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text-to-cad G-code 技能：以 dry-run 优先的切片器 CLI 编排实现网格到 G-code 的生成与静态校验

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gcode是 text-to-cad 仓库中面向 Agent 的 CAM 技能，它通过编排本机真实切片器 CLI（OrcaSlicer、PrusaSlicer、CuraEngine），把.stl、.obj、未切片.3mf、.ply、.glb、.gltf等网格文件转换为带打印机画像的纯 FDM.gcode。全文覆盖技能声明的完整工作流、wrapper profile 契约、后端发现机制、输入修复（remediation）策略与 G-code 静态校验规则，并结合 gcode_tool.py 的源码实现讲清每个命令背后的调用链与容错边界，帮助读者在本地搭建可复现的“网格 → G-code → 校验”流水线。

技能定位：只产纯 G-code，不碰打印机

技能定义见 SKILL.md，其 frontmatter 明确声明了适用范围：为 Codex 等 Agent 提供.stl、.obj、未切片.3mf、.ply、.glb、.gltf的切片能力，支持本机切片后端发现、切片就绪检查、以及打印前 G-code 校验。两条核心边界贯穿整个技能：

• 打印机无关（printer-agnostic）：技能只生成纯.gcode，从不上传、启动或打包打印任务；
• dry-run 优先：任何真实切片执行前，必须先输出并审阅将要执行的切片器命令。

Agent 侧的技能元数据（展示名 "G-code"、默认提示 "Use $gcode to generate printer-profiled G-code from a mesh file."）定义在 openai.yaml。运行时以本地安装的技能文件为准，仓库只用于溯源与发布审查。

标准工作流：从发现后端到校验 G-code

SKILL.md 定义了七步工作流，全部通过单一入口脚本 gcode_tool.py 的四个子命令完成：discover、inspect、slice、validate。

1. 确认输入并发现切片后端

第一步是确认输入属于支持网格（.stl、.obj、未切片.3mf、.ply、.glb、.gltf）。当未知本机有哪些切片器时，运行：

python scripts/gcode_tool.py discover

从源码结构看，discover输出的是一个 JSON 报告，其核心逻辑在 discover_backends() 与 discovery_report()：按orcaslicer→prusa-slicer→curaengine的偏好顺序逐一探测可执行文件，报告包含preferred_order、backends、not_preferred三个字段。每个后端的探测遵循三级策略，见 find_backend_executable()：

1. 后端专属环境变量：ORCASLICER_BIN、PRUSASLICER_BIN、CURAENGINE_BIN（定义于 BACKEND_ENV_VARS）；
2. PATH 查找：候选名包括OrcaSlicer/orca-slicer/orcaslicer、prusa-slicer/PrusaSlicer/prusa-slicer-console、CuraEngine/curaengine（见 BACKEND_EXECUTABLES）；
3. macOS 应用包位置：扫描/Applications下OrcaSlicer*.app/Contents/MacOS/OrcaSlicer、PrusaSlicer*.app/...等 glob 模式（见 BACKEND_APP_GLOBS 与 find_app_executable()）。

Bambu Studio 会被单独探测（BAMBU_STUDIO_BIN环境变量、PATH、/Applications），但始终标记preferred: false，原因是其 CLI 导出路径在 macOS 上出现过导出.gcode.3mf时崩溃的不稳定表现，详见 discover_bambu_studio() 中写入的reason字段。

2. 检查输入是否切片就绪

python scripts/gcode_tool.py inspect --input path/to/model.stl --json

inspect_input() 对输入做三类判定，返回InputInspection数据类：

其中“是否已被切片”的判定很关键：is_sliced_bambu_3mf() 把.3mf当 zip 打开，用正则^Metadata/plate_(\d+)\.gcode$匹配内部条目——命中即说明这是 Bambu 已生成的打印任务包，build_slice_plan() 会直接抛出 “Refusing to re-slice it”。

3. slice：先 dry-run，后 execute

slice子命令要求显式传入 wrapper profile JSON，禁止 Agent 凭空发明真实打印机画像。dry-run 与 execute 互斥（slice_main() 会拒绝同时给出两者）。

先 dry-run，审阅输出的 JSON 计划（后端、可执行文件、完整命令、输入分类、输出路径、profile 快照）：

python scripts/gcode_tool.py slice \ --input path/to/model.stl \ --output /tmp/model.gcode \ --profile path/to/profile.json \ --backend auto \ --dry-run

