Ambiente Sketcher

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L'icona dell'ambiente Sketcher

Introduzione

L'Ambiente Sketcher di FreeCAD serve per creare degli schizzi 2D destinati ad essere utilizzati negli ambienti PartDesign, Arch o altri. In genere, un disegno 2D è il punto di partenza per la maggior parte dei modelli CAD. Un semplice schizzo 2D può essere "estruso" per creare una forma 3D; successivamente degli schizzi 2D possono essere usati per creare altre funzioni quali tasche, o estrusioni sulla superficie dell'oggetto 3D precedentemente costruito. Insieme alle operazioni booleane definite nell' Ambiente Part, lo Sketcher costituisce la base del metodo geometria solida costruttiva (CSG) per la costruzione di solidi. Inoltre, insieme alle operazioni dell'ambiente PartDesign, lo Sketcher costituisce anche la base della metodologia per la creazione di solidi nota come Editazione delle funzioni.

L'ambiente Sketcher mette a disposizione i vincoli. Consente di vincolare le forme 2D a precise definizioni geometriche in termini di lunghezza, angoli e relazioni (orizzontalità, verticalità, perpendicolarità, ecc.).
Un solutore dei vincoli calcola la quantità di vincoli applicati alla geometria 2D e permette l'esplorazione interattiva dei gradi di libertà dello schizzo.

Uno schizzo base, completamente vincolato‎.

Nozioni di base sugli schizzi vincolati

Per spiegare come funziona il modulo Sketcher, è utile fare un confronto con il modo tradizionale di disegnare.

Disegno tradizionale

Il modo tradizionale di disegno CAD è derivato dal vecchio tavolo da disegno.
Le viste ortogonali 2D sono disegnate manualmente e finalizzate alla produzione di disegni tecnici (noti anche come dettagli o particolari). Gli oggetti sono disegnati esattamente con le loro forme, misure o dimensioni previste. Per tracciare una linea orizzontale lunga 100 mm a partire dal punto (0,0), si attiva lo strumento linea, si fa clic sullo schermo o si inserisce le coordinate (0,0) per il primo punto, poi si fa un secondo clic o si inserisce il secondo punto di coordinate (100,0). Oppure, si costruisce una linea base senza riguardo alla sua posizione e in seguito la si sposta. Dopo aver disegnato le geometrie si aggiungono le dimensioni.

Schizzo vincolato

Lo strumento Sketcher si allontana da questa logica. Non è più necessario disegnare gli oggetti esattamente come sono desiderati, perché è possibile ridefinirli in seguito tramite i vincoli. È possibile disegnare liberamente gli oggetti e dopo, fintanto che non vengono vincolati, modificarli. Sostanzialmente, essi sono flottanti, quindi si possono spostare, allungare, scalare, e così via. Questo permette una grande flessibilità nel processo di progettazione.

Cosa sono i vincoli?

Invece delle dimensioni, i vincoli vengono utilizzati per limitare i gradi di libertà di un oggetto. Ad esempio, una linea senza vincoli ha 4 gradi di libertà (DOF Degrees Of Freedom): essa può essere spostata orizzontalmente o verticalmente, può essere allungata, e può essere ruotata.

Applicando a una linea un vincolo orizzontale o verticale, oppure un vincolo angolare (rispetto ad un'altra linea o ad uno degli assi) si limita la sua capacità di ruotare, lasciandola quindi con solo 2 gradi di libertà. Bloccando uno dei suoi punti rispetto all'origine si rimuove un ulteriore grado di libertà. Applicando un vincolo dimensionale si rimuove l'ultimo grado di libertà. A questo punto, la linea è quindi considerata completamente vincolata.

Più oggetti possono essere vincolati tra di loro. Due linee possono essere unite attraverso uno dei loro punti con il vincolo punto coincidente. Tra due linee si può impostare un angolo, oppure impostarle perpendicolari. Una linea può essere tangente ad un arco o a un cerchio, e così via. Per vincolare uno schizzo complesso, con più oggetti, sono possibili diverse soluzioni, e renderlo completamente vincolato significa che almeno una di queste è stato raggiunta in base ai vincoli applicati.

Ci sono due tipi di vincoli: geometrici e dimensionali. Essi sono descritti nella successiva sezione dedicata agli 'Strumenti'.

Per che cosa l'Ambiente Sketcher non va bene

Il modulo Sketcher non è pensato per produrre disegni dettagliati in 2D. Dopo che gli schizzi sono stati utilizzati per generare una forma solida vengono automaticamente nascosti. I vincoli (la quotatura dei vincoli e i segni grafici di vincolo) sono visibili solo in modalità Modifica sketch.

