Basic Sketcher Tutorial/de

Einführung
Dieses Tutorium wurde ursprünglich von Drei geschrieben, und es wurde von vocx neu geschrieben und illustriert.

This tutorial is meant to introduce the reader to the basic workflow of the Sketcher Workbench.

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The reader will practice:
 * Creating construction geometry
 * Creating real geometry
 * Applying geometric constraints
 * Applying datum constraints
 * Obtaining a closed profile

For a more in depth description of the sketcher, read the Sketcher reference.

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Status
Version 0.16

1. Open FreeCAD, create a new empty document with.
 * 1.1. Switch to the Sketcher Workbench from the workbench selector, or the menu.

Some actions to remember:
 * Press the right mouse button, or press in the keyboard once, to deselect the active tool in edit mode.
 * To exit the sketch edit mode, press the button in the task panel, or press  twice in the keyboard.
 * To enter again edit mode, double click on the sketch in the tree view, or select it, and then click on.

Vorarbeit

 * 1) Öffnen eines neuen (leeren) Dokuments
 * 2) Wechseln in den Arbeitsbereich Zeichnen
 * 3) Klicken auf [[Image:Sketcher_NewSketch.png‎‎|32px]] Neue Zeichnung; Vorschlag annehmen: xy-Ebene (XY-Plane),  nicht auf Rückseite  (Reverse direction) dieser Ebene, Koordinatenursprung nicht versetzen (Offset = 0)

2. Click on.
 * 2.1. Choose the sketch orientation, that is, one of the base XY, XZ, or YZ planes. Also choose if you want an inverted orientation, and an offset from the base plane.
 * 2.2. We will use the default plane and options.
 * 2.3. Click to start constructing the sketch.

Wir befinden uns nun im Arbeitsbereich Zeichnen und werden die Mehrzahl der diesem  Arbeitsbereich zugeordneten  Werkzeuge anwenden.

Die im Dialog-Fenster (am linken Rand, Combo-Ansicht) im Teilfeld Bedienelemente bearbeiten angezeigten Grundeinstellungen werden übernommen, insbesondere die Verwendung des der Zeichnung untererlegten Rasters. Die automatische Herstellung bestimmter geometrischer Verknüpfungen zwischen gezeichneten Linien bleibt ausgeschaltet (kein Haken bei Automatische Randbedingungen). Einige solche Verknüpfungen werden im Laufe der Übung manuell aktiviert.



Mathematisch-geometrische Zusammenhänge
Die zu zeichnende regelmässige Rosette besteht aus zwei mal 5 Kreisbögen, die paarweise fluchtend miteinander verbunden sind. Unter diesen Bedingungen lassen sich dennoch verschiedene ( insgesamt 32) Rosetten zeichnen.
 * Sie ist nur erstellbar, wenn die Summe der Radien zweier benachbarter Kreisbögen größer als die halbe Distanz zwischen den Mittelpunkten der äußeren Kreisbögen ist.
 * Zu zeichnen ist diejenige Rosette, deren Mittelpunkte der nach innen "hängenden" Kreisbögen sämtlich außerhalb der Verbindungsgeraden zwischen den Mittelpunkten der äußeren Kreisbögen liegen.

Hilfslinien
Das Anfertigen einer komplexen Zeichnung wird durch vorheriges Ziehen von  (blauen) Hilfslinien (Construction geometry) erleichtert. Während deren Erzeugung ist in den Hilfslinien-Modus (Construction mode) umzuschalten.

up to this point the line tool is still active. This means we can keep clicking on the 3D view to draw as many lines as we want. If we wish to exit this tool, we can press the right mouse button, or press in the keyboard once. By doing this the pointer won't create lines any more, it will just be a pointer allowing us to select the objects we just created. In this pointer mode we can pick and drag the endpoints of each line to adjust its placement.

do not press a second time as this will exit the sketch edit mode. If you do this, re-enter the edit mode by double clicking on the sketch in the tree view.

Take a look at the task panel again. The section already indicates that the sketch is under-constrained, and it mentions the number of.

