par André Pascual <apascual(at)club-internet.fr>
L´auteur:
Dessinateur industriel d'origine,maintenant professeur de
productique,il enseigne la CAO.
L'infographie,principalement 3D,est l'une de ses passions.
Sommaire:
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QCAD: DESSIN TECHNIQUE SOUS LINUX
Résumé:
QCad est un logiciel de DAO,c'est
à dire de Dessin (industriel) Assisté par Ordinateur,permettant de
réaliser et de modifier aisément des plans.
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On entend par "plan"
toute représentation plane précise d'un objet réel en vue de son étude
ou de sa fabrication. Les dimensions de chaque élément (entité)
constituant le dessin doivent être exactes quelle que soit l'échelle de
représentation. C'est ce qui différencie un logiciel de DAO d'un outil
d'illustration vectorielle tel que Sketch, Illustrator ou Corel Draw,
lequel a pour vocation la représentation plus ou moins fidèle de la
réalité.
En DAO, on produit un plan avec
l'exactitude pour priorité.
En illustration (Draw), on produit une
image avec l'esthétique pour souci.
L' application est basée sur QT2.x, de
Troll Tech. Le choix de cette version de bibliothèque pourrait
surprendre au vu du nombre de KDE1.x installés utilisant QT1.44. Sans
doute s'agit-il d'une légère anticipation: dans un avenir proche, KDE2,
basé lui aussi sur QT2.x, aura remplacé les versions actuelles, et
QCad sera en phase avec la réalité du moment.
Aussi, pour éviter d'installer une
bibliothèque encombrante pour l'instant, on téléchargera l'archive tgz
liée statiquement sur
<http://www2.actve.ch/~ribbon/qcad_static.tar.gz>. En contrepartie,
l'archive passe de 0.8 Mo à 1.8 Mo.
L'installation se résume à décompresser le
fichier tgz dans /usr/local, à renommer <qcad> le répertoire créé
suite à la décompression et à copier le script de lancement <qcad.sh>
dans /usr/bin ou /usr/local/bin. Une modification des droits d'accès de
ce script peut s'avérer nécessaire.
Au premier lancement, le programme peut
réclamer la présence de la bibliothèque <libstdc++.so.2.9>. Un
simple lien symbolique à ce nom pointant sur la libstdc++ présent sur
votre système, suivi d'un <ldconfig> résoudra le problème.
Avant de commencer son premier plan, il
faut avoir assimilé certains concepts et définitions de DAO
Une entité est un élément de tracé "connu"
du logiciel par sa nature (segment, arc...), ses caractéristiques
géométriques de position (verticale, tangente...), ses positions de
début et de fin qui déterminent sa dimension (accrochage par
intersection, coordonnées, centre...), ses attributs (couleur,
épaisseur, type de trait) et son appartenance à un calque donné.
En règle générale, pour construire une
entité, il faut:
3.10 Se positionner sur le calque de travail
3.11 Définir des attributs
3.12 Choisir la nature: droite, segment,
cercle, ellipse, point, courbe, hachure, texte...
3.12 Indiquer les contraintes géométriques
de construction: horizontal, oblique, concentrique, perpendiculaire...
3.13 Indiquer les contraintes
d'accrochage: passant par centre de, milieu, extrémité ..
Cela revient à construire une phrase
virtuelle mais rigoureuse du genre:
cercle de rayon X de centre passant par
extrémité de telle entité que l'on désigne d'un clic
droite tangente à cette entité et
passant par le centre de ce cercle, etc.
Passant par signifiant: début de l'entité
au point désigné et fin de l'entité à l'autre point. Ces points devront
être désignés par un <clic gauche> de souris à proximité du point
voulu, choisi parmi ceux que le système propose au gré du déplacement
du pointeur (tous les logiciels n'offrent pas cette facilité, QCad
oui)
On notera que cette notion d'accrochage se
retrouve ailleurs sous l'appellation <snap>
Par exemple, la phrase Droite
horizontale passant par extrémité de <clic sur une extrémité d'entité
existante>, se construit en activant menu et sous menus tels que:
Appelés ailleurs niveaux, couches, plans,
layers, les calques désignent en fait des celluloïds virtuels empilés.
Chacun des celluoïds contenant une partie du dessin, l'ensemble de
celui-ci est vu au sommet de la pile du fait de leur transparence. Un
calque peut -être déplacé dans la pile, supprimé (ce qui n'affecte que
la partie de dessin qu'il contient), gelé ou rendu invisible. Le calque
sur lequel on travaille est seul actif à ce moment là. Les opérations
qu'on y effectue n'affecte que lui.
Lorsque l'on assigne des attributs de
couleur, de type de trait ou d'épaisseur de trait, à un calque, toute
entité que l'on y tracera recevra par défaut ces attributs. Toutefois,
sur un calque de couleur rouge, on pourra attribuer une couleur bleue à
une entité qui s'y trouve par modification de ses propriétés.
Lors de la constitution d'un dessin
d'ensemble complexe, on affectera un calque par pièce, ce qui permet de
rendre visible ou invisible tel sous-ensemble, de n'imprimer qu'une
pièce, de ne modifier que telle autre.
