Arbeitsbereich Zeichnen (Sketch): Kurzanleitung zum Parametrisieren einer Zeichnung

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Base ExampleCommandModel.png Tutorial

Thema
Modellierung
Niveau
Anfänger
Zeit zum Abschluss
weniger als 15 Minuten
Autor
Mark Stephen (Quick61), holdi (holdi)
FreeCAD version
0.14.3700 or greater
Beispieldatei(en)
None


Veranlassung

Diese Kurzanleitung ist die schriftliche Kurzdarstellung einer Diskussion im Freecad-Forum über die Parametrisierung einer Zeichnung. Sie ist als ein erster, kurz gefasster Einstieg in die Eigenschaft von FreeCAD als parametrisches 3D-CAD-System gedacht.

This tutorial was originally written by Quick61, and it was rewritten and reillustrated by vocx.

This tutorial is designed to help the new user become familiar with the best practices of constraining a Sketch in the workflow of the Workbench Sketcher.svg Sketcher Workbench.

Parametrisierung

Parametrisieren in einem CAD-System heißt, die geometrischen Eigenschaften einer Figur oder eines Körpers verallgemeinert als variable Größen (Parameter) mit jeweiligem Namen und momentanen Wert getrennt von Figur/Körper zu erfassen und zu verwalten. Das Erstellen dieser Parameter wird als Be- oder Einschränken (to constrain) der Eigenschaften verstanden.

Vermaßen führt zu dimensionellem Beschränken (dimensional constrain), während der Bezug auf geometrische Grundformen und Zusammenhänge als geometrisches Beschränken (geometric constrain) bezeichnet wird.

Die Behandlung der geometrischen Beschränkungen (geometric constraints) im FreeCAD-Programm ist einfacher als die der dimensionellen Beschränkungen (dimensional constraints).

Im folgenden werden unterschiedliche Parametrisierungen in einer Zeichnung mit einem Quadrat vorgenommen und miteinander verglichen. Das Quadrat wurde mit dem Werkzeug Linienzug (Polyline) Sketcher CreatePolyline.png gezeichnet.

Anmerkung: Mit dem Werkzeug Rechteck Sketcher CreateRectangle.png könnte ein bereits "fertiges" Quadrat, dass bereits mehrere geometrische Beschränkungen enthält, gezeichnet werden.

It is preferable to use a geometric constraint in place of a dimensional one if possible. This has to do with the internal workings of the Sketcher's constraint solver.

Setup

1. Open FreeCAD, create a new empty document with File → Std New.svg New.

1.1. Switch to the Sketcher Workbench from the workbench selector, or the menu View → Workbench → Sketcher.

Some actions to remember:

  • Press the right mouse button, or press Esc in the keyboard once, to deselect the active tool in edit mode.
  • To exit the sketch edit mode, press the Close button in the task panel, or press Esc twice in the keyboard.
  • To enter again edit mode, double click on the sketch in the tree view, or select it, and then click on Sketcher EditSketch.svg Edit sketch.

Create a sketch

2. Click on Sketcher NewSketch.svg New sketch.

2.1. Choose the sketch orientation, that is, one of the base XY, XZ, or YZ planes. We will use the default plane and options.
2.2. Click OK to start constructing the sketch.

Note: in the task panel expand the Edit controls section, and make sure the Auto constraints option is disabled. Also turn off the grid snap, and hide the grid.

Erster Ansatz

Das erste Bild zeigt die vollständig beschränkte Zeichnung eines Quadrats, wobei ausschließlich dimensionelle Beschränkungen verwendet wurden:

Anmerkung: Außer den Abmessungen des Quadrats ist auch seine Lage relativ zum xy-Koordinatensystem (in Quadrat-Mitte) angegeben, denn eine FreeCAD-Zeichnung ist erst auf diese Weise vollständig bestimmt/beschränkt.

3. We will draw a fully constrained square, centered at the origin.

3.1. Click on Sketcher CreatePolyline.svg Create polyline, then trace four lines in the general shape of a rectangle around the origin.

01a Sk02 Sketcher Rectangle unconstrained.png

Unconstrained rectangular sketch.


3.2. Select one horizontal line, and press Constraint HorizontalDistance.svg Horizontal distance, then enter 20 mm.
3.3. Select the other horizontal line, and repeat the constraint with the same distance.
3.4. Select one vertical line, and press Constraint VerticalDistance.svg Vertical distance, then enter 20 mm.
3.5. Select the other vertical line, and repeat the constraint with the same distance.
3.6. Select one bottom corner point (a), and the origin of the sketch, and press Constraint HorizontalDistance.svg Horizontal distance, then enter 10 mm.
3.7. Select the top corner point (b) above the previous corner point (a), and the origin of the sketch, and repeat the horizontal constraint with the same distance.
3.8. Select the other bottom corner point (c), and the origin of the sketch, and press Constraint VerticalDistance.svg Vertical distance, then enter 10 mm.
3.9. Select the top corner point (b) again, and the origin of the sketch, and repeat the vertical constraint with the same distance.

