Arbeitsbereich Sketch (Skizzieren)

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Workbench Sketcher.svg

Einleitung

Der Arbeitsbereich Skizzieren (Sketcher Workbench) wird wird verwendet, um 2D Geometrien zu erstellen. Sie dienen vor allem als Grundlage für das Erstellen und Bearbeiten von Körpern in der Arbeitsbereich Körper-Entwurf (PartDesign Workbench),Arbeitsbereich Architektur (Arch Workbench) und anderen. Generell wird eine 2D-Geometrie als Startpunkt für die meisten CAD-Modelle angesehen, weil eine 2D-Skizze ausgezogen werden kann, um eine 3D-Form zu erstellen. Desweiteren kann eine 2D-Skizze verwendet werden, um weitere Elemente, wie Taschen, Kanten oder Auszüge auf der vorher erstellten Form zu erstellen. Zusammen mit boolschen Operationen an Festkörpern, die im Arbeitsbereich Teile (Part Workbench) definiert werden, bildet der Skizzierer den Kern des Erstellens von Festkörpern.

Der Arbeitsbereich Skizzierer ( Sketcher Workbench) bietet Beschränkungen (constraints), um 2D-Formen mit genauen geometrischen Vorgaben zu erstellen. Ein Beschränkungslöser berechnet die Ausdehnung der Beschränkung auf die 2D-Geometrie und ermöglicht die interaktive Ermittlung von Freiheitsgraden der Skizze.

FC ConstrainedSketch.png

Eine vollständig bestimmte bzw. beschränkte Skizze‎


Grundlagen des Skizzierens mit Beschränkungen

Um zu erklären, wie der Skizzierer arbeitet, das Vorgehen mit dem "traditionellen" Skizzieren zu vergleichen.

Traditionelles Skizzieren

Der traditionelle Weg der CAD-Zeichnung entstammt dem alten Zeichnen auf dem Reißbrett [1]. [2] wurde manuell gezeichnet, um technische Zeichnungen zu erstellen. Objekte wurden genau mit dem gewünschten Maß und der gewünschten Dimension gezeichnet. Um eine horizontale Linie der Länge 100 mm un dem Startpunkt (0,0) zu zeichnen, wurde das Werzeug Linie gewählt und entweder im Bild angeklickt oder die (0,0)-Koordinaten des ersten Punktes eingegeben und dann die Position des zweiten Punktes angeklickt oder die Koordinaten (100,0) eingegeben. Oder die Linie wurde gezeichnet, ungeachtet deren Position und danach verändert oder bewegt. Danach wurden die Dimensionen zugewiesen.

Skizzieren mit Beschränkungen

Der Skizierer geht weg von diesem Vorgehen. Objekte müssen nicht exakt, wie benötigt, gezeichnet werden, weil dies später durch Beschränkungen festgelegt wird. Objekte können lose gezeichnet und geändert werden, solange sie nicht beschränkt wurden. Sie sind dabei fließend und können verschoben, gestreckt, gedreht, gedehnt usw. werden. Das gibt dem Entwicklungsprozess große Flexibilität.

Was sind Beschränkungen?

Anstatt Dimensionen werden Beschränkungen verwendet, um Freiheitsgrade eines Objektes zu begrenzen. Beispielsweise hat eine Linie ohne Beschränkung 4Freiheitsgrade (Degrees Of Freedom: abgekürzt " DOF "). Sie kann horizontal oder vertikal verschoben, oder gestreckt, oder rotiert werden.

Beginn und Ende des Skizzierens

Mehrere Objekt können untereinander beschränkt werden. Zwei Linien können durch einen ihrer Punkte, der dem anderen entspricht und beschränkt ist, verbunden werden. Es kann ein Winkel zwischen ihnen eingegeben werden, bzw. sie können senkrecht aufeinander stehen. Eine Linie kann eine Tangente zu einem Bogen oder einem Kreis sein usw. Eine umfangreiche Skizze mit mehreren Objekten kann viele unterschiedliche Lösungen haben. Und um die Skizze vollständig zu beschränken reicht es, nur eine der möglichen Lösungen zu wählen, indem man die zugehörigen Beschränkungen setzt.

Es gibt zwei Arten der Einschränkung: geometrisch und dimensional. Sie sind beschrieben in 'Die Werkzeuge', in einem Abschnitt weiter unten.

