3D虚拟仿真实训系统生成器

3D虚拟仿真实训系统制作技能。当用户需要为职业教育/职业培训制作 3D 虚拟仿真实训页面（单文件 HTML）时使用。触发场景：内燃机/无人机/新能源汽车/民航机务/安检/客舱乘务/空港管理等设备或岗位的"3D 结构拆解、原理仿真、实操培训、考核系统"。产出对标已验证的 9 个高逼真样本（特斯拉 Model Y、四冲程内燃机、A320/B747 客舱、大疆无人机、民航安检/机务/空港）。

3D 虚拟仿真实训系统 (Sim3D WebGL Training)

概述

生成零外部依赖、单文件 HTML的 3D 高仿真虚拟仿真实训系统。底层 <canvas id="gl-canvas"> 跑原生 WebGL2 硬件加速 PBR 渲染，顶层透明 <canvas id="hud-canvas">（或 overlay-canvas）画 2D 矢量引线标注与虚拟仪器，配合 Web Audio API 合成音效。严禁引用 three.js / OrbitControls 等任何外部 CDN——离线教室必须可用。

核心能力全部来自 references/ 内可直接复制粘贴的工程骨架（零推导），专治弱模型三大死穴：

1. 引 CDN 断网白屏 → 本 skill 全程序化，零依赖
2. 只会拼"积木方盒 Minecraft 感" → 6 类程序化 CAD 曲面 + 3D 关节技师人物
3. 做成"只能旋转看的 3D 玩具" → 四维教学闭环状态机（强制 SOP 工卡校验 + 防呆报警 + 虚拟仪表 + 评分）

触发条件

• "做一个 XX 设备/工种的 3D 虚拟仿真实训系统/实训平台/培训系统"
• "把 XX（内燃机、无人机、安检流程、新能源车维修…）做成可交互 3D 教学页面"
• "WebGL 3D 结构拆解 / 原理仿真 / SOP 实操 / 排故考核"

交付品质基准

以下 9 个已验证的高逼真成品样本即为交付底线（内燃机/新能源车/民航客舱/无人机/安检/机务/空港等领域的单文件 HTML 实训系统，含双画布架构、PBR 渲染、四维教学闭环），新项目达不到其水准不得交付：

• 内燃机 ICE-3D（粒子燃烧 + P-V 图 + 配气相位盘）
• 特斯拉 Model Y（3D 技师 + 万用表 + 评分 + 故障注入）
• 空客 A320 / 波音 747（客舱漫游 + 热点知识库 + 应急演练）
• 大疆无人机 ×2、民航安检、机务维修、空港管理

标准工作流（七步法）

第 0 步：需求定义（必须先明确，缺则追问）

必须确定项	说明
实训对象	设备（内燃机/无人机…）或 场景工种（安检/空港…）
教学闭环形态	原理仿真型（内燃机式：参数+图表驱动）或 SOP 实操型（Model Y 式：模块+工卡+考核）或 混合型
核心部件清单	8–15 个主要部件/工位，每个需名称+材质+功能描述
动态过程	什么在动？（曲轴旋转/皮带输送/人物走动/粒子流动）
SOP 步骤	实操型必须有：标准作业流程步骤 + 每步完成判据
考核规则	扣分点、一票否决项（安全红线）

第 0.5 步：领域数据准备（内容密度之源，缺资料必做）

这是"惊艳度"的决定性步骤——用户感知的"精致/完善"90% 来自领域数据密度，而非渲染技术。当用户未提供设备资料时，必须先用 WebSearch 检索真实工程参数，再动笔写代码。

数据项	数量基线	来源
设备真实型号谱系	1 个基准变体（如 IRB 6700-235/2.85）	WebSearch
每部件工程规格表	≥4 行真实数值（转矩/速比/精度/电压/行程…）	WebSearch + 推理
每部件可测数值 testPoints	8 值：vNorm/vFault/ohmNorm/ohmFault/mohmNorm/mohmFault/ampNorm/ampFault	按电气量级推理
引用标准	≥2 个（GB/T、ISO、IEC 真实标准号）	WebSearch
典型工况	3–4 种（如机械臂：焊接/码垛/零点/过载 STO）	领域常识
关节/运动限位	真实行程范围	WebSearch

