# Q Framebuilder - Strategisch Ontwikkelingsplan **Versie:** 1.0 **Datum:** 25 april 2026 **Auteur:** Q Branch AI Agent **Organisatie:** XGI --- ## 1. Executive Summary Q Framebuilder is een innovatieve VR-native CAD-applicatie voor het ontwerpen van framestructuren. De applicatie combineert immersieve Virtual Reality interactie met spraakbesturing, standaard profielbibliotheken en AI-gestuurde workflows. Dit document beschrijft het strategisch ontwikkelingsplan voor de volledige realisatie van Q Framebuilder. **Kernpunten:** - VR-first design: volledige 3D-interactie via VR-headsets (Meta Quest 3 tot Varjo XR-4) - Spraakgestuurde interface met lokale verwerking op Raspberry Pi 5 - Standaard profielbibliotheken conform NEN-EN normen - Multi-LOD systeem voor VR-performance en fotorealistische rendering - AI-integratie via Claude API/MCP voor dynamische subtool-generatie - STEP-export voor CAD-software en Blender-export voor rendering --- ## 2. Visie & Doelstellingen ### 2.1 Visie Q Framebuilder herdefinieeert het ontwerpen van framestructuren door de volledige gebruikerservaring in Virtual Reality te plaatsen. In plaats van traditionele 2D-scherminteractie werkt de gebruiker direct in een 3D-omgeving, ondersteund door spraakbesturing en AI-assistentie. ### 2.2 Primaire Doelstellingen 1. **Immersieve ontwerpervaring**: Volledige VR-interactie voor het bouwen van framestructuren zonder traditioneel beeldscherm. 2. **Spraakgestuurde workflows**: Handsfree ontwerpen met contextuele spraakcommando's. 3. **Industriestandaard compatibiliteit**: Export naar STEP (Fusion 360, Inventor) en Blender. 4. **AI-gestuurde extensibility**: Dynamisch nieuwe tools genereren op basis van gebruikersbehoeften. 5. **Standalone deployment**: Dedicated Raspberry Pi 5 als altijd beschikbare ontwerpserver. ### 2.3 Doelgroep - Ingenieurs en ontwerpers die framestructuren bouwen - Prototyping teams die snel frames willen samenstellen - Architecten en designers die fotorealistische renders nodig hebben van frameconstructies --- ## 3. Systeemarchitectuur ### 3.1 Architectuuroverzicht ``` +-------------------+ WebSocket +-------------------+ | |<-------------------------->| | | WebXR Client | HTTPS | Python Server | | (three.js) |<-------------------------->| (FastAPI) | | | | | | - VR Rendering | | - Project Mgmt | | - UI/UX | | - Profiel DB | | - Controller | | - CAD Kernel | | - Spraak I/O | | - Export Engine | | | | - AI Engine | +-------------------+ +-------------------+ | | v v +-------------------+ +-------------------+ | VR Headset | | Raspberry Pi 5 | | - Quest 3 | | - 16GB RAM | | - Varjo XR-4 | | - SSD Storage | +-------------------+ +-------------------+ ``` ### 3.2 Componenten #### 3.2.1 Server Layer (Python / FastAPI) - **Projectbeheer**: CRUD-operaties voor Q Framebuilder projecten - **Profielbibliotheek**: JSON-gebaseerde database met NEN-EN conforme profielen - **Skeleton Engine**: 3D-skeletberekeningen en constraint-solving - **CAD Kernel**: Open CASCADE via CadQuery voor BREP-modellering - **Export Pipeline**: STEP en Blender export generatie - **AI Engine**: Claude API/MCP integratie voor subtool-generatie #### 3.2.2 WebXR Client (three.js) - **VR Rendering**: Stereoscopische rendering met adaptieve LOD - **Gebruikersinterface**: Minimalistische, professionele UI met rustige kleuren - **Controller Input**: VR controller interactie voor selectie, plaatsing en bewerking - **Spraak I/O**: Lokale STT/TTS integratie voor handsfree bediening #### 3.2.3 Spraakmodule - **Speech-to-Text**: Whisper of Vosk, lokaal op Raspberry Pi - **Text-to-Speech**: Piper TTS, lokaal, met natuurlijke stemmen - **Command Parser**: Contextueel spraakcommando systeem #### 3.2.4 AI Engine - **Claude API**: Directe integratie voor complexe taken - **MCP Server**: Model Context Protocol voor tool-gebruik - **Multi-Agent**: Orchestratie van meerdere AI-agents voor parallelle taken - **Subtool Generator**: Dynamisch genereren van nieuwe framebuilder tools --- ## 4. Ontwikkelingsfasen ### Fase 1: Foundation & Infrastructure (Stap 1) **Doel:** Opzetten van de basisinfrastructuur en ontwikkelomgeving. **Deliverables:** - [ ] Python server setup met virtual environment op Raspberry Pi 5 - [ ] FastAPI backend met WebSocket ondersteuning - [ ] WebXR/three.js project scaffolding met basisscene - [ ] Client-server communicatieprotocol (WebSocket + REST) - [ ] Dataformaten en projectstructuur gedefinieerd - [ ] CI/CD pipeline voor automatische deployment naar Pi - [ ] Lokale STT engine (Whisper/Vosk) geinstalleerd en getest - [ ] Lokale TTS engine (Piper) geinstalleerd en getest - [ ] Basis VR-navigatie (teleportatie, schalen, roteren) **Validatiecriteria:** - Gebruiker kan via VR-headset verbinden met de server - Basale 3D-scene is zichtbaar in VR - Spraakcommando's worden herkend en bevestigd via TTS - Projecten kunnen worden aangemaakt en opgeslagen --- ### Fase 2: Skeleton Engine (Stap 2) **Doel:** Kernfunctionaliteit voor het bouwen en beheren van skeletstructuren. **Deliverables:** - [ ] 3D-skelet datamodel met nodes en edges - [ ] Nauwkeurige dimensionering (mm-precisie) - [ ] VR-interactie: punten plaatsen in 3D-ruimte - [ ] VR-interactie: lijnen trekken tussen punten - [ ] Snapping systeem (grid, punt, lijn, vlak) - [ ] Constraint systeem (loodrecht, parallel, afstand) - [ ] Dimensionering weergave in VR - [ ] Spraakcommando's voor skeletoperaties - [ ] Undo/redo systeem met volledige geschiedenis - [ ] Projectbeheer: opslaan, laden, versiebeheer - [ ] Meerdere projecten gelijktijdig beheren **Validatiecriteria:** - Gebruiker kan een compleet 3D-skelet opbouwen in VR - Alle afmetingen zijn nauwkeurig en meetbaar - Spraakcommando's functioneren betrouwbaar - Projecten persisteren correct na server herstart --- ### Fase 3: Profielbibliotheken & Toewijzing (Stap 3) **Doel:** Standaard profielen, doorsneden en variabel detailniveau. **Deliverables:** - [ ] JSON profieldatabase inladen (NEN-EN 10219-2, NEN-EN 10210-2) - [ ] Profielbrowser in VR met zoek- en filterfunctie - [ ] Profiel doorsnede visualisatie in VR - [ ] Multi-LOD geometrie generator: - LOD 0: Draadmodel (skeleton view) - LOD 1: Vereenvoudigde extrusie (VR werkmodel) - LOD 2: Volledige geometrie met afrondingen (rendering) - [ ] Profieltoewijzing aan skeletlijnen via VR controller - [ ] Profieltoewijzing via spraakcommando - [ ] Materiaalvisualisatie (staal, aluminium, hout, kunststof) - [ ] Q Sheets integratie voor profieldata beheer - [ ] Parametrische profielaanpassing (custom afmetingen) - [ ] Profiel-editor voor nieuwe doorsneden **Validatiecriteria:** - Alle standaard NEN-EN profielen zijn beschikbaar en correct weergegeven - LOD-wisseling is vloeiend en performant in VR - Profielen zijn correct toegewezen aan skeletlijnen - Custom profielen kunnen worden aangemaakt en opgeslagen --- ### Fase 4: Bewerkingen & Componenten (Stap 4) **Doel:** Geavanceerde profielbewerkingen en standaardcomponenten. **Deliverables:** - [ ] Profiel inkorten op exacte maat - [ ] Afschuinen van profieluiteinden (mitre cuts) - [ ] Perforeren met parametrische geometrieën - [ ] Boringen plaatsen met diameter en diepte - [ ] Boolean bewerkingen op profielgeometrie - [ ] Componentenbibliotheek: - Rose & Krieger QUAD klemblokken - Standaard verbindingselementen - Onafhankelijke standaardcomponenten - [ ] Automatische knooppuntdetectie - [ ] Automatische klemblokplaatsing op knooppunten - [ ] Spraakgestuurde bewerkingsworkflows - [ ] Bewerkingspreview in VR voor bevestiging **Validatiecriteria:** - Alle bewerkingen produceren correcte geometrie - Componenten snappen correct op knooppunten - Bewerkingen zijn reversibel (undo/redo) - Complexe frames met meerdere bewerkingen blijven performant --- ### Fase 5: Export & Rendering (Stap 5) **Doel:** Industriestandaard export en fotorealistische rendering pipeline. **Deliverables:** - [ ] STEP-export met correcte geometrie (Open CASCADE) - [ ] STEP-validatie tegen Fusion 360 / Inventor import - [ ] Blender-export met hoge detail geometrie (LOD 2) - [ ] Materiaal- en textuurmapping voor Blender - [ ] Automatische Blender scene setup (belichting, camera) - [ ] Automatische stuklijst (BOM) generatie - [ ] BOM-export als CSV/JSON/PDF - [ ] 2D-tekening extractie (aanzichten) uit 3D-model - [ ] Batch export voor meerdere formaten tegelijk - [ ] Rendering preview in VR (lowres) **Validatiecriteria:** - STEP-bestanden openen correct in Fusion 360 en Inventor - Blender-renders zijn fotorealistisch met correcte materialen - BOM bevat alle onderdelen met juiste specificaties - Export workflow is betrouwbaar en reproduceerbaar --- ### Fase 6: AI & Extensibility (Stap 6) **Doel:** AI-integratie en dynamische tool-generatie. **Deliverables:** - [ ] Claude API integratie voor conversational assistance - [ ] MCP server met Q Framebuilder tools - [ ] Multi-agent orchestratie voor complexe ontwerptaken - [ ] Subtool-specificatie framework - [ ] Dynamische subtool-generatie vanuit specificatie - [ ] Skill-framework voor herbruikbare AI-workflows - [ ] Contextbewuste AI-assistentie in VR - [ ] AI-gestuurde ontwerpvoorstellen - [ ] Gebruikersdocumentatie en onboarding - [ ] Tutorial systeem met interactieve walkthroughs **Validatiecriteria:** - AI kan nieuwe tools genereren op basis van natuurlijke taal - Multi-agent taken worden correct georkestreerd - AI-assistentie is contextueel relevant in VR-sessies - Nieuwe gebruikers kunnen zelfstandig starten met het tutorial systeem --- ## 5. Technology Stack | Component | Technologie | Motivatie | |-----------|-------------|-----------| | Server | Python 3.12+ / FastAPI | Snelle async API, uitgebreide CAD/math bibliotheken | | Realtime Communicatie | WebSocket (via FastAPI) | Lage latentie voor VR-interactie | | 3D Engine | three.js + WebXR API | Industrie-standaard voor web-based VR/AR | | VR Headsets | Meta Quest 3, Varjo XR-4 | Consumer tot professioneel spectrum | | Hardware | Raspberry Pi 5 (16GB, SSD) | Dedicated, energiezuinig, altijd beschikbaar | | Spraak STT | Whisper (lokaal) / Vosk | Offline, privacy-vriendelijk, meertalig | | Spraak TTS | Piper TTS | Lokaal, snel, natuurlijke stem | | CAD Kernel | Open CASCADE (via CadQuery) | STEP-export, boolean ops, BREP modellering | | Profiel Data | JSON (NEN-EN conform) | Q Sheets compatibel, eenvoudig uitbreidbaar | | AI Integratie | Claude API / MCP | Multi-agent, tool-gebruik, subtool generatie | | Rendering | Blender (via bpy / CLI) | Industrie-standaard fotorealistische rendering | | Versiebeheer | Git | Standaard voor broncodebeheer | | Deployment | Docker + systemd | Reproduceerbare deployment op Raspberry Pi | --- ## 6. Risico's & Mitigatie ### 6.1 Hoog Risico #### Raspberry Pi 5 Performance - **Risico:** De Pi 5 kan bottleneck worden bij complexe 3D-berekeningen en CAD kernel operaties. - **Impact:** Trage gebruikerservaring, onbruikbare VR-interactie bij complexe modellen. - **Mitigatie:** - Server-side geometrie caching - Agressief LOD-systeem (LOD 0 voor interactie, LOD 2 alleen voor export) - Asynchrone berekeningen voor zware operaties - Geometrie pre-computing bij profielwijzigingen - Performance monitoring en budgettering per frame #### WebXR Browser Compatibiliteit - **Risico:** WebXR implementaties varieren sterk tussen browsers en headsets. - **Impact:** Functionaliteit werkt niet consistent op alle doelplatformen. - **Mitigatie:** - Quest browser als primaire target (grootste VR-browser marktaandeel) - Varjo als secundaire target met dedicated