Bancada de trabalho Sketcher

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Ícone da Sketcher workbench

Introdução

A bancada de trabalho bancada de trabalho Sketcher do FreeCAD é usada para criar Sketches 2D destinadas ao uso na bancada de trabalho PartDesign, bancada de trabalho Arch, 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 bancada de trabalho Part, 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 bancada de trabalho PartDesign, o Sketcher também forma a base da metodologia de edição de recursos de criação de sólidos .

Together with boolean operations defined in the Part Workbench, the Sketcher Workbench, or "The Sketcher" for short, forms the basis of the constructive solid geometry (CSG) method of building solids. Together with PartDesign Workbench operations, it also forms the basis of the feature editing methodology of creating solids. But many other workbenches use sketches as well.

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.

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.

Um esboço básico totalmente restrito

Constraints

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 'Ferramentas' abaixo.

Driving vs. reference constraints

Edit constraints

When a driving constraint is created, and if the Ask for value after creating a dimensional constraint preference is selected (default), a dialog opens to edit its value.

Sketcher_Edit_Constraint.png

You can enter a numerical value or an expression, and it is possible to name the constraint to facilitate its use in other expressions. You can also check the Reference checkbox to switch the constrain to reference mode.

To edit the value of an existing dimensional constraint do one of the following:

  • Double-click the constraint value in the 3D view.
  • Double-click the constraint in the Sketcher Dialog.
  • Right-click the constraint in the Sketcher Dialog and select the Change value option from the context menu.

Reposition constraints

Constraints can be repositioned in the 3D view by dragging. Hold down the left mouse button over the constraint value and move the mouse.

Profile sketches

To create a sketch that can be used as a profile for generating solids certain rules must be followed:

  • The sketch must contain only closed contours. Gaps between endpoints, however small, are not allowed.
  • Contours can be nested, to create voids, but should not self-intersect or intersect other contours.
  • Contours cannot share edges with other contours. Duplicate edges should be avoided.
  • T-connections, that is more than two edges sharing a common point, or a point touching an edge, are not allowed.

These rules do not apply to construction geometry (default color blue), which is not shown outside edit mode, or if the sketch is used for a different purpose. Depending on the workbench and the tool that will use the profile sketch, additional restrictions may apply.

Drawing aids

The Sketcher Workbench has several drawing aids and other features that can help when creating geometry and applying constraints.

Continue modes

There are two continue modes: Geometry creation "Continue Mode" and Constraint creation "Continue Mode". If these are checked (default) in the preferences, related tools will restart after finishing. To exit an continuous tool press Esc or the right mouse button. This must be repeated if a continuous geometry tool has already received input. You can also exit a continuous tool by starting another geometry or constraint creation tool. Note that pressing Esc if no tool is active will exit sketch edit mode. Uncheck the Esc can leave sketch edit mode preference if you often inadvertently press Esc too many times.

Auto constraints

In sketches that have Auto constraints checked (default) several constraints are applied automatically when hovering the cursor properly (their symbols are displayed next to the cursor before applying). This is a per-sketch setting that can be changed in the Sketcher Dialog or by changing the VistaAutoconstraints property of the sketch. The following constraints are applied automatically:

Snapping

introduced in version 0.21

It is possible to snap to grid lines and grid intersection, to edges of geometry and midpoints of lines and arcs, and to certain angles. Please note that snapping does not produce constraints in and of itself. For example, only if Auto constraints is switched on will snapping to an edge produce a Point on object constraint. But just picking a point on the edge would then have the same result.

On-View-Parameters

introduced in version 0.22

Depending on the selected option in the preferences only the dimensional On-View-Parameters or both the dimensional and the positional On-View-Parameters can be enabled. Positional parameters allow the input of exact coordinates, for example the center of a circle, or the start point of a line. Dimensional parameters allow the input of exact dimensions, for example the radius of a circle, or the length and angle of a line. On-View-Parameters are not available for all tools.

Determining the center point of a circle with the positional parameters enabled

Determining the radius of a circle with the dimensional parameters enabled

If values are entered and confirmed by pressing Enter or Tab, related constraints are added automatically. If two parameters are displayed at the same time, for example the X and Y coordinate of a point, it is possible to enter one value and pick a point to define the other. Depending on the object additional constraints may be required to fully constrain it. Constraints resulting from On-View-Parameters take precedence over those that may result from Auto constraints.

Arc created by entering all On-View-Parameters with resulting automatically created constraints

Coordinate display

If the Show coordinates beside cursor while editing preference is checked (default), the parameters of the current geometry tool (coordinates, radius, or length and angle) are displayed next to the cursor. This is deactivated while On-View-Parameters are shown.

