Atelier Sketcher

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Icône de l'atelier Sketcher

Introduction

Avec l' atelier Sketcher de FreeCAD, il est possible de créer des esquisses en 2D destinées à être utilisées dans d'autres ateliers. Les esquisses 2D sont le point de départ de nombreux modèles de CAO. Elles définissent généralement les profils et les trajectoires des opérations permettant de créer des formes en 3D. Un modèle peut dépendre de plusieurs esquisses pour sa forme finale.

Avec les opérations booléennes définies dans l' atelier Part, l'atelier Sketcher, ou "Sketcher" en abrégé, constitue la base de la méthode de construction de solides conception 3D solide (CSG en anglais). Avec atelier PartDesign, elle constitue également la base de la méthodologie de fonctions pour la création de solides. Mais de nombreux autres ateliers utilisent également des esquisses.

L'atelier Sketcher comporte des contraintes, permettant aux formes 2D de suivre des définitions géométriques précises en termes de longueur, d'angles et de relations (horizontalité, verticalité, perpendicularité, etc.). Un solveur de contraintes calcule l'étendue contrainte de la géométrie 2D et permet une exploration interactive des degrés de liberté de l'esquisse.

Sketcher n'est pas destiné à produire des plans en 2D. Une fois que les esquisses sont utilisées pour générer un élément solide, elles sont automatiquement masquées et les contraintes ne sont visibles qu'en mode d'édition d'esquisse. Si vous avez uniquement besoin de produire des vues 2D pour l'impression et que vous ne souhaitez pas créer de modèles 3D, consultez l'atelier Draft.

Une esquisse pleinement contrainte.‎

Contraintes

Les contraintes sont utilisées pour limiter les degrés de liberté d'un objet. Par exemple, une ligne sans contrainte a 4 degrés de liberté (abréviation française "DDL" et anglaise "DoF") : elle peut être déplacée horizontalement ou verticalement, étirée, subir une rotation.

L'application d'une contrainte horizontale ou verticale, ou une contrainte d'angle (par rapport à une autre ligne ou à l'un des axes), limite la capacité de rotation, la laissant ainsi avec 3 degrés de liberté.
Le verrouillage d'un de ses points par rapport à l'origine va encore supprimer 2 degrés de liberté.
Et, l'application d'une contrainte de dimension va supprimer le dernier degré de liberté. La ligne est alors considérée comme entièrement contrainte.

Les objets peuvent être contraints les uns par rapport aux autres. Deux lignes peuvent être reliées par l'un de leurs points grâce à la contrainte de coïncidence des points. Un angle peut être défini entre elles ou elles peuvent être perpendiculaires. Une ligne peut être tangente à un arc ou à un cercle, etc. Une esquisse complexe comportant plusieurs objets peut avoir un certain nombre de solutions différentes, et le fait de la rendre entièrement contrainte peut signifier qu'une seule de ces possibles solutions a été atteinte sur la base des contraintes appliquées.

Il existe deux types de contraintes : géométriques et dimensionnelles. Elles sont détaillées dans la section Les outils ci-dessous.

Contraintes pilotantes vs de référence

Modifier les contraintes

Lorsqu'une contrainte pilotante est créée, et si la préférence Demander la valeur après la création d'une contrainte de dimension est sélectionnée (par défaut), une boîte de dialogue s'ouvre pour modifier sa valeur.

Sketcher_Edit_Constraint.png

Vous pouvez saisir une valeur numérique ou une expression, et il est possible de nommer la contrainte pour faciliter son utilisation dans d'autres expressions. Vous pouvez également cocher la case Référence pour faire basculer la contrainte en mode référence.

Pour modifier la valeur d'une contrainte existante de dimension, procédez comme suit :

  • Double-cliquez sur la valeur de la contrainte dans la vue 3D.
  • Double-cliquez sur la contrainte dans la boîte de dialogue.
  • Cliquez avec le bouton droit de la souris sur la contrainte dans la boîte de dialogue de l'esquisse et sélectionnez l'option Changer la valeur du menu contextuel.

Repositionner les contraintes

Les contraintes peuvent être repositionnées dans la vue 3D en les faisant glisser. Maintenez le bouton gauche de la souris enfoncé sur la valeur de la contrainte et déplacez la souris.

