Placement/cs

Celkový pohled
Umístění je vlastnost FreeCADu, která specifikuje místo a orientaci objektu v prostoru. Umístění může být specifikováno ve více formulářích a může být měněno pomocí skriptů v poli vlastnosti nebo v dialogovém okně Umístění (menu Úpravy).

Přístup k atributům Umístění
K atributům objektu Umístění lze přistupovat a modifikovat je 3 způsoby:

Accessing the Placement Attribute
An object's Placement attributes can be accessed and modified in 3 ways:







Úhel, Osa a Pozice
Umístění = [Úhel, Osa, Pozice]

Angle, Axis and Position
Placement = [Angle, Axis, Position]

První tvar zadání Umístění ustaví místo objektu v prostoru na Pozici a popíše jeho orientaci jako pootočení kolem osy. Úhel = r je skalární hodnota udávající velikost pootočení objektu kolem osy. Zadává se ve stupních, ale interně je zaznamenán v radiánech.

Angle = r is a scalar indicating the amount of rotation of the object about Axis. Entered as degrees, but stored internally as radians.

Axis = (ax,ay,az) is a vector describing an axis of rotation (See Note about axis of rotation). Examples are:

(1,0,0)      ==> about X axis (0,1,0)      ==> about Y axis (0,0,1)      ==> about Z axis (0.71,0.71,0) ==> about the line y=x

Note that it is also possible to translate (move) an object along this axis of rotation (axial motion) by entering the distance to move in the spinbox and clicking. (One way to envision axial motion is to think of an airplane with a propeller spinning on its nose -- the propeller spins about an axis of rotation while the plane moves along that same axis.) The values in the vector can be thought of as the relative amount of motion that will be applied in that direction. For example, in the y=x case (0.71,0.71,0) the value contained in the Axial spinbox gets applied in equal measure to the X and Y directions, but no movement happens in the Z direction.

Position = (x,y,z) is a Vector describing the point from which the object's geometry will be calculated (in effect, a "local origin" for the object). Note that in scripts, Placement.Base is used to denote the Position component of a placement. The property editor calls this value Position and the Placement task panel calls it Translation.

Position and Yaw, Pitch and Roll
Osa = (ax,ay,az) je vektor popisující osu otáčení (Přečtěte si poznámku o ose otáčení). Příklady: (1,0,0)      ==> kolem osy X (0,1,0)      ==> kolem osy Y (0,0,1)      ==> kolem osy Z (0.71,0.71,0) ==> kolem přímky y=x Pozice = (x,y,z) je vektor popisující souřadnice referenčního bodu objektu. Všimněte si, že ve skriptu Placement.Base je použit pro vyznačení komponenty pozice umístění. Editor vlastností zobrazuje tuto hodnotu jako "Pozice".

Pozice a Yaw, Pitch a Roll
Umístění = [Pozice, Yaw-Pitch-Roll]

Placement = [Position, Yaw-Pitch-Roll]

Druhý tvar zadání Umístění ustaví místo objektu v prostoru pomocí Pozice (stejně jako předchozí tvar),ale popíše jeho orientaci použitím úhlů Yaw, Pitch a Roll (Yaw, Pitch, Roll). Tyto úhly jsou někdy také nazývány jako Eulerovy úhly nebo Tait-Bryanovy úhly (Eulerovy úhly). Yaw, Pitch a Roll jsou běžně užívány v letecké terminologii pro orientaci (nebo polohu) tělesa.

Pozice = (x,y,z) je vektor popisující souřadnice referenčního bodu objektu.

Yaw-Pitch-Roll = (y,p,r) je set, který specifikuje polohu objektu. Hodnoty y,p,r udávají stupně pootočení kolem každé z os X,Y,Z (přečtěte si poznámku).

App.Rotation(10,20,30) = Euler Angle

Yaw = 10 degrees (Z)

Pitch = 20 degrees (Y)

Roll = 30 degrees (X)

Yaw is the rotation about the Z axis, that is to say a rotation from left to right. (The yaw angle is the Psi ψ).

Pitch is rotation about the Y axis, that is to say nose-up and nose-down. (The Pitch angle is the Phi φ).

Roll is rotation about the X axis, that is to say wing up and down. (The Roll angle is the Thêta θ).

Matrix (matice)
Umístění = Matrix

Třetí tvar zadání Umístění popisuje pozici a orientaci objektu pomocí 4x4 afinní transformační matice (Affine Transformation).

Matrix (matice) =

((r11,r12,r13,t1),   (r21,r22,r23,t2),    (r31,r32,r33,t3),    (0,0,0,1)), with rij specifying rotation and ti specifying translation.

The Placement Dialog
((r11,r12,r13,t1),   (r21,r22,r23,t2),    (r31,r32,r33,t3),    (0,0,0,1)), kde rij specifikuje rotaci a ti specifikuje transformaci.

Dialogové okno umístění
Dialogové okno umístění se spouští z menu Úpravy. Je využíváno pro přesné pootočení a posunutí objektů. Je využíváno také když je potřeba vytvořit náčrt v "nestandardní" rovině nebo změnit orientaci náčrtu v nové rovině. Sekce Posunutí určuje místo objektu v prostoru. Sekce Střed určuje umístění rotační osy bodem, který neprochází referenčním bodem objektu. Sekce Otočení určuje úhel(úhly) otočení a metodu, která specifikuje tyto úhly. Zakliknutí políčka Použijte nárůstové změny na umístění objektu je užitečné když posuny/rotace jsou prováděny relativně k aktuální pozici/poloze objektu než k původní pozici/poloze. Zakliknutí tohoto políčka resetuje vstupní pole okna na hodnotu nula, ale nezmění orientaci ani místo objektu. Následná zadání mění orientaci/místo, ale ta jsou aplikována vzhledem k aktuální pozici.

Příklady
Otočení kolem jedné osy:


 * The Translation section adjusts the object's location in space.
 * The Center section adjusts the rotational axis to one that does not pass through the object's reference point.
 * The Rotation section adjusts the rotational angle(s) and the method of specifying those angles.

But while the elements within each section generally apply to the purpose of that section there are also some elements in one section that can affect elements in another section. For example, clicking the Selected points button in the Center section with 2 points selected in the 3d view results in not only populating the Center coordinate spinboxes with the coordinates of the midpoint between those 2 selected points, but it also creates a custom axis along the line defined by those 2 selected points in the Rotation section. In another example, placing a value in the Axial spinbox and clicking the Apply axial button in the Translation section translates (moves) the object along the axis defined in the Rotation section.

The Apply incremental changes to object placement tick box is useful when translations/rotations are to be made relative the object's current position/attitude, rather than to the original position/attitude. Ticking this box resets the dialogue input fields to zero, but does not change the object's orientation or location. Subsequent entries do change the orientation/location, but are applied from the object's current position. Enabling this checkbox is also useful when using the Selected points button as it can sometimes prevent undesired placement changes.

PS: since version 0.17 introduce new object Part, this object have his placement, and the Placement object created in the Part object is incremented with the Part Placement.

To obtain the Part Placement use this code:

Selected points button is used to populate the coordinates in the Center coordinates spinboxes and (when 2 or 3 points are selected) additionally to create a custom (user-defined) axis of rotation in the Rotation section. A point can be a vertex, but it can also be any point along an edge or on a face. When you select an edge or face the entire edge or face is selected, but FreeCAD also remembers which point on that face or edge the mouse pointer was hovering over when that edge or face was selected. It is this point's coordinates that get used in the Placement dialog when the Selected points button is clicked. You might be thinking this isn't a very precise way of selecting a point, and you are correct, but in many cases it is sufficient that the point selected is guaranteed to be on that edge or face. In cases where you need to precisely designate a point to be used you should select a vertex. When there is no vertex in the desired location consider creating one, perhaps in a temporary sketch attached to that face or edge, perhaps using a Draft workbench object, such as a line or point, etc.

Let us first consider the simple case of selecting 1 point. The workflow is to first select the desired point, then click the Selected points button. The coordinates of the selected point will be used to populate the X, Y, and Z spinboxes within the Center section. Now any rotation done on the object will about this center of rotation.

