STPViewer/ARCHITECTURE.md

STPViewer — Architecture

STP/STEP 3D 檢視器：多檔匯入、圖層管理、點/線/面/圓量測（C# .NET 8 WPF 桌面程式）

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Overview

STPViewer 是一套 Windows 桌面 3D CAD 檢視工具，給硬體 / SI 工程師快速開啟機構件的 STEP（.stp / .step）檔案做確認與量測，不需要安裝 SolidWorks / Creo 等重量級 CAD。

核心價值：

• 多檔匯入：一次載入多個 CAD 檔（STEP / STL / DXF），每個檔案自成一棵樹
• 裝配樹：STEP product structure 還原成樹狀節點（組件→零件），逐節點 顯示/隱藏、換色、Zoom-to； 名稱搜尋過濾、隔離顯示（只顯示此節點/反轉/全顯）、tooltip 外形尺寸
• 量測：點座標、兩點距離、邊長、面（面積/類型/法向量）、圓（心/半徑/直徑/周長）、 兩面/兩邊夾角、面到面最短距離、體積/質心；吸附含圓心（量孔對孔 pitch）； 快速鍵 P/D/E/F/C/A/M + Esc；單位 mm ⇄ inch 即時切換
• 剖面：X/Y/Z 軸向 + 3點任意平面，位置滑桿/數值輸入 + 反向，CPU 網格裁切（量測不受影響）
• 視圖：標準視圖（等角/前/上/右）+ 正交⇄透視投影
• 匯出：量測結果 CSV、3D 視圖 PNG 截圖（2x）、目前對齊位置寫成新 STEP 檔、 STL 網格檔（參數對話框：合併/每檔、binary/ASCII、mm/inch/自訂縮放、精度，確認再匯出）
• 單機離線執行，無網路相依；視窗/單位/最近檔案自動保存（settings.json）

使用者：單一桌面使用者（無登入 / 角色系統）。

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Tech Stack

Layer	Technology	說明
Runtime	.NET 8（net8.0-windows）	桌面 WPF
UI Framework	WPF + MVVM（CommunityToolkit.Mvvm）
3D 渲染 / 拾取	HelixToolkit.Wpf	Viewport3D 封裝、相機操作、HitTest
STEP 解析 / 幾何核心	CADability（純 C#，netstandard2.0）	STEP B-rep 匯入、Face 三角化、邊/面幾何查詢
量測幾何運算	CADability（B-rep 精確值）+ 網格近似（面積）
打包	dotnet publish -c Release	免安裝、單資料夾

技術選型備註：OpenCASCADE 的 .NET wrapper（Macad.Occt 等）不在 NuGet 上， 自建 C++/CLI wrapper 成本過高；CADability 是純 C# 的 CAD kernel（MIT）， 內建 STEP reader 與三角化，與 .NET 8 相容（netstandard2.0），故採用。

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Architecture Diagram

┌────────────────────────── MainWindow (WPF) ──────────────────────────┐
│  Toolbar(匯入/量測模式)   LayerPanel    HelixViewport3D    量測結果面板 │
└──────────────┬───────────────┬───────────────┬───────────────────────┘
               │ ICommand      │ binding       │ MouseDown(HitTest)
               ▼               ▼               ▼
┌──────────────────────── MainViewModel (MVVM) ────────────────────────┐
│  Layers: ObservableCollection<LayerItemViewModel>                    │
│  Measurements: ObservableCollection<MeasurementResult>               │
│  CurrentMode: None/Point/Distance/Edge/Face/Circle                   │
└───────┬──────────────────────────────┬───────────────────────────────┘
        ▼                              ▼
┌─ StepImportService ─────────┐  ┌─ MeasurementService ───────────────┐
│ CADability ImportStep.Read  │  │ Hit → GeometryModel3D → FaceInfo   │
│ Solid→Shell→Face 三角化     │  │ 點: 頂點吸附 / 表面點              │
│ Edge 取樣折線(輪廓線)       │  │ 邊: 最近 Edge → Line/Ellipse 判型   │
│ → MeshGeometry3D + FaceInfo │  │ 面: 面積(網格Σ)+Surface 類型        │
└─────────────────────────────┘  │ 圓: 圓形 Edge → 心/半徑/直徑/周長  │
                                 └────────────────────────────────────┘

