cbb
649bd69810
单文件约束取消后，Python 侧没必要再靠 16 处 sys.path.insert 维持扁平模块互认。
现在按职责分包：
arm/paths.py 路径唯一来源（含新增 CACHE、TPL）
arm/constants.py 实测接口数值（原 armcore 的 M/C/CLR/FIT/MOTOR_TOL 段）
arm/cad/{helpers,arm_build,part_tools,parts/} 几何与装配
arm/kinematics.py（原 human_layout.py，唯一运动学事实源）
arm/analysis/{sweep_v2,strength_check,torque_balance,finalize_travel,ws_sweep,gen_env_mesh}
arm/dataio/{screw_mesh,draw_sheet} arm/viewer/{build_viewer,shot}
arm/build_model.py（原 arm_model.py）
顺带修掉的既有缺陷（都是实测撞出来的，不是预防性改动）：
- arm_model 第二次 sys.path 跳到 gitignore 的 scratch/ 去 import 构建必需的包络脚本：
ws_sweep/gen_env_mesh 提升进 arm/analysis/，缓存挪到 data/cache/（gitignore，可重生成）。
- finalize_travel / draw_sheet 顶层就是"算完写文件"，一次 importlib 冒烟测试就把
docs/travel.json 重写了一遍；现在被 import 直接抛错。
- strength_check 用 OUT.replace("/out","/web") 靠字符串形状推路径，改成直接用 WEB。
- build_viewer 里 WORKSPACE 使用点漏改导致 NameError —— 已由构建关卡抓到并修掉。
os._exit 的处置与计划里的假设相反：实测光是 `python -c "import arm.cad.helpers"`
就会在解释器退出时段错误（exit 139，OCC 静态析构），全流程跑完也一样。所以入口
脚本尾部保留 flush + os._exit，并把原因写进注释；被 import 时不生效。
关卡（tests/）：
- verify.py 一条命令跑三层：产物 md5、IK 数值 exact 段、截图。
- 截图基线重做并分级：同一构建连跑两轮实测 102 张逐字节可复现（要求 md5 相同），
3 张线束 x-ray 不可复现（mean<=0.0017、无像素差>8）改为与参考像素比容差；
这 3 张不再入库，免得每次跑关卡都脏 git。
- 新增 ?view=sheet / ?sheet=N / ?theme / ?guide=N 四个 URL 参数：工程图与装配向导
占了约一半 CSS 和 700 行 JS，原先没有任何截图覆盖，拆它们等于没有关卡。
- 关卡灵敏度已验：改坏 IK 基线一个数 -> FAIL；换旧版求解器 -> 5 处 exact 差异。
实测：python -m arm.build_model 退出码 0，全部产物 md5 与基线一致，
105 视图截图全过，IK exact 段逐字节一致。
199 lines
14 KiB
Python
199 lines
14 KiB
Python
# -*- coding: utf-8 -*-
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"""P07 小臂骨架：J4 -> J5 的 L 型结构 + 顶板减重槽。"""
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from arm.cad import arm_build as AB
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import cadquery as cq
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from arm import kinematics as HL
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import math
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from arm.cad.helpers import cyl
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from arm.cad.arm_build import Ycyl, bx
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from arm.kinematics import PLATE_T, X_ARM, Y_COVER, Y_HUB, Y_REAR, Z_EL, Z_WR
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from arm.cad.part_tools import (
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FILLET_SMALL, cut_motor_fence, hollow_channel, hub_m2_holes,
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make_surface_tie_bridge_neg_x, motor_front_clamp,
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)
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P07_CH = dict(x0=-3.0, x1=43.0, y0=103.0, y1=153.0, z_floor=255.0) # 小臂顶板
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def p_forearm_bone(j4, j5, half=None):
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"""P07_小臂骨架_螺旋体30%_墙5底5_竖打 L型高刚度无干涉版（深度圆角优化版）
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设计要点：
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1. 改为与 P05/P08 统一的 L 型结构（L-bracket）：
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- +Y侧垂直背脊立柱（Y: y_hub_in..y_out），避开上级大臂骨架 P06（Y <= 155.5）
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- 彻底消除原全深S弯在J4轴下方向两边突出的干涉结构（两边突出的结构全部去除）
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- 垂直立柱与下方 M5 电机水平座之间采用规则折角（Corner Chamfer/Gusset）刚性连接
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2. 下方 M5 电机实行半包散热结构，底部与内腔开窗散热
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3. J4 轴俯仰动态行程从受限的 ±54° 大幅释放至无死角大范围摆动（零干涉）
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4. 满足单实体 (solids=1) 与装配零碰撞。
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5.【2026-10-02】M5 前端压盖（4xM3x8 BCD55）消除"电机只被后端板单面锁死"的倾斜隐患；
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J4 从动侧整体让位：y_hub_in 由 158.5 后移到 J4_CLEAR=162.0，让出 P06 的 M4 前端压盖
