Sketcher Tutorial/it

Introduzione
Sketcher è uno strumento per generare oggetti 2D da usare nella progettazioni di parti. Sketcher è diverso dagli strumenti di disegno tradizionali. Un modo per mostrare la differenza è la costruzione di un triangolo. Un triangolo è completamente definito da tre valori, che possono essere qualsiasi dalla lista seguente: lunghezza dei lati, angoli, altezza, area. L'unica eccezione è tre angoli, che non definisce la dimensione.

Per costruire un triangolo da 3 lunghezze in modo tradizionale, si deve fatto in questo modo:
 * disegnare la linea della base
 * fare due cerchi di raggio uguale alla lunghezza degli altri due lati, o in alternativa calcolare le coordinate del terzo vertice
 * disegnare i due lati mancanti dalle estremità della linea di base al punto di incrocio dei due cerchi o al vertice calcolato.



La pagina Triangle di wikipedia mostra una raccolta di formule per calcolare le informazioni mancanti, per disegnare un triangolo dalle minime specifiche. Quelle che sono necessarie, se il triangolo deve essere definito da coordinate pre-calcolate.

Sketcher è diverso. Le formule e le costruzioni di supporto fatte sopra non sono necessarie. Per capire la differenza, è meglio costruire un triangolo da soli.

Primo schizzo: un triangolo
Per creare uno schizzo serve un documento aperto. Quando non c'è alcun documento aperto, crearne un nuovo cliccando su Si deve selezionare l'ambiente Sketcher:



Facendo clic su viene creato un nuovo schizzo. Viene visualizzata una finestra di dialogo, in cui è possibile selezionare l'orientamento del nuovo schizzo nello spazio 3D. In questo caso non è importante, quindi può essere confermato il piano xy. Viene creato un nuovo schizzo vuoto e aperto in modalità di modifica. Viene visualizzata una griglia con un sistema di coordinate e con un punto rosso nell'origine.

In Sketcher si può disegnare un triangolo arbitrario con lo strumento polilinea e definirne le proprietà in un passaggio successivo. Ogni clic nel piano di disegno fissa un vertice. Il triangolo deve essere chiuso. Così per l'ultima linea è necessario un click sul primo vertice creato. Un punto rosso dovrebbe essere visibile vicino al puntatore del mouse prima di fare clic.



Questo fa in modo che l'ultimo vertice coincida con il primo e il profilo sia chiuso. I simboli che compaiono sotto il puntatore del disegno indicano gli auto-vincoli. Essi vengono impostati automaticamente cliccando in questa posizione. Il punto rosso sotto il puntatore disegno indica un vincolo coincidenza di due vertici, cioè i vertici di questi diversi elementi del disegno sono vincolati nella stessa posizione.

Il triangolo formato in questo modo è flessibile. Un vertice può essere selezionato e trascinato in giro con il mouse. I lati del triangolo seguono il vertice. La stessa cosa si può fare con una linea.

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.

Queste definizioni di lunghezza sono chiamate vincoli. I vincoli sono utilizzati per definire un disegno fisso partendo da una geometria flessibile. Sketcher fornisce tutti i vincoli necessari per definire qualsiasi tipo di triangolo. Solo l'area non può essere usata per definire un triangolo. Quindi il triangolo creato può essere ridefinito cambiando il valore di un vincolo o eliminando dei vincoli e aggiungendone altri. Ecco un elenco di triangoli con altre proprietà date. Non è difficile trasformare il triangolo appena creato in uno di questi.


 * Uno o due angoli dati: Devono essere selezionati due lati del triangolo. Con un click su [[Image:Constraint_InternalAngle.png|32px]] si apre una finestra di dialogo per definire l'angolo.




 * Triangolo rettangolo: Devono essere selezionati due lati del triangolo. Con un click su [[Image:Constraint_Perpendicular.png|32px]] si imposta un angolo retto tra le due parti.




 * Equilatero: Un lato deve essere impostato ad una lunghezza definita. Poi si devono selezionare tutti i lati. Con un click su[[Image:Constraint_EqualLength.png|32px]] si definisce due vincoli di uguale lunghezza, per dare a tutti i lati la stessa lunghezza.