Se serve solo produrre delle viste 2D per la stampa e non si intende creare dei modelli 3D, si può utilizzare l'ambiente Draft. A differenza degli elementi di Sketcher, gli oggetti di Draft non usano i vincoli, ma sono forme semplici definite al momento della creazione. Sia Draft che Sketcher possono essere utilizzati per il disegno di geometrie 2D e la creazione di solidi 3D, sebbene il loro uso previsto sia diverso:

  • L'Ambiente Sketcher viene normalmente utilizzato insieme agli ambienti Part e PartDesign per creare solidi.
  • Il L'Ambiente Draft viene normalmente utilizzato per semplici disegni planari su una griglia, come quando si disegna una pianta architettonica. In queste situazioni Draft viene utilizzato principalmente insieme all'Ambiente Arch.

Lo strumento Draft a Schizzo converte un oggetto Draft in un oggetto Sketch e viceversa. Molti strumenti che richiedono un elemento 2D come input funzionano con entrambi i tipi di oggetto poiché la conversione interna viene eseguita automaticamente.

Flusso di lavoro per gli schizzi

Uno Sketch è sempre in 2 dimensioni (2D). Per creare un solido, viene creato prima lo schizzo 2D di una singola area chiusa e poi essa viene estrusa o rivoluzionata per aggiungere la terza dimensione, creando un solido 3D dallo schizzo 2D.

Se lo schizzo contiene dei segmenti che si intersecano, punti non collocati esattamente su un segmento, o punti finali di segmenti adiacenti che non sono coincidenti, l'operazione di Pad o di Rivoluzione non crea un solido. A volte uno schizzo che contiene linee che si intersecano può funzionare per un'operazione semplice come un Pad, ma le operazioni successive falliscono. È meglio evitare di attraversare le linee. Come eccezione, questa regola non si applica alla geometria di costruzione (linee blu).

All'interno dell'area racchiusa si possono avere delle piccole aree non sovrapposte. Queste diverranno dei "vuoti" quando si crea il solido 3D.

Quando uno schizzo è completamente vincolato, le funzioni dello schizzo diventano verdi. La geometria di costruzione rimane blu. Di solito a questo punto lo schizzo è "finito" e adatto per l'uso nella creazione di un solido 3D. Tuttavia, una volta chiusa la finestra di dialogo Schizzo, può essere utile andare in Ambiente Part ed eseguire Controlla la geometria per assicurarsi che nello schizzo non ci siano funzioni che possono causare problemi successivi.

Strumenti

Gli strumenti dell'Ambiente Sketcher si trovano nel menu Sketch e/o in diverse barre degli strumenti. disponibile dalla versione 0.21: quasi tutte le barre degli strumenti di Sketcher vengono visualizzate soltanto se uno schizzo è in modalità di modifica. L'unica eccezione è che la barra degli strumenti di Sketcher viene visualizzata soltanto se nessuno schizzo è in modalità di modifica.

disponibile dalla versione 0.21: se uno schizzo è in modalità di modifica, la barra degli strumenti Struttura è nascosta perché nessuno dei suoi strumenti può essere utilizzato.

Generale

Barra degli strumenti di Sketcher

  • Crea schizzo: Crea un nuovo schizzo su una faccia selezionata o in un piano. Se non si esegue nessuna selezione, di default, viene utilizzato il piano XY.
  • Convalida lo schizzo: Analizza e ripara uno schizzo che non è più modificabile, ha vincoli non validi o mancano vincoli coincidenti.
  • Rifletti schizzo: Riflette uno schizzo rispetto all'asse verticale, o all'asse orizzontale e all'origine.

Barra degli strumenti in Modalità modifica di Sketcher

  • Esci: Termina la modalità di modifica dello schizzo.
  • Vista schizzo: Imposta la vista del modello in modo perpendicolare al piano dello schizzo.
  • Vista in sezione: Crea un piano di sezione che nasconde temporaneamente qualsiasi materia davanti al piano dello schizzo.

Barra degli strumenti di modifica di Sketcher

Altro

  • Interrompi l'operazione: Quando si è in modalità di modifica, interrompe l'operazione corrente, sia che si tratti di disegnare, impostare vincoli, ecc.

Geometrie

Gli strumenti per creare gli oggetti.

