Python scripting tutorial/ru

Введение
Python - это язык программирования, относительно простой в изучении и понимании. Он является многоплатформенным языком с открытым исходным кодом и может использоваться в разных целях: от программирования простых скриптов до очень сложных программ. Но он наиболее распространен как язык сценариев, внедряемых в другие приложения. Так он используется и внутри FreeCAD. Из консоли Python или с помощью собственных скриптов вы можете управлять FreeCAD, заставляя его выполнять очень сложные операции.

Например, из сценария Python вы можете:
 * Создать новые объекты.
 * Изменить существующие объекты.
 * Изменить трехмерное представление этих объектов.
 * Изменить интерфейс FreeCAD.

Существует несколько способов использования Python в FreeCAD:
 * Из Интерпретатора Python в FreeCAD, где вы можете запускать простые команды, симулируя интерфейс командной строки
 * Из макросов, которые являются удобным способом быстрого добавления недостающего функционала в интерфейс FreeCAD
 * Из внешних скриптов, которые можно использовать для создания довольно сложных решений, даже верстаков.

В этом руководстве мы рассмотрим несколько базовых примеров, которые помогут вам начать работу. В этой вики также имеется гораздо больше документации по Python сценариям. Если вы абсолютный новичок в Python и хотите понять, как это работает, у нас есть базовый курс Введение в Python.

Перед написанием сценариев Python, перейдите в окно и проверьте, отмечены ли два пункта: Затем перейдите в и отметьте:

Написание кода Python
Существует два простых способа написания кода Python в FreeCAD: в консоли Python (выберите в меню ) или из редактора макросов (выберите в меню ). В консоли вы последовательно пишете python команды, которые выполняются при нажатии. Макросы могут содержать более сложный многострочный код, который выполняется только во время запуска макроса.



В этом руководстве можно использовать оба метода. Можно копировать/вставлять по одной строчке в консоли Python и нажимать, или копировать/вставлять весь код в новое окно макроса.

top

Изучение FreeCAD
Начнём с создания нового пустого документа:

Если Вы вводите это в консоли Python FreeCADа, то заметите, что как только Вы ввели (слово FreeCAD с последующей точкой), появится окно, позволяющее быстро автозаполнить продолжение строки. Даже лучше, каждый ввод в списке автодополнения содержит подсказку. Это облегчает раскрытие имеющейся функциональности. Перед выбором, взгляните на другие доступные опции.



Теперь наш новый документ будет создан. Это похоже на нажатие кнопки на панели инструментов. Фактически, большинство кнопок в FreeCAD ничего не делают, кроме выполнения одной или нескольких строк кода Python. Даже лучше, вы можете установить параметр в, чтобы. Это будет выводить в консоль весь код Python, который выполняется при нажатии кнопок. Очень полезно, чтобы узнать, как воспроизводить действия в Python.

Теперь вернёмся назад в документ и посмотрим, что мы можем с ним сделать:

Изучим доступные варианты. Обычно имена, начинающиеся с заглавной буквы, это атрибуты, они содержат значения, а имена с маленькой буквы являются функциями (называемые так же методами), они "что-то делают". Имена, начинающиеся с подчёркиваний, обычно используются для внутренних нужд модуля, и Вам не следует обращать на них внимание. Используем один из методов для добавления в документ нового объекта:

Ничего не произошло. Почему? Потому что FreeCAD создан для больших проектов. Однажды он будет работать с сотнями сложных взаимосвязанных объектов. Возможно, что внесение небольшого изменения может иметь большое значение, вам может потребоваться пересчитать весь документ, что может занять много времени ... По этой причине почти никакая команда не обновляет сцену автоматически. Вы должны сделать это вручную:

Теперь наш куб появился в окне трёхмерного вида. Большинство кнопок панелей инструментов фактически делают две вещи: добавляют объект и выполняют пересчёт. Если Вы включите в настройках опцию и попробуете добавить сферу с соответствующей кнопкой, Вы увидите две строки Python кода, выполняемые одна за другой.

