Skip to content

About

从 3D CAD 装配体（STEP）确定性生成专利附图：模型只写 figure-plan.json，线条/引线/附图标记全由脚本计算，带 QA 闸门，输出 DXF/DWG。Deterministic patent figures from STEP assemblies (CNIPA-style).

Topics

agent-skillcadclaude-code-skillcnipadxfpatentstep

Resources

Readme
MIT license
Activity

Stars

2 stars

Watchers

0 watching

Forks

0 forks
Report repository
BranchesTags

Repository files navigation

patent-figure-kit — 从 STEP 装配体一键生成规范专利附图，标号与引线全由脚本计算

License: MIT Python Claude Code Codex

中文 · English

快速开始 · 工作流 · 浏览器界面 · 作为-agent-技能使用 · 文档 · Issues

Plan Studio：左侧零件列表，中间 3D 视图可点选与框选，右侧按图分组，下方是渲染结果与 QA 检查项

Plan Studio 界面，示例为行星齿轮减速器（27 个零件实例）。装配体由 scripts/make_demo_assemblies.py 生成，与任何真实产品无关。

这是什么

写专利附图最耗时的不是画线，而是这几件事：拆成几张图、每个零件叫什么、标号怎么排才不重叠、引线怎么走、标号表和说明书对不对得上。

本工具把「出图意图」压缩成一份结构严格的 figure-plan.json，其余工作交给脚本：

谁来做 做什么
你、大模型，或在浏览器里点选的人 写 figure-plan.json：分几张图、零件的中文术语、哪些标准件不标号
脚本（结果可复现） 解析 STEP、隐藏线消隐、爆炸方向、图面角度、引线与标号避让、连续发号、质量闸门、输出 DXF / DWG

模型不得手写坐标、字高、标号或绘图脚本。 同一份 plan 在任何机器上渲染出的 DXF 逐位相同，验收套件用仓库内的金样哈希来校验这一点。

你会得到什么

行星齿轮减速器整体结构图：六个零件各带引线与阿拉伯数字标号，左下角是件号表
图1 整体结构图 — 引线与标号自动避让，附图标记连续发放，件号表自动生成 		行星齿轮减速器齿轮系分解图：九种零件沿轴线拉开，各带标号
图2 齿轮系分解图 — 沿主轴自动拉开，图面角度按长宽比自动求解

上图由 examples/planetary-gearbox 生成，该示例还演示了如何按质量闸门的提示拆图。另外还会输出 reference-numerals.json，其中有可直接粘进说明书的句子：「附图标记说明：1—底座；2—回转座；……」。

主要能力

  • 确定性出图 — 解析 STEP，做隐藏线消隐，输出连续实线的 DXF，可再转 DWG
  • 质量闸门 — 每张图过 13 项检查：标号重叠、字高下限、页面占用、引线越界、图上不得出现明细表与内部件号等。未通过的图不会落盘
  • 闸门自证 — 验收套件会故意弄坏一张图，闸门必须判不通过，以证明它不是摆设
  • 浏览器界面 — 3D 点选与框选零件、分组成图、可选的 AI 起草零件名、渲染、导出；另提供 REST 与 MCP 接口
  • 规范标注 — 把描述性图题换成「图N」，并在图面空白处放「序号｜名称」件号表，分交底版与递交版
  • 方法流程图 — 写一份 flowchart.json，自动生成 S101 式步骤号与连线
  • 既有图纸清理（Route B） — 对已有 DXF / DWG / 矢量图去除附图标记、保留功能性文字、统一实线，并转成经审计的 DWG

与常见做法的对比

做法 标号与版面从哪来 结果可复现 有质量闸门
在 CAD 里手工画图、手工标号 人工逐个摆放 ❌ ❌
让大模型直接写绘图脚本 模型凭空编造版面常数 ❌ ❌
本工具 脚本按几何计算，模型只提供中文术语与分图意图 ✅ ✅

