С помощью Верстака Скетчер 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.
Функции ограничения верстака Скетчер, 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 Скетчер 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 Набросок (Draft).
Так выглядит полностью ограниченный эскиз
Ограничения
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.
Две линии могут быть соединены через одну из их точек с ограничением совпадающей точки. Между ними может быть задан угол или они могут быть перпендикулярны. Линия может быть касательной к дуге или окружности и так далее. Сложный Эскиз с несколькими объектами может иметь несколько различных решений, и присвоение ему статуса полностью ограниченного может означать, что на основе наложенных ограничений было достигнуто только одно из этих возможных решений.
Существует два вида ограничений: геометрические и размерные. Они подробно описаны ниже в разделе Инструменты.
Редактирование ограничений
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:
Щёлкните правой кнопкой мыши на ограничении в диалоговом окне Скетчера и выберите в контекстном меню пункт Изменить значение.
Перемещение ограничений
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.
Эскизы Профиля (сечения)
Чтобы создать эскиз, который можно использовать в качестве профиля для создания твёрдых тел, необходимо соблюдать определенные правила:
Эскиз должен содержать только замкнутые контуры. Зазоры между конечными точками, какими бы маленькими они ни были, недопустимы.
Контуры могут быть вложенными, чтобы создавать пустоты, но они не должны пересекаться друг с другом или с другими контурами.
Контуры не могут иметь общих рёбер с другими контурами. Следует избегать дублирования рёбер.
Т-образные соединения, то есть более двух рёбер, имеющих общую точку, или точка, соприкасающаяся с ребром, не допускаются.
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.
Вспомогательные инструменты рисования
В верстаке Скетчер есть несколько вспомогательных средств для рисования и другие функции, которые могут помочь при создании геометрии и применении ограничений.
Непрерывный режим
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.
Автоматические ограничения
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.
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
Отображение координат
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.
Методы Выбора
Пока эскиз находится в режиме редактирования, можно использовать следующие методы выделения:
Выбор элементов в 3D виде
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.
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.
Скетчер Диалоговое окно выбора
Рёбра и точки также можно выбрать в разделе «Элементы» Диалогового окна Скетчера, а ограничения - в разделе «Ограничения» этого окна.
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).
Инструменты
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 Скетчера, 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 Скетчер.
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.
Переориентировать эскиз: Помещает эскиз на одну из основных плоскостей с дополнительным смещением. Также может использоваться для отсоединения/открепления эскиза.
Проверить эскиз: Позволяет проанализировать и исправить эскиз, который больше не редактируется или имеет недействительные ограничения, а также добавить недостающие ограничения совпадения.
Создать линию по точкам (полилинию): Создаёт серию отрезков прямых и дуг, соединённых между собой крайними точками. Инструмент имеет несколько режимов.
Создать эллипс от центра: Создаёт эллипс по его центру, конечной точке одной из осей и точке на контуре эллипса. представлено в версии 1.0: Или по обеим конечным точкам одной из осей и точке на контуре эллипса.
Прямоугольник: Создаёт прямоугольник. представлено в версии 1.0: Инструмент имеет четыре режима. Скруглённые углы и создание смещённой копии - дополнительные функции.
B-сплайн по узлам: Создаёт кривую B-сплайна по узловым точкам. Аналогично смотри выше.
Периодический B-сплайн по узлам: Создаёт периодическую (замкнутую) кривую B-сплайна по узловым точкам. Аналогично смотри выше.
Переключить вспомогательную геометрию: Либо переключает инструменты создания геометрии в/из режима построения в режим вспомогательной геометрии, либо переводит выделенную геометрию в/из основной (построительной) во вспомогательную геометрию.
Размер: Это контекстно-зависимый инструмент ограничений в верстаке Скетчер. На основе текущего выбора он предлагает соответствующие размерные ограничения, а также геометрические ограничения. представлено в версии 1.0
Ограничение расстояния по горизонтали: Фиксирует горизонтальное расстояние между двумя точками или конечными точками линии. Если выбран только один элемент, то расстояние устанавливается относительно начала координат.
Ограничение расстояния по вертикали: Фиксирует вертикальное расстояние между двумя точками или конечными точками линии. Если выбран только один элемент, то расстояние устанавливается относительно начала координат.
Ограничение Расстояния: Фиксирует длину прямой, расстояние между двумя точками, расстояние по перпендикуляру между точкой и прямой; или, представлено в версии 0.21, расстояние между краями двух окружностей или дуг, или между краем окружности или дуги и прямой; или, представлено в версии 1.0, длину дуги.