資料流：*.stp → CADability B-rep → 三角網格(渲染) + B-rep 參照(量測) → Helix Viewport

每個 Face 對應一個 GeometryModel3D（FacesContent，剖面模式渲染用），並登錄到 _faceMap 反查 B-rep Face / Edge。

效能：非剖面（瀏覽＋量測）渲染整零件合併網格（MergedContent，每檔 1 個 model），量測 HitTest 改打合併網格、 用命中三角形的頂點 index 經 _mergedFaceRanges 二分搜尋（ResolveMergedFace）反查回是哪個面 — 量測模式不再掛數萬個逐面 model，大組件量測下轉動視角與瀏覽同樣流暢（v0.3.2）。

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Project Structure

STPViewer/
│
├── CLAUDE.md                  # 專案記憶 & 給 Claude 的指令
├── README.md                  # 快速上手
├── ARCHITECTURE.md            # 本文件
├── .gitignore                 # For_AI/ + *.stp/*.step（客戶料號）規則
│
├── docs/
│   ├── decisions/             # 技術決策紀錄（ADR）
│   └── runbooks/              # 操作手冊
│
├── For_AI/                    # 🚫 gitignored — AI 協作素材 + 測試模型 *.stp（客戶料號不入 git）
│
├── STPViewer.sln
│
└── src/
    └── STPViewer/
        ├── STPViewer.csproj           # net8.0-windows, UseWPF
        ├── App.xaml / App.xaml.cs     # 全域例外處理（log + 訊息框存活；%LOCALAPPDATA%\STPViewer\error.log）
        ├── MainWindow.xaml / .cs      # 版面 + 滑鼠拾取事件
        │
        ├── Models/
        │   ├── FaceInfo.cs            # GeometryModel3D ↔ B-rep Face 對照（STL 為 null）
        │   ├── MeasureMode.cs         # enum: None/Point/Distance/Edge/Face/Circle/Angle/FaceDistance/Align/Align3/Drag/Interference/Volume
        │   ├── MeasurementResult.cs   # 量測結果（雙單位 lambda、3D 標籤同步）
        │   └── UnitSystem.cs          # mm/inch + Units 格式化
        │
        ├── StlExportDialog.xaml / .cs # STL 匯出參數對話框（範圍/格式/單位/精度 + 預估，確認再匯出）
        │
        ├── Services/
        │   ├── StepImportService.cs   # STEP/STL/DXF 讀檔 + 三角化 + 裝配樹
        │   ├── MeasurementService.cs  # 點/線/面/圓/角度/面距/體積質心 幾何計算（吸附含圓心）
        │   ├── InterferenceService.cs # 干涉檢查：三角形-三角形相交(區間法)+均勻網格加速；無干涉時近似最小間隙
        │   ├── RigidAlign.cs          # 三點對齊/旋轉的剛體變換數學（Matrix3D列向量 ↔ ModOp行向量 轉換）
        │   ├── SectionService.cs      # 剖面：網格/線段半空間裁切
        │   ├── SettingsService.cs     # 使用者設定 settings.json（視窗/單位/MRU；%LOCALAPPDATA%\STPViewer）
        │   └── StlExportService.cs    # STL 匯出：binary/ASCII 寫檔 + B-rep 重新三角化（精細）
        │
        └── ViewModels/                        # MainViewModel 為 partial class，依職責分檔
            ├── MainViewModel.cs               # 核心：匯入、裝配樹、量測、剛體變換、邊線、單位
            ├── MainViewModel.Drag.cs          # 拖曳模式
            ├── MainViewModel.Gizmo.cs         # 三軸操作器 + 疊圖層相機
            ├── MainViewModel.Section.cs       # 剖面（v0.4.0 起背景平行裁切）
            ├── MainViewModel.Interference.cs  # 干涉檢查指令
            ├── MainViewModel.Export.cs        # CSV / 截圖 / STEP / STL 匯出
            ├── StlExportViewModel.cs          # STL 匯出對話框 VM（選項 + 即時摘要）
            └── ModelNodeViewModel.cs          # 裝配樹節點（可見性/顏色 cascade）

