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Uno schizzo base, completamente vincolato‎

L'ambiente Workbench Sketcher.png Sketcher serve a creare delle geometrie 2D destinate ad essere utilizzate nel modulo PartDesign per produrre oggetti Parte o in altri moduli, come ad esempio in Architettura.
In genere, una geometria 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; altri schizzi 2D possono essere usati per creare delle tasche in questa forma e ulteriori schizzi possono essere utilizzati per definire delle estrusioni sulla superficie dell'oggetto 3D.
Assieme alle Operazioni booleane lo schizzo costituisce la base per generare il progetto di una forma solida.

L'ambiente Sketcher mette a disposizione i vincoli. Consente di vincolare le forme 2D a precise definizioni geometriche.
Un solutore dei vincoli calcola la quantità di vincoli applicati alla geometria 2D e permette l'esplorazione interattiva dei gradi di libertà dello schizzo.

Un buon esempio di utilizzo dello schizzo si trova nel forum francese in: Patte à l'aide du sketcher, Création d'une cavité dans la Patte. In italiano, nella sezione Esercitazioni, è descritto uno schizzo 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.

I vincoli sono controllati dal solutore

Uso corretto dell'ambiente Sketcher

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 che permette anche di creare delle geometrie 2D non ancora disponibili in Sketcher, come le B-Spline o i Poligoni.

Sketching Workflow

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. 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.

Gli strumenti

Gli strumenti dell'Ambiente Sketcher si trovano nel menu che appare quando si carica questo ambiente.

Geometria dello schizzo

Gli strumenti per creare gli oggetti.

  • Sketcher CreatePoint.png Punto: Disegna un punto.
  • Sketcher Line.png Linea tra due punti: Disegna un segmento delimitato da due punti.
  • Sketcher Arc.png Arco: Disegna un arco di circonferenza specificando il centro, il raggio, l'angolo iniziale e l'angolo finale.
  • Sketcher CreateArc3Point.png Arco da tre punti: Disegna un arco da due punti finali e un punto della circonferenza.
  • Sketcher Circle.png Circonferenza: Disegna una circonferenza prendendo in input il centro e il raggio.
  • Sketcher CreateCircle3Point.png Circonferenza da tre punti : Disegna un cerchio da tre punti sulla circonferenza.
  • Sketcher Conics.png Sezioni di coni:
    • Sketcher CreateEllipse.png Ellisse dal centro : Disegna un'ellisse dal centro, raggio maggiore e raggio minore.
    • Sketcher CreateEllipse 3points.png Ellisse da tre punti : Disegna una ellisse da due punti del raggio maggiore) e un punto del raggio minore.
    • Sketcher Elliptical Arc.png Arco di ellisse : Disegna un arco di ellisse dal punto centrale, un punto del raggio maggiore, il punto iniziale e il punto finale.
    • Sketcher Hyperbolic Arc.png Arco di iperbole: Disegna un arco di iperbole. (v0.17)
    • Sketcher Parabolic Arc.png Arco di parabola: Disegna un arco di parabola. (v0.17)
  • Sketcher CreatePolyline.png Polilinea : Disegna una linea composta da segmenti definiti da punti.
  • Sketcher CreateRectangle.png Rettangolo: Disegna un rettangolo specificando gli angoli opposti.
  • Sketcher CreateTriangle.png Triangolo equilatero: Disegna un triangolo equilatero inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Sketcher CreateSquare.png Quadrato: Disegna un quadrato inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Sketcher CreatePentagon.png Pentagono: Disegna un pentagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Sketcher CreateHexagon.png Esagono: Disegna un esagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Sketcher CreateHeptagon.png Ettagono: Disegna un ettagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Sketcher CreateOctagon.png Ottagono: Disegna un ottagono inscritto in una circonferenza di costruzione.
  • Sketcher CreateSlot.png Asola: Disegna un rettangolo con due lati opposti raccordati con un semicerchio, un'asola.
  • Sketcher CreateFillet.png Raccorda: Raccorda due linee unite in un punto. Selezionare entrambe le linee o fare clic sul punto di angolo, poi attivare lo strumento.
  • Sketcher Trimming.png Rifila: Accorcia una linea, un cerchio o un arco fino al primo nodo, punto di intersezione.
  • Sketcher External.png Geometria esterna: Crea un segmento collegato a una geometria esterna.
  • Sketcher AlterConstruction.png Linea di costruzione: Commuta un elemento in modalità Costruzione. L'oggetto selezionato e impostato come elemento di costruzione non sarà utilizzato in un'operazione di geometria 3D (es una linea di costruzione). Fino alla versione 0.15. Questa è l'icona che è stata utilizzata fino alla v0.15. Fino a FreeCAD v0.16 l'utente doveva creare prima una regolare geometria di Sketchup (bianca) e quindi utilizzare questo strumento per modificarla in geometria di costruzione (blu).
  • Sketcher ToggleConstruction.png Costruzione: Commuta un elemento selezionato o l'intera barra delle geometrie in modalità Costruzione. Introdotto dalla versione 0.16. In FreeCAD v0.16 è stato aggiunta la capacità di creare la geometria direttamente in modalità di costruzione, e quindi l'icona è stata cambiata in questa. Selezionando una geometria di Sketcher esistente e facendo clic su questo strumento si commuta la geometria tra la modalità normale e di costruzione proprio come nelle versioni precedenti di FreeCAD. A partire da FreeCAD v0.16, selezionando questo strumento quando non è selezionata alcuna geometria Sketcher cambia la modalità (da normale a geometria di costruzione) in cui verranno creati gli oggetti futuri.