Esquisses de profil

Pour créer une esquisse qui peut être utilisée comme profil pour générer des solides, certaines règles doivent être respectées :

  • L'esquisse ne doit contenir que des contours fermés. Les espaces entre les extrémités, aussi petits soient-ils, ne sont pas autorisés.
  • Les contours peuvent être imbriqués pour créer des vides, mais ils ne doivent pas s'auto-intersecter ou croiser d'autres contours.
  • Les contours ne peuvent pas partager d'arêtes avec d'autres contours. Les arêtes en double doivent être évitées.
  • Les connexions en T, c'est-à-dire plus de deux arêtes partageant un point commun ou un point touchant une arête, ne sont pas autorisées.

Ces règles ne s'appliquent pas à la géométrie de construction (couleur bleue par défaut), qui n'est pas affichée en dehors du mode édition, ou si l'esquisse est utilisée à d'autres fins. D'autres restrictions peuvent s'appliquer en fonction de l'atelier et de l'outil qui utilisera l'esquisse de profil.

Aides au dessin

L'atelier Sketcher dispose de plusieurs aides au dessin et d'autres fonctions qui peuvent aider à créer des géométries et à appliquer des contraintes.

Modes continus

Il existe deux modes continus : Création de géométrie en mode continu et Création de contraintes en mode continu. Si ces modes sont cochés (par défaut) dans les préférences, les outils associés redémarreront après avoir été arrêtés. Pour quitter un outil en mode continu, appuyez sur Échap ou sur le bouton droit de la souris. Cette opération doit être répétée si un outil géométrique continu a déjà été saisi. Vous pouvez également quitter un outil continu en démarrant un autre outil de création de géométrie ou de contrainte. Notez qu'en appuyant sur Échap, si aucun outil n'est actif, vous quitterez le mode d'édition d'esquisse. Décochez la préférence Échap permet de quitter l'esquisse en édition si vous appuyez souvent par inadvertance sur Échap trop de fois.

Contraintes automatiques

Dans les esquisses pour lesquelles la case Contraintes automatiques est cochée (par défaut), plusieurs contraintes sont appliquées automatiquement au survol du curseur (leurs symboles sont affichés à côté du curseur avant d'être appliqués). Il s'agit d'un paramètre par esquisse qui peut être modifié dans la boîte de dialogue de l'esquisse ou en modifiant la propriété VueAutoconstraints de l'esquisse. Les contraintes suivantes sont appliquées automatiquement :

Aimantation

introduit dans la version 0.21

Il est possible d'aimanter aux lignes de la grille et aux intersections de la grille, aux arêtes de géométrie et aux points médians des segments et des arcs, ainsi que sur certains angles. Veuillez noter que l'aimantation ne produit pas de contraintes en soi. Par exemple, ce n'est que si Contraintes automatiques est activée que l'aimantation à une arête produira une contrainte Point sur objet. Mais le simple fait de choisir un point sur l'arête aurait le même résultat.

Paramètres d'affichage

introduit dans la version 0.22

Selon l'option sélectionnée dans les préférences, seuls les paramètres d'affichage de dimension ou les paramètres d'affichage de dimension et de position peuvent être activés. Les paramètres de position permettent de saisir des coordonnées exactes, par exemple le centre d'un cercle ou le point de départ d'une ligne. Les paramètres de dimension permettent de saisir des dimensions exactes, par exemple le rayon d'un cercle ou la longueur et l'angle d'une ligne. Les paramètres d'affichage ne sont pas disponibles pour tous les outils.

Détermination du point central d'un cercle avec les paramètres de position activés

Détermination du rayon d'un cercle avec les paramètres de dimension activés

Si des valeurs sont saisies et confirmées en appuyant sur Entrée ou Tabulation, les contraintes correspondantes sont ajoutées automatiquement. Si deux paramètres sont affichés en même temps, par exemple les coordonnées X et Y d'un point, il est possible de saisir une valeur et de choisir un point pour définir l'autre. En fonction de l'objet, des contraintes supplémentaires peuvent être nécessaires pour le contraindre complètement. Les contraintes résultant des paramètres d'affichage sont prioritaires sur celles qui peuvent résulter des contraintes automatiques.

Arc créé en saisissant tous les paramètres d'affichage avec les contraintes créées automatiquement qui en résultent

Coordinate display

Si la préférence Afficher les coordonnées à côté du curseur lors de l'édition est cochée (par défaut), les paramètres de l'outil géométrique en cours (coordonnées, rayon ou longueur et angle) sont affichés à côté du curseur. Cette option est désactivée lorsque les paramètres d'affichage sont affichés.