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Data Models

桌面程式無資料庫；核心為記憶體內模型：

// 裝配樹節點：root = 匯入檔、group = STEP 裝配、leaf = 零件幾何（可見性/顏色向下 cascade）
class ModelNodeViewModel
{
    string  Name;            // root = 檔名；group/leaf = STEP product 名
    string? FilePath;        // root 才有值
    bool    IsVisible;       // 切換 viewport 中的 ModelVisual3D（cascade）
    bool    IsFilterVisible; // 樹搜尋過濾結果（只影響樹面板顯示）
    Color   Color;           // 節點色（換色只改共用 Brush）
    int     SolidCount, FaceCount, TriangleCount;
    ModelVisual3D BodyVisual;    // leaf：面網格容器（合併/逐面兩種內容切換）
    LinesVisual3D EdgeVisual;    // root：整檔合併輪廓線
    Rect3D  Bounds;          // Zoom-to / 外形尺寸 / 旋轉中心
}

// HitTest 反查：渲染物件 → B-rep
class FaceInfo
{
    Face? BrepFace;          // CADability Face（量測用 B-rep；STL 為 null）
    ModelNodeViewModel Owner;
    MeshGeometry3D Mesh;     // 面積近似 / 頂點吸附
}

enum MeasureMode { None, Point, Distance, Edge, Face, Circle,
                   Angle, FaceDistance, Align, Align3, Drag, Interference, Volume }

class MeasurementResult
{
    MeasureMode Kind;
    string Title;            // "P1 (12.30, 4.50, 0.00)"
    string Detail;           // 多行明細（Δ、半徑、面積…）
    List<Visual3D> Overlays; // 視圖中的標記（刪除量測時一併移除）
}

單位：STEP 內部以 mm 為準（CADability 匯入時依檔內單位換算），UI 顯示 mm。

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Key Features

功能	操作	輸出
匯入 STP	工具列「匯入」(可複選) / 拖放檔案	新圖層 + 自動 ZoomExtents
圖層	面板勾選顯示、換色、Zoom-to、移除	即時反映於 3D 視圖
量測-點	模式「點」+ 點擊模型	座標（優先吸附頂點/邊端點）
量測-距離	模式「距離」+ 點兩下	直線距離 + ΔX/ΔY/ΔZ + 視圖連線
量測-邊	模式「邊」+ 點擊邊附近	線段長/曲線長；圓弧附半徑
量測-面	模式「面」+ 點擊面	面積、曲面類型、平面法向量/圓柱半徑
量測-圓	模式「圓」+ 點擊圓孔邊緣	圓心、半徑、直徑、周長 + 視圖圓心標記
量測-角度	模式「∠」+ 點兩個面（或靠近直線邊）	夾角 + 補角（面取法向量、邊取方向）
量測-面距	模式「⇔」+ 點兩個面	面到面最短距離（網格近似）+ 最近點對連線
對齊	模式「對齊」+ 點「要移動零件」上一點、再點目標點	純平移該檔案使點1貼到點2（B-rep 用 ModOp 整體位移，量測清空）
三點對齊	模式「三點」+ 來源檔 3 點、目標檔 3 對應點	旋轉+平移剛體變換（點1精確貼合、1→2 方向對齊、三點平面對齊；RigidAlign）
旋轉	樹面板選檔案 + 工具列 ↻X/↻Y/↻Z	繞檔案中心 +90°（連按累加；方向不合時先轉正再對齊）
拖曳	模式「🖐 拖曳」（手形游標）+ 左鍵按住零件拖	沿螢幕平面移動該檔案，放開烘進 B-rep（拖曳中僅暫時 Transform，不卡）
操作器	「⊹ 操作器」+ 樹面板選檔案	XYZ 箭頭沿軸移動、旋轉環繞軸轉任意角度（與視角無關）；每次放開烘進 B-rep
干涉	工具列「🧩 干涉」（≥2 個可見檔案，兩兩配對檢查）	每組配對：相交→紅色交線+相交三角形對數；無相交→最小間隙 gap（≈0 即配合 match）
剖面	工具列「✂ 剖面」+ 軸向（X/Y/Z/3點任意平面）/位置（滑桿+數值輸入）/反向	CPU 裁切渲染網格（原始幾何保留，量測仍精確）；3點=在模型上點 3 點定義平面
單位	工具列 mm ⇄ in（隨設定保存）	既有量測（清單+3D 標籤）即時換算
匯出	💾 CSV / 📷 截圖 / 📤 STEP / 📐 STL	UTF-8 BOM CSV；2x PNG；可見檔案目前位置寫成新 STEP 檔（對齊結果交接 CAD）；STL 先開參數對話框（範圍/格式/單位/精度 + 三角形數與大小預估）確認再匯出
視圖	滑鼠右鍵旋轉/滾輪縮放/中鍵平移（Helix 預設）、ViewCube、工具列 等角/前/上/右、正交⇄透視
快速鍵	P 點 / D 距離 / E 邊 / F 面 / C 圓 / A 角度 / M 面距；同鍵再按=退出；Esc=取消進行中量測→退出模式
樹操作	搜尋框過濾節點名稱；右鍵：只顯示此節點 / 反轉顯示 / 全部顯示 / 量體積質心	tooltip 含外形尺寸 L×W×H
體積/質心	樹節點右鍵「⚖ 量體積/質心」	signed volume（封閉實體）+ 質心標記 + AABB 外形尺寸
設定/MRU	自動記住視窗位置大小、單位；「▾」最近 10 個檔案	%LOCALAPPDATA%\STPViewer\settings.json

