Верстак Sketcher

From FreeCAD Documentation
This page is a translated version of the page Sketcher Workbench and the translation is 60% complete.
Outdated translations are marked like this.
Логотип верстака Sketcher

Введение

Верстак Sketcher применяется в FreeCAD, для создания двухмерных эскизов, предназначенных для дальнейшего использования в верстаках: PartDesign, Arch и других. Плоский двухмерный эскиз является основой для построения большинства CAD моделей, поскольку 2D-эскиз можно «выдавливать» для создания объемных фигур; 2D-эскизы могут быть использованы для создания других элементов, таких как вырезы, выступы или "надстройки" поверх ранее построенных объемных фигур. Вместе с логическими операциями, перечисленными в верстаке Part, Sketcher формирует основу конструктивной геометрии (CSG) построения твердых тел. Более того, вместе с операциями верстака PartDesign, Sketcher так же формирует основы методов функционального редактирования при создании твердых тел.

Функции "ограничения" верстака Sketcher, позволяют задавать фигурам точные геометрические размеры определяя длины, углы и отношения (горизонтальность, вертикальность, перпендикулярность и т. д.). Решатель "ограничений" в интерактивном режиме обсчитывает ограничения степеней свободы геометрии эскиза.

Так выглядит полностью ограниченный эскиз

О предназначении ограничений в эскизах

Чтобы объяснить, как работает Sketcher, будет полезно сравнить его с "традиционным" способами черчения.

Традиционное черчение

Системы Автоматизированного Проектирования (САПР) унаследовали традиционный способ черчения от старых кульманов. Ортогональные (2D) проекции для создания технических чертежей (также известных как "синька" по англ. blueprints) чертились вручную. Объекты рисовались точно по предполагаемым размерам или габаритам. Если вы хотите нарисовать горизонтальную линию длиной 100 мм, начиная с координат (0,0), вы активируете инструмент линии, нажмите на экран или вводите координаты (0,0) для первой точки, затем нажимаете второй раз или вводите координаты второй точки (100,0). Или вы рисуете свою линию независимо от ее положения, а затем перемещаете ее. Когда вы закончите рисовать, вы добавляете размеры.

Эскизы построенные на ограничениях

Sketcher исходит из логики, что объекты изначально не нужно рисовать абсолютно точно, потому что их размеры позже будут указаны с помощью ограничений. Изначально нарисованные Объекты не имеют ограичений, и, пока это так, они могут быть изменены. Иначе говоря, они находятся в "свободном" состоянии и их можно перемещать, растягивать, вращать, масштабировать и т. п. Это дает некоторую гибкость в процессе проектирования.

Что такое ограничения?

Ограничения противоположны традиционным явно заданным размерам, они позволяют постепенно ограничивать степени свободы объекта (по англ. Degrees Of Freedom сокращенно "DOF"). Например, отрезок не имеющий никаких ограничений имеет 4 степени свободы, его можно: перемещать по горизонтали, перемещать по вертикали, вращать и масштабировать.

Применение горизонтального или вертикального ограничения или углового ограничения (относительно другой линии или одной из осей) уберет возможность вращать отрезок, оставляя таким образом 3 степени свободы. Привязка одной из точек отрезка к центру системы координат уберет еще 2 степени свободы. Применение ограничения размера уберет последнюю степень свободы. Такой отрезок будет считаться полностью ограниченым.

Между собой могут быть ограничены и несколько объектов. Две линии могут быть объединены ограничением в точке их пересечения. Между ними может быть установлен угол или же они могут быть перпендикулярны. Линия может касаться дуги или круга и т.п. Сложный эскиз с несколькими объектами может иметь несколько различных решений, и его полное ограничение означает, что только одно из этих возможных решений было достигнуто на основе примененных ограничений.

Существует два вида ограничений: геометрические и размерные. Они подробно описаны в разделе Инструменты ниже.

Для чего не стоит применять Sketcher

Sketcher не предназначен для создания 2D чертежей. Когда эскизы используются для создания твердотельного элемента, они автоматически скрываются. Ограничения видны только в режиме редактирования эскиза.