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（前端面 Y=161.0），留 1.0mm 动间隙。J4 直连凸台同步加长，3xS01 输出螺钉咬合量不变。
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6.【2026-10-09】−X 侧线束走廊加一座外凸扎带拱桥 (y=102.5, Z=235)：站出 3.2mm、桥下
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3.2×1.8 穿带隧道沿 Y 贯通（与 P06/P03/P04 同配方）。走廊线心随之由 x=-17.5 提到 -20.7：
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原线皮离本件 −X 面只剩 0.2mm，扎带没有容身处。
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"""
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y_out = Y_HUB + PLATE_T # 174.0
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# J4 从动侧让位基准：必须 >= P06 的 M4 前端压盖前端面(Y_COVER+5.0=161.0) + 1.0mm
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J4_CLEAR = Y_COVER + 6.0 # 162.0
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y_hub_in = J4_CLEAR
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y_front = Y_COVER - 0.5 # 155.5
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y_rear = Y_REAR - 8.0 # 92.0
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z_top_housing = Z_WR + 39.0 # 261.0 (顶面加厚 4.0mm，消除过薄破面问题)
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z_roof_top = z_top_housing + 19.0 # 280.0 (顶板整条加高 19mm，用户确认方案4)
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# 1. J5 电机前后安装环
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collar_front = Ycyl(35.0, HL.Y_COVER - 6.0, HL.Y_COVER - 0.5, X_ARM, Z_WR)
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rear_plate = Ycyl(35.0, HL.Y_REAR - 8.0, HL.Y_REAR, X_ARM, Z_WR)
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s = collar_front.fuse(rear_plate)
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# 2. J4 顶部从动法兰盘 (Y: y_hub_in..y_out, R=35mm, Z: Z_EL)
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disc = Ycyl(35.0, y_hub_in, y_out, X_ARM, Z_EL)
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s = s.fuse(disc)
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# 3. M5 电机壳体水平顶部顶板 (Z: Z_WR..z_top_housing, Y: y_rear..y_front)
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roof_w = (cq.Workplane("YZ", origin=(X_ARM, 0, 0))
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.moveTo(y_rear, Z_WR)
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.lineTo(y_rear, z_roof_top)
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.lineTo(y_front - 3.0, z_roof_top)
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.threePointArc((y_front - 3.0 + 3.0 * math.cos(math.pi / 4),
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z_roof_top - 3.0 + 3.0 * math.sin(math.pi / 4)),
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(y_front, z_roof_top - 3.0))
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.lineTo(y_front, Z_WR)
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.close()
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.extrude(35.0, both=True))
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s = s.fuse(roof_w.val())
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# 4. L型垂直立柱臂 (+Y侧，Y: y_hub_in..y_out，从 Z_EL 顶端延伸至下方电机座)
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vert_leg = (cq.Workplane("YZ", origin=(X_ARM, 0, 0))
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.moveTo(y_hub_in, z_top_housing)
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.lineTo(y_out, z_top_housing)
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||
.lineTo(y_out, Z_EL)
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.lineTo(y_hub_in, Z_EL)
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.close()
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.extrude(35.0, both=True))
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s = s.fuse(vert_leg.val())
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# 5. L型内侧圆弧加强过渡（Circular Arc Gusset，用户要求"改成圆弧而不是折角，消掉悬空小块"）