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.

Vincoli non associati a valori numerici

  • Constraint PointOnPoint.png Coincidente: Crea un vincolo di coincidenza (punto-con-punto) tra due punti selezionati.
  • Constraint PointOnObject.png Punto su oggetto: Crea un vincolo (fissa) un punto-su-un-oggetto sull'elemento selezionato.
  • Constraint Vertical.png Verticale: Crea un vincolo verticale per le linee o le polilinee selezionate. Si può selezionare più oggetti.
  • Constraint Horizontal.png Orizzontale: Crea un vincolo orizzontale per le linee o le polilinee selezionate. Si può selezionare più oggetti.
  • Constraint Parallel.png Parallela: Crea un vincolo di parallelismo tra due linee selezionate.
  • Constraint Perpendicular.png Perpendicolare: Crea un vincolo di perpendicolarità tra due linee selezionate.
  • Constraint Tangent.png Tangente: Crea un vincolo di tangenza tra due entità selezionate, o un vincolo collineare tra due segmenti di linea.
  • Constraint EqualLength.png Uguaglianza: Crea un vincolo di uguaglianza tra due entità selezionate. Se usato su cerchio o archi, il raggio viene posto uguale.
  • Constraint Symmetric.png Simmetria: Crea un vincolo simmetrica tra 2 punti rispetto a una linea.

Vincoli associati a dati

Per questi vincoli si possono usare le espressioni. I dati possono essere prelevati da un foglio di calcolo.

Le icone blu di questi vincoli si riferiscono alle funzioni introdotte nella versione 0.16 di FreeCAD, attivabili con Sketcher ToggleConstraint.png Commuta vincoli.

  • Sketcher ConstrainLock.png Sketcher ConstrainLock Driven.png 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).
  • Constraint HorizontalDistance.png Constraint HorizontalDistance Driven.png 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.
  • Constraint VerticalDistance.png Constraint VerticalDistance Driven.png 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.
  • Constraint Length.png Constraint Length Driven.png Lunghezza: Vincola la lunghezza di una linea selezionata.
  • Constraint Radius.png Constraint Radius Driven.png Raggio: Vincola il raggio di un arco o un cerchio selezionato.
  • Constraint InternalAngle.png Constraint InternalAngle Driven.png Angolo interno: Fissa l'angolo interno tra due linee selezionate (o l'inclinazione di una linea).
  • Constraint SnellsLaw.png Constraint SnellsLaw Driven.png Rifrazione: Crea un vincolo di rifrazione tra due linee per simulare secondo la Legge di Snell un raggio di luce che attraversa un'interfaccia.
  • Constraint InternalAlignment.png Allineamento interno: Allinea gli elementi selezionati alla forma selezionata, ad esempio una linea da convertire in asse maggiore di una ellisse.
  • Sketcher ToggleConstraint.png Commuta vincoli: Commuta una serie di vincoli, quelli associati a un valore numerico, da Decisivi a Indicatori e viceversa. Introdotto dalla versione 0.16