  • Punto: Disegna un punto.
  • Linea tra due punti: Disegna un segmento delimitato da due punti. Per quanto riguarda alcuni vincoli le linee sono infinite.
  • Create arc:
  • Arco: Disegna un arco di circonferenza specificando il centro, il raggio, l'angolo iniziale e l'angolo finale.
  • Arco da tre punti: Disegna un arco da due punti finali e un punto della circonferenza.
  • Create circle:
  • Circonferenza: Disegna una circonferenza prendendo in input il centro e il raggio.
  • Create conic:
  • Ellisse: Disegna un'ellisse dal centro, raggio maggiore e raggio minore.
  • Ellisse da tre punti: Disegna una ellisse da due punti del raggio maggiore e un punto del raggio minore.
  • Arco di ellisse: Disegna un arco di ellisse dal punto centrale, un punto del raggio maggiore, il punto iniziale e il punto finale.
  • B-spline:
  • Polilinea : Disegna una linea composta da segmenti definiti da punti. Premendo il tasto M mentre si disegna una polilinea si alternano le diverse modalità della polilinea.
  • Create rectangle:
  • Rettangolo: Disegna un rettangolo specificando gli angoli opposti.
  • Create regular polygon:
  • Triangolo equilatero: Disegna un triangolo equilatero inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Quadrato: Disegna un quadrato inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Pentagono: Disegna un pentagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Esagono: Disegna un esagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Ettagono: Disegna un ettagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Ottagono: Disegna un ottagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Poligono regolare : Disegna un poligono regolare selezionando il numero di lati e selezionando due punti: il centro e un angolo.
  • Create slot:
  • Asola: Disegna un rettangolo con due lati opposti raccordati con un semicerchio, un'asola.
  • Create fillet:
  • Raccorda: Crea un raccordo tra due linee non parallele.
  • Filetto salva angolo: Crea un raccordo tra due linee non parallele preservandone l'intersezione (virtuale).
  • Edit edge:
  • Rifila: Accorcia una linea, un cerchio o un arco fino al primo nodo, punto di intersezione.
  • Estendi: Estende una linea o un arco fino ad una linea di un bordo, arco, ellisse, arco di ellisse o un punto nello spazio.
  • Attiva/disattiva la geometria di costruzione: Attiva o disattiva la geometria dello schizzo dalla o nella modalità di costruzione. La geometria di costruzione è mostrata in blu e viene presa in considerazione solo nella modalità di modifica dello schizzo.

Vincoli dello Schizzo

I vincoli sono utilizzati per stabilire le relazioni tra gli elementi del disegno, e per bloccare il disegno lungo l'asse verticale e l'asse orizzontale. Alcuni vincoli richiedono dei Vincoli di supporto.

  • Coincidente: Crea un vincolo di coincidenza (punto-con-punto) tra due punti selezionati.

Funge da vincolo concentrico se sono selezionati due o più cerchi, archi, ellissi o archi di ellissi.

  • Punto su oggetto: Crea un vincolo (fissa) un punto-su-un-oggetto sull'elemento selezionato.
  • Horizontal/Vertical constraints:
  • Orizzontale: Crea un vincolo orizzontale per le linee o le polilinee selezionate. Si può selezionare più oggetti.
  • Verticale: Crea un vincolo verticale per le linee o le polilinee selezionate. Si può selezionare più oggetti.
  • Parallela: Crea un vincolo di parallelismo tra due linee selezionate.
  • Perpendicolare: Crea un vincolo di perpendicolarità tra due linee selezionate.
  • Tangente: Crea un vincolo di tangenza tra due entità selezionate, o un vincolo collineare tra due segmenti di linea.
  • Uguaglianza: Crea un vincolo di uguaglianza tra due entità selezionate. Se usato su cerchio o archi, il raggio viene posto uguale.
  • Simmetria: Crea un vincolo simmetrica tra 2 punti rispetto a una linea.
  • Fissa: blocca il movimento di un bordo, ovvero impedisce ai suoi vertici di cambiare la loro posizione corrente. Dovrebbe essere particolarmente utile per fissare la posizione delle B-Splines. Vedere la discussione su Block Constraint nel forum.
  • Dimensional constraints:
  • Bloccato: Crea un vincolo che blocca l'elemento selezionato fissando le sue dimensioni verticali e orizzontali rispetto all'origine (le dimensioni si possono modificare in seguito).
  • Distanza orizzontale: Fissa la distanza orizzontale tra 2 punti o tra gli estremi di una linea. Se viene selezionato un solo elemento, la distanza viene impostata a partire dall'origine.
  • Distanza verticale: Fissa la distanza verticale tra 2 punti o tra gli estremi di una linea. Se viene selezionato un solo elemento, la distanza viene impostata a partire dall'origine.
  • Distanza: definisce la lunghezza di una linea, la distanza perpendicolare tra un punto e una linea, la distanza tra due punti o, disponibile dalla versione 0.21, la distanza tra i bordi di due cerchi.
  • Raggio o peso: Definisce il raggio di un arco o di un cerchio o il peso di un polo di una B-spline.
  • Diametro: Definisce il diametro di un arco o di un cerchio.
  • Angolo: definisce l'angolo interno tra due linee selezionate.

