С помощью Верстака Sketcher можно создавать 2D-эскизы, предназначенные для использования в других рабочих столах. 2D-эскизы являются отправной точкой для многих CAD-моделей. Обычно они определяют профили и траектории для операций по созданию 3D-фигур. Окончательная форма модели может зависеть от нескольких эскизов.
Вместе с булевыми операциями, определёнными в Верстаке Part (Деталь), Верстак Sketcher (Скетчер), или сокращённо "Sketcher", составляет основу метода Конструктивной твёрдотельной геометрии (CSG) для построения твёрдых тел. Вместе с операциями
Верстака PartDesign (Проектная Деталь) - это также составляет основу методологии редактирования конструктивных элементов для создания твёрдых тел. Но многие другие верстаки также используют эскизы.
Функции ограничения верстака Sketcher, позволяют задавать 2D фигурам точные геометрические размеры определяя длины, углы и отношения (горизонтальность, вертикальность, перпендикулярность и т. д.). Решатель "ограничений" в интерактивном режиме обсчитывает ограничения степеней свободы геометрии 2D эскиза.
Верстак Sketcher не предназначена для создания 2D-чертежей. Как только эскизы были использованы для создания твёрдого тела, они автоматически скрываются, а ограничения отображаются только в режиме редактирования эскиза. Если вам нужно создать 2D-изображение только для печати и вы не хотите создавать 3D-модели, ознакомьтесь с Верстаком Draft (Набросок).
Так выглядит полностью ограниченный эскиз
Ограничения используются для лишения степеней свободы объекта. Например, линия без ограничений имеет 4 степени свободы (сокращенно "DoF - Degre of Freedom"): и её можно перемещать по горизонтали или вертикали, растягивать и поворачивать.
Применение горизонтального или вертикального ограничения или углового ограничения (относительно другой линии или одной из галвных осей) убирает возможность вращать отрезок, оставляя таким образом 3 степени свободы. Привязка одной из точек отрезка к центру системы координат уберёт еще 2 степени свободы. Применение ограничения размера убирает последнюю степень свободы. Такой отрезок будет считаться полностью ограниченым.
Объекты могут быть ограничены по отношению друг к другу. Две прямые можно соединить через одну из их точек с помощью ограничения Совпадение точек. Между ними может быть задан угол или они могут быть перпендикулярны. Линия может быть касательной к дуге или окружности, и так далее. Эскиз может иметь несколько различных решений, и если сделать его полностью ограниченным, это будет означать, что только одно из этих возможных решений было достигнуто на основе наложенных ограничений. См. также: Flipping.
Существует два вида ограничений: геометрические и размерные. Они подробно описаны ниже в разделе Инструменты.
Когда основное размерное ограничение создано, и когда в настройках включен (по умолчанию) параметр Запросить значение после создания размерного ограничения, откроется диалоговое окно для редактирования его значения.
Вы можете ввести числовое значение или выражение, а также указать название ограничения, чтобы упростить его использование в других выражениях. Вы также можете установить флажок Ссылка, чтобы переключить ограничение в справочный режим.
Чтобы изменить значение существующего размерного ограничения, выполните одно из следующих действий:
Размерные ограничения могут быть передвинуты в 3D виде путём перетаскивания. Удерживая нажатой левую кнопку мыши над значением ограничения (размера), переместите указатель мыши. Символы геометрических ограничений размещаются автоматически и не могут быть передвинуты.
Чтобы создать эскиз, который можно использовать в качестве профиля для создания твёрдых тел, необходимо соблюдать определенные правила:
Неверные эскизы:
1. Открытый контур (несоединенные вершины подсвечены с помощью инструмента Проверки скетча)
2. Пересечение контуров
3. Дублирование граней (вершины пересекающихся граней подсвечены с помощью инструмента Проверки скетча)
4. Т-образные соединения
Эти правила не применяются к вспомогательной геометрии (по умолчанию - синего цвета), которая не отображается вне режима редактирования или если эскиз используется для других целей. В зависимости от Верстака и инструмента, которые будут использовать эскиз профиля, могут применяться дополнительные требования.