Non ancora attivati

Altro

  • Sketcher NewSketch.png Nuovo 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.
  • Sketcher EditSketch.png Edita schizzo: Modifica lo schizzo selezionato.
  • Sketcher LeaveSketch.png Esci: Termina la modalità di modifica dello schizzo.
  • Sketcher ViewSketch.png Vista schizzo: Imposta la vista del modello in modo perpendicolare al piano dello schizzo.
  • Sketcher MapSketch.png Mappa schizzo su faccia: Mappa uno schizzo sulla faccia di un solido selezionata in precedenza.
  • Riposiziona schizzo: Permette di modificare la posizione di uno schizzo
  • Convalida lo schizzo: Permette di controllare se nell'area di tolleranza ci sono dei punti distinti e di farli coincidere.
  • Sketcher MergeSketch.png Unisci schizzi: Unisce due o più schizzi.
  • Sketcher MirrorSketch.png Rifletti schizzo: Riflette uno schizzo rispetto all'asse verticale, o all'asse orizzontale e all'origine.

Strumenti dello Sketcher

  • Sketcher CloseShape.png Chiudi Forma: Crea una forma chiusa applicando i vincoli di coincidenza ai punti finali.
  • Sketcher ConnectLines.png Collega Segmenti: Collega gli elementi dello schizzo applicando i vincoli di coincidenza ai punti finali.
  • Sketcher Symmetry.png Simmetria: Copia un elemento dello schizzo in modo simmetrico rispetto ad una linea a scelta.
  • Sketcher Clone.png Clona: Clona un elemento dello schizzo.
  • Sketcher Copy.png Copia: Copia un elemento dello schizzo.
  • Sketcher RectangularArray.png Schiera lineare: Crea una schiera con gli elementi dello schizzo selezionati.

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. Nella versione v0.12, i vincoli esterni (vincoli rispetto a geometrie 3D esistenti come a bordi o altri schizzi) non sono ancora implementati. Questo significa che per collegare i disegni successivi alla geometria del primo schizzo, si devono impostare manualmente le distanze relative al primo disegno. Un vincolo di blocco (25,75) dall'origine è più facile da ricordare che (23.47,73.02).
  • Se c'è la possibilità di scegliere tra il vincolo lunghezza Constraint Length.png e il vincolo distanza orizzontale Constraint HorizontalDistance.png o distanza verticale Constraint Vertical.png, 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.


Tutorial

Il solutore dei vincoli

I controlli dello schizzo

Quando viene avviato uno schizzo nella vista combinata si apre la finestra delle Azioni che è suddivisa in quattro parti.

solutore‎

La seconda parte della finestra permette di:

  • visualizzare o nascondere la griglia
  • impostare la sua spaziatura
  • attivare l'aggancio dei punti ai nodi della griglia
  • attivare i vincoli automatici

Il solutore dei vincoli - I conflitti

conflitto di vincoli‎

I messaggi del solver forniscono delle informazioni sullo stato dei vincoli applicati allo schizzo, riguardano i gradi di libertà dello schizzo e i tempi di risoluzione. Per vederli occorre espandere la sua casella.

Per interpretare questi messaggi si deve espandere anche la casella Vincoli in cui sono elencati i vincoli attivi, catalogati secondo l'impostazione del filtro modificabile nella stessa scheda. Alcuni vincoli possono essere applicati automaticamente.

Lo schizzo può risultare vuoto o sotto-vincolato, oppure può contenere dei vincoli ridondanti o dei vincoli in conflitto tra di loro. Il solutore individua i conflitti e propone delle soluzioni che di solito sono valide. Non fornisce suggerimenti per gli schizzi sotto-vincolati.

Prima di utilizzare uno schizzo per operazioni di modellazione si devono risolvere tutti i conflitti e eliminare le ridondanze. Per ottenere risultati affidabili è bene produrre sempre degli schizzi completamente vincolati che, di default, sono visualizzati in verde. Il colore dello schizzo completamente vincolato può essere modificato in Modifica → Preferenze → Visualizzazione → Object Colors.

È bene lavorare sempre con schizzi completamente vincolati, e per questo può essere utile la macro Shake Sketch che fornisce un aiuto per individuare gli elementi che sono ancora liberi.

