Ambiente Sketcher

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L'icona dell'ambiente Sketcher

Introduzione

L'Ambiente Sketcher di FreeCAD serve per creare degli schizzi 2D destinati ad essere utilizzati negli ambienti PartDesign, Arch o altri. In genere, un disegno 2D è il punto di partenza per la maggior parte dei modelli CAD. Un semplice schizzo 2D può essere "estruso" per creare una forma 3D; successivamente degli schizzi 2D possono essere usati per creare altre funzioni quali tasche, o estrusioni sulla superficie dell'oggetto 3D precedentemente costruito. Insieme alle operazioni booleane definite nell' Ambiente Part, lo Sketcher costituisce la base del metodo geometria solida costruttiva (CSG) per la costruzione di solidi. Inoltre, insieme alle operazioni dell'ambiente PartDesign, lo Sketcher costituisce anche la base della metodologia per la creazione di solidi nota come Editazione delle funzioni.

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.

L'ambiente Sketcher mette a disposizione i vincoli. Consente di vincolare le forme 2D a precise definizioni geometriche in termini di lunghezza, angoli e relazioni (orizzontalità, verticalità, perpendicolarità, ecc.).
Un solutore dei vincoli calcola la quantità di vincoli applicati alla geometria 2D e permette l'esplorazione interattiva dei gradi di libertà dello schizzo.

Il modulo Sketcher non è pensato per produrre disegni dettagliati in 2D. Dopo che gli schizzi sono stati utilizzati per generare una forma solida vengono automaticamente nascosti. I vincoli (la quotatura dei vincoli e i segni grafici di vincolo) sono visibili solo in modalità Modifica sketch.

Uno schizzo base, completamente vincolato‎.

Constraints

Invece delle dimensioni, i vincoli vengono utilizzati per limitare i gradi di libertà di un oggetto. Ad esempio, una linea senza vincoli ha 4 gradi di libertà (DOF Degrees Of Freedom): essa può essere spostata orizzontalmente o verticalmente, può essere allungata, e può essere ruotata.

Applicando a una linea un vincolo orizzontale o verticale, oppure un vincolo angolare (rispetto ad un'altra linea o ad uno degli assi) si limita la sua capacità di ruotare, lasciandola quindi con solo 2 gradi di libertà. Bloccando uno dei suoi punti rispetto all'origine si rimuove un ulteriore grado di libertà. Applicando un vincolo dimensionale si rimuove l'ultimo grado di libertà. A questo punto, la linea è quindi considerata completamente vincolata.

Più oggetti possono essere vincolati tra di loro. Due linee possono essere unite attraverso uno dei loro punti con il vincolo punto coincidente. Tra due linee si può impostare un angolo, oppure impostarle perpendicolari. Una linea può essere tangente ad un arco o a un cerchio, e così via. Per vincolare uno schizzo complesso, con più oggetti, sono possibili diverse soluzioni, e renderlo completamente vincolato significa che almeno una di queste è stato raggiunta in base ai vincoli applicati.

Ci sono due tipi di vincoli: geometrici e dimensionali. Essi sono descritti nella successiva sezione dedicata agli 'Strumenti'.

Edit constraints

When a driving dimensional 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

Dimensional constraints can be repositioned in the 3D view by dragging. Hold down the left mouse button over the constraint value and move the mouse. The symbols of geometric constraints are positioned automatically and cannot be moved.

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 must 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. The icon of a proposed automatic constraint is shown next to the cursor when it is placed correctly. Left-Clicking will then apply that constraint. 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 1.0

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 methods

While a sketch is in edit mode the following selection methods can be used:

3D view element selection

As elsewhere in FreeCAD, an element can be selected in the 3D view with a single left mouse click. But there is no need to hold down the Ctrl key when selecting multiple elements. Holding down that key is possible though and has the advantage that you can miss-click without losing the selection. Edges, points and constraints can be selected in this manner.

