Верстак Sketcher

From FreeCAD Documentation
Revision as of 12:47, 22 June 2022 by Hnkmaxim (talk | contribs)
Логотип верстака Sketcher

Введение

Верстак Sketcher FreeCAD, используется для создания 2D геометрии, предназначенной 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?

Вместо размеров Ограничения используются для ограничения степеней свободы объекта. Например, линия без ограничений имеет 4 степени свободы (по англ. Degrees Of Freedom сокпащенно "DOF"): её можно перемещать по горизонтали или вертикали, можно растягивать и поворачивать.

Применение горизонтального или вертикального ограничения или углового ограничения (относительно другой линии или одной из осей) ограничит ее способность к вращению, оставляя таким образом 3 степени свободы. Блокировка одной из ее точек относительно начала координат устранит еще 2 степени свободы. А применение ограничения размером удалит последнюю степень свободы. Линия будет считаться полностью ограниченной.

Между собой могут быть ограничены и несколько объектов. Две линии могут быть объединены ограничением в их точке совпадения. 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 нужны 2D виды только для печати, а не для создания 3D моделей, ознакомьтесь с верстаком Draft. В отличии от элементов Sketcher-а (эскизы), объекты верстака Draft не используют ограничения; они являются простыми формами, определенными в момент создания. Как Draft так и Sketcher могут быть использованы для рисования 2D-геометрии и создания 3D-тел, хотя их предпочтительное использование отличается; Sketcher обычно используется совместно с верстаками Part и PartDesign для создания твердых 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-а в объекты Sketch-ра, и наоборот; многие инструменты, для которых требуется ввод 2D-элементов, работают с любыми типоми объектов, поскольку внутреннее преобразование выполняется автоматически.

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 твердое 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 мы можем иметь 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.

Общие

  • 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.
  • Обзор эскиза: Установить вид модели перпендикулярно плоскости эскиза.
  • Обзор сечения: Создаёт плоскость сечения, которая временно скрывает любой объект перед плоскостью эскиза.
  • Отразить эскиз: Зеркально отразить эскиз вдоль оси x, оси y или относительно нормали.
  • Остановить операцию: В режиме редактирования остановить текущую операцию, будь то рисование, установка ограничений и т. д.

Геометрия эскиза

Это инструменты для создания объектов.

  • Линия: Рисует линию по двум точкам. Линии бесконечны относительно определенных ограничений.
  • Создать дугу: Данный элемент панели инструментов Sketcher, является меню и содержит следующие команды:
  • Дуга: Рисует сегмент дуги задав центр, радиус, начальный угол и конечный угол.
  • Дуга по 3 точкам: Рисует сегмент дуги по двум конечным точкам и точке на окружности.
  • Создать окружность: Данный элемент панели инструментов Sketcher, является меню и содержит следующие команды:
  • Треугольник: Рисует правильный треугольник, вписанный в круг вспомогательной геометрии.
  • Квадрат: Рисует правильный квадрат, вписанный в круг вспомогательной геометрии.
  • Пятиугольник: Рисует правильный пятиугольник, вписанный в круг вспомогательной геометрии.
  • Шестиугольник: Рисует правильный шестиугольник, вписанный в круг вспомогательной геометрии.
  • Семиугольник: Рисует правильный семиугольник, вписанный в круг вспомогательной геометрии.
  • Восьмиугольник: Рисует правильный восьмиугольник, вписанный в круг вспомогательной геометрии.
  • Паз: Рисует овал, выбрав центр одного полукруга и конечную точку другого полукруга.
  • Фаска: Создать фаску между двумя линиями, соединенными в одной точке. Выберите обе линии или нажмите на угловую точку, затем активируйте инструмент.
  • Обрезать: Обрезать линию, окружность или дугу до точки пересечения.
  • Продлить: Продлить линию или дугу до линии границы, дуги, эллипса, эллиптической дуги или точки в пространстве.
  • Вспомогательный режим: Переключить эскиз в режим вспомогательной геометрии. Вспомогательная геометрия показана синим цветом и скрывается вне режима редактирования эскиза.

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.

Геометрические ограничения

Эти ограничения не связаны с числовыми данными.

  • Совпадение: Прикрепляет точку к (Совпадает с) одной или нескольким другим точкам.
  • Точка на Объекте: Прикрепляет точку к другому объекту, такому как линия, дуга или ось.
  • Вертикаль: Ориентирует выбранные линии или полилинии вертикально и ограничить их. Перед применением этого ограничения можно выбрать более одного объекта.
  • Горизонталь: Ориентирует выбранные линии или полилинии горизонтально и ограничить их. Перед применением этого ограничения можно выбрать более одного объекта.
  • Перпендикулярность: Ограничивает две линии, перпендикулярные друг другу, или ограничить линию, перпендикулярную конечной точке дуги.
  • Касательная: Создает 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.
  • Заблокировать: 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.

Ограничения размерности

Ограничения данного вида, имеют поля с числовыми значениями, для которых вы можете использовать математические выражения. Данные также могут быть взяты из электронных таблиц.

  • 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.
  • Радиус/диаметр: Автоматический задает радиус/диаметр выбранной дуги или окружности (вес для полюса B-сплайна, диаметр для полного круга, радиус для дуги) представлено в версии 0.20
  • Внутренний угол: Задает внутренний угол между двумя выбранными линиями.

Особые ограничения

  • Закон Снелла: Ограничивает две линии подчиняя их закону преломления для имитации света, проходящего через поверхность.

Инструменты ограничений

Для изменения степеней ограничений можно использовать следующие инструменты:

Инструменты эскизов

  • Завершить фигуру: Создает замкнутую фигуру, применяя ограничение совпадения к конечным точкам.
  • Соединить ребра: Соединяет элементы эскиза применяя ограничение совпадения к конечным точкам.
  • 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

Виртуальное пространство эскиза

Настройки

Лучшие Приемы Работы

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 закрытый контур, иначе из эскиза не получится 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 эскиз по отношению к началу координат (0,0) с помощью фиксирующего ограничения. Если ваш эскиз не симметричный, расположите одну из его точек в начале координат или выберите хорошие круглые числа для фиксации расстояний. Начиная с версии v0.12 внешние ограничения (ограничивающие эскиз по отношению к существующей трехмерной геометрии, такой как ребра или другие эскизы) неприменимы. Это означает, что для размещения следующей геометрии эскиза по отношению к первому эскизу, вам необходимо вручную задать расстояния до первого эскиза. Фиксирующее ограничение (25,75) относительно начала координат легче запомнить, чем (23,47,73.02).
  • Если у вас есть выбор между ограничением Расстояния и ограничением Горизонтального или Вертикального расстояния, предпочтите последнее. Ограничения горизонтального и вертикального расстояния менее затратны в вычислительном отношении.
  • 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 (элементы становятся зелеными), 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.