は、3D モデルからの投影、セクション、寸法、シート構成、SVG 出力を提供します。これは、編集可能な 2D エンティティ図面および加工プログラムとは別の表現です。投影と断面のジオメトリは、モデルの変更後に再生成する必要があります。シートのエクスポートでは、モデルの構築に使用されたモデルの状態がキャプチャされます。

ジオメトリを拡張する場所

から始める packages/core/src/cad/index.ts パブリック CAD サーフェス用。エンティティの操作が並行して行われる entities.ts;制約解決が行われています sketch.ts;メッシュ履歴があります history.ts;正確なリプレイが入っています history-brep.ts;正確なトポロジと交換は以下にあります brep/. packages/core/src/drawing/ シート出力を所有しています。同じフォルダー内のサポート モジュールには次のものがあります。 expr.ts (次のようなパラメータ式 width / 2 + 3、依存関係の順序で解決され、サイクルがエラーとして報告されます)、 tolerance.ts (曲線の弦矢状セグメントの数)、 gear.ts (ISO 53 インボリュート平歯車の輪郭)、 thread.ts, sheet-metal.ts, fasteners.ts, recipes.ts (完全で完全に制約された機能履歴を出力するジェネレーター)、 dfm.ts (測定値と必要な値を含む製造設計の結果)、および dxf.ts.

ジオメトリ関数は、アプリケーション ストレージを開かずに値を操作します。サイドカー サービスはアクセスと永続性を処理し、デスクトップ アダプターは対話とレンダリングを処理します。表示メッシュ、正確なソリッド、および保存された履歴がそれぞれの明確な意味を保持できるように、境界での変換を明示的に保ちます。

ソリッドを構築、検証、エクスポートする

この完全なコア例は、ワールド原点に 1 つの角を持つ 40 × 25 × 8 mm ボックスを構築し、そのトポロジをチェックして測定し、STEP テキストをエクスポートします。必要なのはワークスペース コア パッケージのみであり、アプリケーションへの書き込みは実行されません。

import { cad } from "@cadcamfun/core"

const solid = cad.brep.makeBox(40, 25, 8)
const report = cad.brep.validateBrep(solid)
if (!report.valid) throw new Error(JSON.stringify(report.issues))

const mass = cad.brep.massProperties(solid)
console.log(mass.volume.toFixed(3)) // "8000.000" cubic millimetres
console.log(mass.centroid) // approximately { x: 20, y: 12.5, z: 4 }
const step = cad.brep.writeStepBreps([{ name: "Bracket blank", brep: solid }], {
  author: "Workshop",
  timestamp: "2026-01-01T00:00:00.000Z"
})
console.log(step.startsWith("ISO-10303-21;")) // true

明示的なタイムスタンプにより、繰り返される交換出力が再現可能になります。これがない場合、STEP 書き込みでは現在時刻が使用されます。 massProperties また、面積、面ごとの面積、単位密度での重心の周りの慣性テンソルも返します。体積は mm3、面積は mm2 です。物理質量を計算するときに密度を明示的に変換します。

ソース： packages/core/src/cad/brep/primitives.ts, mass.ts, validate.ts、 そして step.ts.

検証と変換のオプション

validateBrep 返品 valid、発行記録、 manifoldSolid、およびオプションの属/ボリューム。 manifoldSolid すべてのエッジが反対の意味で 2 回使用される閉じたシェルを意味します。デフォルトの幾何学的距離公差は、床が 10⁻⁶ mm のモデル サイズの 10⁻⁵ としてスケールされます。呼び出し側が提供できるのは、 tol、ボリューム/方向のチェックをスキップします skipVolume、または方向付けに粗いテッセレーションを使用します。 coarseVolume.

正確な分析 API machining フラグのデフォルトは true です。 STEPシーンエクスポート faceted フォールバックのデフォルトは true で、アセンブリ ファスナーの計画は washers オプションのデフォルトは true です。選択 ID は、シーンのトラバーサルによって解決されるコンポーネントの子を含むシーン要素を参照します。これらの HTTP オプションは、保存された図面ではなく、解析/エクスポートに影響します。

シーンのエクスポートはパートごとに返されます exact, faces, valid、およびオプションのメモ。それらのフィールドを横にチェックしてください skipped: 有効なファセット ソリッドは、解析サーフェスを保持せずにエクスポートできます。

ソース： packages/core/src/cad/brep/validate.ts, scene-analysis.ts, scene-step.ts, assembly-analysis.ts、 そして packages/api/src/cad-exact.ts.