3D view box selection

Box selection in the 3D view works without using Std BoxSelection or Std BoxElementSelection:

  1. Make sure that no tool is active.
  2. Do one of the following:
    • Click in an empty area and drag a rectangle from left to right to select elements that lie completely inside the rectangle.
    • Click in an empty area and drag a rectangle from right to left to also select elements that touch or cross the rectangle.

You can box-select edges and points, constraints cannot be box-selected.

3D view connected geometry selection

introduced in version 1.0

Double-clicking an edge in the 3D view will select all edges directly and indirectly connected with that edge via endpoints. There is no need for the edges to be connected with Coincident constraints, endpoints need only have the same coordinates.

Sketcher Dialog selection

Edges and points can also be selected from the Elements section of the Sketcher Dialog, and constraints from the Constraints section of that dialog.

Copy, cut and paste

introduced in version 1.0

The standard keyboard shortcuts, Ctrl+C, Ctrl+X and Ctrl+V, can be used to copy, cut and paste 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).

Strumenti

Gli strumenti dell'Ambiente Sketcher si trovano nel menu Sketch e/o in diverse barre degli strumenti. disponibile dalla versione 0.21: quasi tutte le barre degli strumenti di Sketcher vengono visualizzate soltanto se uno schizzo è in modalità di modifica. L'unica eccezione è che la barra degli strumenti di Sketcher viene visualizzata soltanto se nessuno schizzo è in modalità di modifica.

Some tools are also available from the 3D view context menu while a sketch is in edit mode, or from the context menus of the Sketcher Dialog.

disponibile dalla versione 0.21: se uno schizzo è in modalità di modifica, la barra degli strumenti Struttura è nascosta perché nessuno dei suoi strumenti può essere utilizzato.

Generale

Barra degli strumenti di Sketcher

  • Crea schizzo: Crea un nuovo schizzo su una faccia selezionata o in un piano. Se non si esegue nessuna selezione, di default, viene utilizzato il piano XY.
  • Convalida lo schizzo: Analizza e ripara uno schizzo che non è più modificabile, ha vincoli non validi o mancano vincoli coincidenti.
  • Rifletti schizzo: Riflette uno schizzo rispetto all'asse verticale, o all'asse orizzontale e all'origine.

Barra degli strumenti in Modalità modifica di Sketcher

  • Esci: Termina la modalità di modifica dello schizzo.
  • Vista schizzo: Imposta la vista del modello in modo perpendicolare al piano dello schizzo.
  • Vista in sezione: Crea un piano di sezione che nasconde temporaneamente qualsiasi materia davanti al piano dello schizzo.

Barra degli strumenti di modifica di Sketcher

Altro

  • Interrompi l'operazione: Quando si è in modalità di modifica, interrompe l'operazione corrente, sia che si tratti di disegnare, impostare vincoli, ecc.

Geometrie

Gli strumenti per creare gli oggetti.

  • Punto: Disegna un punto.
  • Polilinea : Disegna una linea composta da segmenti definiti da punti. Premendo il tasto M mentre si disegna una polilinea si alternano le diverse modalità della polilinea.
  • Linea tra due punti: Disegna un segmento delimitato da due punti. Per quanto riguarda alcuni vincoli le linee sono infinite.
  • Arco:
  • Arco: Disegna un arco di circonferenza specificando il centro, il raggio, l'angolo iniziale e l'angolo finale.
  • Arco da tre punti: Disegna un arco da due punti finali e un punto della circonferenza.
  • Arco di ellisse: Disegna un arco di ellisse dal punto centrale, un punto del raggio maggiore, il punto iniziale e il punto finale.
  • Conica:
  • Circonferenza: Disegna una circonferenza prendendo in input il centro e il raggio.
  • Ellisse: Disegna un'ellisse dal centro, raggio maggiore e raggio minore.
  • Ellisse da tre punti: Disegna una ellisse da due punti del raggio maggiore e un punto del raggio minore.
  • Rettangolo:
  • Rettangolo: Disegna un rettangolo specificando gli angoli opposti.
  • Poligono regolare:
  • Triangolo equilatero: Disegna un triangolo equilatero inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Quadrato: Disegna un quadrato inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Pentagono: Disegna un pentagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Esagono: Disegna un esagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Ettagono: Disegna un ettagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Ottagono: Disegna un ottagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Poligono regolare : Disegna un poligono regolare selezionando il numero di lati e selezionando due punti: il centro e un angolo.
  • Asola:
  • Asola: Disegna un'asola selezionando il centro di un semicerchio e il punto finale dell'altro semicerchio.
  • B-spline:
  • Attiva/disattiva la geometria di costruzione: Attiva o disattiva la geometria dello schizzo dalla o nella modalità di costruzione. La geometria di costruzione è mostrata in blu e viene presa in considerazione solo nella modalità di modifica dello schizzo.

