Atelier Sketcher

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Icône de l'atelier Sketcher

Introduction

L' atelier Sketcher de FreeCAD permet de créer des esquisses 2D destinées à être utilisées dans les ateliers PartDesign, Arch et d'autres ateliers. Généralement, une géométrie 2D est le point de départ de la plupart des modèles de CAO ; une esquisse 2D peut être « extrudée » pour créer une forme 3D. D'autres esquisses peuvent être utilisées pour créer des fonctions comme des cavités, des arêtes ou encore des extrusions qui s'ajoutent aux formes 3D précédemment construites. Avec des opérations Booléennes sur des solides définies dans l' atelier Part, l'atelier Sketcher constitue le cœur de la conception 3D solide. De plus, avec les opérations de l' atelier PartDesign, Sketcher constitue également la base de la méthodologie de modification des fonctions de création de solides.

L'atelier Sketcher comporte des "contraintes", permettant aux formes 2D de suivre des définitions géométriques précises en termes de longueur, d'angles et de relations (horizontalité, verticalité, perpendicularité, etc.). Un solveur de contraintes calcule l'étendue contrainte de la géométrie 2D et permet une exploration interactive des degrés de liberté de l'esquisse.

Une esquisse pleinement contrainte.‎

Principes de l'esquisse contrainte

Pour décrire comment fonctionne l'atelier Sketcher, il est utile de le comparer avec la méthode « traditionnelle » du dessin.

Dessin traditionnel

La méthode traditionnelle de la DAO hérite de la technique de la planche à dessin. Des vues orthogonales sont dessinées manuellement afin de produire des dessins techniques (aussi appelés plans). Les éléments sont dessinées précisément à leur taille réelle (ou à l'échelle). Si vous voulez dessiner une ligne horizontale de 100mm de longueur débutant aux coordonnées (0,0), il faut activer l'outil ligne, cliquer à l'écran ou saisir au clavier les coordonnées du premier point, puis faire une second clic ou saisir les coordonnées du second point, soit (0,100). Ou encore, vous pouvez dessiner la ligne sans vous soucier de sa position, pour la déplacer ensuite. Lorsque vous avez terminé votre dessin, vous ajoutez les cotes.

Esquisse contrainte

Sketcher s'éloigne de cette logique. Les objets n'ont pas à être dessinés aux dimensions exactes que vous planifiez, puisqu'ils seront définis ultérieurement par des contraintes. Ils peuvent être dessinés librement, et tant qu'ils ne sont pas contraints, ils peuvent être manipulés et modifiés. Ces objets en quelque sorte flottent et peuvent être déplacés, étirés, pivotés, redimensionnés, etc. Ceci permet une très grande souplesse au processus de conception.

Que sont les contraintes ?

Les contraintes sont utilisées pour limiter les degrés de liberté d'un objet. Par exemple, une ligne sans contrainte a 4 degrés de liberté (abréviation française "DDL" et anglaise "DOF") : elle peut être déplacée horizontalement ou verticalement, étirée, subir une rotation.

L'application d'une contrainte horizontale ou verticale, ou une contrainte d'angle (par rapport à une autre ligne ou à l'un des axes), limite la capacité de rotation, la laissant ainsi avec 3 degrés de liberté.
Le verrouillage d'un de ses points par rapport à l'origine va encore supprimer 2 degrés de liberté.
Et, l'application d'une contrainte de dimension va supprimer le dernier degré de liberté. La ligne est alors considérée comme entièrement contrainte.

De nombreux objets peuvent être contraints entre eux. Deux lignes peuvent être reliées par un de leurs points avec une contrainte de coïncidence de point. Les angles peuvent être définis entre eux, ou ils peuvent être définis perpendiculairement. Une ligne peut être tangente à un cercle ou un arc et ainsi de suite. Un dessin complexe avec plusieurs objets aura un nombre de solutions différentes, et le rendre entièrement contraint signifie qu'une seule des solutions possibles a été réalisée sur la base des contraintes appliquées.

Il existe deux types de contraintes : géométriques et dimensionnelles. Elles sont détaillées dans la section "Les outils" ci-dessous.

Sketcher n'est pas bon pour

Sketcher n'est pas destiné à la réalisation de plans 2D. Une fois que l'esquisse a été utilisée pour générer un solide, elle est automatiquement cachée. Les contraintes sont uniquement visibles en mode édition.