失敗したリビルドまたはエクスポートを修復する

プリミティブ次元は正で有限でなければなりません。直接ジオメトリ関数は、無効な寸法に対して範囲エラーをスローする可能性があります。トランスポート層とサービス層は、それらの失敗を独自の型付き結果に変換する必要があります。再構築の問題はフィーチャ ID に関連付けられているため、以前のメッシュを保持して障害を隠すのではなく、障害をその原因で修復できます。

ソース： packages/core/src/cad/sketch.test.ts, history.ts, scene-step.ts、 そして apps/sidecar/test/cad-exact.test.ts.

スケッチを段階的に解決する

スケッチはプレーン データ、つまり次の配列です。 entities (点、線、円、円弧) および配列 constraints。線、円、円弧は識別子によってポイントを参照するため、端点を共有する 2 つの線は同じポイント ID を共有します。ソルバーは点の座標と円の半径のみを移動します。エンティティを追加または削除することはありません。

import { cad } from "@cadcamfun/core"

const sketch = {
  entities: [
    { id: "p1", kind: "point", x: 0, y: 0 },
    { id: "p2", kind: "point", x: 38, y: 1 },   // rough positions are fine:
    { id: "p3", kind: "point", x: 39, y: 26 },  // the solver moves them
    { id: "p4", kind: "point", x: 1, y: 24 },
    { id: "l1", kind: "line", p1: "p1", p2: "p2" },
    { id: "l2", kind: "line", p1: "p2", p2: "p3" },
    { id: "l3", kind: "line", p1: "p3", p2: "p4" },
    { id: "l4", kind: "line", p1: "p4", p2: "p1" },
  ],
  constraints: [
    { type: "fixed", point: "p1", x: 0, y: 0 },
    { type: "horizontal", line: "l1" },
    { type: "horizontal", line: "l3" },
    { type: "vertical", line: "l2" },
    { type: "vertical", line: "l4" },
    { id: "width", type: "length", line: "l1", value: 40 },
    { id: "depth", type: "length", line: "l2", value: 25 },
  ],
}

const result = cad.solveSketch(sketch)
result.status     // "fully-constrained"
result.dof        // 0
result.iterations // 3
result.residual   // < 1e-9
// points now at (0,0) (40,0) (40,25) (0,25)

を使用せずに同じスケッチを実行します。 fixed 制約が適用され、結果は次のように変わります。 under-constrained と dof = 2 そして free = ["p1", "p2", "p3", "p4"]。長方形のサイズはまだ適切ですが、X と Y にスライドできます。3 番目の長さを追加します。 { id: "w2", type: "length", line: "l3", value: 50 }、ステータスは次のようになります。 conflicting. conflicts 次に、一緒に満たすことができない名前付き制約を最悪の順にリストします (たとえば、 w2 そして width）。気になる制約に名前を付けます id;名前のない制約は、次のような生成されたラベルとともにレポートされます。 vertical#4.

制約参照

すべての制約は、 type そしてオプションの id。長さはミリメートル、角度はラジアンです。パラメトリック履歴では、 value パラメータ式文字列である場合もあります。

円弧はから反時計回りに start まで end について center。円の半径はソルバー変数であるため、 radius, diameter, equalRadius、または接線拘束が表示されます。 free.

パラメトリック パーツを構築する

A History パラメータ テーブルと順序付き特徴リストを組み合わせたものです。パラメータは、他のパラメータの数値または式です。これらは依存関係の順序で解決され、サイクルはループに名前を付けるエラーです。フィーチャーは、任意のディメンション フィールド内のパラメータを名前で参照します。

import { cad } from "@cadcamfun/core"

const history = {
  parameters: { width: 40, depth: 25, thick: 8, hole: "width / 8" },
  features: [
    // the rectangle sketch from the previous section, with dimension
    // values replaced by parameter names: value: "width", value: "depth"
    { id: "s1", type: "sketch", plane: "XY", sketch: rectangleSketch },
    { id: "e1", type: "extrude", sketch: "s1", depth: "thick", operation: "new" },
    { id: "h1", type: "hole", plane: "XY", offset: "thick",
      at: [20, 12.5], diameter: "hole", depth: "thick" },
  ],
}

const mesh = cad.rebuild(history)
mesh.parameters // { width: 40, depth: 25, thick: 8, hole: 5 }
mesh.bodies     // one mesh body, id "e1"
mesh.issues     // []

const exact = cad.rebuildExact(history, mesh)
exact.bodies[0].brep        // present: the history has an exact representation
exact.warnings              // []
cad.brep.massProperties(exact.bodies[0].brep).volume // 7842.92… mm³
cad.brep.validateBrep(exact.bodies[0].brep).valid    // true