La ligne d'état se situe dans la partie
inférieure de la fenêtre principale. Elle n'est pas spécifique aux
logiciels de DAO, mais elle lui est indispensable. En effet, comme le
résultat d'une commande nécessite plusieurs opérations exécutées dans
un ordre défini, le logiciel indique dans la ligne d'état l'opération
suivante qu'il attend de vous, et cela jusqu'au terme de la commande.
Il est donc impératif de lire les informations contenue dans cette
ligne sous peine d'avoir à abandonner en déclarant que ce +-@-#!! de
logiciel est nul.
En DAO, le résultat est précis si le
dessinateur est rigoureux.
Il existe plusieurs façons de procéder,
aux moins deux qui sont excellentes. Toutes deux utilisent le concept
de l'esquisse basée sur des droites non dimensionnées mais en position
relative (distance des unes par rapport aux autres) exacte. Ces
droites, horizontales et verticales comme on pourrait en tracer au té
et à l'équerre, sont appelées droites de construction dans DMT ou
SoildWork, et géométries dans TSCadDraw.
La première méthode consiste à définir un
profil en s'appuyant sur ces droites par des segments chaînés, appelés
aussi polylignes, délimités par les intersections des droites.
L'exercice proposé à réalisation dans la suite de cet article recourt à
cette façon de faire.
La seconde méthode consiste à définir un
profil en ajustant les droites aux bonnes intersections. Dans QCad,
pour ce faire, il faut sélectionner <edit><Trim two object>
puis à cliquer sur la partie à conserver du premier élément à couper et
enfin à cliquer sur la partie à conserver du deuxième élément à couper.
Sur cette figure, comme sur les suivantes,
les cases jaunes indiquent les fonctions sélectionnées ( NOTA: QCad,
lui, ne les colorie pas) et les croix bleues indiquent les endroits où
l'on clique.
Dans le cas de la fonction <Trim
object>, on ajuste un élément par rapport à un autre. Il est
important de cliquer en 1 sur la partie à conserver de l'entité
à ajuster et en 2 sur l'entité qui coupe la première.
Dans le cas de la fonction <Chanfrein
(Bevel)>, il importe d'indiquer d'abord les valeurs en X et Y du
chanfrein, l'ajustement (trimming) ou non et enfin de cliquer sur les
entité à chanfreiner. La démarche est la même pour un raccordement
accessible par la fonction <Raccord (Round)>.
On notera également que QCad essaie
de devancer l'opérateur, ou de l'aider dans ses choix; en effet,
lorsqu'une fonction activée nécessite de sélectionner une entité pour
poursuivre l'opération, QCad modifie la couleur de l'entité
proche du pointeur pour indiquer qu'il est alors possible de la
sélectionner d'un <clic gauche>. Il agit de même pour les points
d'accrochage qu'il colorie en rouge.Le <clic droit>, lui, annule
l'opération en cours et permet de remonter jusqu'au menu principal.
La Figure suivante montre le résultat de
ces différents ajustements
Rien ne vaut pour découvrir un programme
que de l'utiliser. Essayons de réaliser un dessin, inspiré du logo SEV
Marchal, qui me sert d'ordinaire pour mes premiers cours de Commande
Numérique. Il se dessine dans DMT 10 de Mécasoft en moins de 5 minutes,
cotation comprise.
Mise en place d'un format
Celui-ci n'est pas strictement nécessaire
pour l'exercice, mais un dessin technique obéit à des normes qui
définissent entre autres la disposition des vues et l'aspect du format
(le cadre et le cartouche) qui le contient.
Ici, j'ai utilisé un format venant de
DMT10 transféré en DXF, seul type de fichier que QCad puisse
lire et générer, ce qui garantit l'échange dans les deux sens des
données avec tous les logiciels de DAO du monde.
Une fois le format chargé, on dispose
d'une délimitation de la zone de dessin avec le zéro de référence au
centre de l'espace. Il conviendra d'effacer les calques inutiles, de
renommer celui contenant le format et d'en ajouter d'autres comme
indiqué dans paragraphe ci-dessous.
En cliquant sur l'icône représentant
plusieurs pages empilées, on ouvre à droite de la fenêtre la zone de
gestion des calques.
Le calque sélectionné devient le calque
actif; il apparaît en "surbrillance". L'oeil en vis à vis du
nom d'un calque permet de rendre celui-ci visible ou non. L'oeil ouvert
à droite de l'écran rend visibles tous les calques, alors que l'oeil
fermé les rend invisibles. Le signe plus ajoute un calque à la liste,
le signe moins supprime le calque sélectionné, le symboles REN permet
de renommer le calque sélectionné et la poubelle efface tous les
calques vides.
On aura besoin pour l'instant d'un calque
<Format A4> qui contient le cadre, d'un calque <Trait> qui
contiendra le dessin en vue de face et d'un calque <Cotation> qui
contiendra la cotation du dessin.
