wangdequan
626bcfe8e3
结论：完成 LinuxCNC kinematics WASM ABI 覆盖，并将 web-rtcp-5axis-sim-plan 的 RTCP frame/boundary adapter 接到 xyzac-trt kinematics SDK；Node、build、browser smoke 验证通过。
446 lines
11 KiB
Markdown
446 lines
11 KiB
Markdown
# 5 轴数控系统 Web 仿真程序具体实施文档
|
||
|
||
生成时间：2026-06-20 CST
|
||
|
||
## 1. 实施目标
|
||
|
||
本文件用于指导后续正式编写 5 轴数控系统 Web 仿真程序。第一版目标是做出一个可运行、可验证、可继续扩展的浏览器前端：
|
||
|
||
- 界面风格按 `gmoccapy_5_axis.png` 实现；
|
||
- 前端使用原生 HTML/CSS + TypeScript/JavaScript ES modules；
|
||
- 3D 预览使用 Three.js；
|
||
- G-code 执行、五轴运动学、RTCP/TCP 相关计算必须来自 LinuxCNC/WASM 或 source-derived 边界；
|
||
- 不引入 React/Vue/Angular/Svelte；
|
||
- 不把 Python GUI、GTK/Glade、Tk/OpenGLTk、native HAL process 直接作为浏览器 runtime。
|
||
|
||
## 2. 第一版完成定义
|
||
|
||
第一版完成时应具备：
|
||
|
||
- 一个可启动的 Web app；
|
||
- gmoccapy 风格布局：黑底 3D 预览、大号绿色 DRO、G-code 列表、右侧模式按钮、override/spindle/coolant 区、底部运行控制；
|
||
- 至少一个 5 轴 profile：优先 `xyzac-trt`；
|
||
- 能加载 representative G-code；
|
||
- 能显示 X/Y/Z/A/B/C、joint pose、TCP pose、RTCP state、kins type；
|
||
- Three.js 视口非空，能显示机床、刀具、刀路；
|
||
- browser smoke 能截图、检查 canvas 非空、检查关键 DOM 区域存在；
|
||
- 文档明确 LinuxCNC source references 和 unsupported runtime boundary。
|
||
|
||
## 3. 推荐目录结构
|
||
|
||
后续直接在本目录中扩展：
|
||
|
||
```text
|
||
web-rtcp-5axis-sim-plan/
|
||
app/
|
||
index.html
|
||
package.json
|
||
tsconfig.json
|
||
src/
|
||
main.ts
|
||
state/
|
||
store.ts
|
||
events.ts
|
||
ui/
|
||
gmoccapy-shell.ts
|
||
gmoccapy-dro-panel.ts
|
||
gmoccapy-gcode-panel.ts
|
||
gmoccapy-status-sidebar.ts
|
||
gmoccapy-override-panel.ts
|
||
gmoccapy-spindle-coolant-panel.ts
|
||
gmoccapy-bottom-controls.ts
|
||
gmoccapy-info-tabs.ts
|
||
visualization/
|
||
five-axis-scene.ts
|
||
machine-model.ts
|
||
toolpath-layer.ts
|
||
camera-controls.ts
|
||
runtime/
|
||
simulation-runtime.ts
|
||
frame-builder.ts
|
||
playback-controller.ts
|
||
linuxcnc-adapter.ts
|
||
profiles/
|
||
index.ts
|
||
xyzac-trt.ts
|
||
xyzbc-trt.ts
|
||
panel-schema/
|
||
controls.ts
|
||
pyvcp-reference.ts
|
||
workers/
|
||
linuxcnc-worker.ts
|
||
styles/
|
||
gmoccapy.css
|
||
core/
|
||
linuxcnc_kinematics_wasm/
|
||
tests/
|
||
browser/
|
||
node/
|
||
```
|
||
|
||
## 4. 实施顺序
|
||
|
||
### Step 1：Web shell
|
||
|
||
目标：
|
||
|
||
- 创建 `app/index.html`；
|
||
- 创建 CSS layout；
|
||
- 创建 `gmoccapy-shell.ts`；
|
||
- 页面静态呈现 gmoccapy 风格区域。
|
||
|
||
必须有的 DOM 区域：
|
||
|
||
```text
|
||
data-region="titlebar"
|
||
data-region="preview"
|
||
data-region="dro"
|
||
data-region="gcode"
|
||
data-region="status-sidebar"
|
||
data-region="info-tabs"
|
||
data-region="override"
|
||
data-region="spindle-coolant"
|
||
data-region="bottom-controls"
|
||
```
|
||
|
||
验收：
|
||
|
||
- 浏览器打开页面非空；
|
||
- 页面区域与 `gmoccapy_5_axis.png` 基本一致；
|
||
- 无 React/Vue 依赖。
|
||
|
||
### Step 2：状态模型
|
||
|
||
目标：
|
||
|
||
