Sketcher Tutorial/fr

Introduction
Le Sketcher (esquisse) est un outil pour générer des objets 2D pour une utilisation dans la conception des pièces. Le sketcher est différent des outils de dessin traditionnels. Une façon de montrer la différence est la construction d'un triangle. Un triangle est entièrement défini par trois valeurs, qui peuvent être tout à partir de la liste suivante: longueur de côté, angle, hauteur, surface. La seule exception est trois angles, qui ne définira pas la taille.

Afin de construire un triangle à partir de trois longueurs par la méthode traditionnelle, faire comme suit:
 * Tracer la ligne de base
 * Faire deux cercles avec un rayon donné par les deux autres longueurs des côtés, ou encore calculer les coordonnées du troisième sommet
 * Tirer les deux côtés manquants depuis les extrémités de la ligne de base au point de deux cercles ou le sommet calculée.



La page  Triangle montre une collection de formules pour calculer les informations manquantes pour dessiner un triangle à partir de spécification minimum. Celles-ci sont nécessaires si le triangle doit être défini par des coordonnées précalculées.

Le Sketcher est différent. Les formules et les constructions auxiliaires ci-dessus ne sont pas nécessaires. Afin de comprendre la différence, il est préférable de construire un triangle par vous-même

Première esquisse: un triangle
An open document is needed in order to make a sketch. When there is no open document, a new one will be created by clicking on The sketcher workbench has to be selected:



Une nouvelle esquisse sera créé en cliquant sur un. Une boîte de dialogue apparaît, où l'orientation de la nouvelle esquisse dans l'espace 3D peut être sélectionnée. Il n'a pas d'importance dans ce cas, de sorte que le plan xy peut être confirmée. Une nouvelle esquisse vide sera créé et ouvert en mode édition. Une grille avec un système de coordonnées s'affiche avec un point rouge à l'origine.

Dans le Sketcher tout est ok pour dessiner un triangle quelconque avec l' outil de polyligne et définir ses propriétés dans une étape ultérieure. Chaque clic dans le plan du dessin établit un sommet. Le triangle doit être fermé. Donc, pour la dernière ligne d'un clic est nécessaire sur le premier sommet créé. Un point rouge doit être visible près du pointeur de la souris avant de cliquer.



Cela fera en sorte que le dernier sommet est identique au premier, et le profil est fermé. Ces symboles qui apparaissent sous le pointeur de dessin indiquent des auto-contraintes. Ils sont mis automatiquement en cliquant à cet endroit. Le point rouge tirant sous le pointeur indique une contrainte de coïncidence entre deux sommets, c'est à dire les sommets de ces différents éléments de dessin sont limités à un emplacement identique.

Le triangle créé est flexible. Un sommet peut être touché avec la souris et déplacé autour. Les côtés du triangle suivent le sommet. La même chose peut être fait avec une ligne.

Each length of the side is now easily defined by selecting it with the mouse: selected item turns into green. When clicking on the length tool, a dialog opens and the desired length can be put in. The picture below shows a triangle with side lengths set to 35 mm, 27 mm and 25 mm. The baseline was set horizontally by selecting it and clicking on the horizontal constraint tool.



Ces définitions de longueur sont appelées contraintes. Les contraintes sont utilisées pour définir une conception fixe à partir d'une d'une 'entrée géométrique flexible. Le dessinateur fournit toutes les contraintes nécessaires pour définir tout type de triangle. Seulement la zone ne peut pas être utilisée pour définir un. Ainsi, le triangle créé peut être redéfini en changeant la valeur d'une contrainte ou par suppression des contraintes et ajout d'autres. Voici une liste de triangles avec d'autres propriétés données. Il n'y a aucun problème pour tourner le triangle qui vient d'être créé dans l'un de ceux-ci


 * Un ou deux angles donnés: Deux côtés du triangle doit être cochée. Un clic sur [[Image:Constraint_InternalAngle.png|32px]] ouvre une boîte de dialogue pour définir l'angle.




 * Triangle rectangle: Deux côtés du triangle doit être cochée. Un clic sur [[Image: Constraint_Perpendicular.png | 32px]] définit un angle droit entre les deux côtés.