Sélection

Pas besoin de Ctrl, mais... Sélectionnez dans la boîte de dialogue de Sketcher...

Sélection par boîte

Sélection de la géométrie connectée

Copier, couper et coller

introduit dans la version 0.22

Les raccourcis clavier standard peuvent être utilisés pour copier, Ctrl+C, couper, Ctrl+X, et coller, Ctrl+V, la géométrie sélectionnée, y compris les contraintes associées. Mais ces outils sont également disponibles dans le menu Esquisse → Outils d'esquisse. Ils peuvent être utilisés au sein d'une même esquisse, mais aussi entre différentes esquisses ou instances distinctes de FreeCAD. Comme les données sont copiées dans le presse-papiers sous forme de code Python, elles peuvent également être utilisées d'autres manières (par exemple, partagées sur le forum).

Les outils

Les outils de l'atelier Sketcher se trouvent dans le menu Esquisse et/ou dans plusieurs barres d'outils. introduit dans la version 0.21 : la majorité des barres d'outils de Sketcher ne s'affichent que lorsqu'une esquisse est en mode édition. La seule exception est la barre d'outils de Sketcher est la seule à s'afficher si aucune esquisse n'est en mode édition.

introduit dans la version 0.21 : si une esquisse est en mode édition, la barre d'outils Structure est cachée car aucun de ses outils ne peut être utilisé.

Généralités

Barre d'outils de Sketcher

  • Valider une esquisse... : analyse et répare une esquisse qui n'est plus modifiable, dont les contraintes ne sont pas valides ou auxquelles il manque des contraintes coïncidentes.
  • Esquisse miroir : crée une esquisse miroir selon l'axe X, l'axe Y ou l'origine.

Barre d'outils du mode édition de Sketcher

  • Vue de l'esquisse : définit l'affichage de l'objet perpendiculairement au plan de l'esquisse.
  • Vue de section : crée un plan de section qui masque temporairement toute matière devant le plan d’esquisse.

Barre d'outils des outils d'édition de Sketcher

Autres

  • Arrêt de l'opération : en mode édition, arrêter l'opération en cours, qu'il s'agisse de dessiner, de définir des contraintes, etc.

Géométries d'esquisse

Ces outils permettent de créer des objets.

  • Point : dessine un point.
  • Ligne : dessine une ligne entre 2 points. Les lignes sont considérées comme infinies par certaines contraintes.
  • Créer un arc :
  • Arc : dessine un segment d'arc à partir du centre, rayon, angle de départ et angle d'arrivée.
  • Arc par 3 points : dessine un arc de cercle entre deux points d'extrémité et un troisième point pour la circonférence.
  • Créer un cercle :
  • Cercle : dessine un cercle à partir de son centre et du rayon.
  • Créer une conique :
  • Ellipse par son centre : dessine une ellipse à partir du centre, d'un point sur le grand rayon et d'un point sur le petit rayon.
  • Ellipse par 3 points : dessine une ellipse à partir du grand diametre (2 points) et d'un point sur le petit rayon.
  • Arc d'ellipse : dessine une ellipse à partir du centre, d'un point sur le grand rayon, avec un point de départ et un point d'arrivée.
  • B-spline :
  • B-spline simple : dessine une courbe B-spline par ses points de contrôle.
  • B-spline périodique : dessine une courbe B-spline périodique (fermée) par ses points de contrôle.
  • Polyligne : dessine une ligne composée de plusieurs segments connectés entre eux. Appuyer sur la touche M pendant que la commande est active active/désactive entre plusieurs modes de polylignes.
  • Créer un rectangle :
  • Rectangle : dessine un rectangle à partir de 2 points opposés.
  • Créer un polygone régulier :
  • Carré : dessine un carré inscrit dans un cercle.
  • Pentagone : dessine un pentagone régulier inscrit dans un cercle.
  • Hexagone : dessine un hexagone régulier inscrit dans un cercle.
  • Heptagone : dessine un heptagone régulier inscrit dans un cercle.
  • Octogone : dessine un octogone régulier inscrit dans un cercle.
  • Polygone régulier : dessine un polygone régulier en sélectionnant le nombre de côtés et en choisissant deux points: le centre et un coin.
  • Créer un contour oblong :
  • Contour oblong : dessine un ovale en sélectionnant le centre d'un demi-cercle et une extrémité de l'autre demi-cercle.
  • Créer un congé :
  • Congé : crée un congé entre deux lignes non parallèles.
  • Chamfer: Creates a chamfer between two non-parallel edges.
  • Ajuster une arête :
  • Ajuster : ajuste une ligne, un cercle ou un arc par rapport à l'emplacement du clic.
  • Prolonger : prolonge une ligne ou un arc jusqu'à une limite définie par un arc, une ellipse, un arc d'ellipse ou un point dans l'espace.
  • Copie carbone : copie la géométrie contenue dans une autre esquisse.
  • Géométrie de construction : active/désactive les éléments vers/depuis le mode Construction. Les géométries de construction sont représentées en bleu, et ne sont pas prises en compte en dehors du mode d'édition de l'esquisse.