Wofür der Sketcher nicht geeignet ist

Die Sketcher ist nicht für die Herstellung von 2D-Plänen (Blaupausen) vorgesehen. Sobald Skizzen verwendet werden, um einen festen Körper zu erzeugen, werden sie automatisch verborgen. Abmessungen sind nur in Sketch-Bearbeitungsmodus sichbar.

Wenn Sie nur 2D-Ansichten zum Ausdrucken erzeugen und keine 3D-Modelle erstellen möchten, dann probieren Sie den Draft Arbeitsbereich.

Skizzier-Werkzeuge

Eine Skizze ist immer zweidimensional. Um einen Volumenkörper zu erzeugen, wird eine Skizze eines einzelnen umschlossenen Bereichs erstellt und dann entweder aufgepolstert (padded) oder gedreht, um die dritte Dimension hinzuzufügen und auf diese Weise aus einer 2D-Skizze einen dreidimensionalen Volumenkörper zu erzeugen.

Wenn im Skizzierer (Sketch) Bereiche sich einander überschneiden, wird keine geschlossene Linie mit Unterlage (Pad) oder Drehen (Revolve) gebildet, wenn irgendwo ein Punkt nicht direkt auf einem Bereich liegt, oder wenn es Lücken zwischen Endpunkten und nahe liegenden Bereichen gibt. Dies gilt nicht für Konstruktionsgeometrie.

Die zum eigentlichen Zeichnen (Erstellen der zweidimensionalen geometrischen Grundelemente) benutzten Werkzeuge sind unter Skizziergeometrien zusmmengefasst.

Once a Sketch is fully constrained, the Sketch features will turn green; Construction Geometry will remain blue. It is usually "finished" at this point and suitable for use in creating a 3D solid. However, once the Sketch dialog is closed it may be worthwhile going to Part Workbench and running Check geometry to ensure there are no features in the Sketch which may cause later problems.

Die Werkzeuge

Die Werkzeuge des Sketch-Arbeitsbereich sind alle im Sketch-Menü zu finden, das beim Laden des Arbeitsbereichs erscheint.

  • Sketcher NewSketch.png Skizze erstellen: Erstellen einer Skizze auf einer ausgewählten Fläche oder Ebene. Falls bei der Ausführung dieses Werkzeugs keine Fläche gewählt wurde, wird der Benutzer über ein Pop-Up-Fenster zur Auswahl einer Ebene aufgefordert.
  • Skizze überprüfen: Erlaubt die Überprüfung der Toleranz von verschiedenen Punkten und ggf. Korrektur der Abweichungen.

Skizziergeometrien

Zum Zeichnen folgender zweidimensionaler geometrischer Grundelemente stehen Werkzeuge zur Verfügung:

  • Sketcher CreatePoint.png Punkt: Zeichnen eines Punktes.
  • Sketcher Line.png Linie: Zeichnen einer geraden Strecke mit Angabe der beiden Endpunkte.
  • Einen Bogen erstellen: Dies ist ein Symbolmenü in der Sketcher-Werkzeugleiste, das die folgenden Befehle enthält:
  • Sketcher Arc.png Kreisbogen: Zeichnen eines Bogens mit Angabe von Mittelpunkt, Radius und Anfangswinkel und Endwinkel.
  • Einen Kreis estellen: Dies ist ein Symbolmenü in der Sketcher-Werkzeugleiste, das die folgenden Befehle enthält:
  • Sketcher Circle.png Kreis: Zeichnen eines Kreises mit Angabe von Mittelpunkt und Radius.
  • Sketcher CreatePolyline.png Linienzug (Polygonzug): Zeichnen eines Linienzuges aus geraden Strecken mit Angabe der beiden Endpunkte und der Zwischenpunkte. Drücken von M während der Erstellung eines Linienzuges schaltet zwischen den verschiedenen Modi um.
  • Sketcher CreateRectangle.png Rechteck: Zeichnen eines Rechteck mit Angabe der beiden diagonal gegenüber liegenden Eckpunkte.
  • Sketcher CreateRegularPolygon.png Create Regular Polygon : Zeichnen eines regelmäßigen Polygons durch Auswahl der Anzahl der Seiten und Aufnehmen zweier Punkte: dem Zentrum und einer Ecke.
  • Sketcher CreateSlot.png Nut erstellen: Zeichnen eines Ovals mit Angabe des Mittelpunkts und des Radius eines der beiden Halbkreise und eines Endpunktes des anderen Halbkreises.
  • Sketcher CreateFillet.png Abrundung erstellen: Erstellt eine Abrundung zwischen zwei Linien, die an einem Punkt verbunden sind. Nach Auswahl zweier Linien oder des gemeinsamen Scheitelpunktes kann das Werkzeug aktiviert werden.
  • Sketcher Trimming.png Kante zuschneiden: Beschneidet eine Gerade, einen Kreis oder Bogen bis zur nächsten überlappenden Linie (Gerade, Kreis oder Bogen).
  • Sketcher ToggleConstruction.png Konstruktionsmodus: Wechseln zwischen Skizzier- und Konstruktionsmodus. Konstruktionsgeometrie wird blau dargestellt und außerhalb des Skizzenänderungsmodus ausgeblendet.