Vincoli dello Schizzo

I vincoli sono utilizzati per stabilire le relazioni tra gli elementi del disegno, e per bloccare il disegno lungo l'asse verticale e l'asse orizzontale. Alcuni vincoli richiedono dei Vincoli di supporto.

  • Vincoli dimensionali:
  • Distanza orizzontale: Fissa la distanza orizzontale tra 2 punti o tra gli estremi di una linea. Se viene selezionato un solo elemento, la distanza viene impostata a partire dall'origine.
  • Distanza verticale: Fissa la distanza verticale tra 2 punti o tra gli estremi di una linea. Se viene selezionato un solo elemento, la distanza viene impostata a partire dall'origine.
  • Distanza: definisce la lunghezza di una linea, la distanza perpendicolare tra un punto e una linea, la distanza tra due punti o, disponibile dalla versione 0.21, la distanza tra i perimetri di due cerchi.
  • Raggio: Definisce il raggio di un arco o di un cerchio o il peso di un polo B-spline.
  • Diametro: Definisce il diametro di un arco o di un cerchio.
  • Angolo: definisce l'angolo interno tra due linee selezionate.
  • Blocca: Vincola l'elemento selezionato impostando le distanze verticale e orizzontale rispetto all'origine, bloccando così la posizione di tale elemento. Queste quote di vincolo possono essere modificate in seguito.
  • Coincidente: Crea un vincolo di coincidenza (punto-con-punto) tra due punti selezionati.

Funge da vincolo concentrico se sono selezionati due o più cerchi, archi, ellissi o archi di ellissi.

  • Punto su oggetto: Crea un vincolo (fissa) un punto-su-un-oggetto sull'elemento selezionato.
  • Vincoli Orizzontale/Verticale:
  • Orizzontale: Vincola le linee o gli elementi della polilinea selezionati ad avere un orientamento orizzontale. È possibile selezionare più di un oggetto prima di applicare questo vincolo.
  • Vertical: Vincola le linee o gli elementi della polilinea selezionati ad avere un orientamento verticale. È possibile selezionare più di un oggetto prima di applicare questo vincolo.
  • Parallela: Crea un vincolo di parallelismo tra due linee selezionate.
  • Perpendicolare: Crea un vincolo di perpendicolarità tra due linee selezionate.
  • Tangente: Crea un vincolo di tangenza tra due entità selezionate, o un vincolo collineare tra due segmenti di linea.
  • Uguaglianza: Crea un vincolo di uguaglianza tra due entità selezionate. Se usato su cerchio o archi, il raggio viene posto uguale.
  • Simmetria: Crea un vincolo simmetrica tra 2 punti rispetto a una linea.
  • Fissa: blocca il movimento di un bordo, ovvero impedisce ai suoi vertici di cambiare la loro posizione corrente. Dovrebbe essere particolarmente utile per fissare la posizione delle B-Splines. Vedere la discussione su Block Constraint nel forum.
  • Rifrazione (legge di Snell): Crea un vincolo di rifrazione tra due linee per simulare secondo la Legge di Snell un raggio di luce che attraversa un'interfaccia.
  • Toggle constraints:
  • Commuta vincoli: Commuta una serie di vincoli, quelli associati a un valore numerico, da decisivi a indicatori e viceversa.

