工廠要測試生產線，第一件事不是急著量產，而是先準備一份「標準試樣」。今天就來做這件事：用程式產生一台齒輪減速機的 STEP 檔，當作這個系列接下來所有實驗的固定素材。

為什麼要自己產生，不去網路上抓？

現成模型的授權常常不清楚，能不能公開轉載是個問號；來源也不固定，你拿到的不一定跟我拿到的是同一份，問題就難以重現。所以這次用程式產生：程式在你手上，跑出來的檔案就跟我的一模一樣。

這台減速機長什麼樣？

把它想成一盒貼了標籤的積木，一共 13 塊，放進 4 個小盒子，再收進一個大箱子：

Gearbox（大箱子）
├─ Housing（機殼組）    Base_Plate · Housing_Body · Housing_Cover
├─ Input_Stage（輸入端） ROT_Input_Shaft · Input_Gear · 前後軸承各一
├─ Output_Stage（輸出端）ROT_Output_Shaft · Output_Gear · 前後軸承各一
└─ Drive（驅動端）      Motor_Flange · Motor

輸入齒輪 16 齒、輸出齒輪 32 齒，減速比 2:1。每塊積木都有名字和顏色。（專業一點說：這種「大箱子裡有小盒子、小盒子裡有積木」的樹狀關係叫組件階層，也就是 Day 03 講過的零件樹。）

先認識幕後的工具：引擎與應用程式

接下來會出現幾個工具名字，先分清楚它們的層級。用「汽車」來想：

• CAD 軟體（SolidWorks、FreeCAD、Fusion 等）是整台車：有畫面、有按鈕，給人用滑鼠畫 3D 模型。
• OCCT（Open CASCADE Technology）是引擎：一套開源的幾何運算函式庫，負責真正的運算——建立實體、切割合併、讀寫 STEP、把曲面切成三角形。它沒有畫面，本身不是 CAD 軟體，但很多 CAD 軟體（例如 FreeCAD）的底層都是它。
• STEP 是交車用的規格文件：一種檔案格式，讓不同 CAD 軟體交換模型。OCCT 內建了讀寫 STEP 的功能，所以我們用它寫出 STEP，也用它讀回驗證。
• XCAF 是 OCCT 引擎裡的一個模組，專門負責記錄名稱、顏色、組件階層。
• OCP 是 OCCT 的 Python 接頭。OCCT 本身是 C++ 寫的，OCP 讓 Python 也能操作它。
• CadQuery 是架在 OCP 上面的好用工具，讓你用幾行程式碼畫 3D 模型（畫方塊、打孔、倒角），畫出來的是 3D 模型，可以匯出成 STEP，不是平面的工程圖。

疊起來是這樣：

CadQuery   ← 好用的高階寫法（原本想用，後面會說為什麼沒用）
   ↓
OCP        ← Python 接頭（我們實際用的）
   ↓
OCCT       ← C++ 幾何引擎，真正做運算的地方（XCAF 是其中一個模組）

關鍵：標籤要一起存進去

Day 05 講過，STEP 除了形狀，還能存名字、顏色、組件階層，但要用對方法才會存。有些匯出方式只輸出形狀，名字就丟了。

這裡用的是 OCCT 裡的 XCAF 模組。你可以把 XCAF 想成一本「附標籤的積木目錄」：先建一個空的大箱子，一塊一塊積木做好、貼上名字和顏色，再照階層一層層放進小盒子，最後整本目錄輸出成 STEP。

一個小約定：ROT_

兩根軸的名字開頭是 ROT_（rotate 的縮寫）。要注意，Base_Plate、Housing_Body 這些零件名稱，跟 ROT_ 這個前綴，都是我們自己取的、自己訂的，不是 STEP 或 CAD 軟體的標準用語。STEP 只是忠實地把這些文字存起來，並不知道它們代表什麼。

ROT_ 是一個命名暗號：之後我們自己的程式看到這個開頭，就知道「這根會轉」，可以自動產生旋轉動畫。前面 Day 03 說「規則要寫在資料裡」，這也是一個例子。

寫完要讀回來驗證

包裹寄出前要對貨單。程式寫完 STEP 之後，會用 XCAF 再讀一次，檢查 13 個零件的名字、顏色、階層是不是都還在。只要有一個對不上，就視為失敗。這樣後續實驗出問題時，就能排除「試樣本身有毛病」這個可能。

一個取捨

原本想用上面圖裡最上層、最好寫的 CadQuery 來畫，但它要求的 OCCT 版本比我們選用的舊，硬裝會把引擎整個降版。所以改成直接使用中間那層的 OCP，程式碼多一點，功能一樣，而且跟後面「讀取 STEP」的流程用同一套呼叫方式，反而更一致。

另外，齒輪的齒形是簡化過的梯形，不是工程上的漸開線。展示夠用，也剛好說明「展示用模型」與「製造用模型」是兩回事。

下一篇，就拿這份試樣，轉出第一顆能在網頁上看的 GLB。