支援格式：.stp / .step（B-rep + 裝配樹）、.stl（純網格，僅點/距離/角度/面距量測）、 .dxf（線架構檢視）。IGES 不支援（CADability 無 IGES reader）。

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Key Constraints & Business Rules

1. 每個匯入檔案 = 一個圖層；同檔重複匯入產生新圖層（後綴 (2)）
2. 量測一律以 B-rep 幾何 為準（邊長、圓半徑）；僅「面積」用網格加總近似（三角化精度內）
3. 隱藏圖層不參與 HitTest（量測不會打到看不見的東西）
4. 移除圖層時，其上的量測 overlay 一併清除
5. 三角化精度依物件尺寸自適應（對角線 × 0.0015，限 0.02–0.5 mm）；大型組件匯入走背景執行緒，UI 不凍結
6. 不寫入/修改原始 STP 檔（唯讀檢視器）

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Security Considerations

• 純離線桌面工具，無網路、無帳號、無資料庫、無任何 runtime / compile-time secret（故未建 secret/ 資料夾）
• For_AI/ 收 AI 協作素材（截圖、筆記）+ 測試模型 *.stp（客戶料號），整夾 gitignore
• *.stp / *.step 全域 gitignore：客戶 CAD 料號檔不入 git，避免外流

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Build & Setup Steps

cd E:/10_AI/STPViewer

# 還原 + 建置
dotnet build STPViewer.sln -c Debug

# 執行
dotnet run --project src/STPViewer

# 發佈（免安裝資料夾）
dotnet publish src/STPViewer -c Release -o publish/STPViewer

NuGet 相依（自動還原）：CADability、HelixToolkit.Wpf、CommunityToolkit.Mvvm

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Development Phases

Phase 1 — 專案骨架 + 3D 視窗（工作量：S）

目標： 專案能跑起來，出現含 Helix 3D viewport 的主視窗 包含：

• STPViewer.sln + src/STPViewer/STPViewer.csproj（net8.0-windows、UseWPF、NuGet 三件套）
• MainWindow.xaml：工具列 / 左側圖層面板 / 中央 HelixViewport3D（含 ViewCube、預設光源）/ 右側量測面板 / 底部狀態列
• MainViewModel.cs 空殼 + DataContext 接線 驗收條件： dotnet run 開出主視窗，3D 區可旋轉縮放（空場景 + 格線）

Phase 2 — STEP 匯入與渲染（工作量：L）

目標： 可開啟單一 STP 並看到實體模型 包含：

• StepImportService.cs：CADability ImportStep 讀檔 → Solid/Shell/Face 三角化 → MeshGeometry3D
• Face→GeometryModel3D 一對一、建 FaceInfo 對照字典
• Edge 取樣折線 → LinesVisual3D 輪廓線（CAD 外觀）
• 匯入走 Task.Run，完成後 UI 執行緒組 Visual + ZoomExtents
• 用根目錄 Amphenol STP 驗證 驗收條件： 匯入 Amphenol STP 顯示正確 3D 模型（含輪廓線），視角操作流暢