Look at the and  sections to see the new listed constraints and lines. Once your sketches have many elements, it may be difficult to select them in the 3D view, so you can use these lists to select the object that you wish exactly.




 * 1) Umschalten in den [[Image:Sketcher_ToggleConstruction.png|32px]] Hilfslinien-Modus
 * 2) Klicken auf  [[Image:Sketcher_Line.png|32px]] Linie (Line in sketch)
 * 3) Mauszeiger dem Koordinatenursprungspunkt nähern; diesen anklicken, wenn er andersfarbig wird
 * 4) Linie in beliebiger Länge und Richtung erzeugen: Anklicken setzt deren Endpunkt
 * 5) weitere 4 Linien aus Koordinatenursprung heraus zeichnen; Verteilung der 5 Linien etwa gleichförmig über 360°
 * 6) Vermaßung der Hilfslinien (maßliche Festlegungen (datum constraints oder dimensional constraints))
 * 7) eine der Konstruktionslinien auswählen (anklicken, Farbe ändert sich)
 * 8) auf schräge Distanz [[Image:Constraint_Length.png|24px]] klicken.
 * 9) 30 mm eintragen
 * 10) alle 5 Konstruktionslinien auswählen (dabei Ctrl-Taste drücken)
 * 11) auf gleiche Länge [[Image:Constraint_EqualLength.png|24px]] klicken; die Länge der 4 übrigen Linien wird gleich der der ersten Linie: 30 mm
 * 12) zwei benachbarte Konstruktionslinien auswählen
 * 13)  auf Winkel festlegen [[Image:Constraint_InternalAngle.png|24px]] klicken
 * 14) 72° eintragen
 * 15) Winkelfestlegung 3x wiederholen (fünfte Vergabe überflüssig, da Rest von 4x72° zu 360° wieder 72° sind)
 * 16) Endpunkte benachbarter radialer Geraden mit Werkzeug [[Image:Sketcher_Line.png|32px]] Linie (Line in sketch) miteinander verbinden; darauf achten, dass Punkte vor dem Anklicken die Farbe wechseln
 * 17) Hilfslinien-Modus beenden: erneutes Klicken auf [[Image:Sketcher_ToggleConstruction.png|32px]] Hilfslinien-Modus

Anmerkung: Im Arbeitsbereich Entwurf (Draft) kann anstatt über die 5 radialen Hilflinien zu gehen, ein "fertiges" Fünfeck übernommen werden: klicken auf  Polygon

Make sure you are not in construction mode by clicking on, if you have not previously exited this mode.

Outer arcs
4. Create a circle.
 * 4.1. Click on.
 * 4.2. Click on the origin of the sketch to position its center point.
 * 4.3. Click anywhere in the 3D view to set the circumference radius as a distance from the origin. Make it approximately . Again the dimension will be fixed later.

5. Create a series of arcs.
 * 5.1. Click on.
 * 5.2. Approach the endpoint of one of the construction lines, and click on it. This will set the center point of the circular arc to be Constraint_PointOnPoint.svg coincident with this line's endpoint.
 * 5.3. Click once in the 3D view at an arbitrary location to set simultaneously the radius of the arc, and the first endpoint of it. Define an approximate radius of.
 * 5.4. Move the pointer in an anti-clockwise direction to trace an arc that has its concavity pointing towards the origin of the sketch. Click to set the final endpoint of the arc, defining a circular arc that approximately sweeps or half a circle.
 * 5.5. Repeat these steps with each construction line, so that each of them has a circular arc at its tip. We will call these O-arcs for outwards-arcs.



Rosette
Zu zeichnen ist ein in sich geschlossener Kurvenzug und ein zentrisches Loch.

To summarize, the O-arcs should have their curvature pointing outwards, and their concavity pointing towards the origin of the sketch; the I-arcs should have their curvature pointing inwards, and their concavity pointing away from the same origin.