Si vous n'avez besoin que de produire des vues 2D pour l'impression et que vous ne souhaitez pas créer de modèles 3D, consultez l'atelier Draft. Contrairement aux éléments Sketcher, les objets Draft n'utilisent pas de contraintes ; ce sont des formes simples définies au moment de la création. Draft et Sketcher peuvent tous deux être utilisés pour le dessin de géométrie 2D et la création de solides 3D, bien que leur utilisation privilégiée soit différente :

  • l'atelier Sketcher est normalement utilisé avec les ateliers Part et PartDesign pour créer des solides
  • l'atelier Draft est normalement utilisé pour des dessins plans simples sur une grille, comme lors du dessin d'un plan d'architecture ; dans ces situations, Draft est principalement utilisé avec l'atelier Arch. L'outil Draft vers Esquisse convertit un objet Draft en un objet Esquisse, et vice versa ; de nombreux outils qui nécessitent un élément 2D en entrée fonctionnent avec les deux types d'objets car une conversion interne est effectuée automatiquement.

L'outil Draft vers Esquisse convertit un objet Draft en objet Esquisse, et vice versa. De nombreux outils nécessitant un élément 2D en entrée fonctionnent avec l'un ou l'autre type d'objet, car une conversion interne est effectuée automatiquement.

Processus de création d'esquisses

Une esquisse est toujours bidimensionnelle (2D). Pour créer un solide, une esquisse 2D d'une seule zone fermée est créée, puis extrudée ou reçoit une révolution pour ajouter la 3ème dimension, créant un solide 3D à partir de l'esquisse 2D.

Si une esquisse possède des segments qui se croisent, ou un point non directement positionné sur un segment, ou encore des écarts entre des points terminaux ou des segments adjacents, l'extrusion ou la pièce de révolution ne créera pas un solide. Parfois, une esquisse contenant des lignes se croisant fonctionnera pour une opération simple telle qu'une Protrusion, mais les opérations ultérieures telles que le motif linéaire échoueront. Il est préférable d'éviter de traverser des lignes. Cette règle ne s'applique pas aux géométries de construction (couleur bleue).

A l'intérieur d'une aire fermée, nous pouvons avoir des aires indépendantes. Celles-ci deviendront des vides lorsque le solide 3D sera généré.

Une fois que l’esquisse est entièrement contrainte, les fonctions d’esquisse deviennent vertes. La géométrie de construction restera bleue. Elle est généralement "finie" à ce stade et convient à la création d'un solide 3D. Cependant, une fois que la boîte de dialogue Esquisse est fermée, il peut s'avérer utile d'aller à l' atelier Part et de lancer Part Vérifier la géométrie pour vous assurer qu'aucune fonctionnalité de l'esquisse ne risque de causer des problèmes ultérieurs.

Les outils

Les outils de l'atelier Sketcher se trouvent dans le menu Esquisse et/ou dans plusieurs barres d'outils. introduit dans la version 0.21 : la majorité des barres d'outils de Sketcher ne s'affichent que lorsqu'une esquisse est en mode édition. La seule exception est la barre d'outils de Sketcher est la seule à s'afficher si aucune esquisse n'est en mode édition.

introduit dans la version 0.21 : si une esquisse est en mode édition, la barre d'outils Structure est cachée car aucun de ses outils ne peut être utilisé.

Généralités

Barre d'outils de Sketcher

  • Créer une esquisse : crée une nouvelle esquisse sur un plan ou une face sélectionnée. Si rien n'est sélectionné, un dialogue pop up invitera l'utilisateur à sélectionner un plan.
  • Valider une esquisse... : analyse et répare une esquisse qui n'est plus modifiable, dont les contraintes ne sont pas valides ou auxquelles il manque des contraintes coïncidentes.
  • Esquisse miroir : crée une esquisse miroir selon l'axe X, l'axe Y ou l'origine.

Barre d'outils du mode édition de Sketcher

  • Vue de l'esquisse : définit l'affichage de l'objet perpendiculairement au plan de l'esquisse.
  • Vue de section : crée un plan de section qui masque temporairement toute matière devant le plan d’esquisse.

Barre d'outils des outils d'édition de Sketcher

Autres

  • Arrêt de l'opération : en mode édition, arrêter l'opération en cours, qu'il s'agisse de dessiner, de définir des contraintes, etc.

Géométries d'esquisse

Ces outils permettent de créer des objets.