Selection

No need for Ctrl, but... Select in Sketcher Dialog...

Box selection

Connected geometry selection

Copy, cut and paste

introduced in version 0.22

The standard keyboard shortcuts can be used to copy, Ctrl+C, cut, Ctrl+X, and paste, Ctrl+V, the currently selected Sketcher geometry including related constraints. But these tools are also available from the Sketch → Sketcher tools menu. They can be used within the same sketch but also between different sketches or separate instances of FreeCAD. Since the data is copied to the clipboard in the form of Python code, it can be used in other ways too (e.g. shared on the forum).

Ferramentas

As ferramentas do Sketcher Workbench estão localizadas no menu Sketch e/ou em várias barras de ferramentas. introduzido na versão 0.21: Quase todas as barras de ferramentas do Sketcher são exibidas apenas enquanto um esboço está no modo de edição. A única exceção é o Barra de ferramentas do Sketcher que só é exibida se nenhum esboço estiver no modo de edição.

introduzido na versão 0.21: Se um esboço estiver no modo de edição, a barra de ferramentas Estrutura ficará oculta, pois nenhuma de suas ferramentas poderá ser usada.

Gerais

Barra de ferramentas do Sketcher

  • Criar um novo esboço: 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.
  • Validar: Verifica a tolerância de diferentes pontos e as ajusta.
  • Fundir: Mescla dois ou mais esboços.
  • Espelhar: Espelha um esboço em relação ao eixo x, ao eixo y ou à origem.

Barra de ferramentas do Sketcher Modo de Edição

Barra de ferramentas de edição do Sketcher

Outros

  • Parar a operação: Quando no modo de edição, para a operação atual, seja desenho, configuração de restrições, etc.

Geometrias do Sketcher

Estas são ferramentas para criar objetos.

  • Criar uma linha no esboço: Desenha um segmento de reta entre 2 pontos. As linhas são infinitas em relação a certas restrições.
  • Create arc:
  • Create circle:
  • Create conic:
  • Elipse centro: Desenha uma elipse pelo ponto central, ponto do raio maior e ponto do raio menor.
  • Elipse 3 pontos: Desenha uma elipse pelo diâmetro maior (2 pontos) e ponto do raio menor.
  • Arco de elipse: Desenha um arco de elipse pelo ponto central, ponto do raio maior, ponto inicial e ponto final.
  • B-spline:
  • Criar B-spline: Desenha uma curva B-spline por seus pontos de controle.
  • Polilinha (linha de múltiplos pontos): 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.
  • Create rectangle:
  • Rectângulo: Desenha um retângulo a partir de dois vértices opostos.
  • Create regular polygon:
  • Triangulo: Desenha um triângulo regular inscrito em um círculo de geometria de construção.
  • Quadrado: Desenha um quadrado regular inscrito em um círculo de geometria de construção.
  • Pentágono: Desenha um pentágono regular inscrito em um círculo de geometria de construção.
  • Hexágono: Desenha um hexágono regular inscrito em um círculo de geometria de construção.
  • Heptágono: Desenha um heptágono regular inscrito em um círculo de geometria de construção.
  • Octágono: Desenha um octógono regular inscrito em um círculo de geometria de construção.
  • Criar Polígono Regular : Desenha um polígono regular selecionando o número de lados e escolhendo dois pontos: o centro e um canto.
  • Create slot:
  • Oblongo: Desenha uma forma oval selecionando o centro de um semicírculo e a extremidade do outro semicírculo.
  • Create fillet/chamfer:
  • Filete: Faz um filete entre duas linhas unidas em um ponto. Selecione as duas linhas ou clique no ponto de canto e ative a ferramenta.
  • Chamfer: Creates a chamfer between two non-parallel edges.
  • Edit edge:
  • Ajustar: Corta uma linha, círculo ou arco em relação ao ponto clicado.
  • Ampliar: Estende uma linha ou um arco a uma linha limite, arco, elipse, arco de elipse ou um ponto no espaço.
  • Modo de construção: 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 Restrições de ajuda.

