一份 AI 畫的裁切圖,尺寸線很漂亮,機構轉不動
起點是一張 1:1 的木工樣板 PDF,尺寸線、鑽孔中心、組裝順序、凸輪相位圖全都有。我把向量座標解出來重算,找到七個致命問題,其中轉頭那一路的自由度是 0。修正版我用手持線鋸切出來組了,老實說手感沒有很好,而且有一半是設計的錯。
這篇講的東西
- 網站與 3D 模擬:https://yazelin.github.io/skull-cam-toy/
- 原始碼與切割檔(MIT):https://github.com/yazelin/skull-cam-toy
那張 PDF 看起來非常專業。尺寸線、鑽孔中心、裁切線跟參考線分層、組裝順序、凸輪相位圖,一份木工樣板該有的東西一應俱全。它唯一沒有的東西是:有人驗算過。
我把 PDF 的向量座標直接解出來重算(pdftocairo 加 content stream 解析,1mm = 2.8346 PDF unit),結論是這份圖做不出來。不是公差問題,是機構本身不成立。
七個致命問題裡最有代表性的那個
「轉頭」那一路。偏心銷在垂直面畫圓,轉盤銷在水平面畫圓,兩端都是普通旋轉銷,而且軸線互相垂直。這是一個缺球接頭的 RSSR 空間連桿,剛性連桿的長度要在 64.3 到 86.6mm 之間變動才走得通。木頭做的連桿不會伸縮,所以就算每一片都完美切出來,這一路的自由度也是 0。
其他六個各有各的荒謬:頂板的轉頭槽開錯 90 度,連桿一進槽就頂死;點頭凸輪掃出半徑 30,軸心只有 30 高,間隙剛好 0;升降板被算到盒子外面去;連桿的第二個孔 x 跟 y 寫反,照描會得到一根只有一個孔的連桿;下顎只有一個垂直板面的中心銷,它只會左右擺,不會開合。
我最喜歡第 12 個問題:全份圖沒有任何一處寫頸柱多長,而頸柱長度決定所有推桿的長度。
修正版也是 AI 做的
這點要講清楚,免得讀起來像在說 AI 不能畫圖。修正版一樣是 AI 做的,差別不在誰做,在有沒有把每一步拿去驗。
FINDINGS.md 裡每一個結論都對應一支可以重跑的腳本。驗證分三層:單件自檢(孔必須落在輪廓內、肉厚夠不夠)、干涉檢查(轉一圈會不會刮到)、約束盤點(每個動件的六個自由度分別被什麼固定住)。網站上的 sim.html 可以切「原始圖面/修正版」對照著轉,右側有 15 項幾何檢查。
傳動路徑重做過:轉頭丟掉空間連桿改成 45 度斜槽,導柱、滑銷、軸環全部改成板材卡榫,圓棒從七種縮到剩兩支。切割檔是 A4 五頁共 47 片,每張底部都印了 50mm 校正尺,切之前先量它。
真的切出來之後
做了。然後老實說:不太好玩。
阻力比我想像的大很多,手搖起來卡卡的,四個動作的幅度也沒有模擬裡看起來那麼有戲。
原因我分得出來兩層。第一層是我的加工:切割檔雖然是照雷切畫的,實際上我是用手持線鋸切的,精度就是不夠,每一片都帶著一點自己的誤差。第二層是設計本身的責任,有些卡榫的部位做得太細,那種尺寸對手工切割一點都不友善,公差一疊上去就變成硬幹。兩層加起來,就是一根轉得很費力的軸。橡皮筋是非加不可的(回位靠它),但它同時也是阻力的一部分。
所以這個結果不能只怪工具。幾何驗證的世界裡公差是零,我在畫卡榫的時候也就沒有把「這東西會被誰、用什麼切出來」算進去。改雷射切割應該會改善,但我還沒切過,所以那句話現在只是推測,不是結論。
這篇的定位因此放得比較淺:它是一個驗證方法的展示,不是一個我推薦你照著切的玩具。要學的東西在 FINDINGS.md 那七條,不在成品上。
如果你手上也有一份 AI 產的加工圖面,先做一件事就好:把座標解出來,算一次自由度。圖面漂不漂亮跟做不做得出來,是兩件完全沒有關係的事。