Contraintes d'esquisse

Les contraintes sont utilisées pour définir des règles entre les éléments d'esquisse et pour verrouiller l'esquisse le long des axes vertical et horizontal. Certaines contraintes requièrent l'utilisation de contraintes d'assistance.

  • Coïncidence : affecte un point à (coïncider avec) un ou plusieurs autres points. Elle agit comme une contrainte concentrique si deux ou plusieurs cercles, arcs, ellipses ou arcs d'ellipses sont sélectionnés.
  • Point sur objet : fixe un point sur un autre objet tel qu'une ligne, un arc ou un axe.
  • Contrainte horizontale/verticale :
  • Horizontal : crée une contrainte d'horizontalité sur les lignes ou segments de polylignes sélectionnés. Il est possible de sélectionner plus d'un objet avant d'appliquer cette contrainte.
  • Vertical : crée une contrainte de verticalité sur les lignes ou segments de polylignes sélectionnés. Il est possible de sélectionner plus d'un objet avant d'appliquer cette contrainte.
  • Parallèle : contraint deux ou plusieurs lignes parallèles les unes aux autres.
  • Perpendiculaire : contraint deux lignes perpendiculaires l'une à l'autre, ou contraint une ligne perpendiculaire à l'extrémité d'un arc.
  • Tangente : crée une contrainte de tangence entre deux éléments sélectionnés, ou de colinéarité entre deux lignes. Un segment de ligne ne doit pas nécessairement se trouver directement sur un arc ou un cercle pour être contraint de manière tangente à cet arc ou ce cercle.
  • Égalité : contraint deux entités sélectionnées à être égales l'une à l'autre. Si elle est utilisée sur des cercles ou des arcs, leurs rayons seront égaux.
  • Symétrie : contraint deux points symétriquement autour d'une ligne, ou contraint les deux premiers points sélectionnés symétriquement autour d'un troisième point sélectionné.
  • Blocage : empêche une arête de se déplacer, empêche ses sommets de changer de position. La fonction est particulièrement utile pour fixer la position des B-Splines. Voir le sujet du forum Block Constraint.
  • Contraintes de dimension :
  • Distance horizontale : fixe la distance horizontale entre deux points ou extrémités de ligne. Si un seul élément est sélectionné, la distance sera relative à l'origine.
  • Distance verticale : fixe la distance verticale entre deux points ou extrémités de ligne. Si un seul élément est sélectionné, la distance sera relative à l'origine.
  • Distance : définit la longueur d'une ligne, la distance perpendiculaire entre un point et une ligne, la distance entre deux points ou, introduit dans la version 0.21, la distance entre les bords de deux cercles.
  • Rayon ou poids : définit le rayon d'un arc ou d'un cercle ou le poids d'un pôle d'une B-spline.
  • Diamètre : définit le diamètre d'un arc ou d'un cercle.
  • Angle : crée une contrainte d'angle interne entre deux lignes sélectionnées.
  • Fixe : contraint l'élément sélectionné en définissant des distances verticales et horizontales par rapport à l'origine, verrouillant ainsi l'emplacement de cet élément. Ces contraintes dimensionnelles peuvent être éditées par la suite.

Contraintes spéciales

  • Contrainte de réfraction : contraint deux lignes à respecter une loi de réfraction simulant la trajectoire de la lumière à travers une interface.