Constraints
Take a look at the task panel again. Due to the new geometrical elements that we have drawn, the section indicates even more. A (DOF) indicates a possible movement of one element. For example, a point can be moved both in horizontal and vertical directions, so it has two degrees of freedom. A line is defined by two points, therefore in total it has four degrees of freedom. If we fix one of those points, then the entire system has only two degrees of freedom available; if we additionally fix the horizontal movement of the remaining point, we only have one degree of freedom left; and if we also fix the vertical movement of this point, then the last degree of freedom disappears, and the line cannot move from its position any more.

Ergebnis
Als Ergebnis wird in einem sogenannten parametrischen CAD-Programm eine vollständig benannte bzw. festgelegte (fully constrained) Zeichnung erwartet.

There are two principal types of constraints:
 * define characteristics of the shapes without specifying exact dimensions, for example, horizontality, verticality, parallelism, perpendicularity, and tangency.
 * define characteristics of the shapes by specifying dimensions, for example, a numeric length or an angle.

Momentan ist der Freiheitsgrad noch gleich Eins (Rosette ist um den Mittelpunkt drehbar).
 * 1) den Mittelpunkt des der vertikalen y-Achse am nächsten Kreisbogens und diese Achse anwählen
 * 2) auf Punkt auf Linie Constraint PointOnObject.png klicken

Equal length and radius
Diese letzte Maßnahme ist wie bereits einige vorher getroffenen eine geometrische Festlegung (geometric constraint). Eine Vermassung ist eine dimensionale Festlegung (datum or dimensional constraint).

Die nun erreichte Vollständigkeit wird dadurch bestätigt, dass alle Linien hellgrün sind (Freiheitsgrad = Null).


 * 7.3. Select all five O-arcs, those centered on an endpoint of a construction line.
 * 7.4. Press.
 * 7.5. Repeat with all I-arcs, those between the O-arcs.
 * again the constraints are chained. Therefore all O-arcs will have the same radius, and all I-arcs will have the same radius. At this moment, the specific value of these lengths is not fixed. You may use the pointer to drag a point and see how the sketch is updated while respecting the constraints in place.


 * 1) Wählen der am nächsten zur vertikalen Achse liegenden Konstruktionslinie.
 * 2) Wählen von [[Image:Constraint_Vertical.png|32px]] Vertikal einschränken

as you add constraints, overlay symbols indicating the type of constraint appear over the geometry in the 3D view. If these symbols obfuscate your view, you can hide them by unchecking the constraint in the task panel. Also note that the number of degrees of freedom decreases after adding each constraint.

if you wish to temporarily disable the constraint, you may select it and press. When you want to apply it again, press again the same button.





Tangency
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applying the tangential constraint very often will move the geometry around in order to produce a smooth connection. You may have to use the pointer to reposition the points a bit before applying the next tangential constraint. Try placing the endpoints in such a way that two arcs aren't too far apart, so they can be connected with a short line rather than a long line.

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These constraints specify the numerical distances between two points, and angles between two lines.

Distances and angles
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Radius
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 * 11.7. Finally, select the circle in the center of the sketch, press, and set the value to.

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Extrusion
12. Now that we have a fully constrained sketch, it can be used to create a solid body.
 * 12.1. Exit the sketch edit mode by pressing the button, or pressing  twice. The sketch should appear in the tree view and the 3D view.
 * 12.2. Switch to the PartDesign Workbench.
 * 12.3. With the sketch selected in the tree view, press, choose the default XY-plane, and press . The sketch should appear now inside the Body.
 * 12.4. Select the sketch, and then press, choose the default options, and press to create a solid extrusion.



Additional information
For a more in depth description of the sketcher, visit the Sketcher Workbench documentation and also read the Sketcher reference.

Constraining a sketch can be done in many different ways. In general, it is recommended to use geometrical constraints first, and minimize the number of datum constraints, as this simplifies the task of the internal constraint solver. To investigate this, repeat this example, now adding the constraints in different order.
 * First constrain the construction lines before drawing the arcs.
 * Or constrain the size of the arcs before making them tangent.
 * Or set the angle of the construction lines before adding more elements.
 * Try using other construction geometry.