testing - Feature detection en graceful degradation - Abstractielaag voor platform-specifieke code - Regelmatige compatibiliteitstests bij browser-updates ### 6.2 Medium Risico #### Spraakherkenning Nauwkeurigheid - **Risico:** Technische termen, profielnamen en afmetingen worden slecht herkend. - **Impact:** Frustrerende gebruikerservaring, verkeerde commando-interpretatie. - **Mitigatie:** - Domeinspecifiek vocabulary trainen/fine-tunen - Fallback naar controller-input bij lage confidence - Bevestigingsstap bij kritieke of destructieve commando's - Visuele feedback van herkende tekst in VR #### STEP Export Complexiteit - **Risico:** Correcte STEP-export van complexe profielgeometrie met bewerkingen is technisch uitdagend. - **Impact:** Geexporteerde bestanden openen niet correct in CAD-software. - **Mitigatie:** - CadQuery/Open CASCADE als bewezen CAD-kernel - Uitgebreide validatietests met Fusion 360 en Inventor - Incrementele export-ontwikkeling (simpele profielen eerst) - Fallback naar mesh-export (OBJ/STL) indien BREP faalt ### 6.3 Laag Risico #### Profiel Data Integriteit - **Risico:** JSON profielbibliotheken bevatten inconsistenties bij handmatige PDF-conversie. - **Mitigatie:** Validatieschema's, geautomatiseerde checks, vergelijking met brondata. #### AI API Beschikbaarheid - **Risico:** Externe AI API's kunnen onbeschikbaar zijn. - **Mitigatie:** Graceful degradation, core functionaliteit onafhankelijk van AI, lokale fallback. --- ## 7. Kwaliteitsbewaking ### 7.1 Testing Strategie - **Unit tests:** Alle server-side berekeningen en datamodellen - **Integratie tests:** Client-server communicatie, export pipelines - **VR User tests:** Regelmatige sessies met testgebruikers in VR - **Performance tests:** Frame rate monitoring, geheugengebruik, latentie - **Compatibiliteitstests:** Meerdere headsets en browsers ### 7.2 Code Kwaliteit - Type hints (Python) en TypeScript (client) - Automated linting en formatting - Code review bij elke merge - Documentatie bij publieke API's ### 7.3 Performance Budgetten - **VR Frame rate:** Minimaal 72 FPS (Quest 3), 90 FPS (Varjo) - **Interactie latentie:** < 50ms voor controller-input response - **Spraak latentie:** < 500ms voor commando-herkenning - **Server response:** < 100ms voor standaard API calls --- ## 8. Ontwikkelingsroadmap ``` Stap 1 & 2 Stap 3 Stap 4 Stap 5 & 6 |───────────────|───────────────|───────────────|───────────────| | Fase 1 & 2 | Fase 3 | Fase 4 | Fase 5 & 6 | | Foundation | Profielen | Bewerkingen | Export & AI | | + Skeleton | + LOD | + Componenten| + Release | | | | | | | M1: Basis VR | M2: Skeleton | M3: Bewrk. | M4: v1.0 | | omgeving | + Profiel | + Comp. | Release | ``` **Milestone 1 (na Stap 1-2):** Werkende VR-omgeving met basis skeleteditor **Milestone 2 (na Stap 3):** Volledig skelet + profieltoewijzing met LOD **Milestone 3 (na Stap 4):** Alle bewerkingen + componentenbibliotheek **Milestone 4 (na Stap 5-6):** Export, AI-integratie en v1.0 release --- ## 9. Aanbevelingen ### 9.1 Directe Aanbevelingen 1. **Start met Fase 1** focus op server-client communicatie en basis VR-scene. 2. **Kies Whisper** voor STT vanwege superieure nauwkeurigheid op de Pi 5. 3. **Gebruik CadQuery** als CAD-kernel - het biedt Python-native BREP modellering. 4. **Ontwikkel een LOD-framework vroeg** - dit beinvloedt alle latere geometriebeslissingen. ### 9.2 Strategische Aanbevelingen 1. **Iteratief ontwikkelen** - elke fase moet een werkend product opleveren. 2. **VR-first testen** - test elke feature eerst in VR, niet op desktop. 3. **Performance monitoren** - stel performance budgetten in vanaf dag 1. 4. **Gebruikersfeedback** - betrek testgebruikers vanaf Milestone 1. --- *Dit strategisch plan is gegenereerd door Q Branch AI Agent op 25 april 2026.* *Versie 1.0 - Q Framebuilder Strategisch Ontwikkelingsplan*