Ambiente Sketcher

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Workbench Sketcher.svg

Introduzione

L'ambiente 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.
Insieme alle operazioni booleane sui solidi definiti nell'ambiente Part, lo Sketcher costituisce il nucleo del disegno generativo della 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.

FC ConstrainedSketch.png

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.

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.

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.

  • Sketcher NewSketch.svg 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 LeaveSketch.svg Esci: Termina la modalità di modifica dello schizzo.
  • Sketcher ViewSketch.svg Vista schizzo: Imposta la vista del modello in modo perpendicolare al piano dello schizzo.
  • Convalida lo schizzo: controlla se nell'area di tolleranza ci sono dei punti distinti e li fa coincidere.

Geometrie

Gli strumenti per creare gli oggetti.

  • Sketcher CreatePoint.svg Punto: Disegna un punto.
  • Sketcher Line.svg Linea tra due punti: Disegna un segmento delimitato da due punti. Per quanto riguarda alcuni vincoli le linee sono infinite.
  • Sketcher CompCreateArc.png Archi: Questo è un menu icona nella barra degli strumenti di Sketcher che contiene i seguenti comandi:
  • Sketcher Arc.svg Arco: Disegna un arco di circonferenza specificando il centro, il raggio, l'angolo iniziale e l'angolo finale.
  • Sketcher Create3PointArc.svg Arco da tre punti: Disegna un arco da due punti finali e un punto della circonferenza.
  • Sketcher CompCreateCircle.png Cerchi: Questo è un menu icona nella barra degli strumenti Sketcher che contiene i seguenti comandi:
  • Sketcher Circle.svg Circonferenza: Disegna una circonferenza prendendo in input il centro e il raggio.
  • Sketcher CompCreateConic.png Sezioni di coni: l'ambiente Schizzo fornisce le seguenti sezioni coniche. A differenza delle B-spline, possono essere usate con tutti i tipi di vincoli come tangenti, punto su oggetto o ortogonale.
  • Sketcher CompCreateBSpline.png Crea una B-spline: Questo è un menu icona nella barra degli strumenti Sketcher che contiene i seguenti comandi:
  • 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 CompCreateRegularPolygon.png Poligono regolare: Questo è una icona menu nella barra degli strumenti Sketcher che contiene i seguenti comandi:
  • Sketcher CreateRegularPolygon.png Poligono regolare : Disegna un poligono regolare selezionando il numero di lati e selezionando due punti: il centro e un angolo.
  • 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 ToggleConstruction.png 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.

Vincolo geometrico

Vincoli non associati a valori numerici.

  • Sketcher ConstrainCoincident.png Coincidente: Crea un vincolo di coincidenza (punto-con-punto) tra due punti selezionati.
  • Sketcher ConstrainPointOnObject.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.
  • Sketcher ConstrainParallel.png Parallela: Crea un vincolo di parallelismo tra due linee selezionate.
  • Sketcher ConstrainPerpendicular.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.
  • Sketcher ConstrainEqual.png Uguaglianza: Crea un vincolo di uguaglianza tra due entità selezionate. Se usato su cerchio o archi, il raggio viene posto uguale.
  • Sketcher ConstrainSymmetric.png Simmetria: Crea un vincolo simmetrica tra 2 punti rispetto a una linea.

Vincoli dimensionali

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).
  • Sketcher ConstrainDistanceX.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.
  • Sketcher ConstrainDistanceY.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.
  • Sketcher ConstrainDistance.png Constraint Length Driven.png Lunghezza: Vincola la lunghezza di una linea selezionata.
  • Sketcher ConstrainRadius.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 InternalAlignment.png Allineamento interno: Allinea gli elementi selezionati alla forma selezionata, ad esempio una linea da convertire in asse maggiore di una ellisse.

Strumenti dello Sketcher

  • Sketcher Element Ellipse All.png 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.

Sketcher B-spline tools

Spazio virtuale dello Sketcher

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. 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 Sketcher ConstrainDistance.png e il vincolo distanza orizzontale Sketcher ConstrainDistanceX.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

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