- 实现 `GmoccapySimulationState`；
|
||
- 实现 `createStore()`、`getState()`、`subscribe()`、`dispatch()`；
|
||
- UI 面板从 state 渲染，不直接互相读写 DOM。
|
||
|
||
初始 state：
|
||
|
||
```text
|
||
machineProfile=xyzac-trt
|
||
runState=idle
|
||
rtcpState=off
|
||
kinsType=identity
|
||
axisPose={X,Y,Z,A,B,C}
|
||
jointPose=[]
|
||
tcpPose={x,y,z,toolAxisVector}
|
||
```
|
||
|
||
验收：
|
||
|
||
- Node smoke 验证 store 更新；
|
||
- DOM renderer 能响应 state 变化。
|
||
|
||
当前 M2 已实现：
|
||
|
||
```text
|
||
app/src/runtime/rtcp-frame.js
|
||
app/src/profiles/xyzac-trt.js
|
||
tests/node/verify_rtcp_store.mjs
|
||
```
|
||
|
||
状态模型已经输出：
|
||
|
||
```text
|
||
axisPose
|
||
jointPose
|
||
tcpPose
|
||
toolAxisVector
|
||
rtcpFrame
|
||
feed
|
||
spindle
|
||
coolant
|
||
preview
|
||
operatorMessage
|
||
```
|
||
|
||
当前 RTCP frame 已支持双来源：
|
||
|
||
```text
|
||
apiName=web-rtcp-5axis-motion-frame
|
||
fixture fallback:
|
||
sourceMode=fixture-ui-only
|
||
semanticBoundary=fixture_frame_ui_plumbing_not_linuxcnc_kinematics_proof
|
||
linuxCncKinematicsReady=false
|
||
promotionAllowed=false
|
||
LinuxCNC kinematics proof:
|
||
sourceMode=source-derived-kinematics-wasm
|
||
semanticBoundary=linuxcnc_kinematics_wasm_c_abi
|
||
linuxCncKinematicsReady=true
|
||
promotionAllowed=true for kinematics frame source only
|
||
```
|
||
|
||
这表示 Web 仿真已经具备 RTCP 状态链路、TCP pose 显示、刀轴向量显示和控制按钮切换；Node proof 路径已通过 `createLinuxCncKinematicsSdk({ moduleId: "xyzac-trt" })` 加载 LinuxCNC kinematics WASM 并生成 frame。浏览器 smoke 仍保留 fixture fallback，不把 fallback 冒充 LinuxCNC runtime proof。
|
||
|
||
### Step 3：gmoccapy UI 组件
|
||
|
||
目标：
|
||
|
||
- DRO；
|
||
- G-code panel；
|
||
- right status sidebar；
|
||
- override panel；
|
||
- spindle/coolant panel；
|
||
- bottom controls；
|
||
- info tabs。
|
||
|
||
要求：
|
||
|
||
- 按 gmoccapy 风格做大按钮、大数字、黑底预览、灰色面板；
|
||
- 所有按钮先连接仿真 action，不连接真实机床控制；
|
||
- 文本不能溢出按钮或面板。
|
||
|
||
验收：
|
||
|
||
- browser smoke 检查关键按钮、DRO、G-code rows；
|
||
- `Run/Stop/Pause/Step` 能改变仿真 state。
|
||
|
||
当前 M2 已接入的 UI action：
|
||
|
||
```text
|
||
RUN
|
||
STOP
|
||
PAUSE
|
||
STEP
|
||
SET_KINS_TYPE
|
||
SET_VIEW
|
||
RESET_VIEW
|
||
CLEAR_PREVIEW
|
||
ADJUST_OVERRIDE
|
||
ADJUST_SPINDLE_OVERRIDE
|
||
TOGGLE_COOLANT
|
||
RELOAD_PROGRAM
|
||
HOME
|
||
TOGGLE_FULLSCREEN
|
||
```
|
||
|
||
这些 action 只改变 Web 仿真状态，不连接真实机床控制。
|
||
|
||
当前 M5 已补齐 operator workflow：
|
||
|
||
```text
|
||
TOGGLE_POWER
|
||
ESTOP
|
||
RESET
|
||
SET_MODE(auto/manual/jog/mdi)
|
||
JOG
|
||
RUN_MDI
|
||
LOAD_PROGRAM
|
||
```
|
||
|
||
实现状态：
|
||
|
||
- 右侧按钮栏提供 POWER、E-STOP、RESET、AUTO、MANUAL、JOG、MDI；
|
||
- 底部控制栏提供 Open、Run/Stop/Pause/Step/Home、JOG X/Y、MDI；
|
||
- Open 使用浏览器 FileReader 读取本地 G-code 文本并进入 `LOAD_PROGRAM`；
|
||
- G-code 面板显示当前程序来源、当前执行行和高亮行；
|
||
- preview 区域显示刀具预览卡；
|
||
- RUN/STEP 仍是 fixture line playback，不是 LinuxCNC interpreter execution proof。