 * 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.



I vincoli possono essere selezionati facendo clic sul simbolo o facendo clic nella lista dei vincoli. Essi possono essere cancellati o modificati dopo un doppio clic. Un triangolo dato può essere successivamente trasformato in un altro tipo di triangolo editando o modificando i vincoli. Sketcher è una parte di approccio alla modellazione parametrica di FreeCAD. Quanto si è creato, può essere facilmente modificato in un secondo tempo, se per esempio serve una variante del disegno.

I triangoli mostrati sopra hanno le linee bianche. Questa è un'indicazione che il disegno ha alcuni gradi di libertà. Si può fare un test cercando di trascinare alcune linee o punti. Se la linea o il punto si muovono, questo elemento non è completamente definito. Uno schizzo senza gradi di libertà diventa verde.

Al triangolo isoscele manca l'impostazione della lunghezza della base e si può spostare e ruotare liberamente nel piano di disegno.

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.



Altro sui Vincoli
Sketcher non conosce le formule dei triangolo di wikipedia. Invece imposta un sistema di equazioni per le coordinate bidimensionali basate sui vincoli indicati. Questo sistema di equazioni viene risolto numericamente.

In questo modo possono essere risolti molti problema geometrici. Ma c'è anche uno svantaggio. Se l'insieme di equazioni ha più soluzioni, possiamo ottenere qualcosa di totalmente diverso da quello che ci aspettiamo. Questo è particolarmente fastidioso, se lo stesso disegno deve essere utilizzato con diverse dimensioni. Il sintomo tipico è, che dopo un cambiamento di un vincolo lunghezza, lo schizzo si trasforma in qualcosa di totalmente diverso. Un semplice esempio è la divisione di una distanza in tre parti uguali. La figura seguente mostra tre linee in una fila con i vincoli di uguaglianza e parallelo impostati. La distanza totale è di 10 mm.



Questo funziona bene, perché sono inserite solamente le distanze maggiori. Quando la distanza è ridotta oltre un certo rapporto, le linee sono ribaltate sovrapposte. Quindi non otteniamo più un terzo della distanza data ma la distanza stessa o due terzi di essa. Alcune linee della nostra fila hanno cambiato il loro orientamento. Questo è ancora una soluzione valida per l'insieme di vincoli, ma non è ciò che si intendeva. L'immagine seguente dello stesso disegno mostra questo. Il vincolo di lunghezza è stato fissato a 1000 mm e poi ridotto a 5 mm.



La soluzione è quella di definire un angolo di 180° tra i segmenti, in sostituzione del vincolo parallelo. Il vincolo 180° ha una sola soluzione. Lo schizzo è ora resistente alle grandi variazioni della distanza. Va detto che anche un vincolo 0° serve per lo stesso scopo, se è il caso.



Il vincolo 180° è una soluzione per un sacco di problemi. Alcune versioni precedenti di FreeCAD avevano problemi a mostrare vincolo 180° nel piano Sketcher. Nella maggior parte dei casi l'arco di 180° non era mostrato come previsto nel piano di disegno. Questo è un problema noto per le versioni di FreeCAD precedenti alla 14.3613.

In caso di numerose dimensioni incrementali in una linea retta, può essere consigliabile disegnare prima una linea a zig-zag e poi impostare i vincoli 180°. Questo aiuta a non dimenticarne nessuno ed a non impostarne uno due volte.

La tabella seguente mostra alcune combinazioni di vincoli per la definizione di un semplice gomito. La combinazione è stata testata incrementando la dimensione lunghezza orizzontale 10 mm fino a quando il gomito inverte il suo orientamento. La tabella documenta per ogni combinazione di vincolo indicato la lunghezza modificata a cui si verifica l'inversione.

Il test ha dimostrato quanto segue: grandi cambiamenti dei vincoli dimensionali possono provocare il capovolgimento di alcune linee del disegno a causa delle molteplici soluzioni del sottostante sistema di equazioni. Gli unici vincoli che salvaguardano l'orientamento degli elementi a cui sono applicati, sono il vincolo angolare e i vincoli dimensione orizzontale e verticale. Le differenze tra gli altri vincoli per quanto riguarda il mantenimento dell'orientamento sono minime.