适用范围：规则依据与默认版式面向中国国家知识产权局（CNIPA）的附图要求，条款出处见 references/patent-figure-spec.md。术语与图题默认为中文，输出格式为 DXF。其他专利局的要求请自行核对。本工具不构成法律意见。

快速开始

1. 环境要求

依赖 是否必需 用途 检查命令
Python 3.9+ ✅ 运行环境 python3 --version
requirements-pinned.txt 中的包 ✅ STEP 解析、DXF 读写等，版本已锁定 python3 scripts/doctor.py
fastapi uvicorn httpx openpyxl python-docx 可选 浏览器界面与 Word 导出需要，出图链路不依赖。跑验收前请先装 python3 scripts/doctor.py
AutoCAD 或 LibreDWG 可选 转 DWG；都没有时仍可输出 DXF python3 scripts/doctor.py

已在 macOS（Python 3.9.6）上验证。Linux 与 Windows 尚未验证，欢迎反馈。

2. 安装

git clone https://github.com/janauto/patent-figure-kit.git
cd patent-figure-kit
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate        # Windows 下用 .venv\Scripts\activate
python3 -m pip install -r requirements-pinned.txt

首次安装需要下载 cadquery-ocp，体积较大，请耐心等待。

如果要使用浏览器界面，或要运行第 6 步的验收，再装可选依赖：

python3 -m pip install fastapi uvicorn httpx openpyxl python-docx

3. 验证安装

python3 scripts/doctor.py

预期输出末尾是 必需项 8/8 通过（可选项的数量因机器而异）与 结论：环境可用，退出码为 0。输出中若有标注「可选」的缺失项，例如缺少字体或 AutoCAD，不影响出图，可以忽略。若必需项缺包，按提示执行 python3 -m pip install -r requirements-pinned.txt。

4. 跑通示例

python3 scripts/analyze_assembly.py tests/fixtures/synthetic.stp -o assembly.json --include 'SYN-*'
python3 scripts/validate_figure_plan.py examples/synthetic/figure-plan.json --assembly assembly.json
python3 scripts/render_patent_figure.py examples/synthetic/figure-plan.json --assembly assembly.json -o out/ --preview

预期结果：终端显示 共 2 张图，全部通过，out/ 下出现 fig1.dxf、fig2.dxf、对应的预览 PNG 与 reference-numerals.json。

5. 试试更复杂的示例

行星齿轮减速器：27 个零件实例，含齿轮、轴承和螺钉，本机实测约 10 秒内出图。

python3 scripts/make_demo_assemblies.py -o examples/planetary-gearbox
python3 scripts/analyze_assembly.py examples/planetary-gearbox/demo-planetary-gearbox.stp -o assembly.json --include 'PGB-*'
python3 scripts/render_patent_figure.py examples/planetary-gearbox/figure-plan.json --assembly assembly.json -o out/ --preview

预期结果：终端显示 共 2 张图，全部通过，即上方展示的图1与图2。

6. 换成你自己的模型

python3 scripts/analyze_assembly.py YOUR.stp -o assembly.json --include '*' --exclude '*SCREW*'

然后写自己的 figure-plan.json，格式见 SKILL.md。也可以用浏览器界面点选生成，见浏览器界面一节。

7. 运行验收（可选）

先装好第 2 步末尾的可选依赖，再运行：

python3 acceptance/run_acceptance.py

预期结果：14 个节点全部通过，退出码为 0（约 2 到 3 分钟）。注意不要用管道接输出，否则会吞掉退出码。详见验收一节。

工作流

flowchart LR
  A[STEP 装配体] --> B[doctor<br/>环境自检]
  B --> C[analyze<br/>解析零件与分图建议]
  C --> D[写 figure-plan.json<br/>模型或人工]
  D --> E[validate<br/>校验计划]
  E --> F[render<br/>出图 + 质量闸门]
  F -->|未通过：只改 plan| D
  F -->|通过| G[convert<br/>转 DWG]
  G --> H[annotate<br/>图N + 件号表]
Loading