数据契约模板与范例见 references/domain-data.md（含 IRB 6700 全量范例，可直接照抄结构换内容）。

第 1 步：场景数据建模（数据驱动架构，内容与代码分离）

采用 SIM_CONFIG 声明式单源数据架构（对标 irb_6700 高分结构）：全部领域数据集中在一个配置对象，渲染/教学/仪器全部由数据驱动，改内容不动代码。

1. 建立 SIM_CONFIG.components[]：每项含 id / code / shortName / name / category / color / pos / explodeVec / leaderOffset / principle(原理段) / specs(≥4行) / testPoints(8值)（契约见 domain-data.md §1）。
2. 场景型（安检/空港）改用工位数据库：pos / camTarget / camPos / sopSteps[] / warning / actionBtn（参照 A320 HOTSPOTS_DATA）。
3. 建立 SIM_CONFIG.sopSteps[]：每步含 title / desc / actionLabel / reqPpe / reqPowerOff / score / targetComp / techPos。
4. 建立 SIM_CONFIG.faults[]：每故障含 code / name / symptom / targetComp / hint(表笔+档位引导) / quizQuestion / options(3) / answerIdx。
5. 相机预设 SIM_CONFIG.cameraPresets[]：≥4 个机位（全景/局部特写×2/俯视），含 yaw/pitch/dist/look。
6. 关节/运动限位表（机械臂类）：limits = [[min,max,label]×6]。

第 2 步：引擎搭建（直接复制 references 代码）

按顺序组装单文件 HTML，各段代码从对应参考文档原样复制后只改业务参数：

段	内容	代码来源
HTML+CSS	双画布 + 三栏式工作台 UI	references/core-engine.md §1
数学库	Mat4（multiply/perspective/lookAt/TRS/projectPoint）	references/core-engine.md §2
着色器	PBR_VS / PBR_FS（含法线矩阵重归一化）/ 粒子着色器	references/core-engine.md §3
MeshBuilder	addCylinder/addTubeSection/addBox/addHelicalSpring/addExtrudedPolygon/appendBuilder/compile	references/cad-library.md §1
独立网格函数	buildCylinderMesh(X/Y/Z轴)/buildSphereMesh/buildTubeMesh/buildChamferBox	references/cad-library.md §2
部件建模	buildAllMeshes()——用 CAD 库拼装第 1 步的部件清单	业务代码，参照样本写法
3D 技师	render3DTechnician()（关节人物+PPE 装备）	references/cad-library.md §3
场景组装	相机/地面/车间设备（举升机/传送带/值机岛）	references/rendering-rules.md §1
双通道渲染	Pass1 不透明 → Pass2 半透明（depthMask 开关）	references/rendering-rules.md §2
2D 叠加	引线标注布局算法 + 热点拾取	references/rendering-rules.md §3
交互	拖拽/平移/缩放/点击拾取（5px 位移阈值）	references/rendering-rules.md §4
教学闭环	SimState 状态机 + SOP 校验 + 评分 + 日志	references/teaching-modes.md
领域数据	SIM_CONFIG 全量数据（部件/specs/testPoints/SOP/故障/工况/相机）	references/domain-data.md
虚拟仪器	万用表4模式(V/Ω/MΩ/A)+表笔选择 / 双通道示波器 / 五维能力雷达	references/teaching-modes.md §仪器矩阵（P1必需）
遥测条	底部 4–6 项实时指标（坐标/电流/电压/误差…），随故障变色	references/teaching-modes.md §遥测条
工况控制台	3–4 种典型工况切换 + 关节点动滑块（真实限位）	references/domain-data.md §工况库
主循环	DOMContentLoaded 初始化 + requestAnimationFrame	references/core-engine.md §4

生成方式（防截断铁律）：总代码量预计超 1500 行时，必须用 Python 脚本分模块拼接生成（每段为独立字符串变量，最后 write 单文件），禁止一次性直接输出全文——弱模型单次输出 3000+ 行必然截断残缺。

第 3 步：无头验证（交付前强制）

1. 浏览器打开，Console 必须 0 个 SEVERE/ERROR（着色器编译失败、undefined 变量都不允许）。
2. 多视角截图确认：默认视角 + 至少 2 个相机预设位 + 爆炸视图（如有）。
3. 交互回归：拖拽旋转不误触选件、滚轮缩放、点击部件弹出详情、SOP 步骤可完成、评分联动。
4. 静态审核：python scripts/audit_sim3d.py <成品.html> 三档判定——≥85 优（直接交付）/ 80-84 良（补齐失败 P1 项后交付）/ <80 不可交付。