Raccomandazione: ''' Utilizzare i vincoli angolari e i vincoli di dimensione orizzontale e verticale nei punti critici, al fine di produrre uno schizzo resistente alle variazioni di quota. '''

Problematiche combinazione di vincoli
A volte due o più vincoli definiscono la stessa proprietà. Un esempio può essere costituito da due linee connesse, in cui il punto di connessione è il punto centrale di un vincolo di simmetria per i punti finali delle linee. Tali linee ora sono uguali e sono parallele. Tutto questo è la conseguenza del vincolo di simmetria. Che cosa succede, se queste due linee già hanno un vincolo di uguaglianza e un vincolo parallelo e si aggiunge anche il vincolo di simmetria? Ora la struttura parallela è definita da due vincoli e la lunghezza uguale è anche definita da due vincoli. In linea di principio il sistema di equazioni sottostante dovrebbe avere una soluzione. Ma ci possono essere dei problemi numerici. Questo può essere testato cercando di spostare le linee. Nella maggior parte dei casi le linee sono congelate, anche se lo sketcher segnala ancora parecchi gradi di libertà.

Il caso precedente evidenzia un problema che i programmatori di sketcher hanno difficoltà a risolvere. Quindi l'utente deve stare attento, e evitare tali situazioni. Gli schizzi con vincoli ridondanti possono avere un comportano inaspettato e problematico. I sintomi di tali vincoli ridondanti sono lo stato di congelamento di cui sopra o l'avviso di vincoli ridondanti dopo aver modificato un oggetto diverso nello schizzo.

In genere, quando vengono rilevati vincoli ridondanti, sketcher mostra un avvertimento. Ma questo meccanismo di rilevamento sembra non funzionare in tutti i casi. Quando il problema è riconosciuto, può essere evitato solo eliminando i vincoli ridondanti. A volte è necessario usare una diversa combinazione di vincoli.

I seguenti casi sono fonti di vincoli ridondanti:


 * Un vincolo di uguaglianza per due raggi dello stesso arco
 * Un vincolo di simmetria per due raggi dello stesso arco
 * Un vincolo di simmetria in combinazione con i vincoli parallelo, uguaglianza e/o perpendicolare

Un altro caso problematico sono le parallele con un punto di intersezione all'infinito. È possibile impostare un vincolo 180° per due linee parallele senza un punto di intersezione. Questo non è consigliato. Si dovrebbe invece usare un angolo con un'altra linea o con un asse.

Un altro problema è il cambio di orientamento degli angoli. Ciò può accadere se, vengono apportate modifiche angolari superiori a 180°. Per evitare il problema, fare queste modifiche con piccoli passi.

Linee di costruzione - Esempio passo per passo
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.

Dato il compito di creare un rettangolo con lunghezza dei lati avente il rapporto aureo. Wikipedia mostra come costruire due linee con il rapporto di lunghezza del rapporto aureo.



Sketcher è uno strumento perfetto per costruire un rettangolo con il rapporto aureo. Le dimensioni del rettangolo possono essere successivamente modificate senza effettuare una nuova costruzione. Le fasi di costruzione per il rapporto aureo secondo Wikipedia sono:


 * 1) Prendere un segmento AB, costruire la perpendicolare BC al punto B, con BC metà della lunghezza di AB. Disegnare l'ipotenusa AC.
 * 2) Disegnare un arco di centro C e raggio BC. Questo arco interseca l'ipotenusa AC nel punto D.
 * 3) Disegnare un arco di centro A e raggio AD. Questo arco interseca il segmento originale AB nel punto S. Il punto S divide il segmento AB originale nei segmenti AS e SB le cui lunghezze sono in rapporto aureo.

Ecco una spiegazione passo passo, come si può fare questo.


 * 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'immagine seguente mostra già il secondo lato BC della costruzione del triangolo. Questa linea è stata disegnata come descritto sopra e convertita in una linea di costruzione. Questa linea deve avere un vincolo verticale come visibile nell'immagine. Ciò può essere ottenuto facilmente raggiunto disegnando la linea quasi verticale. Se la linea è quasi verticale, quando la linea è finita, Sketcher imposta un vincolo verticale e ne mostra il simbolo.