Инструменты верстака Скетчер находятся в меню Эскиз (Sketch) и/или на нескольких панелях инструментов. представлено в версии 0.21: Почти все панели инструментов Скетчера отображаются только тогда, когда эскиз находится в режиме редактирования. Единственным исключением является Панель инструментов Sketcher, которая отображается только в том случае, если ни один эскиз не находится в режиме редактирования.
Некоторые инструменты также доступны из контекстного меню 3D вида, когда эскиз находится в режиме редактирования, или из контекстного меню Диалогового окна Sketcher.
представлено в версии 0.21: Если эскиз находится в режиме редактирования, панель инструментов «Структура» скрывается, так как ни один из её инструментов не может быть использован.
Эти инструменты предназначенные для создания объектов.
Это инструменты для создания ограничений. Некоторые ограничения требуют использования дополнительных Вспомогательных ограничений.
В верстаке Скетчер есть несколько вспомогательных средств для рисования и другие функции, которые могут помочь при создании геометрии и применении ограничений.
Существует два непрерывных режима: "Непрерывный Режим" создания геометрии и "Непрерывный Режим" создания ограничений. Если они включены (по умолчанию) в настройках, соответствующие инструменты будут перезапущены после завершения работы. Для выхода из непрерывного режима нажмите Esc или правую кнопку мыши. Это необходимо повторить, если инструмент непрерывной геометрии уже получил входные данные. Вы также можете выйти из инструмента непрерывной геометрии, запустив другой инструмент создания геометрии или ограничений. Обратите внимание, что нажатие Esc, если инструмент не активен, приведёт к выходу из режима редактирования эскиза. Снимите флажок "'Esc может выходить из режима редактирования эскиза"' в настройках, если вы часто по неосторожности нажимаете Esc слишком много раз.
В эскизах, для которых установлен флажок "Автоматические ограничения" (по умолчанию), некоторые ограничения применяются автоматически. Значок предлагаемого автоматического ограничения отображается рядом с курсором, если он наведён правильно. При щелчке левой кнопкой мыши это ограничение будет применено. Эту настройка для каждого эскиза, можно изменить в диалоговом окне Скетчера или путём изменения свойства эскиза ВидAutoconstraints (Автоматические ограничения) на вкладке Вид.
Следующие ограничения применяются автоматически:
Можно привязаться к линиям сетки и пересечениям сетки, к краям геометрии и средним точкам линий и дуг, а также к определенным углам. Пожалуйста, обратите внимание, что привязка сама по себе не создаёт ограничений. Например, только при включенном Автоматическом ограничении, привязка к краю приведёт к созданию ограничения Точка на объекте. Но простой выбор точки на краю привел бы к тому же результату..
В зависимости от выбранного параметра в нстройках могут быть включены только ввод размеров На-Экране или как ввод размеров, так и позиционные размеры На-Экране. Позиционные параметры позволяют вводить точные координаты, например, центр окружности или начальную точку прямой. Размерные параметры позволяют вводить точные размеры, например, радиус окружности или длину и угол наклона прямой. Ввод параметров На-Экране доступен не для всех инструментов.
Указание центральной точки окружности с включёнными параметрами положения
Указание радиуса окружности с включёнными размерными параметрами
Если значения введены и подтверждены нажатием Enter или Tab, соответствующие ограничения добавляются автоматически. Если одновременно отображаются два параметра, например координаты точки по X и Y, то можно ввести одно значение и выбрать точку для определения другого. В зависимости от объекта могут потребоваться дополнительные ограничения для его полного определения. Ограничения, возникающие в результате использования параметров На-Экране, имеют приоритет над теми, которые могут возникнуть из-за срабатывания Автоматических ограничений.