第 4 步：迭代补丁

交付后用户反馈"逼真度不够"时，按此优先级打补丁（每补丁独立可回滚）：

1. 几何细节：给大块面部件加倒角/分缝线/散热孔阵列（addExtrudedPolygon + 循环 addBox）
2. 材质微调：metallic/roughness 分层（金属亮面 0.9/0.15、喷塑哑光 0.5/0.5、橡胶 0.1/0.85）
3. 动态增强：加粒子流（烟/气流/冷却液）、状态灯闪烁、人物走动
4. 音效：Web Audio 合成（参照 core-engine.md §5）

内容密度红线（一票否决，audit 自动检测）

技术引擎达标≠可交付。以下内容基线全部满足才允许交付（不足则回第 0.5 步补数据）：

基线项	最低值	audit 检测项
部件总数	≥8	SIM_CONFIG.components 或等效
每部件规格表	≥4 行真实数值	specs: 数组
可测数值体系	≥1 组 testPoints（含 Norm+Fault 双值）	vNorm.*vFault 或 ohmNorm.*ohmFault
SOP 工卡	≥5 步，含联锁要求与分值	sopSteps/reqPpe/score
故障库	≥4 个，含选择题（≥2 选项）	quizQuestion/answerIdx
虚拟万用表	≥3 档位 + 表笔选择	data-dmm/sel-probe
遥测条	≥3 项实时指标	tele- id
工况模式	≥2 种可切换	工况按钮组
标准引用	≥1 个真实标准号	GB/T/ISO/IEC
关节限位（机械臂）	6 轴真实行程	limits 表

架构红线（一票否决）

• 零外部依赖：无任何 <script src>/<link href> 指向网络；WebGL2 不可用时降级 WebGL1 兜底或给出友好提示
• 双画布：3D 渲染与 2D 标注/仪表分层，overlay 层 pointer-events:none（拾取穿透到 gl 层统一处理）
• 双通道渲染：不透明件 Pass1（depthMask(true)）→ 半透明外壳/粒子 Pass2（depthMask(false) + blend）；流线型外壳必须是中空侧板/剖面结构，严禁实心壳挡死内部
• 视口变量命名 viewW/viewH：严禁用 h/w 等易遮蔽名（防 for (const h of hotspots) 覆盖）
• 拖拽与点击解耦：mouseup 时位移 < 5px 才触发拾取
• 人物防穿模：技师朝向 Math.atan2(dx, dz)；工位坐标一律设在设备包围盒外侧
• 中文学术语言：术语用行业标准表述（对标国标/民航 CAAC/特斯拉 SOP 等真实规范）

Resources

references/（按需加载，均含可直接复制的完整代码）

• domain-data.md — 领域数据建模规范：SIM_CONFIG 数据契约全量模板 + IRB 6700 真实数据范例 + testPoints 测量体系设计 + 工况库 + 标准引用规范（写代码前先读这篇）
• core-engine.md — 双画布 HTML 骨架、Mat4 数学库、法线矩阵重归一化 PBR 着色器、主循环、Web Audio 音效
• cad-library.md — MeshBuilder 类 + 6 类程序化曲面生成器 + 3D 关节技师人物（含 PPE 装备）
• rendering-rules.md — 双通道渲染、粒子系统、2D 引线标注、爆炸视图、相机预设、拾取交互、质感细节清单
• teaching-modes.md — 四维教学闭环状态机、SOP 工卡、考核评分、故障注入、虚拟仪器矩阵（万用表4模式/示波器/能力雷达）与遥测条（P1 必需）
• gotchas.md — 弱模型防呆机制完整清单（写代码前通读一遍）

scripts/

• audit_sim3d.py — 静态审核脚本（引擎必需项/防呆项/交互项 + 内容密度基线项，P0 一票否决；≥85 优 / 80-84 良 / <80 不可交付；已用 9 个基准样本校准）

输出约定

• 项目目录：实训-<对象名称>/成品.html（或用户指定路径）
• 文件命名含业务关键词，如 特斯拉 Model Y 3D高仿真虚拟实训与考核系统.html
• 交付时 present_files + 简述四大模块与亮点