Phase 3 — 圖層系統（工作量：M）

目標： 多檔匯入、各自成層、可管理 包含：

• 「匯入」支援複選 + 檔案拖放
• LayerItemViewModel.cs：名稱、可見性 checkbox、色塊（調色盤換色）、統計（Solid/Face/三角形數）
• 圖層操作：顯示/隱藏（含 HitTest 排除）、Zoom-to、移除（連帶清 overlay） 驗收條件： 匯入 2+ 個 STP，逐層開關/換色/移除皆即時生效

Phase 4 — 量測功能（工作量：L）

目標： 點 / 距離 / 邊 / 面 / 圓 五種量測可用 包含：

• MeasurementService.cs + MeasureMode 工具列切換（互斥 toggle）
• 點：HitTest 命中點 + 頂點/邊端點吸附；距離：兩點 + ΔXYZ + 視圖連線
• 邊：命中面最近 Edge，Line→長度、Ellipse(IsCircle)→弧長+半徑、其他→曲線長
• 面：網格面積加總 + Surface 類型（平面法向量 / 圓柱半徑）
• 圓：搜尋最近圓形 Edge → 圓心/半徑/直徑/周長 + 圓心標記
• 量測結果面板：清單 + 單筆刪除 + 全部清除（overlay 同步移除） 驗收條件： 對 Amphenol STP 可量出 pin 孔圓徑、殼體面積、兩點距離，數值合理

Phase 5 — 整合收尾（工作量：S）

目標： 穩定可交付 包含：

• 錯誤處理（壞檔/非 STEP → 訊息列提示不閃退）、匯入進度提示
• 狀態列模式提示（「點選第 2 點…」）
• README.md、CLAUDE.md 完稿
• dotnet publish -c Release 驗證 + smoke test（無 UI 載檔驗證管線） 驗收條件： Release 發佈資料夾雙擊可用；載入壞檔不閃退

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Development Phases — 第二輪（Future Extensions 實作，全部完成）

Phase 6 — Future Extensions（工作量：L）

• 剖面（Section plane）檢視 — SectionService CPU 網格/線段裁切 + 軸向/位置/反向控制 + 半透明剖面指示
• 角度量測（兩面/兩邊夾角，含補角）、面到面最短距離（頂點→三角形雙向，網格近似）
• 量測結果匯出 CSV（UTF-8 BOM）/ 視圖 PNG 截圖（2x）
• 裝配樹（STEP HierarchyToBlocks product structure）取代「一檔一層」，節點層級 顯示/換色/Zoom
• STL / DXF 格式支援（IGES 落空：CADability 無 IGES reader，誠實不支援）
• 量測單位切換 mm ⇄ inch（清單與 3D 標籤即時換算，內部一律存 mm）

驗收： ClipTest 裁切數學 5 項全過；STEP/STL/DXF 三格式 smoke test 通過；UI 端到端存活

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Development Phases — 第三輪（裝配驗證，全部完成）

Phase 7 — 配合 / 干涉驗證（工作量：M）

• 兩點對齊（Align）— 點「要移動零件」一點 + 目標點 → 純平移整個檔案使其貼合； B-rep 用 CADability.ModOp.Translate 對 Solid/Shell 整體 Modify，網格/邊線/邊界同步重建，量測清空
• 干涉檢查（InterferenceService）— 三角形-三角形相交（區間法回傳交線段）+ 均勻網格空間加速； 相交→紅色交線 overlay；無相交→近似最小間隙 gap（共面貼合不算穿透）
• SmokeTest --interference-test：相交 / 分離(gap≈20) / 貼合(gap≈0) 三情境數學驗證