Strumenti dello Sketcher

  • Raccorda:
  • Rifila:
  • Rifila: Accorcia una linea, un cerchio o un arco fino al primo nodo, punto di intersezione.
  • Estendi: Estende una linea o un arco fino ad una linea di un bordo, arco, ellisse, arco di ellisse o un punto nello spazio.
  • Simmetria: Copia un elemento dello schizzo in modo simmetrico rispetto ad una linea a scelta.

Strumenti Sketcher B-spline

Visualizzazione dello Schizzo

  • Show/hide B-spline information layer:
  • Mostra/nascondi la geometria interna: Ricrea la geometria interna mancante o eliminata non necessaria di un'ellisse selezionata, o arco di ellisse o iperbole o parabola o B-spline.

Strumenti obsoleti

  • Clona: Clona un elemento dello schizzo.
  • Chiudi forma: Crea una forma chiusa applicando vincoli coincidenti ai punti finali. Non disponibile dalla versione 0.21 e superiori.
  • Collega segmenti: Collega gli elementi dello sketcher applicando vincoli coincidenti ai punti finali. Non disponibile dalla versione 0.21 e superiori.
  • Copia: Copia un elemento dello schizzo.
  • Sposta: Sposta la geometria selezionata prendendo come riferimento l'ultimo punto selezionato.

Preferenze

Migliori Pratiche

Ogni utente CAD, nel corso del tempo, sviluppa un proprio modo di lavorare, ma ci sono alcuni criteri generali che è utile seguire.

  • Una serie di schizzi semplici è più facile da gestire rispetto a un unico schizzo molto complesso. Ad esempio, si può creare un primo schizzo per produrre (con una estrusione o una rivoluzione) la forma 3D di base, poi un secondo schizzo per eseguire i fori o le aperture (tasche). Alcuni dettagli possono essere omessi e realizzati in seguito come operazioni 3D. È possibile decidere di evitare gli smussi nel disegno, se ce ne sono troppi, e aggiungerli dopo come caratteristica 3D.
  • Creare sempre un profilo chiuso altrimenti il disegno non produrrà un solido, bensì una serie di facce aperte. Quando si desidera escludere alcuni oggetti nella creazione del solido, trasformarli in elementi di costruzione con lo strumento Modalità costruzione.
  • Utilizzare la funzione Vincoli automatici per ridurre il numero di vincoli da inserire manualmente.
  • Come regola generale, si applicano prima i vincoli geometrici, poi i vincoli dimensionali, e infine si blocca il disegno. Da ricordare: le regole sono fatte per essere infrante. Quando ci sono difficoltà nel manipolare il disegno, può essere utile vincolare alcuni oggetti prima di completare il profilo.
  • Se possibile, centrare il disegno nell'origine (0,0) con il vincolo Blocca. Se il disegno non è simmetrico, posizionare uno dei suoi punti nell'origine, o scegliere una cifra tonda semplice per le distanze di blocco.
  • Se c'è la possibilità di scegliere tra il vincolo lunghezza e il vincolo distanza orizzontale o distanza verticale , preferire questi ultimi. I vincoli di distanza orizzontale e verticale sono computazionalmente più economici.
  • In generale, i vincoli migliori da utilizzare sono: Orizzontale e Verticale, Lunghezza Orizzontale e Verticale, Tangente nel punto. Se possibile, limitare l'uso di questi vincoli: Lunghezza generica, Tangenza Edge-to-edge, Punto su linea; Simmetria.
  • In caso di dubbi sulla validità di uno schizzo una volta completato (le funzioni diventano verdi), chiudere la finestra di dialogo di Sketcher, passare a Part ed eseguire Controlla la geometria.

Tutorial

Script

La pagina scripting contiene esempi su come creare vincoli da script Python.

Esempi

Per alcune idee su cosa si può ottenere con gli strumenti di Sketcher, dai un'occhiata a: Esempi di Sketcher.