Part Module/ja

FreeCADのCAD機能はOpenCasCadeカーネルをその基礎としています. FreeCADはパートモジュールによってOpenCasCadeオブジェクトとその機能へのアクセス・利用を行なっています. OpenCascadeはプロフェッショナル用のCADカーネルでその機能は3D形状操作、3D形状オブジェクトに特化しています. メッシュモジュール のオブジェクトと異なりパートオブジェクトはより複雑で、明確なブーリアン演算、変更履歴、パラメトリックな動作などのより高度な処理が可能です.



Example of Part shapes in FreeCAD

ツール
パートモジュールツールは全てパートモジュールを読み込んだ時点で表示されるPartメニューにあります.

ブーリアン演算


結合（ヒューズ）、交差（共通部分）、差（カット）の一例



An example of union (Fuse), intersection (Common) and difference (Cut)

概念の説明
OpenCasCadeにおける用語では幾何プリミティブと（位相）シェイプは明確に区別されます. 幾何プリミティブとは点、ライン、円、平面、それにB-スプライン曲線や曲面などのより複雑なタイプのものです. シェイプは頂点、エッジ、ワイヤー、面、ソリッド、それに他のシェイプの合成物です. 幾何プリミティブは3Dシーン上に直接表示されることはありませんがシェイプの形状を作成するためには重要な役割を果たします. 例えばエッジははラインまたは円の一部から作成されます.

つまり幾何プリミティブとは"形のない"構成単位であり、シェイプはその上に作られた実際の空間的な形状であると言えるでしょう.

その完全なリストを入手したい場合はOCCドキュメント（あるいはsourcearchive.com）を参照し、 Geom_*（幾何プリミティブの場合）とTopoDS_*（シェイプの場合）を検索してください. 幾何オブジェクトとシェイプの違いについてより詳しい説明を読むことができます. 残念なことに公式のOCCドキュメントはオンラインで利用することができず（アーカイブをダウンロードしなければなりません）、またそのほとんどがプログラマー向けのものでエンドユーザーに向けたものではないことに注意してください. ただしこれから始めるために必要な情報についてはここで十分確認することができるはずです.

実のところ幾何オブジェクトは大きく二つに分けることができます. カーブとサーフェスです. カーブ（ライン、円・・・）からはエッジを直接的に作成でき、サーフェス（平面、円筒・・・）からはフェイスを作成できます. 例えば幾何プリミティブのラインは無限の長さを持ちます. つまり基底ベクトルと方向ベクトルによって定義されているのです. しかしそのシェイプ表現は始点と終点によって長さを制限されなければなりません. 同様に直方体 -- ソリッド -- は六つの制限つき平面によって作成されます.

エッジやフェイスからはその対となる幾何プリミティブに戻ることもできます.

このようにしてシェイプから非常に複雑なパーツを作成したり、逆に複雑なシェイプからそれを構成するサブシェイプを全て抜き出したりすることが可能になっているのです.

スクリプト処理
パートモジュールで使用されている主なデータ構造はOpenCascadeのBRep（境界表現）データ型です. 現在ではパートモジュールのほとんど全ての機能とオブジェクト型がPythonスクリプトから利用可能になっています. これにはLineやCircle（あるいはArc）などの幾何プリミティブとVertexes、Edges、Wires、Faces、SolidsそしてCompoundsなどTopoShapesの全てが含まれます. これらの各オブジェクトにはいくつかの異なる作成方法があり、またオブジェクトの一部、特にTopoShapesではブーリアン演算の和集合/差集合/共通集合といったより高度な操作が可能になっています. パートモジュールの機能の詳細についてはFreeCADスクリプト処理の基礎ページを調べてください.

例
ライン要素を作成するにはPythonコンソールを開き、以下のように入力します： import Part,PartGui doc=App.newDocument l=Part.Line l.StartPoint=(0.0,0.0,0.0) l.EndPoint=(1.0,1.0,1.0) doc.addObject("Part::Feature","Line").Shape=l.toShape doc.recompute

上記のPythonスクリプトの例をステップごとに見ていきましょう： import Part,PartGui doc=App.newDocument パートモジュールを読み込み、新しいドキュメントを作成します. l=Part.Line l.StartPoint=(0.0,0.0,0.0) l.EndPoint=(1.0,1.0,1.0) ラインは実際は線分なので始点と終点があります. doc.addObject("Part::Feature","Line").Shape=l.toShape Partオブジェクト型をドキュメントに追加し、追加したオブジェクトの'Shape'プロパティに線分のシェイプ表現を代入します. ここで理解すべき重要な点は幾何プリミティブ（Part.Line）を使ってそこから位相シェイプを作成した（toShapeメソッド）ということです. ドキュメントに追加できるのはシェイプだけです. FreeCADでは幾何プリミティブはシェイプのための"作成用構造体"として使用されます. doc.recompute ドキュメントを更新します. 新しいパートオブジェクトの視覚的な表現を用意するための処理でもあります.