Теперь рассмотрим содержимое нашего куба:

Вы немедленно увидите несколько очень интересных вещей вроде этого:

Это покажет текущую высоту нашего куба. Теперь попробуем её изменить:

Если вы выберете куб с помощью мыши, вы увидите, что Property editor на вкладке появится параметр. Все свойства объекта FreeCAD, которые появляются там (а также на вкладке, подробнее об этом позже), напрямую доступны также для Python по их именам, аналогично параметру. Попробуйте изменить другие размеры окна.

top

Вектора и размещение
Вектора это самая основная концепция в любом трёхмерном приложении. Вектор это список трёх чисел (x, y и z), описывающих точку или позицию в трёхмерном пространстве. С векторами делаются многие вещи, такие как сложение, вычитание, проекции и многое другое. В FreeCAD вектора работают примерно так:

Еще одно имеющееся у всех объектов FreeCAD свойство - это его размещение. Каждый объект имеет свойство, которое содержит (положение) и  (ориентация) объекта. Это легко манипулировать, например, чтобы переместить наш объект:

Теперь вы должны понять пару важных понятий, прежде чем мы продолжим.

top

App и Gui
FreeCAD был разработан так, чтобы его можно было использовать без пользовательского интерфейса, как приложение командной строки. Поэтому почти каждый объект в FreeCAD состоит из двух частей:, компонент "геометрии", и , его "визуальная" компонента. При работе в режиме командной строки геометрическая часть имеется, но визуальная часть отключена.

Для иллюстрации концепции давайте посмотрим на наш объект куба. Геометрические свойства куба, такие как его размеры, положение и т.д., хранятся в. А его визуальные свойства, такие как цвет, толщина линий и т.д., хранятся в. Это соответствует вкладкам «Данные» и «Вид» в Редакторе свойств. Доступ к объекту вида осуществляется следующим образом:

Теперь вы также можете изменить свойства на вкладке «Вид»:

Когда вы запускаете FreeCAD, консоль Python уже загрузила два базовых модуля: и (которые также могут быть доступны по их ярлыкам  и ). Они содержат все виды общих функций для работы с документами и их объектами. Для иллюстрации нашей концепции, посмотрите, что и, и содержат атрибут , который является текущим открытым документом. Однако и  это не один и тот же объект. Это два компонента документа FreeCAD, и содержат разные атрибуты и методы. Например, содержит, это текущий открытый трёхмерный вид.

top

Модули
Истинная сила FreeCAD заключается в его верных модулях. Базовое приложение FreeCAD - это более или менее пустой контейнер. Без своих модулей он может сделать немного больше, чем создавать новые, пустые документы. Каждый модуль добавляет к интерфейсу не только новые верстаки, но и новые команды Python и новые типы объектов. В результате несколько разных и даже полностью несовместимых типов объектов могут сосуществовать в одном документе. Наиболее важные модули в FreeCAD, которые мы рассмотрим в этом руководстве, это: Part, Mesh, Sketcher и Draft.

Модули Sketcher и Draft используют модуль Part для создания и поддержки их геометрии, в то время как модуль Mesh полностью независим и поддерживает собственные объекты. Подробнее об этом ниже.

Вы можете проверить все доступные типы базовых объектов для текущего документа следующим образом:

Различные модули FreeCAD не загружаются в консоль Python автоматически. Это нужно для того, чтобы избежать замедленного запуска. Модули загружаются только тогда, когда они вам нужны. Поэтому для исследования того, что, например, находится внутри модуля Part:

Но мы поговорим подробнее о модуле Part ниже.

top

Mesh
Сетки (meshes) это весьма простой тип трёхмерных объектов, используемых, например, в Sketchup, Blender и 3D Studio Max. Они состоят из 3 элементов: точек (также называемых вершинами), линий (также называемых ребрами) и граней. Во многих приложениях, включая FreeCAD, грани могут иметь только 3 вершины. Разумеется, ничто не мешает использовать более крупные грани, состоящее из нескольких копланарных треугольников.