Если вам нужно создавать только 2D-виды для печати и вы не хотите создавать 3D-модели, воспользуйтесь верстаком Draft. В отличие от элементов Sketcher, объекты Draft не используют ограничений; это простые формы, определенные в момент создания. Как Draft, так и Sketcher могут использоваться для чертежа 2D-геометрии и создания 3D-тел, хотя их предпочтительное использование отличается; Sketcher обычно используется совместно с верстаками Part и PartDesign для создания твёрдых тел; Draft обычно используется для простых плоских рисунков поверх сетки, например, при рисовании архитектурного плана этажа; в этих ситуациях Draft в основном используется вместе с верстаком Arch. Инструмент Draft2Sketch преобразует объекты Draft в объекты Sketch, и наоборот; многие инструменты, для которых требуется ввод 2D-элементов, работают с любыми типами объектов, поскольку внутреннее преобразование выполняется автоматически.

The tool Draft2Sketch converts a Draft object to a Sketch object, and vice versa. Many tools that require a 2D element as input work with either type of object as an internal conversion is done automatically.

Процесс создания эскиза

Эскиз всегда двумерный (2D). Чтобы создать твёрдое тело, создаётся двухмерный эскиз с одной замкнутой областью, а затем Выдавливается или Вращается, чтобы добавить 3-е измерение, создавая трёхмерное тело из двухмерного эскиза.

Если в эскизе есть сегменты, которые пересекают друг друга, места, где точка не находится непосредственно на сегменте, или места, где есть промежутки между конечными точками смежных сегментов, Выдавливание или Вращение не будет создавать твёрдое тело. Иногда эскиз, содержащий линии, пересекающие друг друга, позволит сработать такой простой операции, как Выдавливание, но последующие операции, такие как Линейный Массив, не будут выполнены. Лучше избегать пересечения линий. Исключением для этих правил является Вспомогательная (синяя) геометрии, к которой они не применимы.

Внутри замкнутой области у нас могут быть меньшие непересекающиеся области. Они станут пустотами при создании 3D-тела.

Когда эскиз будет полностью ограничен, функции эскиза станут зелёными, а построительная геометрия останется синей. Обычно он «готов» и подходит для использования при создании трехмерного тела. Однако после закрытия диалогового окна «Эскиз» может оказаться целесообразным перейти к верстаку Part и запустить команду Проверка геометрии, чтобы убедиться, что в Sketch нет элементов, которые могут вызвать дальнейшие проблемы.

Инструменты

Все инструменты верстака Sketcher находятся в меню Sketch, которое появляется при загрузке верстака Sketcher.

introduced in version 0.21: If a sketch is in edit mode the Structure toolbar is hidden as none of its tools can then be used.

Основные

Sketcher toolbar

  • Создать эскиз: Создать новый эскиз на выбранной грани или плоскости. Если во время использования этого инструмента грань не выбрана, пользователю, во всплывающем окне, предлагается выбрать плоскость.
  • Отразить эскиз: Зеркально отразить эскиз вдоль оси x, оси y или относительно нормали.

Sketcher Edit Mode toolbar

  • Обзор эскиза: Установить вид модели перпендикулярно плоскости эскиза.
  • Обзор сечения: Создаёт плоскость сечения, которая временно скрывает любой объект перед плоскостью эскиза.

Sketcher edit tools toolbar

Other

  • Остановить операцию: В режиме редактирования остановить текущую операцию, будь то рисование, установка ограничений и т. д.

Геометрические построения

Содежит инструменты для создания объектов.