LineはPart.Line(point1,point2)という風にその始点と終点をコンストラクタで直接指定して作成することもできますし、ここで行ったようにデフォルトのラインを作成してあとでそのプロパティを設定することもできるということを憶えておいてください.

同じようにして円を作ることもできます： import Part doc = App.activeDocument c = Part.Circle c.Radius=10.0 f = doc.addObject("Part::Feature", "Circle") f.Shape = c.toShape doc.recompute 先ほどと同様、円（幾何プリミティブ）を使ってそのシェイプを作成しました. もちろんこの後、下記のような方法で作成した形状にアクセスすることができます： s = f.Shape e = s.Edges[0] c = e.Curve ここではオブジェクトfのシェイプを取得した後、そのエッジのリストを取得しています. 今回の場合、エッジは一つしかありません. 円一つからシェイプ全体を作成しているためです. 従ってEdgesリストの最初のアイテムだけ取得し、その後でそのCurve（曲線）を取得しています. Edgeは全てCurveを持ちます. これはエッジの元になっている幾何プリミティブです.

さらに詳しく知りたい場合は位相データのスクリプト処理ページを見て下さい.

We could say, to resume, that geometry primitive are "shapeless" building blocks, and shapes are the real spatial geometry built on it.

To get a complete list of all of them refer to the OCC documentation (Alternative: sourcearchive.com) and search for Geom_* (for geometry) and TopoDS_* (for shapes). There you can also read more about the differences between geometric objects and shapes. Please note that unfortunately the official OCC documentation is not available online (you must download an archive) and is mostly aimed at programmers, not at end-users. But hopefully you'll find enough information to get started here.

The geometric types actually can be divided into two major groups: curves and surfaces. Out of the curves (line, circle, ...) you can directly build an edge, out of the surfaces (plane, cylinder, ...) a face can be built. For example, the geometric primitive line is unlimited, i.e. it is defined by a base vector and a direction vector while its shape representation must be something limited by a start and end point. And a box -- a solid -- can be created by six limited planes.

From an edge or face you can also go back to its geometric primitive counterpart.

Thus, out of shapes you can build very complex parts or, the other way round, extract all sub-shapes a more complex shape is made of.

Scripting
The main data structure used in the Part module is the BRep data type from OpenCascade. Almost all contents and object types of the Part module are now available to python scripting. This includes geometric primitives, such as Line and Circle (or Arc), and the whole range of TopoShapes, like Vertexes, Edges, Wires, Faces, Solids and Compounds. For each of those objects, several creation methods exist, and for some of them, especially the TopoShapes, advanced operations like boolean union/difference/intersection are also available. Explore the contents of the Part module, as described in the FreeCAD Scripting Basics page, to know more.

Examples
To create a line element switch to the Python console and type in:

Let's go through the above python example step by step:

loads the Part module and creates a new document

Line is actually a line segment, hence the start and endpoint.

This adds a Part object type to the document and assigns the shape representation of the line segment to the 'Shape' property of the added object. It is important to understand here that we used a geometric primitive (the Part.LineSegment) to create a TopoShape out of it (the toShape method). Only Shapes can be added to the document. In FreeCAD, geometry primitives are used as "building structures" for Shapes.

Updates the document. This also prepares the visual representation of the new part object.

Note that a Line Segment can be created by specifying its start and endpoint directly in the constructor, for example Part.LineSegment(point1,point2), or we can create a default line and set its properties afterwards, as we did here.

A circle can be created in a similar way:

Note again, we used the circle (geometry primitive) to construct a shape out of it. We can of course still access our construction geometry afterwards, by doing:

Here we take the shape of our object f, then we take its list of edges. In this case there will be only one because we made the whole shape out of a single circle, so we take only the first item of the Edges list, and we takes its curve. Every Edge has a Curve, which is the geometry primitive it is based on.

Head to the Topological data scripting page if you would like to know more.

Tutorials

 * Import from STL or OBJ : How to import STL/OBJ files in FreeCAD
 * Export to STL or OBJ : How to export STL/OBJ files from FreeCAD
 * Whiffle Ball tutorial : How to use the Part Module