确认命令与 profile 无误后再执行：

python scripts/gcode_tool.py slice \ --input path/to/model.stl \ --output /tmp/model.gcode \ --profile path/to/profile.json \ --backend auto \ --execute

--backend取值为auto或三个受支持后端之一；auto时以 profile 中声明的backend为准（见 build_slice_plan()）。执行路径 execute_slice() 有几个值得注意的工程细节：

• 需要转换的输入（.ply/.glb/.gltf）在临时目录gcode-slice-*中转成 STL，切片器看到的是该临时文件；
• 切片器退出码为 0 但目标输出不存在时，会在输出目录寻找“新生成的.gcode”候选（优先{输入名}.gcode，否则恰好一个新文件），命中则原子性地改名到目标路径（generated_gcode_candidate()），以兼容只接受--outputdir的后端；
• 无论成败，返回的 JSON 都附带returncode、stdout_tail、stderr_tail（各截断至 80 行），便于 Agent 诊断切片器失败原因。

4. validate：切片产物必须静态校验

python scripts/gcode_tool.py validate \ --gcode /tmp/model.gcode \ --profile path/to/profile.json \ --json

校验结果ok: true且无错误时进程返回 0，否则返回 1；profile 解析等预期错误统一走 main() 的错误通道，输出{"ok": false, "error": ...}JSON 并返回 2。

Profile 契约：wrapper JSON 的字段与校验规则

每次slice与validate都要求一个 wrapper profile JSON，其职责是提供校验边界与后端选择，而非复刻完整切片器画像——工艺、打印机、线材的详细行为仍由原生切片器 profile 决定。

最小示例

{ "backend": "orcaslicer", "native_config": "/absolute/path/to/native-slicer-profile", "machine": { "name": "Example Printer", "bed_size_mm": [180, 180], "z_height_mm": 180, "motion_bounds_mm": { "x": [0, 180], "y": [0, 180], "z": [0, 180] } }, "filament": { "type": "PLA", "nozzle_temp_c": 220, "bed_temp_c": 65 } }

字段约束以 load_profile() 的实现为准：

machine.motion_bounds_mm的存在意义：部分打印机原生画像的开头/结尾 G-code 会故意移动到打印区之外的安全擦拭/排料位置。此时应依据真实打印机画像显式放宽对应轴边界，而不是用它来掩盖未知 G-code（gcode-validation.md 明确禁止这种做法）。

OrcaSlicer 多文件画像

当真实 OrcaSlicer 画像拆分为机器、工艺、线材多份 JSON 时，用native_settings与native_filaments：

{ "backend": "orcaslicer", "native_config": "/absolute/path/to/machine-or-process.json", "native_settings": [ "/absolute/path/to/machine.json", "/absolute/path/to/process.json" ], "native_filaments": [ "/absolute/path/to/filament.json" ], "machine": { "name": "Example Printer", "bed_size_mm": [180, 180], "z_height_mm": 180 }, "filament": { "type": "PLA", "nozzle_temp_c": 220, "bed_temp_c": 65 } }

native_config保留为指向主原生画像的绝对路径以维持兼容性。在命令构造侧，build_backend_command() 将多份设置以分号拼接传给 OrcaSlicer：

OrcaSlicer --load-settings machine.json\;process.json --load-filaments filament.json --outputdir /tmp/out --slice 0 input.stl

三个后端的完整命令形态（详见 slicer-backends.md）：

# OrcaSlicer OrcaSlicer --load-settings machine.json\;process.json --load-filaments filament.json --outputdir /tmp/out --slice 0 input.stl # PrusaSlicer prusa-slicer --load profile.ini --export-gcode --output output.gcode input.stl # CuraEngine CuraEngine slice -j profile.json -l input.stl -o output.gcode

后端选择与输入处理策略

偏好顺序与安装建议

偏好顺序为orcaslicer→prusa-slicer→curaengine（PREFERRED_BACKEND_ORDER）。SKILL.md 的建议是：若本机没有任何偏好后端，优先安装 OrcaSlicer，而不是把“缺切片器”当成用户侧阻塞项——macOS 上执行brew install --cask orcaslicer后重跑discover即可，因为 helper 同时检查 PATH 与/Applications/OrcaSlicer.app的 cask 安装位置。

网格直传与 trimesh 转换

• .stl、.obj、未切片.3mf直接传给切片器；
• .ply、.glb、.gltf在--execute时经trimesh转成临时 STL。convert_mesh_to_stl() 会处理场景容器（dump(concatenate=True)合并多节点）、拒绝空网格，且trimesh不可用时抛出明确错误，要求安装它或直接提供.stl/.obj/.3mf。dry-run 的 JSON 输出里会带conversion.note: "Requires trimesh at execution time."提前提示。

