Bancada de trabalho Sketcher

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Ícone da Sketcher workbench

Introdução

A bancada de trabalho Sketcher Workbench do FreeCAD é usada para criar geometrias 2D destinadas ao uso na PartDesign Workbench, Arch Workbench, e outras bancadas de trabalho. Geralmente, um desenho 2D é considerado o ponto de partida para a maioria dos modelos CAD, pois um esboço 2D pode ser "extrudado" para criar uma forma 3D; outros esboços 2D podem ser usados para criar outros recursos como bolsos, saliências ou extrusões no topo das formas 3D previamente construídas. Junto com as operações booleanas definidas na Part Workbench, o Sketcher forma a base do método de Geometria Sólida Construtiva (constructive solid geometry - CSG) de construção de sólidos. Além disso, junto com as operações da PartDesign Workbench, o Sketcher também forma a base da metodologia de edição de recursos de criação de sólidos (feature editing).

A bancada do Sketcher apresenta restrições ("constraints"), permitindo que formas 2D sigam definições geométricas precisas em termos de comprimento, ângulos e relações (horizontalidade, verticalidade, perpendicularidade, etc.). Um solucionador de restrições calcula a extensão do efeito das restrições sobre a geometria 2D e permite a exploração interativa dos graus de liberdade do esboço.

Um esboço básico totalmente restrito

Noções Básicas de Esboçagem por Restrições

Para explicar como o Sketcher funciona, pode ser útil compará-lo com a forma "tradicional" de desenho.

Desenho Tradicional

A forma tradicional de elaboração do CAD é herdada da antiga prancheta de desenho. As vistas ortogonais (2D) são desenhadas manualmente e destinadas à produção de desenhos técnicos (também conhecidos como plantas). Os objetos são desenhados precisamente no tamanho ou dimensão/cota pretendidos. Se você deseja desenhar uma linha horizontal de 100 mm de comprimento começando em (0,0), ative a ferramenta de linha, clique na tela ou insira as coordenadas (0,0) para o primeiro ponto e, em seguida, dê um segundo clique ou insira as coordenadas do segundo ponto em (100,0). Você também pode traçar sua linha em uma posição qualquer e movê-la depois. Quando terminar de desenhar as geometrias, basta adicionar as cotas.

Esboçagem por Restrições

O Sketcher afasta-se dessa lógica. Os objetos não precisam ser desenhados exatamente como se pretende, porque eles serão definidos posteriormente por restrições. Os objetos podem ser desenhados livremente e, desde que ainda não tenham restrições, podem ser modificados. Na verdade, eles estão "flutuando" e podem ser movidos, esticados, girados, redimensionados e assim por diante. Isso proporciona grande flexibilidade no processo de design.

O Que São Restrições?

Em vez de cotas, restrições são usadas para limitar os graus de liberdade de um objeto. Por exemplo, uma linha sem restrições tem 4 graus de liberdade - (em inglês, Degrees Of Freedom - abreviado como " DOF "): ela pode ser movida horizontal e verticalmente, pode ser estendida/encurtada, e pode ser rotacionada.

Aplicar uma restrição horizontal ou vertical, ou uma restrição angular (em relação a outra linha ou a um dos eixos), limitará sua capacidade de rotação, deixando-a com 3 graus de liberdade. Travar um de seus pontos em relação à origem removerá outros 2 graus de liberdade, e a aplicação de uma restrição de tamanho (dimensão) removerá o último grau de liberdade. A linha é então considerada totalmente restrita.

Vários objetos podem ser restringidos entre si. Duas linhas podem ser unidas por meio de um de seus pontos com a restrição de ponto coincidente. Um ângulo pode ser definido entre elas, ou elas podem ser postas como perpendiculares. Uma linha pode ser tangente a um arco ou círculo e assim por diante. Um esboço complexo com vários objetos terá uma série de soluções diferentes e torná-lo totalmente restrito significa que apenas uma dessas soluções possíveis foi alcançada com base nas restrições aplicadas.

Existem dois tipos de restrições: geométricas e dimensionais. Eles são detalhados na seção 'As Ferramentas' abaixo.

Para que o Sketcher não serve

O Sketcher não se destina à produção de plantas 2D. Depois que os esboços são usados para gerar um sólido, eles são automaticamente ocultados. As restrições são visíveis apenas no modo de edição de esboço.

Se você só precisa produzir visualizações 2D para impressão e não deseja criar modelos 3D, verifique a Draft workbench. Ao contrário dos elementos do Sketcher, os objetos Draft não usam restrições; estes são formas simples definidas no momento da sua criação. Tanto o Draft quanto o Sketcher podem ser usados para desenho de geometria 2D e criação de sólidos 3D, embora suas preferências de uso sejam diferentes; o Sketcher é normalmente usado junto com as bancadas Part e PartDesign para criar sólidos; Draft é normalmente usado para desenhos planos simples sobre uma grade, como ao desenhar uma planta baixa arquitetônica; nessas situações, o Draft é usado principalmente em conjunto com a Arch Workbench. A ferramenta Draft2Sketch converte um objeto Draft em um objeto Sketch e vice-versa; muitas ferramentas que requerem um elemento 2D como entrada funcionam com qualquer desses objetos, já que uma conversão interna é feita automaticamente.