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# 彻底取代直角折角与直斜线折角，采用与顶面和立柱双相切的平滑内凹大圆弧 (R=28.0mm)
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# 起点在顶板平整面 (y_arc_start, z_roof_top)，精确相切至立柱内侧面 (y_hub_in, z_arc_end)
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# 严控全域 Z >= z_top_housing，彻底消除侵入下方旋转副的悬空小方块与多余突起！
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# 注：顶板整条加高19mm(z_roof_top=280)后，R28改R14使弧仍与顶板面光滑相切，不出现折角
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R_arc = 14.0 # 随顶板加高联动重定：相切起点(144.5,280)->终点(158.5,294)，避开P06环底z=297留3mm
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y_arc_start = y_hub_in - R_arc
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z_arc_end = z_roof_top + R_arc
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p_mid_arc = (y_arc_start + R_arc * math.cos(math.pi / 4),
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z_arc_end - R_arc * math.sin(math.pi / 4))
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gusset_w = (cq.Workplane("YZ", origin=(X_ARM, 0, 0))
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.moveTo(y_arc_start, z_roof_top)
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.threePointArc(p_mid_arc, (y_hub_in, z_arc_end))
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.lineTo(y_out, z_arc_end)
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.lineTo(y_out, z_top_housing)
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.lineTo(y_arc_start, z_top_housing)
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.close()
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.extrude(35.0, both=True))
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s = s.fuse(gusset_w.val())
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# 6. 下级 P08 旋转圆盘动态避让切除（R=35.5mm，预留 0.5mm 间隙）
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p08_clearance = Ycyl(35.5, 156.0, y_out + 2.0, X_ARM, Z_WR)
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s = s.cut(p08_clearance)
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# 6b. 【2026-10-02 新增】顶板根部减重槽（见 hollow_channel）。
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# 顶板在 Z255..280 一整段是壁厚最深 15mm 的实心料，而 J4 在 z=245 的安全系数
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# 高达 122、z=195 也有 24。挖成朝上敞开的 U 形槽，顶板变成槽钢：
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# 槽底 Z255 以下保留整块实心到电机座，抗弯的两片 X 向腹板(X-15..-7 / X47..55)
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# 留在弯矩拉压区。Y 上限取 156 而非核心的 166，是为了避开 y_hub_in=158.5 起的
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# 竖直立柱本体（立柱是 J4 从动法兰的承力柱，不能掏）。
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# 槽顶 Z280 就是顶板上表面，敞口向上，免支撑、非封闭腔。
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s = s.cut(hollow_channel(P07_CH["x0"], P07_CH["x1"], P07_CH["y0"], P07_CH["y1"],
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P07_CH["z_floor"], 300.0, tag="P07顶板"))
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# 7. M5 电机安装接口与定子空腔
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# 【2026-10-05f 接缝整改】本件原先是全机唯一给腔径加 CLEARANCE_GAP(2.0) 的地方：
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# front_collar_pocket(r_bore=32.25) + 一刀 Ycyl(32.5, Y_REAR-0.5, y_front-6)。
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# 结果内壁是 35 -> 32.5 -> 30.2 -> 32.3 -> 30.2，比兄弟件多两道台阶
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# （实测 scratch/bay_step_profile.py：z=5.5 处 32.5、z=49.5 处掉到 30.2、
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# z=50.25 又回到 32.3）。
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# 这 2.0mm 是「关节间隙」，但关节间隙是**轴向**让位（见 hub_gap / CLAMP_CLR），
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# 径向把腔径撑大 2mm 只会让电机在腔里晃，且与 P05/P06/P08 不一致。
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# 现统一走 BAY_R(30.50)，与兄弟件同径，接缝归零。
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# 【2026-10-03i】front_collar_pocket 随之删除：它切 cyl(BAY_R, 50.0..56.5)，