Now consider the case of selecting 2 points. You would select the 2 desired points, and then click the Selected points button. The coordinates of the midpoint between the 2 selected points get placed into the X, Y, and Z spinboxes within the Center section. Now any rotation done on the object will be about this center of rotation. But in addition to setting up the Center section coordinates a custom (user-defined) axis is also added to the Axis element within the Rotation section. (Note: if you were in Euler rotation mode, the mode gets switched to Rotation with an axis mode and the new custom axis is selected as the current axis of rotation.) Now any rotation done using the new custom axis will be about this axis of rotation. As an added bonus, the distance is measured between the 2 selected points, and this information is given in the Report View. (Note: Hold down the Shift key while clicking the Selected points button to copy the distance measurement to the clipboard.) By entering this distance into the Axial spinbox in the Translation section and clicking the Apply axial button you can translate (move) the object so that the first selected point now occupies the coordinates occupied by the second selected point (at the time the Selected points button was clicked).

Now consider the case of selecting 3 points. You would select the 3 desired points, and then click the Selected points button. The coordinates of the first selected point (order of selection is very important here) get placed into the X, Y, and Z spinboxes within the Center section. Since 3 points define a plane FreeCAD is able to take advantage of that and use those 3 points to create a new custom (user-defined) axis of rotation that is normal (perpendicular) to that defined plane. As with 2 selected points, the distance between points is also shown in the Report View, but this time it is the distance between the 2nd and 3rd selected points. (Note: Hold down the Shift key while clicking Selected points button -- Shift + Click -- to copy the angle measurement to the clipboard.) Additionally, the angle between the 2nd and 3rd points is also measured and displayed in the Report View. By entering this angle into the Angle spinbox within the Rotation section we can very precisely rotate the object such that now the 2nd selected point is in alignment with the coordinates occupied by the 3rd selected point. (Note: you might want to increase the number of digits used within the Edit menu -> Preferences -> General -> Units -> Number of decimals spinbox if you desire more precision.)

Examples
Rotations about a single axis:

Před otočením (pohled shora)

Po otočení kolem osy Z (pohled shora)

Po otočení když y=x (pohled zprava)

Otočení s posunutím středového bodu:

After Rotation about Z (top view)

After Rotation about y=x (right view)

Rotation with offset centre point:

Před otočením (pohled shora)

Po otočení kolem osy Z (pohled shora)

Otočení s použitím Eulerových úhlů:

After Rotation about Z (top view)

Rotation using Euler angles:

Before Rotation

After Rotation

Placement.Base vs Shape Definition
Před otočením

Po otočení

Placement.Base vs Shape Definition
Umístění není jediný způsob pozicování objektů v prostoru. Všimněte si Pythonovské konzoly na tomto obrázku:



Obě kostky mají stejné umístění, ale různé místo! Je to kvůli tomu, že oba tvary mají odlišné vrcholy. Pro tvary výše pro ilustraci:

>>> ev = App.ActiveDocument.Extrude.Shape.Vertexes >>> for v in ev: print(v.X,",",v.Y,",",v.Z) ... 30.0,30.0,0.0 30.0,30.0,10.0  40.0,30.0,0.0  40.0,30.0,10.0  40.0,40.0,0.0  40.0,40.0,10.0  30.0,40.0,0.0  30.0,40.0,10.0  >>> e1v = App.ActiveDocument.Extrude001.Shape.Vertexes >>> for v in e1v: print(v.X,",",v.Y,",",v.Z) ... 0.0,10.0,0.0 0.0,10.0,10.0  10.0,10.0,0.0  10.0,10.0,10.0  10.0,0.0,0.0  10.0,0.0,10.0  0.0,0.0,0.0  0.0,0.0,10.0  >>>

The Vertices (or Vectors) that define the shape use the Placement.Base attribute as their origin. So if you want to move a shape 10 units along the X axis, you could add 10 to the X coordinates of all the Vertices or you could set Placement.Base to (10,0,0).