 * Équilatéral: Un côté doit être réglé à une longueur définie. Ensuite, toutes les parties doit être sélectionné. Un clic sur [[Image: Constraint_EqualLength.png | 32px]] définit deux contraintes de longueur égale afin de donner tous les côtés de la même longueur.




 * Isoscales triangle (two identical length) with given height: Select first the two sides with the equal length. A click on [[Image:Constraint_Symmetric.png|32px]] sets a equality between the two sides. Then select the base line and the top vertex and click the [[Image:Constraint_Length.png|32px]] length tool.



Les contraintes peuvent être sélectionnées en cliquant sur le symbole ou en cliquant dans la liste de contraintes. Elles peuvent être supprimées ou en cas de contraintes avec une valeur éditée après un double clic. Un triangle donné peut être changé plus tard dans un autre type de triangle en modifiant ou en changeant les contraintes. Le dessinateur est une partie de l'approche modélisation paramétrique de FreeCAD. Ce que vous avez créé, peut être facilement changé un moment plus tard, si par exemple une variante de la conception est nécessaire.

Les triangles montrés ci-dessus ont des lignes blanches. C'est une indication que l'esquisse a des degrés de liberté qui lui ont été laissé. Cela peut être testé en tirant sur des lignes ou des points. Si la ligne ou point se déplace, cet article n'est pas entièrement défini. Un croquis avec aucun degré de liberté s'allume en vert.

Pour le triangle isocèle, la longueur de la ligne de base est manquante et il peut se déplacer et tourner librement dans le plan du dessin du dessinateur.

If the triangle properties are defined, it still needed to be fixed in the drawing plane. The sketcher drawing plane has a coordinate system. The origin of the coordinate system is visible as the red dot in the center of the pink x-axis and light-green y-axis. The easiest way to fix it, is selecting a vertex and clicking at. This adds a horizontal and a vertical distance from the vertex to the origin of the coordinate system. The triangle may still have an degree of freedom for rotation. So one sides needs a horizontal or vertical constraint or an defined angle to one of the coordinate system axes. The next picture shows a fully constraint sketch. All lines and vertices have now a green color.



Plus au sujet des Contraintes
Le dessinateur ne connaît pas les formules de triangle du wikipedia. Au contraire, il met en place un système d'équations pour les coordonnées en 2 dimensions sur la base des contraintes données. Ce système d'équations est alors résolu numériquement.

De cette manière, une grande variété de problème géométrique peut être résolu. Mais il y a aussi un inconvénient. Si l'ensemble d'équations a plusieurs solutions, nous pouvons obtenir quelque chose de totalement différent de ce que nous attendons. Cela est particulièrement gênant, si la même conception doit être utilisé pour des dimensions différentes. Le symptôme typique, c'est qu'après un changement d'une contrainte de longueur, l'esquisse retourne à quelque chose de totalement différent. Un exemple simple est la division d'une distance en trois partitions égales. L'image suivante montre trois lignes égales et un ensemble de contraintes parallèles. La distance totale est de 10 mm.



Cela fonctionne bien aussi longtemps que seules de grandes distances sont entrées. Lorsque la distance est réduite au-dessus d'un certain ratio, les lignes se replient ensemble. Donc, nous n'obtenons pas plus un tiers de la distance donnée, mais la distance elle-même ou les deux tiers de celui-ci. Certaines lignes de notre alignement ont changé leur orientation. Cela donne encore une solution valable pour l'ensemble des contraintes, mais n'est pas ce qui était prévu. Comme le montre l'image suivante de la même esquisse. La contrainte de longueur a été réglée à 1000 mm, puis ramené à 5 mm.



La solution consiste à définir un angle de 180 ° entre les lignes de séparation comme remplacement de la contrainte parallèle. La contrainte 180 ° n'a qu'une solution. Le croquis n'est pas robuste contre les grands changements de distance. Il faut dire, que même une contrainte 0 ° vise le même objectif, le cas échéant.