Fluxo de Trabalho da Esboçagem

Um esboço é sempre bidimensional (2D). Para criar um sólido, um esboço 2D de uma única área fechada é criado e, a seguir, preenchido ou revolvido para adicionar a 3ª dimensão, criando um sólido 3D a partir do esboço 2D.

Se um esboço tem segmentos que se cruzam, lugares onde um ponto não está diretamente em um segmento, ou lugares onde há lacunas entre as extremidades de segmentos adjacentes, as ferramentas Pad ou Revolution não criarão um sólido. Às vezes, um esboço que contém linhas que se cruzam funcionará para uma operação simples, como Pad, mas operações posteriores como Linear Pattern falharão. É melhor evitar cruzar linhas. A exceção a esta regra é que ela não se aplica à geometria de construção (azul).

Dentro da área fechada, podemos ter áreas menores não sobrepostas. Eles se tornarão vazios quando o sólido 3D for criado.

Depois que um esboço está totalmente restrito, seu contorno ficará verde; a geometria de construção permanecerá azul. Neste ponto, ele é considerado "acabado" e adequado para uso na criação de um sólido 3D. No entanto, uma vez que a caixa de diálogo do esboço é fechada, pode valer a pena acessar a Part Workbench e executar o botão Check geometry para garantir que não haja partes no esboço que possam causar problemas posteriores.

As Ferramentas

As ferramentas da bancada Sketcher estão todas localizadas no menu Sketch que aparece quando você carrega a bancada.

Gerais

  • New sketch: Cria um novo esboço em uma face ou plano selecionado. Se nenhuma face estiver selecionada enquanto esta ferramenta é executada, o usuário é solicitado a selecionar um plano em uma janela pop-up.
  • View sketch: Configura a vista do modelo como perpendicular ao plano do esboço.
  • Stop operation: Quando no modo de edição, para a operação atual, seja desenho, configuração de restrições, etc.

Geometrias do Sketcher

Estas são ferramentas para criar objetos.

  • Point: Desenha um ponto.
  • Line: Desenha um segmento de reta entre 2 pontos. As linhas são infinitas em relação a certas restrições.
  • Create an arc: Este é um menu de ícones na barra de ferramentas do Sketcher, contendo os seguintes comandos:
  • Arc: Desenha um segmento de arco a partir do centro, raio, ângulo inicial e ângulo final.
  • Arc by 3 points: Desenha um segmento de arco a partir dos dois pontos finais e outro ponto na circunferência.
  • Create a circle: Este é um menu de ícones na barra de ferramentas do Sketcher, contendo os seguintes comandos:
  • Circle: Desenha um círculo a partir do centro e do raio.
  • Polyline (multiple-point line): Desenha uma linha composta de vários segmentos de linha. Pressionar a tecla M enquanto se desenha uma polilinha alterna entre os diferentes modos de polilinha.
  • Rectangle: Desenha um retângulo a partir de dois vértices opostos.
  • Create regular polygon: Este é um menu de ícones na barra de ferramentas do Sketcher, contendo os seguintes comandos:
  • Create Regular Polygon : Desenha um polígono regular selecionando o número de lados e escolhendo dois pontos: o centro e um canto.
  • Slot: Desenha uma forma oval selecionando o centro de um semicírculo e a extremidade do outro semicírculo.
  • Fillet: Faz um filete entre duas linhas unidas em um ponto. Selecione as duas linhas ou clique no ponto de canto e ative a ferramenta.
  • Trimming: Corta uma linha, círculo ou arco em relação ao ponto clicado.
  • Construction Mode: Alterna a geometria do esboço de/para o modo de construção. A geometria de construção é mostrada em azul e é descartada fora do modo de edição do esboço.

Restrições do Sketcher

As restrições são usadas para definir comprimentos, definir regras entre os elementos do esboço e para bloquear o esboço ao longo dos eixos vertical e horizontal. Algumas restrições requerem o uso de Helper constraints.

Restrições Geométricas

Tais restrições não estão associadas a dados numéricos.