01b Sk02 Sketcher Rectangle constrained lengths 1.png 01c Sk02 Sketcher Rectangle constrained lengths 2.png

Left: datum constraints for the sides. Right: additional datum constraints for the interior distances.


Looking at the Constraints section in the task panel, we see that the constraints are too many; they also clutter the view of the sketch. These constraints are also computationally intensive for the solver; while this is not an issue with a simple shape, it can become one with more complex shapes.

Ein für die Programmarbeit besserer Ansatz

Das nächste Bild zeigt das gleiche Quadrat, wobei diesmal neben dimensionalen auch auch geometrische Beschränkungen angewendet wurden, nämlich

Wie man sehen kann, wurde die Gesamtanzahl an dimensionalen Beschränkungen durch den Einsatz geometrischer Beschränkungen reduziert.

4. We will draw the same square fully constrained, and centered at the origin. When you create the new sketch, make sure the Auto constraints option is disabled.

4.1. Click on Sketcher CreatePolyline.svg Create polyline, then trace four lines in the general shape of a rectangle around the origin.
4.2. Select one horizontal line, and press Constraint Horizontal.svg Horizontal.
4.3. Select the other horizontal line, and repeat the constraint.
4.4. Select one vertical line, and press Constraint Vertical.svg Vertical.
4.5. Select the other vertical line, and repeat the constraint.

02a Sk02 Sketcher Rectangle constrained horizontal-vertical.png

Geometrical horizontal and vertical constraints.


4.6. Select one horizontal line, and press Constraint HorizontalDistance.svg Horizontal distance, then enter 20 mm. We see that the other horizontal line changes size at the same time.
4.7. Select one vertical line, and press Constraint VerticalDistance.svg Vertical distance, then enter 20 mm. We see that the other vertical line changes size at the same time.
4.8. Select one bottom corner point (a), and the origin of the sketch, and press Constraint HorizontalDistance.svg Horizontal distance, then enter 10 mm.
4.9. Select the top corner point (b) above the previous corner point (a), and the origin of the sketch, and press Constraint VerticalDistance.svg Vertical distance, then enter 10 mm.

02b Sk02 Sketcher Rectangle constrained lengths 1.png 02c Sk02 Sketcher Rectangle constrained lengths 2.png

Left: datum constraints for only two sides. Right: additional datum constraints for only two interior distances.


This is a better constrained sketch than the first one. The horizontal and vertical geometric constraints allow us to use fewer datum constraints, so our sketch looks less cluttered.

Optimaler Ansatz

Im letzten Bild ist nur noch eine dimensionelle Beschränkung vorhanden, alle anderen Beschränkungen sind geometrisch. Dies ist der beste Weg, um eine zeichnung zu beschränken. Bei einfachen Beispielen, wie diesem macht das zwar keinen großen Unterschied, aber bei größeren und komplexeren Zeichnungen wird sich diese Vorgehensweise als sehr vorteilhaft erweisen. Die hier zusätzlich verwendeten geometrischen Beschränkungen sind

5. We will draw the same square fully constrained, and centered at the origin. When you create the new sketch, make sure the Auto constraints option is disabled.

5.1. Click on Sketcher CreatePolyline.svg Create polyline, then trace four lines in the general shape of a rectangle around the origin.
5.2. Select one horizontal line, and press Constraint Horizontal.svg Horizontal.
5.3. Select the other horizontal line, and repeat the constraint.
5.4. Select one vertical line, and press Constraint Vertical.svg Vertical.
5.5. Select the other vertical line, and repeat the constraint.

03a Sk02 Sketcher Rectangle constrained horizontal-vertical.png

Geometrical horizontal and vertical constraints.


5.6. Select one bottom corner point (a), then the top corner point that is diagonally opposite, and then the origin of the sketch; then press Constraint Symmetric.svg Symmetric. The two selected points will be equidistant from the origin.
5.7. Select two adjacent sides of the rectangle (connected at one corner), and press Constraint EqualLength.svg Equal length. Notice that due to the symmetry of the corner points, all sides are now of the same size.

03b Sk02 Sketcher Rectangle constrained symmetric.png 03c Sk02 Sketcher Rectangle constrained equal length.png

Left: symmetric constraint for only two corner points. Right: additional equal length distances for only two adjacent sides.


5.8. Select one horizontal line, and press Constraint HorizontalDistance.svg Horizontal distance, then enter 20 mm. Due to the symmetric and length equality constraints previously added, we see that all sides become equal at the same time.

03d Sk02 Sketcher Rectangle constrained length.png

All geometric constraints applied, and a single datum constraint for a side.


This is the best way to constrain this sketch, as we only used one datum (dimensional) constraint.

Siehe auch

Arbeitsbereich Zeichnen (sketcher)

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