驗收： InterferenceTest 3 情境全過；兩件 STEP 勾選後可判定干涉或回報配合間隙

Phase 8 — 旋轉對齊（工作量：M）

• 軸向旋轉 — 樹面板選檔案 + 工具列 ↻X/↻Y/↻Z，繞檔案 Bounds 中心 +90°（方向不合先轉正）
• 三點對齊（Align3）— 來源檔 3 特徵點 → 目標檔 3 對應點，解旋轉+平移剛體變換一次貼合
• RigidAlign 數學服務 — TryRigidTransform（座標架法）、ToModOp（WPF Matrix3D 列向量 ↔ CADability ModOp 行向量轉置）
• 通用 TransformRoot（取代平移專用路徑）：B-rep ModOp Modify + 網格/合併網格/邊線重算 + RecomputeBounds
• SmokeTest --align-test：已知變換還原（誤差 ~1e-15）、ModOp↔Matrix3D 一致、共線拒絕

驗收： AlignTest 8 項全過；公母連接器可旋轉擺正後三點對齊插合，再用干涉檢查驗證配合

Phase 9 — 拖曳模式（工作量：M）

• 🖐 拖曳模式（MeasureMode.Drag）— 手形游標，左鍵按住零件沿螢幕平面拖動（Helix UnProject 投影到過錨點、面向相機的平面）
• 拖曳中僅掛暫時 TranslateTransform3D（GPU 端，大組件不卡），放開一次性 TranslateRoot 烘進 B-rep（量測精度不受影響）
• _mergedMap（合併網格 → leaf 反查）支援瀏覽渲染下的 hit-test；拖曳中邊線暫停
• 滑鼠捕捉（拖出視窗持續）、意外中斷以當前位置定格

驗收： 大組件手形拖曳流暢；放開後干涉/量測結果與拖曳位置一致；右鍵視角操作不受影響

v0.2.1 修正：拖曳放開時清除暫時位移誤用 Transform = null，導致下次 FindHits 命中該檔案時 HelixToolkit GetTransform 對 null transform Add 而 crash。改用 Transform3D.Identity。

Phase 10 — Gizmo 三軸操作器（工作量：M）

• 「⊹ 操作器」toggle — 對樹面板選取的檔案顯示 Helix TranslateManipulator ×3（XYZ 紅綠藍箭頭）+ RotateManipulator ×3（旋轉環），尺寸隨檔案 Bounds 自適應
• 操作器綁定代理 ModelVisual3D，拖動中代理 Transform 即時套到目標所有 BodyVisual（暫時、GPU 端）；邊線暫停
• 放開滑鼠（handledEventsToo 捕捉）→ Dispatcher.BeginInvoke 延後 TransformRoot 烘進 B-rep、操作器歸零並移到新中心
• 換樹選取自動換目標；目標被移除自動收掉；暫時 Transform 清除用 Identity（非 null）

驗收： 拖 X 箭頭零件僅沿世界 X 移動（與視角無關）；拖環任意角度旋轉；放開後量測/干涉與顯示位置一致

Phase 11 — Gizmo always-on-top 疊圖層（工作量：M）

• 操作器移到獨立透明 Viewport3D（gizmoOverlay）疊在主視窗上 → 不在主場景，永不被實體遮擋、永遠可抓
• _overlayCamera 在主相機 Changed 時同步（Position/方向/FOV/near-far）；同尺寸 → 投影一致、操作器精準貼合
• raw Viewport3D 空白處不吃滑鼠 → 穿透回主視窗（orbit/縮放/量測不受影響）；IsHitTestVisible 綁 GizmoEnabled
• 放開事件改掛 overlay（handledEventsToo）；_gizmoBakePending 防同次重複烘焙

驗收： 操作器從任何視角都浮在零件上可見可抓；開啟操作器時右鍵 orbit / 量測仍正常（穿透）

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Development Phases — 第四輪（效能，全部完成）

Phase 12 — 大組件量測流暢度（工作量：M）

問題： 大檔（39MB / 64k 面）瀏覽轉動順，但一進量測模式轉動就嚴重卡頓。 根因： 量測模式渲染逐面（每個 B-rep 面 1 個 GeometryModel3D），64k 面 = 64k draw call， WPF retained-mode 每幀重走 visual tree → frame rate 崩。瀏覽模式因渲染合併網格（每檔 1 個 model）所以順。