ベースプレーンは右利きです。 XY u = X、v = Y、通常の +Z を持ちます。 YZ u = Y、v = Z、通常の +X を持ちます。 ZX u = Z、v = X、通常の +Y があります。スケッチ、穴、またはテキストを以前の ID に配置することもできます。 plane 機能付き、 offset 普通に沿って。

正確なプリミティブと配置

B-rep カーネルは、解析ソリッドを直接構築します。各コンストラクターはオプションの配置をとります Frame;何もない場合、ソリッドはワールド フレーム内に配置されます。

次元は正で有限である必要があります。それ以外の場合、コンストラクターは範囲エラーをスローします。走る validateBrep ボリュームやエクスポートの結果を信頼する前に、ブール値、スイープ、インポートから構築したものすべてに適用されます。コンストラクターから直接取得されたプリミティブは、構築によって有効になります。

確実に再構築するモデリング手法

• 寸法を追加する前に、1 点を固定して方向を拘束します。拘束が不十分なスケッチは、すべての寸法を満たしていても、次の再構築時に移動する可能性があります。
• ユーザー向けのすべてのディメンションに id したがって、紛争報告書では、人が認識しているものに名前が付けられます。
• パラメーターと式を優先します ("width / 2 + 3", "max(a, b) * 2") リテラルの繰り返し。 1 回の編集でパート全体が動かされます。
• 以前のフィーチャは、リストに存在した後でのみ ID で参照します。履歴を並べ替えると、有効な参照が問題になる可能性があります。
• 使用 targets パーツに複数のボディがある場合のブール値。デフォルトでは、これまでに構築されたすべてのボディに操作が適用されます。
• チェック issues 毎回の後に rebuild そしてボディごと brep 後の存在 rebuildExact 正確な質量特性や STEP エクスポートに依存する前に。
• スケッチ内の単位はミリメートルとラジアンにしてください。度値フィールドは、そのように文書化されます (回転角度、テーパー、皿穴角度)。

デザインレシピ

import { cad } from "@cadcamfun/core"

const recipe = cad.buildRecipe("mounting_plate", { width: 100, depth: 60, thickness: 10, fastener: "M8" })
recipe.summary  // "100 x 60 x 10 mm plate with four holes for M8 screws (Ø9 mm, medium fit)"
recipe.derived  // { holeDiameter: 9, edgeDistance: 18, holeSpacingX: 64, holeSpacingY: 24 }
recipe.rules    // ["hole diameter from ISO 273",
                //  "centre to edge >= 1.5 x hole diameter",
                //  "centre to centre >= 2.5 x hole diameter"]

recipe.history.parameters  // { width: 100, depth: 60, thick: 10, hole: 9, inset: 18 }
// features: sketch "outline", extrude "plate", holes hole_sw, hole_se, hole_ne, hole_nw
//           placed at ["inset","inset"], ["width - inset","inset"], …

const mesh = cad.rebuild(recipe.history)          // issues: []
const exact = cad.rebuildExact(recipe.history, mesh)
cad.brep.massProperties(exact.bodies[0].brep).volume  // 57455.31 mm³ = 60000 − 4·π·4.5²·10

履歴は普通のものです。エディタで開き、パラメータを変更して再構築できます。レシピでは妥当な数字のみを選択しました。

インボリュート歯車

const spec = { moduleValue: 2, teeth: 18 }          // pressureAngle defaults to 20°
cad.gearDimensions(spec)
// { pitchRadius: 18, baseRadius: 16.914, tipRadius: 20, rootRadius: 15.5 }

const outline = cad.gearOutline(spec, 6)   // 324 points, 6 per flank
cad.gearOutline({ moduleValue: 2, teeth: 5 })
// throws: 'A gear needs a module > 0 and at least 6 whole teeth'

ファスナーとフィットデータ

価値観の由来は cad.metricThread(size), clearanceHole(size, fit) そして tapDrill(size); m6 行は 2 つのヘルパーのみを介してクエリされました。 M6 ネジとその Ø6.6 クリアランス ホールの実際の結果を含む関連ルール: