Topological data scripting/ro

Această pagină descrie mai multe metode pentru crearea și modificarea modulelor Forms of parts din Python. Înainte de a citi această pagină, dacă sunteți nou la Python, este o idee bună să citiți despre python scripting and how python scripting works in FreeCAD.

Introducere
Aici vă vom explica cum să controlați Part Module direct de la interpretorul FreeCAD Python sau de la orice script extern. Elementele de bază despre programarea script datelor topologice sunt descrise în Part Module Explaining the concepts. fiți siguri că a-ți răsfoit secțiunea Scripting și paginile FreeCAD Scripting Basics dacă aveți nevoie de mai multe informații despre cum funcționaează programarea python in FreeCAD.

Class Diagram
Aceasta Unified Modeling Language (UML) o trecere în revistă a celor mai importante clase a modului Piese:

Geometrie
Obiectele geometrice reprezintă blocul de construcție al tuturor obiectelor topologice:
 * Geom Clasă de bază a obiectelor geometrice
 * Line o linie dreaptă în 3D, definită de punctul de plecare și de cel de sosire
 * Circle Cerc sau arc de cerc definit prin centru și punctele de start și de finiș
 * ...... Și în curând mai multe

Topologie
Următoarele date topologice sunt disponibile: Geometria sa este constrânsă(tăiată) de contururi. Este bidimensională.
 * Compound Un grup al oricărui tip de obiect topologic.
 * Compsolid Un solid compozit este un set de solide conectate prin fațetele lor. Extinde noțiunile de WIRE și SHELL la solide.
 * Solid O partea a spațiului limitată de cochilii. Are trei dimensiuni
 * Shell Un set da fațete conectate prin muchiile lor. O cochilie poate fi deschisă sau închisă.
 * Face In 2D este o parte a unui plan; in 3D este o  parte a unei suprafețe.
 * Wire Un set de margini conectate prin vârfurile lor. Poate fi un contur deschis sau închis, în funcție de faptul dacă marginile sunt legate sau nu.
 * Edge Un element topologic corespunzător unei curbe reținute. O margine este în general limitată de vârfuri. Este unidimensională.
 * Vertex Un element topologic corespunzător unui punct. Are dimensiune zero.
 * Shape Un termen generic care acoperă toate cele de mai sus.

Exemplul rapid: crearea unei topologii simple


Acum vom crea o topologie construind-o din geometrie mai simplă. Ca studiu de caz, folosim o parte din imaginea din care face parte patru vârfuri, două cercuri și două linii.

Crearea Geometriei
Mai întâi trebuie să creăm părțile geometrice distincte ale acestui fir. Și trebuie să avem grijă de vârfurile părților geometrice se se afle în aceeași poziție. Altfel, mai târziu, s-ar putea să nu fim capabil să conectăm părțile geometrice la o topologie!

Așa creăm primul dintre puncte:

Arc


Pentru a crea un arc de cerc vom face un punct ca reper și vom crea arcul de cerc prin trei puncte:

Linie


Segmentul de linie poate fi creat foarte simplu din punctele:

Notă: in FreeCAD 0.16 Part.Line a fost utilizată, pentru FreeCAD 0.17 Part.LineSegment va fi folosit

Punem totul laolaltă
Ultimul pas este de a pune împreună elementele de bază geometrice și coaceți o formă topologică:

Facem o prismă
Acum extrudem firul într-o direcție și facem o formă 3D :

Crearea formelor de bază
Puteți crea cu ușurință obiecte topologice de bază cu ajutorul funcției "Make ... " metode de la modulul Part:

Câteva metode disponibile de make... : Vezi pagina Part API pentru o listă completa a metodelor disponibile în modulul Part.
 * makeBox(l,w,h): Construirea unui paralelipiped localizat în punctul p orientat în direcția d având dimensiunile (l,w,h)
 * makeCircle(radius): Construirea cercului cu o rază dată
 * makeCone(radius1,radius2,height): Construirea unui con cu (raza1,raza2,înălțime)
 * makeCylinder(radius,height): Construirea unui cilindru cunoscând raza și înălțimea.
 * makeLine((x1,y1,z1),(x2,y2,z2)): Construirea unei linii între 2 puncte
 * makePlane(length,width): construirea unui plan cunoscând lungimea și lățimea
 * makePolygon(list): construirea unui poligon având o listă de puncte
 * makeSphere(radius): Construirea unei sfere de rază dată
 * makeTorus(radius1,radius2): construirea unui torus cuoscând raza 1 și raza 2

Importare modulelor necesare
Mai întâi trebuie să importăm modulul Part astfel încât să putem folosi conținutul său în Python. De asemenea, vom importa modulul Base din interiorul modulului FreeCAD:

Crearea unui Vector
Vectorssunt una dintre cele mai importante piese de informații când construim forme geometrice. Acestea conțin 3 numere de obicei (dar nu este obligatoriu întotdeauna) coordonatele carteziene x, y și z. Creați un vector ca acesta:

Tocmai am creat un vector la coordonatele x = 3, y = 2, z = 0. În modulul Part, vectorii sunt folosiți peste tot. Formele de Piese utilizează de asemenea un alt tip de punct reprezentare, numită Vertex, care nu este nimic altceva decât un container pentru un vector. Accesați vectorul unui vârf ca acesta:

Crearea unei muchii
O margine nu este altceva decât o linie cu două vârfuri:

Notă: De asemenea, puteți crea o margine definită de doi vectori:

Puteți găsi lungimea și centrul unei muchii astfel:

Afișarea formei pe ecran
Până acum, am creat un obiect de margine, dar nu apare nicăieri pe ecran. Acest lucru se datorează faptului că doar am manipulat obiectele de tip python aici. Scena 3D FreeCAD afișează doar ceea ce îi spui să afișeze. Pentru a face acest lucru, folosim acest lucru simplu Pentru a realiza asta, utilizăm această metodă simplă:

Un obiect va fi creat în documentul nostru FreeCAD, și forma noastră "muchie" va fi atribuită. Utilizați acest lucru când este timpul să vă afișați creație pe ecran.

Crearea unui fir/contur/polilinie
Un fir este o linie multi-margine și poate fi creat dintr-o listă de margini sau chiar o listă de fire:

Part.show(wire3) va afișa cele 4 margini care compun firul/polilinia noastră. alte informațiile utile pot fi ușor recuperate:

Crearea unei Fațete
Doar fațetele create de firele/poliliniile închise vor fi valide. În acest exemplu, wire3 este un contur închis dar wire2 nu este un contur închis(vezi mai sus)

Numai fațetele vor avea o arie, poliliniile și muchiile nu posedă așa ceva.

Crearea unui Cerc
Un cerc poate fi creat pur și simplu astfel:

Dacă vreți să îl creați la o anumită poziție și într-o anumită direcție:

cercul va fi creat la distanța 10 unități de la axa x și va fi orientat spre axa x. Notă: makeCircle acceptă numai Base.Vector pentru poziție și normal, dar nu tuple. Puteți, de asemenea, să creați o parte a cercului dând unghiul de pornire și unghiul de capăt ca de exemplu:

Ambele atât arc1 cât și arc2 vor face un cerc. Trebuie introduse unghiuri în grade, dacă aveți radiani pur și simplu le convertiți folosind formula: grade = radiani * 180 / PI sau folosind modulul matematic al lui python (după importul efectuat matematica, desigur):

Crearea unui Arc de-a lungul punctelor
Din păcate, nu există nicio funcție makeArc, dar avem funcția Part.Arc pentru a crea un arc de-a lungul a trei puncte. Practic, putem să ne imaginăm un arc de cerc atașat la un punct de plecare, trecând printr-un punct central și terminându-se într-un punct final. Part.Arc creează un obiect arc pe care .toShape trebuie apelat pentru a obține un obiect muchie, în același mod ca atunci când utilizați Part.LineSegment în loc de Part.makeLine.

Arc only accepts Base.Vector for points but not tuples. arc_edge is what we want which we can display using Part.show(arc_edge). You can also obtain an arc by using a portion of a circle:

Arcurile sunt muchii valide, ca liniile. Deci, ele pot fi folosite și în polilinii/contururi/fire.

Crearea unui poligon
Un poligon este o polilinie simplă cu multiple segemente de linii drepte. funcția makePolygon ia o listă de puncte și creează o polilinie de-a lungul acestor puncte:

Crearea unei curbe Bezier
Curbele Bézier sunt folosite pentru a modela curbele netede folosind o serie de repere (puncte de control) și cu un numar mare de reprezentari la precizie (fluiditatea curbei). Funcția de mai jos face Part.BezierCurve dintr-o serie de puncte FreeCAD.Vector. (Notă: indicele primului reper începe de la 1, și nu de la 0.)

Crearea unui Plan
A Plane este o suprafață simplă rectangulară. Meteoda pentru crearea unuia este aceasta: makePlane(length,width,[start_pnt,dir_normal]). Implicit start_pnt = Vector(0,0,0) and dir_normal = Vector(0,0,1). Utilizând dir_normal = Vector(0,0,1) va crea un plan pe axa z, în timp ce dir_normal = Vector(1,0,0) va crea planul pe axa x:

BoundBox este un cuboid care înconjoară planul cu o diagonală începând de la (3.0.0) și se termină la (5.0.2). Aici grosimea BoundBox în axa y este zero, deoarece forma noastră este complet plană.

Notă: makePlane acceptă doar Base.Vector pentru start_pnt and dir_normal dar nu și tuplele

Crearea unei elipse
Pentru a crea o elipsă sunt mai multe căi:

Crează o elipsă cu raza mare 2 și cu raza mică 1 cu centrul în (0,0,0)

Creațo p copie a elipsei date

Creează o elipsă centrat pe punctul central, unde planul elipsa este definită de Centrul, S1 și S2, axa sa principală este definită de Centru și S1, semiaxa sa majoră este distanța dintre centrul și S1, iar semiaxa sa minoră este distanța dintre S2 și axa principală.

Creează o elipsă cu semiaxa majoră și cu o semiaxă minoră MajorRadius and MinorRadius, și localizată în planul definit de către Center și normala (0,0,1)

În codul de mai sus am trecut S1, S2 și centrul. În mod similar cu Arc, Ellipse creează, de asemenea, un obiect de elipsă, dar nu margine, așa că trebuie să convertiți-l în margine folosind toShape pentru afișare.

Notă: Doar Arc aceptă Base.Vector pentru puncte dar nu pentru tuple

pentru constructorul Ellipse de mai sus am trecut centrul, MajorRadius and MinorRadius

Crearea unui Tor
Folosind metoda makeTorus(radius1,radius2,[pnt,dir,angle1,angle2,angle]). Implicit avem pnt=Vector(0,0,0),dir=Vector(0,0,1),angle1=0,angle2=360 and angle=360. Considerați un tor ca pe un mic cerca care baliază de-a lungul unu cerc mare. Radius1 este raza cercului mare, iar radius2 este raza cercului mic, pnt este centrul torului și dir este direcția normalei. angle1 and angle2 sunt unghiurile în radiani pentru cercul mic, ultimul parametru -unghiul este pentru a face o secțiune în tor:

Codul de deasupra va crea un tor cu diametrul 20(raza 10) și grosimea 4 (raza cercului mic 2)

codul de mai sus va crea o felie de tor

Codul de mai sus va crea un semtor, numai ultimul parametru este schimbat adică unghiul și unghiurile rămase sunt implicite. Dând unghiul 180 va a crea tor de la 0 la 180, adică un jumătate de tor.

Crearea unui paralelipiped sau cuboid
Utilizând makeBox(length,width,height,[pnt,dir]). Implicit pnt=Vector(0,0,0) and dir=Vector(0,0,1)

Crearea unei sfere
Utilizând makeSphere(radius,[pnt, dir, angle1,angle2,angle3]). Implicit avem pnt=Vector(0,0,0), dir=Vector(0,0,1), angle1=-90, angle2=90 and angle3=360. angle1 și angle2 sunt verticala minimă și verticala maximă ale sferei, angle3 diametrul sferei.

Crearea unui cilindru
Utilizând makeCylinder(radius,height,[pnt,dir,angle]). Implicat avem pnt=Vector(0,0,0),dir=Vector(0,0,1) și angle=360

Crearea unui Con
Utilizând makeCone(radius1,radius2,height,[pnt,dir,angle]). Implicit avem pnt=Vector(0,0,0), dir=Vector(0,0,1) and angle=360

Modificarea Formelor geometrice
Sunt mai multe moduri de a modifica forme. Unele sunt operații simple de transformare cum ar fi mișcările sau formele rotative, altele sunt mai complexe, cum ar fi unirea și scăderea unei forme de alta. Țineți cont de asta

Translatarea unei forme
Translatarea estr de fapt actul de mutarea a unei forme dintr-un loc în altul. Orice formă (muchie, fațetă, cube, etc...) poate fi translată în același mod: Aceasta va muta forma noastră "myShape" 2 unități in direcția x.

Rotația unei forme
Pentru a roti o formă, aveți nevoie de uncentru de rotație, axa, și unghiul de rotație: Codul de mai sus va roti forma cu 180 degrees în jurul axei Z.

Transformările generice cu matrici
O matrice este o modalitate foarte convenabilă de a stoca transformările în lumea reală 3D. Într-o singură matrice, puteți defini valorile de translația, rotirea și scalarea care trebuie aplicate unui obiect. De exemplu: Notă: Matricile FreeCAD lucrează în radiani. De altfel, aproape toate operațiile de matrice care iau un vector pot lua de asemenea 3 numere, astfel încât cele două linii fac același lucru: Atunci când matricea noastră este definită, o putem aplica formei noastre. FreeCAD oferă 2 metode pentru a face acest lucru: transformShape and transformGeometry. Diferența este că, cu prima, sunteți siguri că nu vor avea loc deformări (a se vedea "scalarea unei forme" de mai jos). Deci, putem aplica transformarea noastră astfel: ori

Scalarea unei forme geometrice
Scalarea unei forme este o operațiune mai periculoasă deoarece, spre deosebire de translație sau rotație, scalarea neuniformă (cu valori diferite pentru x, y și z) poate modifica structura formei. De exemplu, scalarea unui cerc cu o valoare mai mare pe orizontală decât pe verticală îl va transforma într-o elipsă, care se comportă matematic foarte diferit. Pentru scalare, noi nu putem folosi transformShape, trebuie să folosimtransformGeometry:

Subtraction
Scăderea unei forme de la alta se numește "tăiat" în jargonul OCC/FreeCAD și se face astfel:

Intersection
În același mod, intersecția dintre două forme este denumită "comună" și se face pe aici:

Union
Unionea este numită "fuse" și lucrează în același mod:

Section
O secțiune este intersecția dintre o formă solidă și o formă plană. Va returna o curbă de intersecție, un compus cu margini

Extrusion
Extrusion is the act of "pushing" a flat shape in a certain direction resulting in a solid body. Think of a circle becoming a tube by "pushing it out": If your circle is hollow, you will obtain a hollow tube. If your circle is actually a disc, with a filled face, you will obtain a solid cylinder:

Exploring shapes
You can easily explore the topological data structure: By typing the lines above in the python interpreter, you will gain a good understanding of the structure of Part objects. Here, our makeBox command created a solid shape. This solid, like all Part solids, contains faces. Faces always contain wires, which are lists of edges that border the face. Each face has at least one closed wire (it can have more if the face has a hole). In the wire, we can look at each edge separately, and inside each edge, we can see the vertexes. Straight edges have only two vertexes, obviously.