  • Coincidente: Afixa um ponto em (coincidente com) um ou mais outros pontos. Atua como uma restrição concêntrica se dois ou mais círculos, arcos, elipses ou arcos de elipses forem selecionados.
  • Horizontal/Vertical constraints:
  • 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.
  • 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.
  • Paralela: 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.
  • Tangente: 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.
  • Iguadade: Restringe duas entidades selecionadas, fazendo-as iguais uma à outra. Se usado em círculos ou arcos, seus raios resultarão iguais.
  • Simetria: Restringe dois pontos simetricamente em relação a uma linha, ou restringe os dois primeiros pontos selecionados simetricamente em relação a um terceiro ponto selecionado.
  • Bloquear: 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.
  • Dimensional constraints:
  • Distancia Horizontal: 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.
  • Distancia Vertical: 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.
  • Distancia: Define o comprimento de uma linha, a distância perpendicular entre um ponto e uma linha, a distância entre dois pontos, ou, introduced in version 0.21, a distância entre as arestas de dois círculos.
  • Raio ou peso: Define o raio de um arco ou círculo ou o peso de um pólo B-spline.
  • Diâmetro: Define o diâmetro de um arco ou círculo.
  • Angulo: Define o ângulo interno entre duas linhas selecionadas.
  • Restringir: 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.

Restrições Especiais

  • A Lei de Snell: Restringe duas linhas à obediência a uma lei de refração, para simular a luz que passa por uma interface.

Constraint tools

Ferramentas de Restrição

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

Ferramentas do Sketcher

  • Simetria: Copia um elemento do sketcher simétrico a uma linha escolhida.

Ferramentas de B-spline do Sketcher

Sketcher visual

  • Trocar espaço virtual: Permite esconder todas as restrições de um esboço e fazê-las visíveis novamente.

Ferramentas obsoletas

  • Clonar: Clona um elemento do Sketcher.
  • Forma fechada: Cria uma forma fechada aplicando restrições coincidentes a exremidades. Não disponível em version 0.21 and above.
  • Corner-preserving fillet: Creates a fillet between two non-parallel lines while preserving their corner point. Not available in version 0.22 and above.
  • Conectar bordas: Conecta elementos do Sketcher aplicando restrições de coincidência nas extremidades. Não disponível em version 0.21 and above.
  • Copiar: Copia um elemento do Sketcher.
  • Mover: Move a geometria selecionada tomando como referência o último ponto selecionado.

Preferências

  • Preferências: Preferências para a bancada de trabalho Sketcher.

Boas Práticas

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

  • Uma série de esboços simples é mais fácil de gerenciar do que um único e complexo. Por exemplo, um primeiro esboço pode ser criado para o recurso 3D base (um “pad” ou um “revolve”), enquanto um segundo pode conter furos ou recortes (“pockets”). Alguns detalhes podem ser omitidos, para serem adicionados posteriormente como elementos 3D. Você pode escolher evitar filetes em seu esboço se houver muitos e adicioná-los como um elemento 3D.
  • Sempre crie um perfil fechado, ou seu esboço não produzirá um sólido, mas sim um conjunto de faces abertas. Se você não quiser que alguns dos objetos sejam incluídos na criação do sólido, transforme-os em elementos de construção com a ferramenta Construction Mode.
  • Use o recurso de restrições automáticas para limitar o número de restrições que você terá que adicionar manualmente.
  • Como regra geral, aplique primeiro as restrições geométricas, depois as restrições dimensionais e bloqueie o esboço por último. Mas lembre-se: as regras são feitas para serem quebradas. Se você estiver tendo problemas para manipular seu esboço, pode ser útil restringir alguns objetos antes de completar seu perfil.
  • Se possível, centralize seu esboço na origem (0,0) com a restrição de bloqueio ("Lock"). Se o seu esboço não for simétrico, localize um de seus pontos na origem ou escolha bons números redondos para as distâncias de bloqueio – Uma restrição de bloqueio de (25,75) da origem é mais facilmente lembrada do que (23,47 , 73,02). Na v0.12, as restrições externas (restringindo o esboço à geometria 3D existente, como arestas ou outros esboços) não estão implementadas. Isso significa que, para localizar a geometria de esboços subsequentes em seu primeiro esboço, você precisará definir manualmente as distâncias relativas ao primeiro esboço.
  • Se você tiver a possibilidade de escolher entre a restrição Length e as restrições de distância Horizontal Distance ou Vertical Distance, prefira as últimas. Elas consomem menos recursos computacionais.
  • Em geral, as melhores restrições a serem usadas são: Restrições horizontais e verticais; restrições de comprimento horizontal e vertical; tangência ponto a ponto. Se possível, limite o uso destes: a restrição geral de comprimento; tangência borda a borda; restrição de fixar o ponto em uma linha; restrição de simetria.
  • Se estiver em dúvida sobre a validade de um esboço depois de concluído (os elementos ficam verdes), feche a caixa de diálogo do Sketcher, mude para a Bancada de trabalho Part e execute Verificar geometria.

Tutoriais

Scripting

A página Sketcher scripting contém exemplos de como criar restrições a partir de scripts Python.

Exemplos

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