Сетки просты, и благодаря простоте их можно иметь миллионами в одном документе. Однако в FreeCAD они имеют меньшее использование, и в основном там, где надо импортировать объекты в форматах сетки из других приложений. Модуль Mesh так же широко использовался в качестве основного тестового модуля в первые месяцы жизни FreeCAD.

Сеточные объекты и объекты FreeCAD - это разные вещи. Вы можете видеть объект FreeCAD как контейнер для объекта Mesh (и, как мы увидим ниже, также для объектов Part). Поэтому чтобы добавить объект сетки в FreeCAD, мы должны сначала создать объект FreeCAD и объект Mesh, а затем добавить объект Mesh в объект FreeCAD:

Это стандартный пример, который использует метод для создания сферы, но вы также можете создавать собственные сетки с нуля, определяя их вершины и грани.

Дальнейшее чтение о скриптах обработки сеток...

top

Part
Модуль Part это самый мощный модуль во всём FreeCAD. Он позволяет создавать и управлять объектами граничного представления (BRep). Объект BRep (Boundary Representation) определяется поверхностями, которые ограничивают и определяют внутренний объем. В отличие от сеток, объекты BRep могут иметь широкий спектр компонентов, от плоских граней до очень сложных поверхностей NURBS.

The Part module is based on the powerful OpenCasCade library, which allows a wide range of complex operations to be performed on those objects, such as boolean operations, filleting, lofts, etc.

The Part module works the same way as the Mesh module: You create a FreeCAD object, a Part object, then add the Part object to the FreeCAD object:

The Part module (like the Mesh module) also has a shortcut that automatically creates a FreeCAD object and adds a shape to it, so you can shorten the last three lines to:

By exploring the contents of myshape, you will notice many interesting subcomponents such as, , , and , and a wide range of geometry operations such as  (subtraction),  (intersection) or  (union). The Topological data scripting page explains all that in detail.

Read more about part scripting...

top

Draft
FreeCAD features many more modules, such as Sketcher and Draft, that also create Part objects. These modules add additional parameters to the objects created, or even implement a whole new way to handle the Part geometry in them. Our box example above is a perfect example of a parametric object. All you need to define the box is to specify the parameters height, width and length. Based on those, the object will automatically calculate its Part shape. FreeCAD allows you to create such objects in Python.

The Draft Module adds 2D parametric object types (which are all Part objects) such as lines and circles, and also provides some generic functions that not only work on Draft objects, but on any Part object. To explore what is available, simply do:

top

Interface
The FreeCAD user interface is made with Qt, a powerful graphical interface system, responsible for drawing and handling all the controls, menus, toolbars and buttons around the 3D view. Qt provides a module, PySide, which allows Python to access and modify Qt interfaces such as FreeCAD's. Let's try to fiddle with the Qt interface and produce a simple dialog:

Notice that the dialog that appears has the FreeCAD icon in its toolbar, meaning that Qt knows that the order has been issued from inside the FreeCAD application. It is possible to manipulate any part of the FreeCAD interface.

Qt is a very powerful interface system that allows you to do very complex things. It also has some easy-to-use tools such as the Qt Designer with which you can design dialogs graphically and then add them to the FreeCAD interface with a few lines of Python code.

Read more about PySide here...

top

Макросы
Теперь, уже хорошо понимая основы, где мы будем хранить наши скрипты Python и как мы собираемся запускать их внутри FreeCAD? Для этого есть простой механизм, называемый Макросы. Макросы - это скрипты Python, которые можно добавлять в панели инструментов и запускать кликом мыши. FreeCAD предоставляет простой текстовый редактор, где вы можете написать или вставить сценарии. Как только скрипт готов, используйте для определения ему кнопки, которую можно добавить на панели инструментов.

Теперь вы готовы к более глубокому написанию сценариев FreeCAD. Так вперёд в Центр опытных пользователей!

top