Outils de contrainte

Les outils suivants peuvent être utilisés pour modifier l'effet des contraintes:

  • Contraintes pilotantes : active/désactive la barre d'outils des contraintes pilotantes vers/depuis le mode piloté.

Outils d'esquisse

  • Géométrie interne : recrée la géométrie interne manquante/supprimée d'une ellipse sélectionnée, d'un arc d'ellipse/hyperbole/parabole ou d'une B-spline.

Pivoter/dupliquer : fait pivoter et permet de copier (pour créer des motifs polaires) les géométries sélectionnées. introduit dans la version 0.22

  • Symétriser : crée une copie symétrique par rapport à une ligne donnée.

Outils d'esquisse des B-splines

Affichage

  • Espace virtuel : permet de masquer toutes les contraintes d'une esquisse et de les rendre à nouveau visibles.
  • Peigne de courbure : affiche ou masque l'affichage du peigne de courbure d'une B-spline.

Outils obsolète

  • Cloner : clone un élément de l'esquisse.
  • Fermer la forme : ferme une forme en appliquant des contraintes coïncidentes aux points d'arrivée. Non disponible dans la (version 0.21 et suivantes).
  • Congé avec contrainte : crée un congé entre deux lignes non parallèles tout en préservant leur intersection (virtuelle).
  • Connecter les côtés : connecte les éléments de l'esquisse en appliquant des contraintes de coïncidence aux points d'arrivée. Non disponible dans la (version 0.21 et suivantes).
  • Copier : copie un élément de l'esquisse.
  • Déplacer : déplace la géométrie sélectionnée en prenant comme référence le dernier point sélectionné.

Préférences

Bonnes pratiques

Chaque utilisateur de DAO développe sa propre philosophie au cours de son travail, mais il y a quelques principes généraux utiles à suivre.

  • Une série d'esquisses simples est plus facile à gérer qu'une seule esquisse complexe. Par exemple, une première esquisse peut être créée pour l'élément 3D de base (un tampon ou une rotation), tandis qu'une deuxième peut contenir des trous ou des découpes (poches). Certains détails peuvent être laissés de côté, pour être réalisés ultérieurement en tant qu'éléments 3D. Vous pouvez choisir d'éviter les congés dans votre esquisse s'il y en a trop, et les ajouter en tant qu'élément 3D.
  • Créez toujours un profil fermé, sinon votre esquisse ne produira pas un solide, mais plutôt un ensemble de faces ouvertes. Si vous ne souhaitez pas que certains objets soient inclus dans la création du solide, transformez-les en éléments de construction avec l'outil Mode de construction.
  • Utilisez la fonction de contraintes automatiques pour limiter le nombre de contraintes que vous devrez ajouter manuellement.
  • En règle générale, appliquez d'abord les contraintes géométriques, puis les contraintes dimensionnelles, et verrouillez votre esquisse en dernier. Mais n'oubliez pas : les règles sont faites pour être transgressées. Si vous avez du mal à manipuler votre esquisse, il peut être utile de contraindre quelques objets avant de compléter votre profil.
  • Si possible, centrez votre esquisse par rapport à l'origine (0,0) avec la contrainte de verrouillage. Si votre esquisse n'est pas symétrique, localisez l'un de ses points par rapport à l'origine ou choisissez de jolis chiffres ronds pour les distances de verrouillage.
  • Si vous avez la possibilité de choisir entre la contrainte de longueur et les contraintes de distance horizontale ou verticale, préférez ces dernières. Les contraintes de distance horizontale et verticale sont moins coûteuses en termes de calcul.
  • En général, les meilleures contraintes à utiliser sont : Contraintes horizontales et verticales ; Contraintes de longueur horizontales et verticales ; Tangence point à point. Si possible, limitez l'utilisation de ces contraintes : la contrainte générale de longueur ; la tangence bord à bord ; la contrainte de fixation du point sur une ligne ; la contrainte de symétrie.
  • Si vous avez des doutes sur la validité d'une esquisse une fois qu'elle est terminée (les caractéristiques deviennent vertes), fermez la boîte de dialogue Sketcher, passez à l' atelier Part et exécutez Part Vérifier la géométrie.

Tutoriels

Script

La page Sketcher : Écrire des scripts contient des exemples sur la façon de créer des contraintes à partir de scripts Python.

Exemples

Pour avoir une idée de ce qui peut être réalisé avec les outils de Sketcher, jetez un coup d'œil aux Sketcher Exemples :