Ограничение перпендикулярности: Ограничивает перпендикулярность двух линий, двух рёбер или ребра и оси в точке их пересечения. Ограничение также может соединять два ребра, заставляя их быть перпендикулярными на стыке.
Ограничить касательную или коллинеарность: Ограничивает два ребра или ребро и ось, чтобы они были касательными. Ограничение также может соединять два ребра, заставляя их быть касательными на стыке. Если выбраны две линии, они становятся коллинеарными.
Ограничение эквивалентностью: Ограничивает рёбра, чтобы они имели одинаковую длину (для линий) или кривизну (для других рёбер, кроме B-сплайнов).
Ограничить симметричность: Ограничивает две точки, чтобы они были симметричны относительно прямой или оси, или относительно третьей точки.
Ограничение перемещения: Блокирует рёбра на месте с помощью одного ограничения. Предназначен в основном для B-сплайнов.
Переключить ограничения в построительные/основные: Переключает инструменты создания размерных ограничений между основным режимом и построительным (вспомогательным) режимом, а также переключает выбранные размерные ограничения между этими режимами.
Клонировать: Клонирует элемент Скетчера. Недоступно для версии 1.0 и выше.
Замкнуть фигуру: Создаёт замкнутую фигуру, применяя совпадающие ограничения к конечным точкам. Недоступно для версии 0.21 и выше.
Скругление с сохранением ограничений: Создаёт скругление (галтель) между двумя непараллельными линиями с сохранением их угловой точки. Недоступно для версии 1.0 и выше.
Соединить края (рёбра): Соединяет элементы Скетчера, применяя совпадающие ограничения к конечным точкам. Недоступно для версии 0.21 и выше.
Копия (Копировать): Копирует элемент Скетчера. Недоступно для версии 1.0 и выше.
Перемещение (Переместить): Перемещает выбранную геометрию, используя в качестве точки отсчета последнюю выбранную точку. Недоступно для версии 1.0 и выше.
Прямоугольный массив: Создаёт массив выбранных элементов Скетчера. Недоступно для версии 1.0 и выше.
Каждый пользователь САПР со временем вырабатывает свой собственный стиль работы, но есть несколько полезных общих принципов, которых следует придерживаться.
Набором простых эскизов управлять легче, чем одним сложным. Например, первый эскиз может быть создан для применения 3D операции (такой как выдавливание или вращение), а второй может содержать отверстия или вырезы. Некоторые детали могут быть опущены, чтобы позднее быть реализованными 3D-операциями. Вы можете избегать скруглений в эскизе, если их слишком много, и добавить их позднее 3D-операцией.
Всегда создавайте замкнутый контур, иначе из эскиза не получится создать твёрдое тело, а только набор открытых граней. Если вы не хотите, чтобы некоторые элементы были включены в создание твёрдого тела, переключите их в состав вспомогательных элементов конструкции с помощью инструмента Вспомогательной геометрии.
Используйте функцию Авто Ограничения, чтобы уменьшить количество ограничений, которые вам нужно будет добавить вручную.
Как общее правило, сначала применяйте геометрические ограничения, затем размерные, а в последнюю очередь фиксируйте эскиз. Но помните: правила созданы для того, чтобы их нарушать. Если у вас возникли проблемы с манипуляциями с эскизом, может быть полезно сначала ограничить несколько объектов, прежде чем завершить профиль.
Если возможно, центрируйте эскиз в начале координат (0,0) с помощью ограничения Фиксация. Если эскиз не симметричен, расположите одну из его точек в начале координат или выберите красивые круглые числа для расстояния между точками фиксации.
Если у вас есть возможность выбрать между ограничением Длина и ограничениями Горизонтальное или Вертикальное расстояние, отдайте предпочтение последним. Ограничения расстояния по горизонтали и вертикали экономичнее с вычислительной точки зрения.
В целом, лучше всего использовать следующие ограничения: ограничения по Горизонтали и Вертикали; ограничения Длины по Горизонтали и Вертикали; Совпадение точки с точкой. По возможности ограничьте использование следующих ограничений: общее ограничение Длины; Касательность ребра с ребром; ограничение Точки на объекте; Симметричное ограничение.
Если вы сомневаетесь в корректности эскиза после его завершения (контуры станут зелёными), закройте диалог Скетчера и используйте Проверить эскиз.
Уроки
Лекция по Скетчеру от chrisb. Это более чем 80-страничный PDF-документ, который служит подробным руководством по Скетчеру. В нём объясняются основы использования Скетчера, а также подробно рассматривается создание геометрических фигур и все ограничения.