• 量測拾取改打合併網格 + 三角形頂點 index 反查面（_mergedFaceRanges + ResolveMergedFace 二分搜尋）
• ApplyRenderMode() 改為：非剖面（瀏覽＋量測）→ 合併網格；剖面 → 逐面。量測模式不再掛數萬個逐面 model
• BuildMergedMesh 依面序串接（無焊接共用頂點），匯入時同步記錄每面頂點起始邊界 + FaceInfo
• 相機暫停事件改訂 HelixViewport3D.CameraChanged（控制項層級）＋ Camera.Changed 保底，避免相機實例被換掉時訂閱孤兒化
• 驗證：WPF 3D hit-test 純幾何不剔背面 → 打單面合併網格仍命中孔內壁；圓/面/邊/角度/面距/剖面量測數值與逐面一致

驗收： 大組件量測模式下轉動視角與瀏覽同樣流暢；圓孔/面/邊/角度/面距量測精度不變；剖面模式量測仍正常

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Development Phases — 第五輪（效能 + 穩定性 v0.4.0，全部完成）

Phase 13 — 效能 + 穩定性（工作量：M）

效能：

• 剖面裁切背景化 + 平行化 — ApplySection 改 async：UI 執行緒快照 (model, frozen mesh)、 Task.Run + Parallel.For 全場景裁切、回 UI 一次換上。_sectionApplying/_sectionReapply guard： 裁切期間的新變更（拉滑桿/換軸/零件平移）→ 完成後用最新參數重跑一輪，最終狀態必為最新。 大檔（64k 面）拉剖面滑桿不再凍結 UI
• TransformRoot 網格變換面級平行化 — 來源/輸出 mesh 皆 frozen、各面獨立所以安全； B-rep Modify 與視覺樹賦值維持循序（CADability 非執行緒安全 / WPF 執行緒親和）。 大組件拖曳/操作器放開的烘焙時間大減
• 干涉間隙精修加速 — ApproxMinDistance 精修改為 AABB 平方距離下界快速拒絕 + Parallel.For 分段掃描（thread-local best，lock 只在合併時），大檔全三角形掃描成本大減
• 合併網格邏輯去重複 — BuildMergedMesh/RebuildMerged 共用 MergeMeshes（面序不變， _mergedFaceRanges 頂點邊界維持有效）；MeasurementService.ClosestPointOnTriangle 改用 InterferenceService 的同一實作

穩定性：

• 全域例外處理（App.xaml.cs）— DispatcherUnhandledException（記 log + 訊息框 + Handled 讓程式存活）、 TaskScheduler.UnobservedTaskException（SetObserved）、AppDomain.UnhandledException（致命前留記錄）； log 位於 %LOCALAPPDATA%\STPViewer\error.log
• IsBusy 指令防護 — 匯入 / 旋轉 90° / 干涉檢查在背景運算期間停用（CanExecute）， 避免干涉檢查中零件被轉走造成結果錯位；ImportFilesAsync 整批維持 busy、 重入（拖放/命令列）直接擋掉（StepImportService 有共享狀態、非重入安全）
• MainViewModel（原 1,476 行）拆 partial class — Drag / Gizmo / Section / Interference / Export 各自成檔

驗收： ClipTest 5 項、AlignTest 8 項、InterferenceTest 3 情境全過；test.stp 匯入 smoke test 通過；建置 0 警告

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Development Phases — 第六輪（Future Extensions 實作 v0.5.0，全部完成）

Phase 14 — 功能擴充（工作量：L）

量測/操作：

• 圓心吸附 — Snap 點到圓形邊（容差內）吸附圓心，與頂點比誰離命中點近；距離模式可直接量兩孔 pitch
• Esc 取消 — 先清進行中的多段量測（保留模式）→ 退回瀏覽 → 關操作器；量測快速鍵 P/D/E/F/C/A/M （同鍵再按=退出；焦點在輸入框時不攔截）
• 體積/質心 — MeasurementService.MeshVolume signed volume + 加權質心；有向體積抵銷比例過高 （開放殼）判為不可靠並拒算；樹右鍵「⚖ 量體積/質心」→ 量測結果 + 質心標記