Vincoli speciali

  • Rifrazione (legge di Snell): Crea un vincolo di rifrazione tra due linee per simulare secondo la Legge di Snell un raggio di luce che attraversa un'interfaccia.

Strumenti per i vincoli

I seguenti strumenti possono essere utilizzati per cambiare l'effetto dei vincoli:

  • Commuta vincoli: Commuta una serie di vincoli, quelli associati a un valore numerico, da decisivi a indicatori e viceversa.

Strumenti dello Sketcher

  • Mostra/nascondi la geometria interna: Ricrea la geometria interna mancante o eliminata non necessaria di un'ellisse selezionata, o arco di ellisse o iperbole o parabola o B-spline.
  • Simmetria: Copia un elemento dello schizzo in modo simmetrico rispetto ad una linea a scelta.
  • Clona: Clona un elemento dello schizzo.
  • Copia: Copia un elemento dello schizzo.
  • Sposta: Sposta la geometria selezionata prendendo come riferimento l'ultimo punto selezionato.

Strumenti Sketcher B-spline

Sketcher visual

Strumenti obsoleti

  • Chiudi forma: Crea una forma chiusa applicando vincoli coincidenti ai punti finali. Non disponibile dalla versione 0.21 e superiori.
  • Collega segmenti: Collega gli elementi dello sketcher applicando vincoli coincidenti ai punti finali. Non disponibile dalla versione 0.21 e superiori.

Preferenze

Migliori Pratiche

Ogni utente CAD, nel corso del tempo, sviluppa un proprio modo di lavorare, ma ci sono alcuni criteri generali che è utile seguire.

  • Una serie di schizzi semplici è più facile da gestire rispetto a un unico schizzo molto complesso. Ad esempio, si può creare un primo schizzo per produrre (con una estrusione o una rivoluzione) la forma 3D di base, poi un secondo schizzo per eseguire i fori o le aperture (tasche). Alcuni dettagli possono essere omessi e realizzati in seguito come operazioni 3D. È possibile decidere di evitare gli smussi nel disegno, se ce ne sono troppi, e aggiungerli dopo come caratteristica 3D.
  • Creare sempre un profilo chiuso altrimenti il disegno non produrrà un solido, bensì una serie di facce aperte. Quando si desidera escludere alcuni oggetti nella creazione del solido, trasformarli in elementi di costruzione con lo strumento Modalità costruzione.
  • Utilizzare la funzione Vincoli automatici per ridurre il numero di vincoli da inserire manualmente.
  • Come regola generale, si applicano prima i vincoli geometrici, poi i vincoli dimensionali, e infine si blocca il disegno. Da ricordare: le regole sono fatte per essere infrante. Quando ci sono difficoltà nel manipolare il disegno, può essere utile vincolare alcuni oggetti prima di completare il profilo.
  • Se possibile, centrare il disegno nell'origine (0,0) con il vincolo Blocca. Se il disegno non è simmetrico, posizionare uno dei suoi punti nell'origine, o scegliere una cifra tonda semplice per le distanze di blocco.
  • Se c'è la possibilità di scegliere tra il vincolo lunghezza e il vincolo distanza orizzontale o distanza verticale , preferire questi ultimi. I vincoli di distanza orizzontale e verticale sono computazionalmente più economici.
  • In generale, i vincoli migliori da utilizzare sono: Orizzontale e Verticale, Lunghezza Orizzontale e Verticale, Tangente nel punto. Se possibile, limitare l'uso di questi vincoli: Lunghezza generica, Tangenza Edge-to-edge, Punto su linea; Simmetria.
  • In caso di dubbi sulla validità di uno schizzo una volta completato (le funzioni diventano verdi), chiudere la finestra di dialogo di Sketcher, passare a Part ed eseguire Controlla la geometria.

Tutorial

Script

La pagina scripting contiene esempi su come creare vincoli da script Python.

Esempi

Per alcune idee su cosa si può ottenere con gli strumenti di Sketcher, dai un'occhiata a: Esempi di Sketcher.