|
||
|
||
### Step 4：Three.js 五轴预览
|
||
|
||
目标：
|
||
|
||
- 创建基础五轴机床模型；
|
||
- 显示坐标轴、工作空间、刀具、TCP 点、刀路；
|
||
- 支持 fit/reset/clear path。
|
||
|
||
模型优先参考：
|
||
|
||
```text
|
||
qtvismach_5axis_gantry.png
|
||
lib/python/vismach.py
|
||
src/hal/user_comps/vismach/5axisgui.py
|
||
src/hal/user_comps/vismach/xyzac-trt-gui.py
|
||
src/hal/user_comps/vismach/xyzbc-trt-gui.py
|
||
```
|
||
|
||
验收：
|
||
|
||
- canvas 非空；
|
||
- tool marker 可见；
|
||
- path points 非零；
|
||
- 视口尺寸变化不破坏布局。
|
||
|
||
当前 M3 已实现：
|
||
|
||
```text
|
||
app/src/vendor/three/three.module.js
|
||
app/src/vendor/three/three.core.js
|
||
app/src/visualization/five-axis-scene.js
|
||
```
|
||
|
||
当前 Three.js 预览会渲染基础五轴工作区、工作台、刀具/TCP marker、刀轴和刀路，并消费：
|
||
|
||
```text
|
||
tcpPose
|
||
toolAxisVector
|
||
rtcpState
|
||
rtcpFrame.apiName
|
||
preview.selectedView
|
||
```
|
||
|
||
browser smoke 已检查 canvas nonblank、scene objects、path points、RTCP on/off 同步和 STEP 后 TCP pose 更新。
|
||
|
||
### Step 5：profile 和 panel schema
|
||
|
||
目标：
|
||
|
||
- 建立 `xyzac-trt` profile；
|
||
- 后续补 `xyzbc-trt`；
|
||
- 把 PyVCP XML 和 HAL 绑定整理成 Web panel schema。
|
||
|
||
`xyzac-trt` 必须记录：
|
||
|
||
```text
|
||
iniPath
|
||
coordinates=XYZAC
|
||
kinematics=xyzac-trt-kins
|
||
remap=M428/M429/M430
|
||
halPins=motion.switchkins-type, xyzac-trt-kins.tool-offset, y-offset, z-offset
|
||
samplePrograms
|
||
sourceReferences
|
||
```
|
||
|
||
验收：
|
||
|
||
- Node smoke 验证 profile 完整；
|
||
- UI 能显示 profile title、coordinates、kins type、source references。
|
||
|
||
当前 M4 已实现：
|
||
|
||
```text
|
||
app/src/profiles/xyzac-trt.js
|
||
app/src/profiles/source-reference-map.js
|
||
app/src/panel-schema/xyzac-trt-pyvcp.js
|
||
tests/node/verify_profile_boundary.mjs
|
||
```
|
||
|
||
`xyzac-trt` profile 现在记录：
|
||
|
||
```text
|
||
iniPath
|
||
pyvcpXmlPath
|
||
postguiHalPath
|
||
generatedHalPath
|
||
toolTablePath
|
||
coordinates=XYZAC
|
||
kinematics=xyzac-trt-kins
|
||
sparm=identityfirst
|
||
remaps=M428/M429/M430
|
||
switchkinsTypes=identity/TCP:XYZAC/USERK
|
||
halPins
|
||
offsets
|
||
samplePrograms
|
||
sourceReferences
|
||
```
|
||
|
||
`xyzac-trt-switchkins-pyvcp` panel schema 记录 SWITCHKINS multilabel、IDENTITY/TCP:XYZAC/USERK/vismach-clear buttons、HAL nets 和对应 MDI commands。
|
||
|
||
### Step 6：LinuxCNC adapter
|
||
|
||
目标：
|
||
|
||
- 第一阶段可接现有 interpreter WASM SDK；
|
||
- 若未接入完整 WASM，则先用明确标记的 fixture frame 验证 UI，不声称 CNC semantics pass；
|
||
- 所有 runtime result 必须带 `sourceMode` 字段。
|
||
|
||
允许：
|
||
|
||
```text
|
||
sourceMode=linuxcnc-wasm
|
||
sourceMode=source-derived-kinematics-wasm
|
||
sourceMode=fixture-ui-only
|
||
```
|
||
|
||
禁止：
|
||
|
||
```text
|
||
sourceMode=js-cnc-semantics
|
||
```
|
||
|
||
验收：
|
||
|
||
- UI-only fixture 不能被标记为 LinuxCNC pass；