Using "Center" to Control Axis of Rotation
>>> ev = App.ActiveDocument.Extrude.Shape.Vertexes >>> for v in ev: print v.X,",",v.Y,",",v.Z ...   30.0,30.0,0.0 30.0,30.0,10.0 40.0,30.0,0.0  40.0,30.0,10.0  40.0,40.0,0.0  40.0,40.0,10.0  30.0,40.0,0.0  30.0,40.0,10.0  >>> e1v = App.ActiveDocument.Extrude001.Shape.Vertexes >>> for v in e1v: print v.X,",",v.Y,",",v.Z ...   0.0,10.0,0.0 0.0,10.0,10.0 10.0,10.0,0.0  10.0,10.0,10.0  10.0,0.0,0.0  10.0,0.0,10.0  0.0,0.0,0.0  0.0,0.0,10.0  >>> Vrcholy (nebo Vektory), které definují objekt využívají atributy Placement.Base jako jejich počátek. Proto, když chcete posunout objekt o 10 jednotek podél osy X, můžete přidat 10 do souřadnic X všech vrcholů nebo můžete nastavit pozici umístění Placement.Position na (10,0,0).

Použití "Středu" pro nastavení řídící osy otáčení
Standardně osa otáčení není ve skutečnosti osa X/Y/Z. Je to paralelní přímka k vybrané ose, která ale prochází referenčním bodem (Placement.Base) objektu, který se bude otáčet. Může to být změněno použitím pole Střed v dialogovém okně Umístění nebo ve skriptu použitím parametru Center (Střed) konstruktoru FreeCAD.Placement.

Například, představme si, že máme kostku (dále) pozicovanou na (20,20,10).

Chceme otočit kostku kolem její svislé středové přímky (tj. místní osy Z) s udržením stejné pozice. Můžeme toho snadno dosáhnout zadáním hodnoty Středu rovné souřadnicím středu kostky (25,25,15).

Ve skriptu by to vypadalo následovně:



We wish to spin the box around it's own vertical centre line (ie local Z), while keeping it the same position. We can easily achieve this by specifying a Center value equal to the coordinates of the box's central point (25,25,15).



In a script, we would do:

Same script with the file example RotateCoG2.fcstd (discussion on the forum)

Using Placement in expressions
In expressions it is possible to use the components of the placement for example to access the x-component of the object labeled "Cube":

You can access the angle of the rotation by

The axis of rotation can be accessed with

where often one of these values is 1 while the others are 0.

You can also use the whole Placement in a single expression: Right click on Placement property in the property editor, select "show all" then extra properties will show. If you then right click on Placement again the context menu will include Expression, select Expression then the Expression dialogue will open and whatever you type will go into the Placement property rather than its child properties.

To make the placement of "Sketch" equal to that of "Cylinder", you would enter in that way for Sketch the expression



NOTE: It's also possible to create Placement objects in expressions. See the Expressions page for details.

Poznámky

 * Osy a úhly mohou být také vyjádřeny jako čtveřice.
 * Referenční bod objektu (FreeCAD.Placement.Base) se mění v závislosti na objektu. Některé příklady pro běžné objekty:

Problémy

 * Od verze 0.13, byla aktualizace vlastností Umístění v záložce Data zablokována pro objekty vytvořené v Návrhu dílu, kromě původního náčrtu, ze kterého bylo těleso vytvořeno. Proto Umístění tělesa vytvořeného v Návrhu dílu může být změněno pouze nastavením parametrů umístění původního konstrukčního náčrtu (první náčrt), ze kterého bylo těleso vytvořeno.
 * Funkcionalita Umístění může být dodatečně měněna v pracovní ploše Kompletace.

Další

 * Tento výukový program: Aeroplán široce pokrývá mechanismy změn umístění objektů.
 * Popis dialogového okna Umístění krok za krokem naleznete zde Úkoly umístění.

Issues

 * Relative Placement of objects will eventually be handled in the Assembly workbench.

More

 * This tutorial: Aeroplane covers the mechanics of changing an object's Placement extensively.
 * This FreeCAD News article discusses the Rotation API.