  • Point : dessine un point.
  • Ligne : dessine une ligne entre 2 points. Les lignes sont considérées comme infinies par certaines contraintes.
  • Créer un arc :
  • Arc : dessine un segment d'arc à partir du centre, rayon, angle de départ et angle d'arrivée.
  • Arc par 3 points : dessine un arc de cercle entre deux points d'extrémité et un troisième point pour la circonférence.
  • Créer un cercle :
  • Cercle : dessine un cercle à partir de son centre et du rayon.
  • Créer une conique :
  • Ellipse par son centre : dessine une ellipse à partir du centre, d'un point sur le grand rayon et d'un point sur le petit rayon.
  • Ellipse par 3 points : dessine une ellipse à partir du grand diametre (2 points) et d'un point sur le petit rayon.
  • Arc d'ellipse : dessine une ellipse à partir du centre, d'un point sur le grand rayon, avec un point de départ et un point d'arrivée.
  • B-spline :
  • B-spline simple : dessine une courbe B-spline par ses points de contrôle.
  • B-spline périodique : dessine une courbe B-spline périodique (fermée) par ses points de contrôle.
  • Polyligne : dessine une ligne composée de plusieurs segments connectés entre eux. Appuyer sur la touche M pendant que la commande est active active/désactive entre plusieurs modes de polylignes.
  • Créer un rectangle :
  • Rectangle : dessine un rectangle à partir de 2 points opposés.
  • Créer un polygone régulier :
  • Carré : dessine un carré inscrit dans un cercle.
  • Pentagone : dessine un pentagone régulier inscrit dans un cercle.
  • Hexagone : dessine un hexagone régulier inscrit dans un cercle.
  • Heptagone : dessine un heptagone régulier inscrit dans un cercle.
  • Octogone : dessine un octogone régulier inscrit dans un cercle.
  • Polygone régulier : dessine un polygone régulier en sélectionnant le nombre de côtés et en choisissant deux points: le centre et un coin.
  • Créer un contour oblong :
  • Contour oblong : dessine un ovale en sélectionnant le centre d'un demi-cercle et une extrémité de l'autre demi-cercle.
  • Créer un congé :
  • Congé : crée un congé entre deux lignes non parallèles.
  • Congé avec contrainte : crée un congé entre deux lignes non parallèles tout en préservant leur intersection (virtuelle).
  • Ajuster une arête :
  • Ajuster : ajuste une ligne, un cercle ou un arc par rapport à l'emplacement du clic.
  • Prolonger : prolonge une ligne ou un arc jusqu'à une limite définie par un arc, une ellipse, un arc d'ellipse ou un point dans l'espace.
  • Copie carbone : copie la géométrie contenue dans une autre esquisse.
  • Géométrie de construction : active/désactive les éléments vers/depuis le mode Construction. Les géométries de construction sont représentées en bleu, et ne sont pas prises en compte en dehors du mode d'édition de l'esquisse.

Contraintes d'esquisse

Les contraintes sont utilisées pour définir des règles entre les éléments d'esquisse et pour verrouiller l'esquisse le long des axes vertical et horizontal. Certaines contraintes requièrent l'utilisation de contraintes d'assistance.

  • Coïncidence : affecte un point à (coïncider avec) un ou plusieurs autres points. Elle agit comme une contrainte concentrique si deux ou plusieurs cercles, arcs, ellipses ou arcs d'ellipses sont sélectionnés.
  • Point sur objet : fixe un point sur un autre objet tel qu'une ligne, un arc ou un axe.
  • Contrainte horizontale/verticale :
  • Horizontal : crée une contrainte d'horizontalité sur les lignes ou segments de polylignes sélectionnés. Il est possible de sélectionner plus d'un objet avant d'appliquer cette contrainte.
  • Vertical : crée une contrainte de verticalité sur les lignes ou segments de polylignes sélectionnés. Il est possible de sélectionner plus d'un objet avant d'appliquer cette contrainte.
  • Parallèle : contraint deux ou plusieurs lignes parallèles les unes aux autres.
  • Perpendiculaire : contraint deux lignes perpendiculaires l'une à l'autre, ou contraint une ligne perpendiculaire à l'extrémité d'un arc.
  • Tangente : crée une contrainte de tangence entre deux éléments sélectionnés, ou de colinéarité entre deux lignes. Un segment de ligne ne doit pas nécessairement se trouver directement sur un arc ou un cercle pour être contraint de manière tangente à cet arc ou ce cercle.
  • Égalité : contraint deux entités sélectionnées à être égales l'une à l'autre. Si elle est utilisée sur des cercles ou des arcs, leurs rayons seront égaux.
  • Symétrie : contraint deux points symétriquement autour d'une ligne, ou contraint les deux premiers points sélectionnés symétriquement autour d'un troisième point sélectionné.
  • Blocage : empêche une arête de se déplacer, empêche ses sommets de changer de position. La fonction est particulièrement utile pour fixer la position des B-Splines. Voir le sujet du forum Block Constraint.
  • Contraintes de dimension :
  • Fixe : contraint l'élément sélectionné en définissant des distances verticales et horizontales par rapport à l'origine, verrouillant ainsi l'emplacement de cet élément. Ces contraintes dimensionnelles peuvent être éditées par la suite.
  • Distance horizontale : fixe la distance horizontale entre deux points ou extrémités de ligne. Si un seul élément est sélectionné, la distance sera relative à l'origine.
  • Distance verticale : fixe la distance verticale entre deux points ou extrémités de ligne. Si un seul élément est sélectionné, la distance sera relative à l'origine.
  • Distance : définit la longueur d'une ligne, la distance perpendiculaire entre un point et une ligne, la distance entre deux points ou, introduit dans la version 0.21, la distance entre les bords de deux cercles.
  • Rayon ou poids : définit le rayon d'un arc ou d'un cercle ou le poids d'un pôle d'une B-spline.
  • Diamètre : définit le diamètre d'un arc ou d'un cercle.
  • Angle : crée une contrainte d'angle interne entre deux lignes sélectionnées.