Skizzierbeschränkungen

Beschränkungen werden benutzt, um Längen zu definieren, Regeln zwischen Skizzenelementen aufzustellen und die Skizze entlang der vertikalen und horizontalen Achsen festzulegen. Einige Beschränkungen benötigen die Verwendung von Hilfsbeschränkungen.

Gometrische Beschränkungen

Diese Beschränkungen sind nicht mit nummerischen Daten verknüpft.

  • Sketcher ConstrainCoincident.png Coincident: Bestimmt wird, dass zwei Punkte (z.B. die Enden zweier Linien identisch sind (Punkt-zu-Punkt, sollten zwei Punkte von Linien zufällig aufeinander liegen, so werden sie zu einem gemacht; erst dann sind beide Linien wirklich verbunden)).
  • Sketcher ConstrainPointOnObject.png Punkt auf Objekt: Setzt einen Punkt auf ein anderes objekt, wie z.B. einer Linie, einem Bogen oder einer Achse.
  • Constraint Vertical.png Vertical: Als Richtung der ausgewählten Linien und Linienelemente wird die vertikale, d.h. die y-Richtung bestimmt. Vor der Anwendung der Beschränkung kann mehr als ein Objekt ausgewählt werden.
  • Constraint Horizontal.png Horizontal: Als Richtung der ausgewählten Linien und Linienelemente wird die horizontale, d.h. die x-Richtung bestimmt. Vor der Anwendung der Beschränkung kann mehr als ein Objekt ausgewählt werden.
  • Sketcher ConstrainParallel.png Parallel: Bestimmt wird die Parallelität zwischen zwei ausgewählten Geraden.
  • Sketcher ConstrainPerpendicular.png Perpendicular: Bestimmt wird die Rechtwinkligkeit zwischen zwei ausgewählten Geraden oder einer Linie senkrecht zu einem Kreisbogenendpunkt.
  • Constraint Tangent.png Tangent: Erzeugt eine Tangenten-Beschränkung zwischen zwei ausgewählten Entitäten oder eine kollineare Beschränkung zwischen zwei Liniensegmenten. Ein Liniensegment muss nicht direkt an einem Kreis oder Kreisbogen liegen, um Tangenten-beschränkt zu diesem Kreis oder Kreisbogen zu werden.
  • Sketcher ConstrainEqual.png Equal Length: Hergestellt wird die Gleichheit zwischen zwei Elementen. An Kreisen und Bögen wird der Radius gleich gesetzt. Wenn die Abmessung keines der gewählten Elemente noch nicht bestimmt ist, erhalten alle eine der bisherigen zufälligen Abmessung. Der Vorgang ist zu wiederholen, wobei von diesen nur ein Element und dazu ein Element mit bestimmter Abmessung zu wählen ist.
  • Sketcher ConstrainSymmetric.png Symmetrie festlegen: Bestimmt wird die symmetrische Lage von zwei Punkten beidseits einer Geraden oder die ersten beiden gewählten Punkte symmetrisch zu einem gewählten dritten Punkt.

Dimensionale Beschränkungen

Sie werden mit nummerischen Daten in Verbindung gebracht. Dazu kann man Expressions verwenden. Die Daten können aus einer Tabelle, Arbeitsbereich Tabelle entnommen werden.