Analiza muchiei
În cazul unei muchii, care este o curbă arbitrară, este cel mai probabil să doriți face o discretizare. În FreeCAD marginile sunt parametrizate după lungimile lor. Asta înseamnă ca puteți parcurge o margine / curba pe lungimea ei: Now you can access a lot of properties of the edge by using the length as a position. That means if the edge is 100mm long the start position is 0 and the end position 100.

Utilizarea selecțiein
Here we see now how we can use the selection the user did in the viewer. First of all we create a box and shows it in the viewer Select now some faces or edges. With this script you can iterate all selected objects and their sub elements: Select some edges and this script will calculate the length:

Complete example: The OCC bottle
A typical example found in the OpenCasCade Technology Tutorial is how to build a bottle. This is a good exercise for FreeCAD too. In fact, you can follow our example below and the OCC page simultaneously, you will understand well how OCC structures are implemented in FreeCAD. The complete script below is also included in FreeCAD installation (inside the Mod/Part folder) and can be called from the python interpreter by typing:

Programul script complet
aici este programul script complet MakeBottle:

Explicații detaliate
We will need,of course, the Part module, but also the FreeCAD.Base module, which contains basic FreeCAD structures like vectors and matrixes. Here we define our makeBottle function. This function can be called without arguments, like we did above, in which case default values for width, height, and thickness will be used. Then, we define a couple of points that will be used for building our base profile. Here we actually define the geometry: an arc, made of 3 points, and two line segments, made of 2 points. Remember the difference between geometry and shapes? Here we build shapes out of our construction geometry. 3 edges (edges can be straight or curved), then a wire made of those three edges. Until now we built only a half profile. Easier than building the whole profile the same way, we can just mirror what we did, and glue both halfs together. So we first create a matrix. A matrix is a very common way to apply transformations to objects in the 3D world, since it can contain in one structure all basic transformations that 3D objects can suffer (move, rotate and scale). Here, after we create the matrix, we mirror it, and we create a copy of our wire with that transformation matrix applied to it. We now have two wires, and we can make a third wire out of them, since wires are actually lists of edges. Now that we have a closed wire, it can be turned into a face. Once we have a face, we can extrude it. Doing so, we actually made a solid. Then we apply a nice little fillet to our object because we care about good design, don't we? Then, the body of our bottle is made, we still need to create a neck. So we make a new solid, with a cylinder. The fuse operation, which in other apps is sometimes called union, is very powerful. It will take care of gluing what needs to be glued and remove parts that need to be removed. Then, we return our Part solid as the result of our function. At the end we call the definite function and make the part visible.

Paralelipiped găurit
Aici este un exemplul de construcție a unui paralelipiped găurit.

Construcția este realizată dintr-un capăt în altul iar când paralelipipedul este terminat, acesta este găurit cu un cilindru.

Încărcare și salvare
Există mai multe moduri de a vă salva munca în modulul Part. Puteți bineînțeles salvați documentul FreeCAD, dar puteți salva și un obiect piesă/Part direct la formatele CAD obișnuite, cum ar fi BREP, IGS, STEP și STL.

Saving a shape to a file is easy. There are exportBrep, exportIges, exportStl and exportStep methods availables for all shape objects. So, doing: this will save our box into a STEP file. To load a BREP, IGES or STEP file, simply do the contrary: To convert an .stp in .igs file simply : Note that importing or opening BREP, IGES or STEP files can also be done directly from the File -> Open or File -> Import menu, while exporting is with File -> Export