Contraintes spéciales

  • Contrainte de réfraction : contraint deux lignes à respecter une loi de réfraction simulant la trajectoire de la lumière à travers une interface.

Outils de contrainte

Les outils suivants peuvent être utilisés pour modifier l'effet des contraintes:

  • Contraintes pilotantes : active/désactive la barre d'outils des contraintes pilotantes vers/depuis le mode piloté.

Outils d'esquisse

  • Géométrie interne : recrée la géométrie interne manquante/supprimée d'une ellipse sélectionnée, d'un arc d'ellipse/hyperbole/parabole ou d'une B-spline.
  • Symétriser : crée une copie symétrique par rapport à une ligne donnée.
  • Cloner : clone un élément de l'esquisse.
  • Copier : copie un élément de l'esquisse.
  • Déplacer : déplace la géométrie sélectionnée en prenant comme référence le dernier point sélectionné.

Outils d'esquisse des B-splines

Affichage

  • Espace virtuel : permet de masquer toutes les contraintes d'une esquisse et de les rendre à nouveau visibles.
  • Peigne de courbure : affiche ou masque l'affichage du peigne de courbure d'une B-spline.

Outils obsolète

  • Fermer la forme : ferme une forme en appliquant des contraintes coïncidentes aux points d'arrivée. Non disponible dans la (version 0.21 et suivantes).
  • Connecter les côtés : connecte les éléments de l'esquisse en appliquant des contraintes de coïncidence aux points d'arrivée. Non disponible dans la (version 0.21 et suivantes).

Préférences

Bonnes pratiques

Chaque utilisateur de DAO développe sa propre philosophie au cours de son travail, mais il y a quelques principes généraux utiles à suivre.

  • Une série d'esquisses simples est plus facile à gérer qu'une seule esquisse complexe. Par exemple, une première esquisse peut être créée pour l'élément 3D de base (un tampon ou une rotation), tandis qu'une deuxième peut contenir des trous ou des découpes (poches). Certains détails peuvent être laissés de côté, pour être réalisés ultérieurement en tant qu'éléments 3D. Vous pouvez choisir d'éviter les congés dans votre esquisse s'il y en a trop, et les ajouter en tant qu'élément 3D.
  • Créez toujours un profil fermé, sinon votre esquisse ne produira pas un solide, mais plutôt un ensemble de faces ouvertes. Si vous ne souhaitez pas que certains objets soient inclus dans la création du solide, transformez-les en éléments de construction avec l'outil Mode de construction.
  • Utilisez la fonction de contraintes automatiques pour limiter le nombre de contraintes que vous devrez ajouter manuellement.
  • En règle générale, appliquez d'abord les contraintes géométriques, puis les contraintes dimensionnelles, et verrouillez votre esquisse en dernier. Mais n'oubliez pas : les règles sont faites pour être transgressées. Si vous avez du mal à manipuler votre esquisse, il peut être utile de contraindre quelques objets avant de compléter votre profil.
  • Si possible, centrez votre esquisse par rapport à l'origine (0,0) avec la contrainte de verrouillage. Si votre esquisse n'est pas symétrique, localisez l'un de ses points par rapport à l'origine ou choisissez de jolis chiffres ronds pour les distances de verrouillage.
  • Si vous avez la possibilité de choisir entre la contrainte de longueur et les contraintes de distance horizontale ou verticale, préférez ces dernières. Les contraintes de distance horizontale et verticale sont moins coûteuses en termes de calcul.
  • En général, les meilleures contraintes à utiliser sont : Contraintes horizontales et verticales ; Contraintes de longueur horizontales et verticales ; Tangence point à point. Si possible, limitez l'utilisation de ces contraintes : la contrainte générale de longueur ; la tangence bord à bord ; la contrainte de fixation du point sur une ligne ; la contrainte de symétrie.
  • Si vous avez des doutes sur la validité d'une esquisse une fois qu'elle est terminée (les caractéristiques deviennent vertes), fermez la boîte de dialogue Sketcher, passez à l' atelier Part et exécutez Part Vérifier la géométrie.

Tutoriels

Script

La page Sketcher : Écrire des scripts contient des exemples sur la façon de créer des contraintes à partir de scripts Python.

Exemples

Pour avoir une idée de ce qui peut être réalisé avec les outils de Sketcher, jetez un coup d'œil aux Sketcher Exemples :