La linea BC deve avere una lunghezza pari alla metà di AB. C'è solo un punto disponibile come riferimento per questo, quindi il vincolo di uguaglianza non può essere utilizzato. Il vincolo di uguaglianza ha bisogno di una linea con questa lunghezza come riferimento, che non è disponibile nella costruzione. Pertanto per definire la lunghezza BC viene utilizzato il classico arco. L'immagine sottostante mostra il disegno dell'arco. Viene utilizzato lo strumento. Innanzitutto viene fissato il punto centrale in B. Il punto deve essere visibile sotto sotto lo strumento arco cliccando in B. Spesso, per rendere visibile la coincidenza, lo strumento arco non deve essere posizionato direttamente sul punto obiettivo, ma un po al di sotto del punto. Il raggio dell'arco è definito impostando il punto successivo nel punto di riferimento. L'ultimo punto dell'arco si trova in prossimità del punto C. È importante che i primi due punti fissati siano C e il punto centrale. Questo può essere testato trascinando l'arco dopo averlo terminato.



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'immagine seguente mostra il triangolo pronto. L'ipotenusa AC è già stata disegnata e convertita in una linea di costruzione.



Ora, si deve costruire la seconda parte della ricetta Wikipedia. Si deve disegnare un secondo arco con il centro in C e il punto iniziale in B. L'ultimo punto deve trovarsi sull'ipotenusa, come mostrato nell'immagine seguente.



L'arco disegnato è stato convertito in un linea di costruzione. Ora, il punto 3 della ricetta di Wikipedia inizia con il disegno l'ultimo arco, come mostrato nell'immagine seguente. Il raggio di questo arco deve essere definito con il punto di prima costruito sulla ipotenusa. L'ultimo punto di solito non viene posizionato nel vertice del rettangolo, ma questo non è un problema, in quanto sarà fissato in seguito. L'ultimo punto può essere impostato come illustrato di seguito.



Ora deve essere fatto il passo finale, per rendere la linea orizzontale del rettangolo uguale alla distanza AS. Questo è mostrato sotto impostando un vincolo coincidenza tra la fine dell'ultimo arco e il vertice del rettangolo.



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.



L'immagine seguente mostra il rettangolo con un rapporto di lunghezza tra i lati uguale al rapporto aureo. Il rettangolo deve aver lasciato un solo grado di libertà. Così trascinandolo, dovrebbe solo cambiare la sua dimensione, ma non muoversi. Se serve avere un lato con una determinata dimensione, si può aggiungere un vincolo lunghezza a tale lato. Altrimenti il disegno è pronto e può essere chiuso. Nella finestra di FreeCAD di dovrebbe solo più vedere un rettangolo.



Esercizio: Schizzo resiliente
L'esempio precedente illustra le linee di costruzione. Ora sono discusse alcune cose importanti per fare schizzi resilienti. Ecco un esercizio per ottenere una certa pratica nel lavorare con sketcher. L'obiettivo è quello di fare uno schizzo per qualcosa di simile a una cornice speciale come illustrato di seguito.



Dovrebbero bastare tre dimensioni per definire la cornice. Per rendere più facile cambiare le dimensioni, i vincoli possono essere rinominati con nomi significativi. Basta selezionare il vincolo nella lista e premere . Il vincolo può essere chiamato per esempio "Spessore". Il disegno qui sotto mostra le dimensioni. Il colmo a destra dovrebbe avere uno spessore doppio della parete.



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.



Il disegno di cui sopra è inutilizzabile nell'ambiente Part-Design. Sono ammessi solo profili senza linee intersecate. Linee di costruzione possono intersecarsi in quanto che non sono utilizzate per creare i solidi.

Uno degli usi principali di Sketcher è per la costruzione di parti nell'ambiente Part-Design. La geometria esistente può essere usata in modo simile alle linee di costruzione. Dato che questo tutorial tratta soprattutto delle funzionalità di base di Sketcher, per l'utilizzo della geometria esterna date un'occhiata a: Sketcher External