|
||
- LinuxCNC/WASM 接入后更新 traceability。
|
||
|
||
当前 M4 已实现 adapter 接入点：
|
||
|
||
```text
|
||
app/src/runtime/linuxcnc-boundary-adapter.js
|
||
apiName=web-rtcp-5axis-linuxcnc-boundary-adapter
|
||
readinessApi=web-rtcp-5axis-linuxcnc-boundary-readiness
|
||
semanticBoundary=adapter_entrypoint_only_runtime_not_connected | linuxcnc_kinematics_wasm_runtime_connected
|
||
linuxCncKinematicsReady=false for fixture fallback, true for loaded kinematics WASM
|
||
promotionAllowed=true only for kinematics frame source proof
|
||
fullLinuxCncProgramExecutionReady=false until interpreter/remap is connected
|
||
```
|
||
|
||
store 已输出：
|
||
|
||
```text
|
||
linuxCncBoundaryAdapter
|
||
linuxCncBoundaryReadiness
|
||
```
|
||
|
||
info tabs 和 browser smoke 会检查 adapter、panel schema、source map 和 boundary readiness。Node smoke 已验证 kinematics-only runtime ready；interpreter/remap 仍显示为 missing，不得声明 full LinuxCNC program execution ready。
|
||
|
||
### Step 7：RTCP/kinematics frame
|
||
|
||
目标：
|
||
|
||
- 定义 `FiveAxisMotionFrame`；
|
||
- 将 canonical event 和 kinematics output 转成统一 frame；
|
||
- 显示 RTCP on/off、TCP pose、tool axis vector。
|
||
|
||
M2 阶段先落地 `web-rtcp-5axis-motion-frame` 的 fixture contract，M6 阶段已加入 LinuxCNC kinematics WASM frame contract：
|
||
|
||
```text
|
||
profileId
|
||
sourceMode
|
||
semanticBoundary
|
||
activeLine
|
||
kinsType
|
||
rtcpState
|
||
axisPose
|
||
jointPose
|
||
tcpPose
|
||
toolAxisVector
|
||
compensation
|
||
readiness
|
||
```
|
||
|
||
后续 LinuxCNC/source-derived kinematics WASM 接入时，必须替换 frame builder 的运动学来源，并把 `sourceMode` 从 `fixture-ui-only` 改为明确的 LinuxCNC/WASM 边界值。
|
||
当前 Node proof 已使用 `linuxCncKinematicsResult.forward.pose` 和 `linuxCncKinematicsResult.inverse.joints` 填充 `tcpPose` / `jointPose`，并输出 `kinematicsModuleId`、forward/inverse rc、flags 和 `linuxcnc_kinematics_wasm_c_abi`。
|
||
|
||
验收：
|
||
|
||
- Node smoke：frame schema；
|
||
- Browser smoke：DRO 和 Three.js 同步显示同一 frame；
|
||
- fixture fallback 必须显示 pending；Node LinuxCNC kinematics proof 必须显示 ready；interpreter/remap 未接入时仍不得显示 full program execution ready。
|
||
|
||
### Step 8：测试和验收
|
||
|
||
至少需要：
|
||
|
||
- `git diff --check`；
|
||
- Node profile/store/frame smoke；
|
||
- Browser shell smoke；
|
||
- Browser canvas nonblank smoke；
|
||
- 文档 traceability 检查。
|
||
|
||
## 5. 禁止事项
|
||
|
||
- 不在 JavaScript 中实现 G-code 解释器。
|
||
- 不在 JavaScript 中实现 LinuxCNC 五轴运动学公式作为最终语义源。
|
||
- 不把 gmoccapy Python/GTK runtime 移植进浏览器。
|
||
- 不把 Python remap/tool DB/external user-M process 伪装成已支持。
|
||
- 不用 UI fixture 结果冒充 LinuxCNC runtime proof。
|
||
|
||
## 6. 开工建议
|
||
|
||
当前已完成 Step 1 到 Step 7 的 Node 侧 LinuxCNC kinematics proof。下一轮应把 browser asset copy/worker 接入完成，让真实浏览器也能加载 kinematics WASM；或继续推进 interpreter/remap/planner，使 program execution 从 fixture line playback 升级。
|