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# 是 Joint.pocket 那根 cyl(BAY_R, -2.6..61.6) 的子集，同半径重复相减
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# 只会在腔壁上多出一条 s=50.0 的零宽棱。
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s = j5.rear_mount_holes(s, t_plate=8.0, hole_d=2.8, cb_d=5.5, cb_depth=4.0)
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s = j5.pocket(s)
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# 【2026-10-07 修复：仅切除敞口侧承压面环墙，消除用户圈出的围挡】
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# 仿照 P05 设计，只在敞口半侧(局部 y>=0)将承压面段(z: -REAR_SEAT..0)切平，
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# 彻底消除用户红圈指出的承压面凸起围挡；顶板背脊侧(局部 y<0)绝对不动，杜绝切穿本体！
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s = s.cut(j5.L(bx(-40.0, 40.0, 0.0, 40.0, -AB.REAR_SEAT, 0.0)))
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# 【2026-10-05f】原 Ycyl(30.5+CLEARANCE_GAP=32.5, ...) 整刀删除：
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# 它既撑大了腔径（接缝主因），又已被主腔 BAY_R 完全覆盖（纯冗余）。
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# 半包散热设计：-Z底部电机定子通风口
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vent_cut = bx(X_ARM - 40.0, X_ARM + 40.0, y_rear + 8.0, y_front - 6.0, Z_WR - 40.0, Z_WR - 25.0)
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s = s.cut(vent_cut)
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# 7b. 【2026-10-02 新增】M5 前端压盖 4xM3x8(BCD55)：M5 原来只被后端板单面锁死，
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# 大扭矩下会绕 J5 轴在座孔里点头。现在前端也面压夹一次（见 motor_front_clamp）。
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# 必须在第 6 步 p08_clearance（R35.5 让位孔，Y>=156）之后熔接，否则压盖会被削掉。
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# P08 的 J5 从动侧已相应后移到 Y>=162（make_pitch_to_roll_bracket 的 hub_gap=6.0）。
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s = s.fuse(motor_front_clamp(X_ARM, Z_WR, tag="P07/M5"))
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# 7c2.【2026-10-05e / 2026-10-07 修复】删掉前端"围挡"在敞口侧的那半圈环墙（见 FENCE_OPEN_CUT）。
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s = cut_motor_fence(s, j5, "P07/M5", "P07")
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# 8. J4 直连法兰结构（凸台延伸到法兰盘背面之后 2.0mm 跨过间隙与法兰盘牢固熔接，
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# 保持单实体）。凸台长度跟着 y_hub_in 走：法兰盘后移时凸台同步加长，
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# 3xS01 输出螺钉的头面台阶(局部 z=58)、杆长、咬合量与改前完全一致。
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boss = cyl(17.8, 54.942, (y_hub_in - HL.Y_REAR) + 2.0)
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s = s.fuse(j4.L(boss))
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s = s.cut(j4.L(cyl(3.5, 54.0, 74.0 + 30.0)))
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s = hub_m2_holes(s, j4, cb_z1=74.0 + 30.0)
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# ========== 关键圆角优化 ==========
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try:
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# 后侧顶板外边缘圆角（平滑消除水平顶板与后部垂直端面交汇处的 90° 尖角，用户要求倒角改圆角）
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wp_s = cq.Workplane(obj=s)
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sel_rear = cq.selectors.BoxSelector(
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(X_ARM - 40, y_rear - 1.0, z_roof_top - 1.0),
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(X_ARM + 40, y_rear + 1.0, z_roof_top + 1.0)
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)
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s = wp_s.edges(sel_rear).fillet(FILLET_SMALL).val()
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except Exception as e:
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print(f"P07 顶板后边缘圆角异常: {e}")
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try:
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# 垂直立柱下部外缘圆角（消除立柱垂直外壁与下方悬空水平底面交汇处的 90° 尖角，用户截图红圈指定）