視圖/UI：

• 標準視圖（等角/前/上/右，Z 向上機構慣例）+ 正交⇄透視（HelixViewport3D.Orthographic）； gizmo 疊圖層相機「型別」跟隨主相機切換（透視/正交投影一致，操作器不錯位）
• GridSplitter ×2 — 樹面板/量測面板可調寬（MinWidth 防拖到消失）
• 節點外形尺寸 — Bounds setter 通知 Stats/ToolTipText，tooltip 顯示 L×W×H（變換後自動更新）
• 樹搜尋/過濾 — 名稱過濾（符合者+祖先+子樹顯示、自動展開）；只影響樹面板，不影響 3D；新匯入檔套用現行過濾
• 隔離顯示 — 樹右鍵：只顯示此節點/反轉顯示/全部顯示；SetVisibleRecursive 顯式遞迴 （不能只設 root：setter 同值不觸發 cascade，會留下混合狀態）
• 記住設定 + MRU — SettingsService（settings.json）：視窗位置大小（含虛擬桌面範圍檢查）、 mm/inch、最近 10 檔；工具列「▾」下拉

檔案/剖面：

• 干涉 ≥2 可見檔 — 兩兩配對逐組檢查（網格先快照），每組一筆結果，狀態列總結相交組數
• 匯出 STEP — CADability.ExportStep.WriteToFile + Project.CreateSimpleProject；可見檔案的 Solid/Shell（目前對齊位置）寫成新檔；SmokeTest --export-test 往返驗證（8 實體出→回讀 8 實體一致）
• 3點任意剖面 — 軸向下拉加「3點」：模型上點 3 點定義平面（共線防呆、Esc 取消、換軸重置）； 平面位置改為「場景 AABB 8 角投影到法向」內插（軸向=舊行為、任意法向也成立）；位置加數值輸入框（0–100 防呆）

驗收： ClipTest / AlignTest / InterferenceTest / ExportTest 全過；test.stp 匯入正常；建置 0 警告

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Development Phases — 第七輪（STL 匯出 v0.6.0，全部完成）

Phase 15 — STL 匯出（工作量：M）

• StlExportService — binary（80B header + placeholder 補三角形數）/ ASCII 寫檔， 退化（零面積）三角形濾除、逐三角形自算法向量；Tessellate 由 B-rep 重新三角化
• 參數對話框（StlExportDialog + StlExportViewModel）— 範圍（合併單檔/每檔一個）、 格式（binary/ASCII）、單位縮放（mm / inch ÷25.4 / 自訂）、網格精度（目前網格/精細）、 即時摘要（檔案數/三角形數/預估大小），確認才選路徑匯出
• 背景執行緒寫檔 — UI 先快照 frozen mesh（GeometryModel3D 是 DispatcherObject 不可跨執行緒，v0.6.0 修正），背景只碰 frozen MeshGeometry3D + CADability B-rep
• SmokeTest --stl-export-test [file.stp]：binary 往返（含 inch 縮放）、ASCII 結構、 退化三角形濾除、真檔精細重算三角形數 > 匯入預設

CADability 三角化兩個實測特性（設計依據）：

1. GetTriangulation 對「比快取粗」的精度要求直接回傳既有較細快取 → 「較粗」選項無效，誠實不提供
2. 三角形數對精度非單調（0.4× 重算反而比 1× 少 — 重算網格較有效率）， 要明顯更細需 ≤0.15×（test.stp：1× = 30,784 → 0.15× = 35,228）→ 精細係數定 0.15

驗收： StlExportTest 5 項全過；既有 ClipTest/AlignTest/InterferenceTest 回歸全過；建置 0 警告

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Future Extensions（下一輪）

• 大檔重開快取 — 匯入成功後把三角網格 + 裝配樹序列化成 sidecar 快取檔（以來源檔 hash 驗證）， 重開同檔免等 CADability 解析（39MB 實測 276 秒）。取捨：B-rep 無法快取 → 量測退化成網格模式 或背景補載；是否值得取決於「重複開同一大檔」的頻率（v0.5.0 決議暫緩）

既有清單（維持）

• 剖切面封口（cap）填實（目前剖開處可見內部背面材質；需對裁切輪廓三角化補面，難度最高，建議最後做）
• 樹節點三態 checkbox（部分子節點隱藏時顯示中間態）
• IGES 支援（需引入其他幾何核心或自寫 reader）
• 量測結果匯出含截圖的 PDF 報告
• 兩邊最短距離、邊到面距離
• 視圖狀態（相機、圖層、量測）存檔/還原