每个命令行工具都支持 --help 与 --json。退出码 0 表示通过，1 表示失败，2 表示用法错误。报错和未通过的检查项都附带 hint，指明该如何修改 plan。

浏览器界面

python3 -m pip install fastapi uvicorn httpx openpyxl python-docx   # 已在安装步骤装过则跳过
python3 scripts/workbench.py          # 打开 http://127.0.0.1:8790/?token=…

Workbench 首页：左侧说明，右侧轮播展示渲染出的附图与件号表

  • 多工程工作台：首页是示例轮播与工程列表，每个工程对应一个 Plan Studio
  • 点选与框选：左到右为窗选，右到左为交叉选；Shift 追加，Alt 减选
  • 对外接口：REST（/v1/*，文档在 /docs）与 MCP（POST /mcp，Bearer token）
  • 只做语义草稿：大模型（DeepSeek API，或本机 CodeBuddy CLI 兜底）只起草零件名与流程图文字，输出同样要过校验器，人工填写的名称不会被覆盖
  • 只想单独使用点选界面时，可运行 python3 scripts/plan_studio.py ASM.stp

界面只监听 127.0.0.1，并校验 Host 头。模型不得驱动浏览器界面，应当通过 REST 或 MCP 调用。

作为 Agent 技能使用

  • Claude Code：把本仓库放进 ~/.claude/skills/patent-figure-kit/，入口是 SKILL.md
  • Codex 及其他 Agent 运行时：入口是 AGENTS.md，它只做路由，不含流程
  • 检验模型是否守规矩：按 acceptance/行为验收.md 走一遍，需要人看对话记录

SKILL.md 中 frontmatter 的技能名仍是 patent-drawing-dwg-cleanup。这是历史名称，为避免破坏已有引用而保留。

验收

python3 acceptance/run_acceptance.py

运行前需要先装可选依赖（fastapi uvicorn httpx openpyxl python-docx），N12 与 N14 会用到它们；缺包时 N12 会中断并给出安装提示。共 14 个节点，约 2 到 3 分钟（含 188 个单元测试），全部通过才返回 0。其中有两个节点值得单独说：

  • N8：把合格图的引线锚点故意搬离 40 mm，闸门必须判为不通过，借此证明闸门有效
  • N10：与仓库内金样哈希比对，证明同一份 plan 处处渲染出同一张图

详见 acceptance/README.md。

目录结构

SKILL.md                 Agent 工作流（Route A：STEP 出图；Route B：清理既有图）
AGENTS.md                非 Claude 运行时的入口路由
docs/impl-contract.md    模块边界、JSON 形状、确定性规则、版面算法（唯一权威）
references/              CNIPA 附图规范（含出处）、CAD 到图纸的背景资料
schemas/                 figure-plan 与 assembly 的 JSON Schema
scripts/                 全部命令行工具，内核在 patent_figure/
webui/                   Workbench / Plan Studio 前端（内含 three.js）
acceptance/              验收套件
tests/                   单元测试与合成装配体
examples/synthetic/      最小示例（几秒跑完）
examples/planetary-gearbox/  进阶示例：27 个零件实例的行星齿轮减速器
docs/assets/             README 用图及其生成脚本

文档索引

文档 内容
📖 SKILL.md 工作流与全部命令
📐 docs/impl-contract.md 模块接口、确定性与版面算法
🧭 docs/iteration-plan-v2.md 为什么这样设计
🖱️ docs/plan-studio-proposal.md 浏览器界面的设计
⚖️ references/patent-figure-spec.md 附图形式要求与条款出处
🔎 docs/patent-regulation-research.md 法规查证记录
✅ acceptance/README.md 验收套件说明