  • Отрезок: Построить отрезок по двум точкам. При применении некоторых ограничений отрезки воспринимаются, как бесконечные линии.
  • Create arc:
  • Дуга: Построить сегмент дуги задав центр, радиус, начальный угол и конечный угол.
  • Дуга по 3 точкам: Построить сегмент дуги по двум конечным точкам и точке на окружности.
  • Create circle:
  • Create conic:
  • Эллипс от центра: Построить эллипс по центральной точке, точке большого радиуса и точке малого радиуса.
  • Эллипс по 3 точкам: Построить эллипс по внешнему диаметру (2 точки) и точке малого радиуса.
  • Эллиптическая дуга: Построить эллиптическую дугу по центральной точке, главной точке радиуса, начальной и конечной точкам.
  • B-spline:
  • B-сплайн: Построить B-сплайн кривую по контрольным точкам.
  • Линия по точкам: Построить линию (ломанную) по точкам. Нажатие клавиши M при построении позволяет переключаться между различными режимами построения.
  • Create rectangle:
  • Create regular polygon:
  • Треугольник: Построить правильный треугольник, вписанный в окружность вспомогательной геометрии.
  • Квадрат: Построить равносторонний квадрат, вписанный в окружность вспомогательной геометрии.
  • Пятиугольник: Построить равносторонний пятиугольник, вписанный в окружность вспомогательной геометрии.
  • Шестиугольник: Построить равносторонний шестиугольник, вписанный в окружность вспомогательной геометрии.
  • Семиугольник: Построить равносторонний семиугольник, вписанный в окружность вспомогательной геометрии.
  • Восьмиугольник: Построить равносторонний восьмиугольник, вписанный в окружность вспомогательной геометрии.
  • Правильный многоугольник : Построить правильный многоугольник с определенным количеством сторон, по двум точкам: центральной и крайней.
  • Create slot:
  • Паз: Построить овал, по двум точкам.
  • Create fillet:
  • Скругление: Создаёт скругление между двумя непараллельными линиями.
  • Edit edge:
  • Обрезать: Обрезать линию, окружность или дугу относительно выбранной точки.
  • Продлить: Продлить линию или дугу до линии границы, дуги, эллипса, эллиптической дуги или точки в пространстве.
  • Переключить вспомогательную геометрию: Переключить геометрию эскиза из/в режим вспомогательной геометрии. Вспомогательная геометрия показана синим цветом и не видна вне режима редактирования Sketcher.

Ограничения эскиза

Ограничения используются для задания длин, задания правил взаимодействия между элементами эскиза, для блокировки эскиза по вертикальным и горизонтальным осям. Некоторые ограничения требуют использования Вспомогательных ограничений.

  • Ограничение наложения точек: Прикрепляет точку к одной или нескольким другим точкам (совпадает с ними). Он действует как концентрическое ограничение, если выбраны две или более окружностей, дуг, эллипсов или дуг эллипсов.
  • Horizontal/Vertical constraints:
  • Горизонталь: Преобразует выбранные отрезки или линии в строго горизонтальные. При применении этого ограничения можно выбрать более одного объекта.
  • Вертикаль: Преобразует выбранные отрезки или линии в строго вертикальные. При применении этого ограничения можно выбрать более одного объекта.
  • Перпендикулярность: Ограничивает две линии, перпендикулярные друг другу, или ограничить линию, перпендикулярную конечной точке дуги.
  • Ограничение касательности: Создаёт касательную и ограничение между двумя выбранными объектами, или коллинеарное ограничение между двумя линиями. Линия не обязательно должна лежать непосредственно на дуге или окружности, чтобы быть ограниченной касательной к этой дуге или окружности.
  • Равенство: Создает ограничение равенства двух выбранных объектов. При использовании на кругах или дугах их радиусы будут равны.
  • Симметричность: Создает симметрию и ограничение между двумя точками относительно линии или между двумя точками относительно третьей выбранной точки.
  • Блокировать: Блокирует перемещение ребра, то есть предотвращает изменение текущего положения его вершин. Это может быть очень полезно для фиксации позиций В-сплайнов. Смотрите ветку форума Block Constraint forum topic.
  • Dimensional constraints:
  • Зафиксировать: Ограничивает выбранный элемент, устанавливая вертикальные и горизонтальные расстояния относительно начала координат, тем самым фиксируя местоположение этого элемента. Позже эти ограничения расстояния могут быть отредактированы.
  • Горизонтальное расстояние: Фиксирует горизонтальное расстояние между двумя точками или конечными точками линии. Если выбран только один элемент, то расстояние устанавливается относительно начала координат.
  • Вертикальное расстояние: Фиксирует вертикальное расстояние между двумя точками или конечными точками линии. Если выбран только один элемент, то расстояние устанавливается относительно начала координат.
  • Расстояние: Задает размер выбранной линии, ограничивая ее длину, или задает расстояние между двумя точками, ограничивая по расстоянию между ними.
  • Радиус: Задает радиус выбранной дуги или круга, ограничивая его.
  • Диаметр: Задает диаметр выбранной дуги или окружности заданием ограничения радиуса.
  • Угол: Указать угол между двумя выбранными отрезками.

