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
Un document ouvert est nécessaire pour faire un croquis. Quand il n'y a pas de document ouvert, un nouveau sera créé en cliquant sur l'atelier Sketcher doit être sélectionné:



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.

Chaque longueur de côté est maintenant facile à définir en le sélectionnant avec la souris: l'élément sélectionné se transforme en vert. En cliquant sur l' outil de longueur, une boîte de dialogue s'ouvre et la longueur désirée peut être mise. L'image ci-dessous montre un triangle avec les longueurs des côtés réglés à 35 mm, 27 mm et 25 mm. La ligne de base a été fixé horizontalement en la sélectionnant et en cliquant sur l'outil de contrainte horizontale

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.



Triangle isocèle (deux de longueur identique) avec hauteur donnée: Sélectionnez d'abord les deux côtés de même longueur. Un clic sur 32px établit une égalité entre les deux côtés. Ensuite, sélectionnez la ligne de base et le sommet en haut et cliquez sur l'outil de longueur de 32px.



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.

Si les propriétés du triangle sont définies, il doit encore être fixé dans le plan du dessin. Le plan de l'esquisse a un système de coordonnées. L'origine du système de coordonnées est visible comme le point rouge dans le centre de l'axe rose des x- et l'axe vert clair des y. La meilleure façon de régler le problème, est de choisir un sommet et en cliquant sur. Cela ajoute une horizontale et une distance verticale à partir du sommet à l'origine du système de coordonnées. Le triangle peut encore avoir un degré de liberté en rotation. Donc, une autre a besoin d'une contrainte horizontale ou verticale ou d'un angle défini avec l'un des axes de coordonnées du système. L'image suivante montre une esquisse totalement contrainte. Toutes les lignes et les sommets ont maintenant une couleur verte.



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.

The above case shows a problem that seems to be difficult to solve for the sketcher programmers. So the user has to take care, to avoid such situations. Sketches with redundant constraints do behave unexpected and problematic. Symptoms of those redundant constraints are the above frozen state or reported redundant constraints after modifying a different object in the sketch.

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
Dans la première partie, il a été montré, que les constructions d'aide ne sont pas nécessaires pour le triangle. Mais néanmoins l'esquisse fournit la géométrie de construction, qui est utile pour des problèmes plus complexes. Toute ligne peut être convertie en une ligne de construction avec le bouton. Les lignes de construction sont présentées dans l'esquisse comme lignes bleues. Elles peuvent être utilisées avec des contraintes de la même manière que d'autres lignes, mais ne sont pas représentées et ne servent pas lorsque l'esquisse est terminée.

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 du 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 dans le nombre d'or.

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


 * Faire une nouvelle esquisse comme expliqué sur l'exemple de triangle.
 * Dessinez un rectangle dans l'esquisse. Utilisez le bouton [[Image: Sketcher_Rectangle.svg]]. L'image suivante montre le rectangle. FreeCAD fait ajouter des contraintes horizontales et verticales au rectangle. Ce rectangle ne peut pas être mis en rotation.



Le rectangle doit rester au centre du système de coordonnées. A cet effet, une contrainte de symétrie est ajouté à une ligne horizontale. Ceci est réalisé en sélectionnant d'abord les deux sommets de la ligne horizontale, puis l'axe vertical du système de coordonnées. La contrainte de symétrie est ajoutée en cliquant sur le bouton. On fait de même pour une ligne verticale, mais maintenant l'axe horizontal est sélectionné comme axe de symétrie. L'image ci-dessous montre le résultat. Le rectangle reste maintenant au centre et peut être redimensionnée, mais pas déplacé.



Il s'agissait de la préparation du rectangle. La ligne horizontale supérieure devrait être la distance AS de la construction avec le chiffre d'or. Une ligne supplémentaire est nécessaire pour représenter la distance SB. Il est dessiné un peu faussé, comme indiqué ci-dessous. Ceci permet d'éviter l'auto-contrainte à l'horizontale. Cette ligne devrait plutôt être contrainte plus tard avec un angle 180 °, afin d'éviter l'existence de solutions multiples à la combinaison-contrainte construite. Si la ligne est tracée avec une horizontale limitée, le sketcher se plaindra plus tard, lors de l'ajout de l'angle contrainte de 180 °. La contrainte horizontale doit être enlevée dans un tel cas. La photo montre comment ajouter un angle-contrainte en sélectionnant et en cliquant sur deux lignes à. Après avoir ajouté une ligne, il est souvent conseillé de glisser sur la ligne avec la souris. Ce sera facile de montrer, si une ligne n'est pas attachée aux autres éléments tracés. Si une ligne n'est pas connectée droite aux autres lignes, des problèmes peuvent survenir dans les étapes ultérieures de la construction de la pièce.



La dernière ligne ne fait pas partie du rectangle. Il est donc nécessaire de la convertir en une ligne de construction. Sélection de la ligne et en cliquant sur le bouton  faire la conversion.



La ligne a maintenant une couleur bleue visible ci-dessous. La recette de Wikipédia pour le nombre d'or nécessite une ligne moitié de la distance AB. Afin d'obtenir un point de référence pour ce, un sommet supplémentaire est fixé à la ligne avec l'outil. Ceci est illustré ci-dessous.



Le point de référence doit rester au centre de la distance AB. Cet objectif sera atteint en sélectionnant d'abord les deux extrémités de la distance AB et en sélectionnant troisièmement le point central. Lorsque les trois points sont sélectionnés dans le bon ordre, la contrainte de symétrie peut être fixée en cliquant sur le bouton, comme indiqué ci-dessous.



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 avec glisser sur l'arc après l' avoir terminé.



Afin de définir la longueur de BC, la ligne doit se terminer à l'arc. Cela sera fait en définissant une contrainte de coïncidence entre le dernier point de l'arc et le point C, comme indiqué ci-dessous. Les deux points doivent être sélectionnés et le bouton de coïncidence pour la créer



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 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.



Maintenant, la ligne verticale doit être faite de la longueur de la distance SC. Définition d'une contrainte d'égalité en sélectionnant le bouton comme indiqué ci-dessous, qui le fera.



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.



Exercise: resilient sketch
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.



There should be only three dimensions needed to define the frame. In order to make changing dimensions easier, the constraints can be renamed to something memorable. Just select the constraint in the list view and press . The constraint can be named for example to "Thickness". The drawing below shows the dimensions. The peak at the right side should have two times the wall thickness.



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.



The above sketch is unusable for the Part-Design Workbench. Only Profile without intersecting lines are allowed. Construction lines may intersect. Those are not used for making solids.

One of the main usage of the Sketcher is the construction of parts in the Part-Design-workbench. The already existing geometry can be used similar to construction lines. As this tutorial takes its focus more on the basic sketcher functionality, have a look here for usage of external geometry: Sketcher External