La contrainte 180 ° est une solution pour beaucoup de problèmes. Certaines versions plus anciennes de FreeCAD ont des problèmes pour montrer la contrainte 180 ° dans le plan d'esquisse. Dans la plupart des cas, l'Arc 180 ° n'est pas affiché comme prévu dans le plan du dessin d'esquisse. C'est un problème connu pour FreeCAD avant la version 14.3613.

En cas de plusieurs dimensions supplémentaires en ligne droite, il peut être conseillé de dessiner une ligne zigzag d'abord et puis de définir les contraintes 180 °. Ça aide, ne pas en oublier une, ou ne pas la créer deux fois.

Le tableau suivant montre certaines combinaisons de contraintes pour la définition d'un coude simple. La combinaison a été testée par l’accroissement de de la longueur horizontale de 10 mm à des valeurs supérieures jusqu'à ce que le coude retourne son orientation. Les documents du tableau pour chaque combinaison de contrainte montre la longueur modifiée où le retournement se produit.

Le test a révélé ce qui suit: de plus grands changements de contraintes de dimension peuvent provoquer un retournement de certaines lignes de l'esquisse en raison de multiples solutions du système sous-jacent d'équations. Les seules contraintes qui font préserver l'orientation des éléments auxquels ils s'appliquent, sont la contrainte d'angle et les contraintes de dimensions horizontales et verticales. Les différences entre les autres contraintes concernant le maintien de l'orientation sont mineures.

Recommandation: '''Utiliser les contraintes d'angles et les contraintes de dimensions horizontales et verticales à des endroits critiques pour faire un croquis robuste contre les changements de dimension. '''

Combinaison problématique de Contrainte
Parfois, deux ou plusieurs contraintes définissent la même propriété. Un exemple peut être réalisé avec deux lignes connectées, où le centre est le point d'une contrainte de symétrie pour les extrémités des lignes. Ces lignes ont maintenant des longueur égales et sont parallèles. Tout cela est la conséquence de la contrainte de symétrie. Que se passe-t-il, si ces deux lignes ont déjà une contrainte d'égalité et une contrainte parallèle et que la contrainte de symétrie est rajoutée? Maintenant, la propriété parallèle est défini par deux contraintes et la longueur égale est également définie par deux contraintes. En principe, le système d'équations sous-jacent doit avoir une solution. Mais il peut y avoir des problèmes numériques. Cela peut être testé en essayant de déplacer les lignes. Dans la plupart des cas, les lignes sont gelées, même si le croquis rapporte encore plusieurs degrés de liberté.

Le cas ci-dessus montre un problème qui semble être difficile à résoudre pour les programmeurs d'esquisse. Ainsi, l'utilisateur doit prendre des précautions, pour éviter de telles situations. Les Esquisses avec des contraintes redondantes se comportent de façon inattendue et problématique. Les symptômes de ces contraintes redondantes sont l'état gelé dessus ou les contraintes signalés redondantes après la modification d'un objet différent dans l'esquisse.

En général, l'esquisse donne un avertissement, lorsque les contraintes redondantes sont détectées. Mais ce mécanisme de détection semble ne pas fonctionner dans tous les cas. Lorsque le problème est reconnu, il peut être évité simplement en supprimant les contraintes redondantes. Parfois, il est nécessaire de choisir une combinaison différente de contraintes.

Les cas suivants sont des sources de contraintes redondantes:


 * Une contrainte d'égalité pour deux rayons d'un même arc
 * Une contrainte de symétrie pour deux rayons du même arc
 * Une contrainte de symétrie en combinaison avec une contrainte parallèle, d'égalité et/ou des contraintes perpendiculaires

Un cas problématique différent sont les parallèles avec un point d'intersection à l'infini. Il est possible de définir une contrainte 180 ° pour deux lignes parallèles sans point d'intersection. Ce n'est pas recommandée. Un angle avec une autre ligne ou axe doit être utilisé à la place.

Un autre problème est le changement d'orientation d'angles. Cela peut arriver si des changements d'angle supérieurs à 180 ° sont faits. Faire cela par petites étapes évite le problème.