  • Sketcher ConstrainLock.png Sperren: Fixiert wird die momentane Lage eines Elementes relativ zum Koordinaten-Ursprung (Bestimmen des vertikalen und horizontalen Abstands davon).
  • Sketcher ConstrainDistanceX.png Horizontalen Abstand festlegen: Bestimmt wird der horizontale Abstand zwischen zwei Punkten oder Linienenden. Wenn nur ein Element ausgewählt ist, wird der Abstand zum Koordinaten-Ursprung verwendet.
  • Sketcher ConstrainDistanceY.png Vertikalen Abstand festlegen: Bestimmt wird der vertikale Abstand zwischen zwei Punkten oder Linienenden. Wenn nur ein Element ausgewählt ist, wird der Abstand zum Koordinaten-Ursprung verwendet
  • Sketcher ConstrainDistance.png Distanz festlegen: bestimmt den direkten Abstand zwischen zwei Punkten oder die Länge einer Linie.
  • Constraint InternalAlignment.png Internal Alignment: Richtet ausgewählte Elemente an der ausgewählten Form aus (z. B. eine Linie, um die Hauptachse einer Ellipse zu werden).


Skizzierer Werkzeuge

  • Sketcher Element Ellipse All.png Show/Hide internal geometry: Wiederholt fehlende / löscht nicht benötigte innere Geometrie einer ausgewählten Ellipse, eines Ellipsenbogens / einer Hyperbel / Parabel oder eines B-Splines.

Skizze B-spline Werkzeuge

Sketcher Virtueller Raum

Einstellungen

Mindestanforderung an eine Skizze

Das Erzeugen eines Körpers im Arbeitsbereich PartDesign ist bereits und nur mit Hilfe einer geschlossenen Kurve (Profil) möglich. Die vollständige Bestimmung all ihrer Abmessungen und Eigenschaften (fully constrained) ist dafür noch nicht erforderlich.

Dass eine geschlossene Kurve vorliegt, ist nicht selbstverständlich und nicht erkennbar. Beim Anschluss eines Kreisbogens an eine Gerade z.B. werden die beiden Endpunkte nur übereinander liegend erstellt. Sie müssen mit dem Werkzeug Sketcher ConstrainCoincident.png Punkt zu Punkt zu einem einzigen, Gerade und Kreisbogen tatsächlich verbindenden Punkt gemacht werden.

Skizze2a.png
Eine einfache Skizze; links: Kurve nur an vier Stellen (rot, automatische Constraints beim Zeichnen mit Sketcher CreatePolyline.png) geschlossen; Mitte: Warnung - ... broken face (unterbrochene Kurve); rechts: Kurve auch an restlichen vier Stellen (grün) geschlossen

Konsequentes parametrisches Arbeiten bedeutet allerdings, dass die Skizze vollständig bestimmt wird.

Vollständiges Bestimmen einer Skizze

Selbst eine noch relativ einfache Skizze kann schon Dutzende von Unbestimmtheiten (in der Combo-Ansicht als Zahl von "Freiheitsgraden" angegeben) enthalten. Sie erst am Ende alle gemeinsam zu beseitigen, ist eine relativ unübersichtliche Arbeit.

Skizze4a.png
Eine einfache Skizze; vollständig bestimmt mit Hilfe von 25 Angaben (constraints), von denen nur 5 Abmessungs-Werte (numerische constraints) sind

Diese Arbeit ist übersichtlicher und einfacher, wenn man die "Freiheiten" jedes zugefügten geometrischen Elements sofort eliminiert, d.h. dieses vermaßt (also Werte für Dimensionen und Platzierungen angibt). Die jeweils vorläufige Vollständigkeit ist erreicht, wenn alle Linien grün angezeigt werden.

Wenn man bis zum Ende des Zeichnens mit dem Bestimmen abwartet, so findet man verbliebene "Freiheiten", indem man die Punkte und Linien mit dem Mauszeiger anfasst und feststellt, wo sie noch nicht fixiert sind. Bei endgültiger Vollständigkeit wird die gesamte Zeichnung grün angezeigt.

Stellt man versehentlich eine Übervermaßung her, erscheint eine Warnung in der Combo-Ansicht mit der Auffoderung, entsprechende Maßnahmen (constraints) rückgängig zu machen.