Дуга создаётся путем ввода всех параметров На-Экране с результирующими автоматически созданными ограничениями
Если в настройках установлен флажок (по умолчанию) Показывать координаты рядом с курсором при редактировании, то параметры текущего геометрического инструмента (координаты, радиус или длина и угол) отображаются рядом с курсором. Эта функция отключена при отображении параметров На-Экране.
Пока эскиз находится в режиме редактирования, можно использовать следующие методы выделения:
Как и везде в FreeCAD, элемент можно выбрать в 3D виде одним щелчком левой кнопки мыши. Но при выборе нескольких элементов нет необходимости удерживать нажатой клавишу Ctrl. Однако удерживание нажатой клавиши возможно, и это имеет то преимущество, что вы можете пропустить щелчок, не потеряв предыдущий выбор. Таким образом можно выбирать рёбра, точки и ограничения.
Выделение прямоугольником в 3D виде работает без использования Команды "Выделить область" или Команды "Область выбора элементов":
Вы можете выделить рамкой рёбра и вершины, но ограничения не могут быть выбраны рамкой.
Двойной щелчок на ребре в 3D-виде выделит все рёбра, прямо и косвенно связанные с этим ребром через крайние точки. Нет необходимости, чтобы рёбра были связаны Ограничением совпадения, достаточно чтобы конечные точки рёбер имели одинаковые координаты.
Рёбра и точки также можно выбрать в разделе «Элементы» Диалогового окна Sketcher, а ограничения - в разделе «Ограничения» этого окна.
Чтобы выделить всё в пределах скетча, используется стандартное сочетание клавиш Ctrl+A или опция меню Edit → Select All.
Стандартные сочетания клавиш Ctrl+C, Ctrl+X и Ctrl+V могут использоваться для копирования, вырезания и вставки выбранной геометрии Скетчера, включая связанные ограничения. Но эти инструменты также доступны из меню Эскиз (Sketch) → Инструменты для эскиза. Их можно использовать как в пределах одного эскиза, так и между разными эскизами или отдельными моделями FreeCAD. Поскольку данные копируются в буфер обмена в виде кода Python, их можно использовать и другим способом (например, поделиться на форуме).
Каждый пользователь САПР со временем вырабатывает свой собственный стиль работы, но есть несколько полезных общих принципов, которых следует придерживаться.
Явление, при котором полностью ограниченный эскиз, обычно после изменения одного из его размеров, достигает непредусмотренного нового состояния, известно как «Flipping» ("переворачивание"). В приведенном ниже примере изменение одного размера полностью меняет форму эскиза. Обратите внимание, что эскиз с новой формой по-прежнему полностью ограничен.
Исходный эскиз (слева) и тот же эскиз после увеличения значения 20 мм до 1000 мм (справа).
Это не всегда практично, но изменение значений размеров с небольшими увеличением может сработать.
Алгоритм Левенберга — Марквардта, который не является решателем по умолчанию, известен своей меньшей склонностью к "переворачиванию". См. Диалоговое окно Скетчера для получения дополнительной информации.
Использование горизонтальных и вертикальных размеров вместо ограничения расстояния или ограничения эквивалентностью поможет дополнительно избежать "флиппинга". Точки, ограниченные этими размерами, изменят пололожения только в том случае, если изменится знак их значения. На изображении выше добавленные (оранжевые) размерные ограничения связаны с исходными размерами посредством выражений.
Использование ограничения угла вместо горизонтальных и вертикальных ограничений также может помочь. Угол между отрезками, ограниченный значением угла, не изменится: 180° не станет 0°, 90° не станет 270°, и т.д. На изображении все горизонтальные и вертикальные ограничения были заменены на угловые, но достаточным была бы замена даже двух ограничений.
Страница программирование в Sketcher содержит в себе примеры создания различных ограничений через скрипты Python.
Чтобы получить представление о том, чего можно добиться с помощью инструментов Скетчера, посмотрите: Примеры в Sketcher.