已知限制

  • 输入仅支持 STEP（.stp / .step），不直接读取 SolidWorks、CATIA 等原生格式
  • 隐藏线消隐基于 OpenCASCADE（cadquery-ocp），数千个零件的超大装配体会很慢，建议先用 --include / --exclude 收窄范围
  • DWG 输出依赖 AutoCAD 或 LibreDWG；LibreDWG 不适合超大的合并图纸
  • 跨机器逐位一致目前只在作者的 macOS 与 Python 3.9 环境验证过。欢迎在其他平台运行 acceptance/run_acceptance.py 并反馈 N10 的结果
  • 默认使用中文术语与 CNIPA 版式，英文术语以及 USPTO、EPO 版式尚未适配
  • 目前不生成剖视图，需要时请另行绘制

数据与密钥

  • Workbench 的项目数据在 ~/.patent-workbench，设置与密钥在 ~/.config/patent-workbench/config.json（权限 0600）。两者都不在仓库里，请不要提交
  • AI 起草零件名是可选功能。密钥只通过环境变量 DEEPSEEK_API_KEY 或本机配置文件提供，不会写入仓库
  • 公开前的专利附图属于商业秘密。提交 STEP 文件或生成的附图之前，请确认其中不含未公开的产品信息

贡献与许可证

欢迎提 Issue 和 PR。提交前请运行 python3 acceptance/run_acceptance.py。修改 docs/impl-contract.md 中的依赖版本表时，需要同步 scripts/doctor.py 的 PINNED 与 requirements-pinned.txt。

本项目采用 MIT 许可证。webui/vendor/ 内含 three.js r0.160.1（MIT，见 webui/vendor/LICENSE）。

⬆ 回到顶部

English

patent-figure-kit turns a 3D CAD assembly (STEP) into patent figures — assembly and exploded views with leader lines and reference numerals — in a deterministic way. The only artefact an LLM (or a human in the browser UI) authors is a schema-validated figure-plan.json. Every coordinate, text height, layout angle and numeral is computed by scripts, checked by 13 QA gates, and written as DXF (optionally DWG). The same plan renders bit-identical output on any machine, verified against a golden digest in the acceptance suite.

It also ships a local web workbench (3D part picking, REST and MCP endpoints), a method-flowchart renderer, and a route for cleaning existing DXF/DWG patent drawings (strip reference numerals, keep functional labels, make lines continuous).

Scope: layout rules and default style follow CNIPA (China) drawing requirements, and part terms and captions are Chinese by default. Other offices' formats (USPTO, EPO) are not yet adapted. Not legal advice.

git clone https://github.com/janauto/patent-figure-kit.git && cd patent-figure-kit
python3 -m venv .venv && source .venv/bin/activate
python3 -m pip install -r requirements-pinned.txt
python3 scripts/doctor.py
python3 scripts/analyze_assembly.py tests/fixtures/synthetic.stp -o assembly.json --include 'SYN-*'
python3 scripts/render_patent_figure.py examples/synthetic/figure-plan.json --assembly assembly.json -o out/ --preview
python3 -m pip install fastapi uvicorn httpx openpyxl python-docx   # optional UI packages, needed by the acceptance run
python3 acceptance/run_acceptance.py     # 14 checks, 2-3 minutes

Use it as a Claude Code skill via SKILL.md, or from Codex and other agent runtimes via AGENTS.md. The authoritative specification is docs/impl-contract.md. MIT licensed.

About

从 3D CAD 装配体（STEP）确定性生成专利附图：模型只写 figure-plan.json，线条/引线/附图标记全由脚本计算，带 QA 闸门，输出 DXF/DWG。Deterministic patent figures from STEP assemblies (CNIPA-style).

Topics

agent-skillcadclaude-code-skillcnipadxfpatentstep

Resources

Readme
MIT license
Activity

Stars

2 stars

Watchers

0 watching

Forks

0 forks
Report repository

Releases

Packages

Contributors

Languages