  • Coincident: Afixa um ponto em (coincidente com) um ou mais outros pontos.
  • Point On Object: Afixa um ponto em outro objeto, como uma linha, arco ou eixo.
  • Vertical: Restringe as linhas selecionadas ou elementos de polilinha a uma orientação vertical verdadeira. Mais de um objeto pode ser selecionado antes de aplicar esta restrição.
  • Horizontal: Restringe as linhas selecionadas ou elementos de polilinha a uma orientação horizontal verdadeira. Mais de um objeto pode ser selecionado antes de aplicar esta restrição.
  • Parallel: Restringe duas ou mais linhas, fazendo-as paralelas entre si.
  • Perpendicular: Restringe duas linhas, fazendo-as perpendiculares uma à outra, ou restringe uma linha perpendicular à extremidade de um arco.
  • Tangent: Cria uma restrição tangente entre duas entidades selecionadas ou uma restrição colinear entre dois segmentos de linha. Um segmento de linha não precisa estar diretamente sobre um arco ou círculo para ser restrito tangente a esse arco ou círculo.
  • Equal: Restringe duas entidades selecionadas, fazendo-as iguais uma à outra. Se usado em círculos ou arcos, seus raios resultarão iguais.
  • Symmetric: Restringe dois pontos simetricamente em relação a uma linha, ou restringe os dois primeiros pontos selecionados simetricamente em relação a um terceiro ponto selecionado.
  • Block: Impede que uma aresta se mova, ou seja, impede que seus vértices mudem suas posições atuais. Deve ser particularmente útil para corrigir a posição de B-Splines. Veja o tópico Block Constraint no fórum. introduced in version 0.17

Restrições Dimensionais

Estas são restrições associadas a dados numéricos, para os quais você pode usar expressões. Os dados podem ser retirados de uma planilha.

  • Lock: Restringe o item selecionado definindo distâncias verticais e horizontais em relação à origem, travando assim a localização desse item. Essas distâncias podem ser editadas posteriormente.
  • Horizontal distance: Fixa a distância horizontal entre dois pontos quaisquer, ou pontos extremos de uma linha. Se apenas um item for selecionado, a distância é definida para a origem.
  • Vertical distance: Fixa a distância vertical entre dois pontos quaisquer, ou pontos extremos de uma linha. Se apenas um item for selecionado, a distância é definida para a origem.
  • Distance: Define a distância de uma linha selecionada, restringindo seu comprimento, ou define a distância entre dois pontos quaisquer, restringindo-a.
  • Radius: Define e restringe o raio de um arco ou círculo selecionado.
  • Diameter: Define o diâmetro de um arco ou círculo selecionado, restringindo o raio.
  • Angle: Define o ângulo interno entre duas linhas selecionadas.

Restrições Especiais

Ferramentas de Restrição

As seguintes ferramentas podem ser usadas para modificar o efeito das restrições:

Ferramentas do Sketcher

  • Show/Hide internal geometry: Recria o que falta ou deleta geometria interna desnecessária em uma elipse, arco de elipse, hipérbole, parábola ou B-spline.

Ferramentas de B-spline do Sketcher

Espaço Virtual do Sketcher

Preferences

Melhores Práticas

Cada usuário CAD desenvolve sua própria maneira de trabalhar ao longo do tempo, mas existem alguns princípios gerais úteis a seguir.

  • A series of simple sketches is easier to manage than a single complex one. For example, a first sketch can be created for the base 3D feature (either a pad or a revolve), while a second one can contain holes or cutouts (pockets). Some details can be left out, to be realized later on as 3D features. You can choose to avoid fillets in your sketch if there are too many, and add them as a 3D feature.
  • Always create a closed profile, or your sketch won't produce a solid, but rather a set of open faces. If you don't want some of the objects to be included in the solid creation, turn them to construction elements with the Construction Mode tool.
  • Use the auto constraints feature to limit the number of constraints you'll have to add manually.
  • As a general rule, apply geometric constraints first, then dimensional constraints, and lock your sketch last. But remember: rules are made to be broken. If you're having trouble manipulating your sketch, it may be useful to constrain a few objects first before completing your profile.
  • If possible, center your sketch to the origin (0,0) with the lock constraint. If your sketch is not symmetric, locate one of its points to the origin, or choose nice round numbers for the lock distances. In v0.12, external constraints (constraining the sketch to existing 3D geometry like edges or to other sketches) are not implemented. This means that to locate following sketches geometry to your first sketch, you'll need to set distances relative to your first sketch manually. A lock constraint of (25,75) from the origin is more easily remembered than (23.47,73.02).
  • If you have the possibility to choose between the Length constraint and the Horizontal or Vertical Distance constraints, prefer the latter. Horizontal and Vertical Distance constraints are computationally cheaper.
  • In general, the best constraints to use are: Horizontal and Vertical Constraints; Horizontal and Vertical Length Constraints; Point-to-Point Tangency. If possible, limit the use of these: the general Length Constraint; Edge-to-Edge Tangency; Fix Point Onto a Line Constraint; Symmetry Constraint.
  • If in doubt about the validity of a sketch once it is complete (features turn green), close the Sketcher dialog, switch to the Part Workbench and run Check geometry.

Tutoriais