结构化 remediation：拒绝即给出下一步

.step、.stp、.dxf、.svg、.urdf、.sdf在 v1 中被显式拒绝。UNSUPPORTED_INPUT_REMEDIATION 为每种扩展名预置了结构化修复对象，inspect与slice命中时都会以GCodeToolError携带details.remediation（含extension、skill、reason、next_step）输出——Agent 应直接遵循该对象，而非自行猜测转换流程：

• .step/.stp（边界表示 CAD，不是网格）：用$cad导出 STL 侧车——python scripts/step --kind part <input> --stl <output>.stl，或针对生成器脚本python scripts/step <model>.step.py --stl <output>.stl，然后回本技能切片该.stl；
• .dxf/.svg（二维图纸，本工具链无 2D 转网格能力）：若是 FDM 打印，用$cad的gen_step()建模并导出 STL 侧车再切片；若实际是平面切割件而非打印件，改走$sendcutsend技能；
• .urdf/.sdf（引用各连杆网格的机器人描述）：逐个切片其引用的.stl/.obj网格，缺失或过期的网格先用$cad从 CAD 源重新生成；机器人描述本身则交给$urdf/$sdf技能。

静态校验：检查项、边界策略与结果解读

validate_gcode_file() 只做静态检查：不模拟挤出物理、固件状态、加速度限制或切片器特有语义（见 gcode-validation.md）。

失败条件（errors）

• 文件为空；
• 无G0/G1/G2/G3移动指令；
• 无挤出移动（G1且带E参数）；
• 无喷嘴/床温度指令（M104/M109/M140/M190）；
• 绝对定位模式下解析出的X/Y/Z坐标超出 wrapper profile 的运动边界。

警告条件（warnings，不修改、不删除命令）

• 遇到未知/不受支持的 G-code 命令（白名单为 SUPPORTED_GCODE_COMMANDS：G0/G1/G2/G3/G4/G21/G28/G29/G90/G91/G92 与 M18/M73/M82/M83/M84/M104/M106/M107/M109/M117/M118/M140/M190/M201/M203/M204/M205/M220/M221/M400/M500/M501/M900，T<n>换头命令单独豁免），最多列出前 12 个样本及行号；
• 出现相对定位（G91）：相对模式激活期间跳过 XYZ 边界检查。

边界策略

校验器假设 G-code 从开始就处于绝对定位（G90语义），遇到G91进入相对模式并暂停边界检查，G90恢复后重新启用——这既避免了相对运动块造成的误报，又能抓住明显的出板绝对移动。边界默认取X=0..bed_size_mm[0]、Y=0..bed_size_mm[1]、Z=0..z_height_mm，可按 profile 中machine.motion_bounds_mm逐轴覆盖。

输出的 JSON 报告包含ok、path、profile快照、errors、warnings与stats（总行数、非注释行数、移动/挤出/温度指令计数）。ok: true只代表通过了静态检查，不代表可安全打印：交付打印机专属流程前仍需人工复核打印机/画像匹配、线材与温度设置、开头与结尾 G-code、床原点与坐标系，以及任何未知命令警告。

Bambu 边界：校验后的 G-code 如何交接

本技能与$bambu-labs的职责切分非常清晰（bambu-labs/SKILL.md）：gcode只产纯.gcode，不创建 Bambu.gcode.3mf归档、不接触打印机；打印上传/启动工作流整体交接给$bambu-labs，由后者选择打印机专属的局域网交接方式，例如 A1 Mini 模板项目（template-project）或显式启用的bambox项目包。典型的跨技能链路为：

1. $cad建模并导出网格；
2. $gcode切片并validate；
3. $bambu-labs对已校验的纯.gcode执行 dry-run 上传，按需--execute --confirm-start-print启动打印。

参考文件

• 技能主文档：skills/gcode/SKILL.md
• 唯一实现脚本：skills/gcode/scripts/gcode_tool.py（discover/inspect/slice/validate四个子命令，参数定义见 build_parser()）
• 后端行为与命令形态参考：skills/gcode/references/slicer-backends.md
• 校验语义与边界策略参考：skills/gcode/references/gcode-validation.md
• 技能元数据：skills/gcode/agents/openai.yaml
• 打印交接技能：skills/bambu-labs/SKILL.md

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