Lignes de Construction - Example pas à pas
In the first part was shown, that helper constructions are not necessary for the triangle. But nevertheless the sketcher provides construction geometry, which is useful for more complex problems. Any line can be converted to a construction line with the button. The construction lines are shown in the sketch as blue lines. They can be used for constraints in the same way as other lines, but are not shown and not used when the sketch is closed.

Donner la tâche de faire un rectangle avec la longueur de côté ayant le rapport d'or. Wikipedia montre comment construire deux lignes avec un rapport de longueur correspondant au nombre d'or.



Le sketcher est un outil parfait pour construire un rectangle avec le nombre d'or pour la longueur de côté. La taille du rectangle peut être modifié par la suite sans faire une nouvelle construction. Les étapes de construction pour le nombre d'or selon Wikipedia sont:


 * 1) Ayant un segment AB, construire une perpendiculaire BC  au point B, avec BC moitié de la longueur de AB. Dessinez l'hypoténuse AC.
 * 2) Tracer un arc de centre C et de rayon BC. Cet arc croise l'hypoténuse AC au point D.
 * 3) Tracer un arc de centre A et de rayon AD. Cet arc croise le segment de ligne originale AB au point S. Le point S divise le segment d'origine AB en segments de ligne AS et SB avec des longueurs ayant un rapport correspondant au nombre d'or.

Voici une explication étape par étape, comment cela peut être fait.


 * Make a new sketch as explained at the triangle example.
 * Draw a rectangle in the sketch. Use the button [[Image:Sketcher_Rectangle.png|32px]] The following picture shows the rectangle. FreeCAD did add horizontal and vertical constraints to the rectangle. This rectangle can not be rotated.



The rectangle should stay in the center of the coordinate system. To achieve this, a symmetry constraint is added to a horizontal line. This is done by selecting first the two vertices of the horizontal line and then the vertical axis of the coordinate system. The symmetry constraint is added by clicking on the button. The same is done for a vertical line, but instead now the horizontal axis is selected as symmetry axis. The picture below shows the result. The rectangle stays now at the center and can only be resized but not moved.



This was the preparation for the rectangle. The top horizontal line should be the distance AS of the golden ration construction. An additional line is needed to represent the SB-distance. It is drawn a little bit skewed as shown below. This avoids the auto-constraining to horizontal. This line should instead be constrained later with a 180°-angle, in order to avoid the existence of multiple solutions to the constructed constrain-combination. If the line is drawn with an horizontal constrained, the sketcher will complain later at adding the 180°-angle constrained. The horizontal constrained has to be removed in such a case. The picture shows how to add an angle-constraint by selecting two lines and clicking at. After adding a line, it is often advisable to drag at the line with the mouse. This will easily show, if a line is not attached to the other drawn elements. If a line is not connected right to the other lines, problems may arise in later steps of the part construction.



The last line is not part of the rectangle. It is therefore necessary to convert it into a construction line. Selecting the line and clicking at the button does the conversion.



The line has now a blue color as visible below. The recipe from Wikipedia for the golden ratio requires a line half of the distance AB. In order to get a reference point for this, an additional vertex is set at the line with the tool. This is shown below.



The reference point should stay at the center of the distance AB. This will be achieved by selecting first the two endpoints of the distance AB and third selecting the center point. When all three points are selected in the right sequence, the symmetry constraint can be set at clicking at the button, as shown below.



L'Image ci-dessous montre déjà le deuxième côté BC de la construction du triangle. Cette ligne a été élaborée comme décrit ci-dessus et convertie en une ligne de construction. Cette ligne doit avoir une contrainte verticale visible dans l'image. Ceci peut être facilement obtenu en traçant la ligne presque verticale. Si la ligne est presque verticale un symbole de contrainte verticale est affiché et réglé par le Sketcher lors de la finition de la ligne à cet état.