Особые ограничения

Инструменты ограничений

Для изменения степеней ограничений можно использовать следующие инструменты:

Инструменты эскизов

  • Симметрия: Копирует элемент эскиза симметрично выбранной линии.
  • Копия: Копирует элемент эскиза.
  • Перемещение: Перемещает выбранную геометрию, используя в качестве ссылки последнюю выбранную точку.

Инструменты эскизов для B-сплайн-ов

Sketcher visual

Obsolete tools

  • Замкнуть фигуру: Создает замкнутую фигуру, применяя ограничение совпадения к конечным точкам. Данный инструмент устарел, и не будет поддерживаться в будущих релизах (version 1.0 and above).
  • Соединить ребра: Соединяет элементы эскиза применяя ограничение совпадения к конечным точкам. Данный инструмент устарел, и не будет поддерживаться в будущих релизах (version 1.0 and above).

Настройки

Оптимальные решения

Каждый пользователь САПР со временем вырабатывает свой собственный способ работы, но есть несколько полезных общих принципов, которым нужно следовать.

  • Набором простых эскизов управлять легче, чем одним сложным. Например, первый эскиз может быть создан для применения 3D операции (такой как выдавливание или вращение), а второй может содержать отверстия или вырезы. Некоторые детали могут быть опущены, чтобы позднее быть реализованными 3D-операциями. Вы можете избегать скруглений в эскизе, если их слишком много, и добавить их позднее 3D-операцией.
  • Всегда создавайте замкнутый контур, иначе из эскиза не получится создать твердое тело, а только набор открытых граней. Если вы не хотите, чтобы некоторые элементы были включены в создание твердого тела, включите их в состав вспомогательных элементов конструкции с помощью инструмента Вспомогательный режим.
  • Используйте функцию Авто Ограничения, чтобы уменьшить количество ограничений, которые вам нужно будет добавить вручную.
  • Как правило, сначала используются геометрические ограничения, затем размерные ограничения, последним и заблокировав эскиз. Но помните: правила созданы для того, чтобы их нарушать. Если вам трудно манипулировать эскизом, может быть полезно сначала ограничить несколько объектов, прежде чем закончить свой контур.
  • Если возможно, отцентрируйте свой эскиз в начале координат (0,0) с ограничением блокировки. Если ваш эскиз не симметричен, расположите одну из его точек в начале координат или выберите красивые круглые числа для расстояний блокировки. В версии 0.12 внешние ограничения (ограничение эскиза существующей 3D-геометрией, такой как ребра или другие эскизы) не реализованы. Это означает, что для размещения геометрии следующих эскизов на вашем первом эскизе вам необходимо вручную установить расстояния относительно вашего первого эскиза. Ограничение блокировки (25,75) из начала координат легче запомнить, чем (23.47,73.02).
  • Если у вас есть выбор между ограничением Расстояния и ограничением Горизонтального или Вертикального расстояния, предпочтите двое последних. Ограничения горизонтального и вертикального расстояния менее затратны в плане вычисления.
  • В общем, лучше всего использовать следующие ограничения: Горизонталь и Вертикаль; Горизонтальное и Вертикальное расстояние; Совпадение Точка к Точке. Если возможно, ограничьте использование следующих: Расстояние; Касательная; Точка на Объекте; Симметричность.
  • Если вы сомневаетесь в достоверности эскиза после его завершения (некоторые элементы все равно подсвечиваются зелёными цветом), закройте диалоговое окно Sketcher, переключитесь на верстак Part и запустите инструмент Проверка геометрии.

Уроки

Программирование

Страница программирование в Sketcher содержит в себе примеры создания различных ограничений через скрипты Python.

Examples

For some ideas of what can be achieved with Sketcher tools, have a look at: Sketcher examples.