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wp_s = cq.Workplane(obj=s)
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sel_leg_bot = cq.selectors.BoxSelector(
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(X_ARM - 40, y_out - 1.0, z_top_housing - 1.0),
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(X_ARM + 40, y_out + 1.0, z_top_housing + 1.0)
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||
)
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s = wp_s.edges(sel_leg_bot).fillet(FILLET_SMALL).val()
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except Exception as e:
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print(f"P07 立柱下底外缘圆角异常: {e}")
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# 9. −X 侧线束走廊扎带拱桥（与 P06/P03/P04 同一配方：站出 3.2mm、桥下 3.2×1.8 隧道、孔沿 Y）
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# 线心随桥由 x=-17.5 改到 -20.5（桥顶 -18.7 + 线半径 1.8）；本件 −X 面离走廊同样只有
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# 2.0mm，原来线皮净空 0.2mm，扎带无从下手。
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# 落点 Z=235 在 M5 壳体顶板的 −X 平面 (x=-15.5, Z222..280) 上：足迹 Z231..239 离顶板下缘
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# 9.0mm、Y97.5..107.5 离 Y 边 5.5mm，实测平面度 0.00mm、背后 10.35mm 整实料；顶板减重槽
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# 在 X≥-3 / Z≥255，与本桥不相交。
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s = s.fuse(make_surface_tie_bridge_neg_x(X_ARM - 35.0, 102.5, 235.0,
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w_y=10.0, l_z=8.0, h_x=3.2))
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return s
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JOINT = 'J4'
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def specs(JS):
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"""本件的 (件号, 中文名, 构建 thunk, 配色, 说明) 清单；顺序即 BOM 顺序。"""
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j4 = JS["J4"]
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j5 = JS["J5"]
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return [
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("P07_小臂骨架_螺旋体30%_墙5底5_竖打", "小臂骨架", lambda: p_forearm_bone(j4, j5, None), 0x7c3aed,
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||
"V2 L型结构 + 顶板减重槽：+Y侧背脊立柱避让大臂骨架，过渡区采用与顶板和立柱双相切的R=28mm平滑内凹大圆弧，彻底消除直斜线折角与悬空阶梯小块，顶板前后外缘2mm倒角改R3圆角，立柱底端外下缘90°直棱倒R3圆角（平滑消除立柱外壁与水平底面交汇处直角尖角）；顶板整条加高19mm(z261->280)加强连接且gusset弧R28->R14重定相切融入，J4圆盘外沿与立柱外棱不倒圆保持原始尖角，下方M5电机半包散热，俯仰大范围自由运动零干涉；【2026-10-02】顶板根部Z255~280开朝上敞开的减重槽(X-3~43 / Y103~153, Y上限取153避开y_hub_in=158.5起的竖直立柱本体)：顶板由实心变槽钢，288->230cm3(-20%)，槽底以下保留整块实心到电机座，抗弯靠两侧各10mm的X向腹板；槽底水平朝上、侧壁竖直、顶部敞开故零支撑且非封闭腔；开度按「减重区最差安全系数 >= 无槽基线 95%」选定（X-3~43 比最初的 X-7~47 收窄 4mm，强度从 88% 回到 96%）；【2026-10-05 承压面让位腔改为 R35 圆腔、凸台与围挡一并消除】电机尾端垫片位(REAR_SEAT=2.6)用圆腔掏出承压面。**刀半径必须等于外壁 R35**（arm_build.SEAT_R）：取小于 R35（曾试 32.2 = 64.4 方腔内切圆）时，刀半径与外壁之间那圈 2.8mm 环墙完整保留，而承压面只挖到刀半径，于是该环墙相对承压面【凸起】并把电机尾端面围住 —— 这就是用户截图里的一圈围挡（P08 实测 1536.9mm3）。它不是残留，而是 SEAT_R<R35 的必然产物。现 SEAT_R=35.0、SEAT_TOP=+1.0（越过尾端面 1mm，吃掉半包开口处那截0.052cm3 残片）：承压面段整圈挖到外壁，承压面成为完整 R35 平圆盘，凸台与围挡一起消失，电机尾端面与承压面之间再无凸起。承力改由臂身本体承担（band 段 r36..58 有料方位 P04 10/36、其余各 15/36，其余方位靠 z>+1.0 杯体连接，无整圈通槽）。沉孔 z 区间(-8..-4)与圆腔(-2.6..+1.0)不重叠，S02 完好。连带：承压环由「方腔内切 32.2 − 沉孔外缘 30.25 = 1.95mm 窄环」变为「完整 R35 圆环 4.75mm」，受压面积 383->974mm²(2.5 倍)。【2026-10-04 承压面让位腔改为 32.2 圆腔】电机尾端垫片位(REAR_SEAT=2.6)之前用 64.4 **方**腔掏出来，方腔壁以外 z=-2.6..0 那圈料相对新承压面凸起 2.6mm，打印时是悬空薄壁（用户反馈：难打印、需支撑、公差差）。现承压面段改用**SEAT_R=32.2 圆腔**（= 64.4 方腔的内切圆半径，z=-2.6..0 与方腔平接）把整圈挖到承压面高度，凸台零残留；z=0 以上 PCBA 腔仍保持 64.4 方（PCB 是方的必须方腔）。**关键：刀半径必须取 32.2 而不是 R35** —— 中间试过 R35，结果把 r=32.2..35 的连接壁整圈切断：实测 P04 在 z=-2.6..+1.0 只剩 240~320° 方位有料，其余 360° 全掏空，后端法兰与杯壁之间出现 3.6mm 宽通槽 + 225° 一片 0.5mm 孤立薄片（用户截图：肩叉顶部「没连上」）。取 32.2 后 r=32.2..35 这圈 2.8mm 厚壁完整保留，360° 连续，既无凸台又与上方臂身连成一体（实测 5/5 件连接壁整圈连续、单实体）"),
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]
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