AI 工具 · A2

CAD 零件信息提取、BOM 整理与图纸批量导出

读取 STEP 装配体，提取零件属性并估算质量，检查零件号与材料，一次输出 BOM、问题清单和每个零件的三视图。

个人自主项目2026年10月制作的公开演示，使用自建的通用模型方法与需求定义、结果核对由本人负责；代码由 AI 编码工具实现，并经本人审核工作中针对 CATIA 的同类工具因保密不公开，本页不展示 CATIA 运行

一次运行的结果

零件种类: 17
零件实例: 32
三视图图纸: 17
发现问题: 54 条错误 · 1 条警告
总耗时: 3.84s

沙箱 Linux x86_64，2 个 vCPU，Python 3.13.16，OCP 7.8.1.1

处理流程

STEP 装配
中性格式 STEP AP242。PRODUCT 的 id 作零件号、name 作名称；材料写在 AP242 材料属性里。
input/*.step
装配树遍历
按产品定义递归展开子装配，累计每个零件的实例数量与位置。
step_reader.py
属性与质量
对精确 B-rep 积分得到体积与表面积，取包围盒；体积 × 密度表得到估算质量。
geometry.py
规则检查
零件号正则与规范化、缺材料、材料不在密度表、重复零件号（比较几何）、实体有效性。
rules.py
BOM · 三视图 · 文件名
BOM 输出 CSV / XLSX / JSON；HLR 投影生成 A4 三视图；文件名统一为「零件号_名称」。
report.py · drawing.py · naming.py

输入：示例装配体

示例机器人关节装配体的四分之一剖切渲染，可见电机、谐波减速单元与轴承 — 四分之一剖切渲染（由 STEP 曲面三角化后渲染，仅用于展示）

通用机器人关节的简化结构：中空电机、谐波减速单元、交叉滚子轴承、端盖与紧固件，含电机与减速器 2 个子装配。尺寸为演示用的整数占位值，与任何产品无关。由同目录的 Python 脚本用 OpenCASCADE 参数化建模后导出为 STEP。

为验证规则检查，示例数据中故意写错了 4 处：

前端盖沿用后端盖的零件号 RJ-STR-002
驱动板零件号写成 rj_elc_002（只有大小写与分隔符不对）
编码器码盘没有指定材料
M3×8 螺栓零件号写成 RJ-FST-02（位数不对）

STEP 文件 · robot-joint-demo.step

问题清单

规则检查的原始输出（issues.csv），按严重度排序。重复零件号对两个零件各记一条。

级别	零件号	名称	说明
错误	RJ-ELC-001	编码器码盘	未指定材料，未估算质量
错误	RJ-FST-02	六角螺栓 M3×8	零件号「RJ-FST-02」不符合命名规则，未自动修改：位数不对时无法判断应补成哪个号，需人工确认
错误	RJ-STR-002	前端盖	零件号 RJ-STR-002 被 2 个几何不同的零件共用（后端盖、前端盖）
错误	RJ-STR-002	后端盖	零件号 RJ-STR-002 被 2 个几何不同的零件共用（后端盖、前端盖）
警告	RJ-ELC-002	驱动板	零件号「rj_elc_002」只有大小写或分隔符不规范，已规范为 RJ-ELC-002

BOM

汇总 BOM，共 17 行。表格在点击后才读取 bom.json；列标题可排序。

下载

三视图图纸

每个零件一张 A4 图纸（SVG），第一角法，按零件号命名。线条由 OpenCASCADE 隐藏线消除（HLR）投影得到，只标外形尺寸。点击查看大图。

Python 工具

工具位于仓库 tools/cad-bom/：几何内核为开源的 OpenCASCADE（cadquery-ocp），BOM 表格用 openpyxl，依赖版本固定在 requirements.txt。下面的数字来自提交的 output/run.json；除耗时外，pytest 会重跑并逐字节比对输出。

分阶段耗时

阶段	秒
读取 STEP 与装配树	0.25
体积、表面积、包围盒	0.14
规则检查	0.00
汇总 BOM	0.00
写 CSV / XLSX	0.02
三视图（HLR）	2.53
装配总览图	0.91
清单与校验和	0.00
总耗时	3.84