La ligne BC doit avoir la moitié de la longueur de AB. Il n'y a qu'un point de référence disponibles à cet effet, de sorte que la contrainte d'égalité ne peut pas être utilisé. La contrainte d'égalité aurait besoin d'une ligne avec cette longueur comme référence, ce qui ne est pas disponible dans la construction. Par conséquent l'arc classique est utilisée pour définir la longueur BC. L'image ci-dessous montre le dessin de l'arc. L'outil-arc est utilisé. D'abord, le point central est fixé sur B. Le point devrait être visible sous l'outil-arc en cliquant sur B. Souvent l'outil-arc n'a pas a être pas directement sur le point de cible, mais un peu en dessous, afin d'obtenir le point de coïncidence visible. Deuxièmement, le rayon de l'arc est défini en réglant le point suivant au point de référence. Le dernier point de l'arc se trouve dans le voisinage du point C. Il est important que les deux premiers points soient fixés à C et le point central. Cela devrait être testé en glissant sur l'arc après l' avoir terminé.



In order to define the length of BC, the line must end at the arc. This will be done by setting a coincidence constraint between the last arc point and the C point as shown below. Both points have to be selected and the create a coincidence button has to be clicked.



L'image suivante montre le triangle prêt. L'hypoténuse AC est déjà tracée et convertie en une ligne de construction.



Maintenant l'étape 2 de la recette Wikipédia doit être réalisée. Un second arc doit être établi avec le point central à C et le point de départ au point B. Le dernier point devrait être fin à l'hypoténuse comme indiqué dans l'image ci-dessous.



L'arc dessiné a été converti en une ligne de construction. Maintenant l'étape 3 de la recette Wikipédia commence par dessiner le dernier arc comme indiqué dans l'image ci-dessous. Le rayon de cet arc peut être défini avec le point ci-dessus construit sur l'hypoténuse. Le dernier point ne sera généralement pas à un coin du rectangle. Mais ce n'est pas un problème, car il sera fixé ultérieurement. Le dernier point peut être définit comme indiqué ci-dessous.



Maintenant, l'étape finale doit être effectuée, afin de rendre la ligne horizontale du rectangle égale à la distance AS. Ceci est illustré ci-dessous en réglant une contrainte de coïncidence entre la fin du dernier arc et l'angle du rectangle.



Now the vertical line has to be made the length of the distance SC. Setting an equality constraint by selecting the button as shown below, will do this.



Le tableau suivant montre le rectangle avec un rapport de longueur de côté égale au nombre d'or. Le rectangle aura seulement laissé un degré de liberté. Donc, en glissant sur lui, il devrait changer de taille, mais pas bouger. Si une certaine taille d'un côté est nécessaire, une contrainte de longueur peut être ajoutée à ce côté. Le croquis est prêt et peut être fermé. Seul un rectangle devrait être visible dans la fenêtre FreeCAD.



Exercice: esquisse élastique
L'exemple ci-dessus a présenté les lignes de construction. Maintenant des choses importantes pour faire des croquis élastiques sont discutées. Voici un exercice pour obtenir un peu de pratique pour travailler avec le sketcher. L'objectif est de faire un croquis pour quelque chose comme un cadre spécial, comme indiqué ci-dessous.



Il ne devrait y avoir que trois dimensions nécessaires pour définir le cadre. Afin de rendre plus facile l'évolution des dimensions, les contraintes peuvent être renommées pour quelque chose de mémorable. Il suffit de sélectionner la contrainte dans la vue de liste et appuyez sur . La contrainte peut être nommé par exemple "Epaisseur". Le dessin ci-dessous montre les dimensions. Le pic à la droite devrait avoir deux fois l'épaisseur de paroi



The sketch should look as intended also after changing the key dimensions for example to 2000 mm and back to 30. You may need to use angle constraints at certain places to reach this goal. The picture below shows a sketch, which was not robust against such changes. It is unusable now. In order to get the original state back, the undo-button can be used.



Le schéma ci-dessus est inutilisable pour l'Atelier Conception de Pièce. Seul le Profil sans couper les lignes est autorisé. Les lignes de construction peuvent se croiser. Celles qui ne sont pas utilisées pour la fabrication de matières solides.

Une des utilisations principalse de l'Esquisse est la construction de pièces dans l'Atelier Conception de Pièce. La géométrie déjà existante peut être utilisée semblable à des lignes de construction. Comme ce tutoriel met l'accent davantage sur la fonctionnalité basique du sketcher, voir ici pour l'utilisation de géométrie externe: Sketcher External