Gli elementi

elementi dello schizzo‎

L'ultima parte della finestra contiene l'elenco degli elementi che compongono lo schizzo, catalogati secondo il tipo.

L'elemento selezionato nell'elenco viene evidenziato nella figura e viceversa.

Convalida dello schizzo

convalida dello schizzo‎

Quando i punti finali di due linee sono molto vicini le linee possono apparire collegate tra di loro, ma di fatto non esserlo. Questa condizione è spesso la causa del fallimento di quelle operazioni che richiedono un contorno chiuso per essere valide.

Lo strumento Validate Sketch si attiva dal menu Sketch e permette di verificare se ci sono dei punti molto vicini tra di loro, secondo la tolleranza impostata, che non coincidono e di farli coincidere.

Inoltre, permette di verificare la presenza di vincoli non validi e altre azioni di controllo e correzione.


Le Proprietà

A differenza di quello che succede in altri ambienti, dove è possibile intervenire su singoli componenti, nell'ambiente Sketcher le proprietà sono applicate in modo globale a tutto il disegno. Ad esempio, applicando una traslazione si sposta tutto lo schizzo. Le proprietà delle sue geometrie, quali vincoli e dimensioni, si possono cambiare solo in modalità Modifica sketch.

Proprietà

Vista combinata → Modello → Proprietà → Vista

Sketcher Properties View it.png

Auto Constraints

  • VistaAutoconstraints : Attiva o disattiva i vincoli automatici. Valore false o true (Default, true).

Base

  • VistaBounding Box : Contenitore, serve per visualizzare la zona occupata, e le dimensioni complessive degli oggetti nello spazio. Valore false o true (Default, false).
  • VistaControl Point : Valore false o true (Default, false).
  • VistaDeviation :
  • VistaDisplay Mode : Modalità di visualizzazione della forma, Flat lines, Shaded, Wireframe, Points. (Default, Flat lines).
  • VistaLighting : Illuminazione One side, Two side. (Default, Two side).
  • VistaLine Color : Colore della linea (edges) (Default, 255, 255, 255).
  • VistaLine Width : Spessore della linea (edges) (Default, 2).
  • VistaPoint Color : Colore dei punti (finali) (Default, 255, 255, 255).
  • VistaPoint Size : Dimenione dei punti (Default, 4).
  • VistaSelectable : Selezionabile, consente la selezione della forma. Valore false o true (Defaut, true).
  • VistaShape Color : Colore della forma (default, 204, 204, 204).
  • VistaTransparency : Grado di trasparenza della forma, variabile da 0 a 100 (Default, 0).
  • VistaVisibility : Visualizza o nasconde la forma, come fà la barra SPAZIO. Valore False, o True (Default, true).

Grid

  • VistaGrid Size : Spaziatura della griglia (Default, 10 mm).
  • VistaGrid Snap : Abilita lo snap (aggancio) del puntatore alla griglia. Valore false o true (Default, false).
  • VistaGrid Style : Stile della griglia Dashed o Light (Default, Dashed).
  • VistaShow Grid  : Visualizza o nasconde la griglia. Valore false o true (Default, true).
  • VistaTight Grid : Estensione della griglia intorno allo schizzo, stretta o ampia . Valore false o true (Default, true).


Vista combinata → Modello → Proprietà → Dati

Sketcher Properties Data it.png

2D
Base

  • DatiLabel : Nome attribuito all'operazione, questo nome può essere modificato a discrezione. .
  • DatiPlacement : [(0,00 0,00 1,00);0,00;(0,00 0,00 0,00)], sommario dei dati di Axis, Angle di Position sottostanti.
    Quando si seleziona il titolo Placement Options Placement, appare un pulsante con tre puntini, cliccando su questo pulsante ... , si accede alla finestra delle azioni di Placement.
  • DatiAngle : Angolo di rotazione relativo alle coordinate X, Y, Z
  • DatiAxis : Asse o assi da utilizzare per la rotazione X, Y o Z.
    Per esempio, con un angolo impostato pari a 15°, specificando un valore di 1,0 per X, e di 2,0 per Y causa una rotazione finale del pezzo di 15° sull'asse X e di 30° sull'asse Y. (Default, Z = 1 = attivo)
  • DatiPosition : Scostamento sulle coordinate X, Y, Z, rispetto al punto originale di coordinate 0, 0, 0.

Sketch



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