复现

cd tools/cad-bom
python -m venv .venv
.venv/bin/pip install -r requirements.txt
.venv/bin/python -m cadbom input/robot-joint-demo.step
.venv/bin/python -m pytest

GitHub 上的工具目录 · tools/cad-bom

对比：手工做同样的事，需要逐个打开零件查看属性、测量体积、核对零件号，再逐张出图并重命名；工具一次运行完成，且结果可重复核对。

核心代码

遍历装配树（step_reader.py）

def walk(label: TDF_Label, location: TopLoc_Location, depth: int) -> Occurrence:
    node = Occurrence(definition(label), location, depth)
    if XCAFDoc_ShapeTool.IsAssembly_s(label):
        components = TDF_LabelSequence()
        XCAFDoc_ShapeTool.GetComponents_s(label, components, False)
        for i in range(1, components.Length() + 1):
            component = components.Value(i)
            referred = TDF_Label()
            XCAFDoc_ShapeTool.GetReferredShape_s(component, referred)
            placement = location.Multiplied(XCAFDoc_ShapeTool.GetLocation_s(component))
            node.children.append(walk(referred, placement, depth + 1))
    return node

零件号检查与规范化（rules.py）

def check_part_number(raw: str | None, name: str, pattern: str) -> Checked:
    if raw is None:
        return Checked("", [Issue("PN_AMBIGUOUS", "", name, {})])
    regex = re.compile(pattern)
    if regex.fullmatch(raw):
        return Checked(raw, [])
    fixed = normalize_part_number(raw)
    if regex.fullmatch(fixed):
        return Checked(fixed, [Issue("PN_NORMALIZED", fixed, name, {"raw": raw, "fixed": fixed})])
    return Checked(raw, [Issue("PN_FORMAT", raw, name, {"raw": raw, "pattern": pattern})])

HLR 投影出视图（drawing.py）

def project(shape: TopoDS_Shape, view: str, deflection: float = 0.02, hidden: bool = True) -> Projection:
    direction, x_dir = VIEWS[view]
    algo = HLRBRep_Algo()
    algo.Add(shape)
    algo.Projector(HLRAlgo_Projector(gp_Ax2(gp_Pnt(0, 0, 0), gp_Dir(*direction), gp_Dir(*x_dir))))
    algo.Update()
    algo.Hide()
    result = HLRBRep_HLRToShape(algo)
    visible = _polylines(result.VCompound(), deflection) + _polylines(result.OutLineVCompound(), deflection)
    hidden_lines = []
    if hidden:
        hidden_lines = _polylines(result.HCompound(), deflection) + _polylines(
            result.OutLineHCompound(), deflection)
    return Projection(visible, hidden_lines)

与 CATIA 自动化的对应

工作中做过针对 CATIA 的同类工具（VBA / Python 调用 CATIA 自动化接口），因保密不公开。下表只用文字说明本页每一步在 CATIA V5 对象模型中对应的概念；本页没有运行 CATIA，也不提供 CATIA 宏代码。

本页（STEP + OpenCASCADE）	CATIA V5 自动化中的对应概念
XCAF 装配树、组件与位置	ProductDocument → Product.Products（实例）与 ReferenceProduct
STEP PRODUCT 的 id / name	Product.PartNumber / Product.Nomenclature
AP242 材料与密度表	零件上应用的材料及其密度，或自定义 Parameters
BRepGProp 体积、表面积	SPAWorkbench 的 Measurable（Volume、Area）或 Product.Analyze
HLR 三视图 SVG	DrawingDocument 中生成视图，再用 ExportData 导出 PDF / DXF
「零件号_名称」文件名	按 PartNumber 等属性重命名并另存文档

限制

示例装配是自建的通用模型，结构经过简化（齿形、滚动体未建模），不代表任何产品。
质量 = 体积 × 名义密度，是估算值；不含涂层、螺纹、公差与装配件内部结构。
三视图是 HLR 投影示意：只标外形尺寸（包围盒），没有公差、剖视与细部尺寸，不能直接用于加工。
演示基于 STEP 与 OpenCASCADE，没有在 CATIA 中运行；CATIA 中对应的接口见上表，仅作概念说明。

一次运行的结果

处理流程

STEP 装配

装配树遍历

属性与质量

规则检查

BOM · 三视图 · 文件名