Définir une référence verticale
Cette droite passera par l'origine (le
zéro) et permettra la construction de droites parallèles positionnées
en X
En premier lieu, activer le calque
<Trait>; puis sélectionner un type de trait continu d'épaisseur 1
et de couleur rouge (point 5)
puis construire la "phrase"
<Droite><Verticale(1)><passant par coordonnées absolues(2)>
<entrer 0,0(3)> <clic gauche(4)>
Construire un parallèle à 60
Remonter les menus par plusieurs clics
droits si nécessaire et construire la "phrase":
<Droite>< Distante (Create
parallels)><entrer 60> et approcher le curseur de la droite de
référence. Elle devient alors gris clair et selon la position du
pointeur QCad propose de construire la parallèle à droite ou à
gauche de la référence. Positionner le pointeur légèrement à gauche et
<clic gauche> . Une droite de couleur cyan est déposée.
Construire les autres droites
Les fonctions de QCad sont modales
pour la plupart, c'est à dire qu'elles sont actives tant qu'on ne les a
pas remplacées par une autre. Ainsi <Droite><Distante de > est
toujours activée. Il suffit de modifier la valeur 60 par 50 (Vertic 2)
et de cliquer, puis de remplacer 50 par 25 (Vertic 3) et de cliquer.
Procéder de même pour les droites horizontales définies par rapport à
une référence placée à 0( Horiz 4). Tracer les horizontales (5) et (5')
distantes de 60 , puis (6) distante de 30 et (7) distante de 40.
Construire le 1/2 profil gauche
On s'appuiera pour cela sur les droites de
construction que l'on vient de tracer. Il faut remonter dans le menu
principal par <clic droit> et sélectionner <Droite (submenu
lines)><Polylignes (Create lines)><passant par Intersections
(Snap automatically to..)>. Dès cet instant, le fait de placer le
pointeur près d'un intersection de droites de construction, désigne
celle-ci par un petit cercle rouge. Si cette intersection convient
comme début du segment à tracer faire <clic gauche>, se déplacer
jusqu'à la prochaine intersection et faire de nouveau <clic gauche>.
Un segment est tracé. Mais comme la fonction est modale, ce dernier
point qui est la fin du segment que l'on vient de tracer correspond
également au début du prochain segment. Cela permet de dessiner des
contours fermés, indispensables pour un hachurage. Si l'on a pas besoin
d'un segment supplémentaire, un <clic droit> suspend la fonction en
cours mais ne l'annule pas.
Donc pour ce 1/2 profil, sélectionner un
type de trait continu, d'épaisseur 2 et de couleur bleu comme indiqué
au point 1 de la figure QCad10.
Puis <clic gauche> en 2, 3, 4, 5, 6,
7, 8, 9 et enfin <clic droit>. le 1/2. profil est réalisé. Facile!
On entend par édition toute modification
d'un existant. Ajouter un raccordement ou un chanfrein à un profil
dessiné, effacer un segment, c'est le modifier.
Quelque soit la modification à apporter,
une démarche commune est à respecter. D'abord, choisir la fonction
<Edit (1)> qui ouvre un sous-menu des modifications possibles.
Choisir la fonction voulue, par exemple <Effacer (2)>, qui ouvre un
sous-menu de sélection: contour, toutes les entités, une à une... Cela
permet de choisir l'étendue de la modification. Sélectionner par
exemple <Une à une (Tag single élément)(3)>, désigner l'élément (4)
et valider l'action par un <clic gauche> sur l'icône flèche (5).
L'élément sélectionné est effacé.
A noter que la fonction <Une à une>
est une bascule: cliquer sur un élément le sélectionne, cliquer de
nouveau le désélectionne. Cela permet de soustraire certains éléments
d'un sélection globale.
Raccorder la base de l'oreille
Revenir au menu principal, effacer droite
de construction nommée 1 sur la figure QCad12, et sélectionner
<Edit><Raccord (Round)><Rayon (Radius) 10> <Ajusté
(trimming)>
Désigner les entités à raccorder, puis
déplacer le pointeur près du raccord à créer. Qcad proposera
alors les solutions possibles. Quand le raccord convenable est proposé,
<clic gauche> pose le raccord et ajuste les entités.
Créer le 1/2 profil symétrique
Un 1/2 profil existant, il serait absurde
de dessiner l'autre, alors qu'il suffit de dupliquer le premier par
symétrie pour obtenir un profil complet.
Sélectionner <Edit><Symétrie (Miror
Object)><Ensemble (Tag Range)><Point (Snap to nothing)> et
tracer une fenêtre autour du 1/2 profil (encadrement jaune sur Figure
QCad13). Le profil est sélectionné: il devient rouge. Effectuer un
<clic droit>: on revient au sous-menu sélection. Valider en
cliquant sur l'icône flèche. On revient de nouveau au sous-menu
accrochage: sélectionner <Extrémité (Snap to endpoints)> et
désigner les points 1 et 2 de la Figure QCad13. Un boîte de dialogue
"Miror" apparaît. Si l'on entre la valeur: 0, le 1/2 profil
sélectionné sera déplacé, si l'on entre la valeur: 1, il sera dupliqué.
Il convient donc d'entrer la valeur: 1 et de cliquer sur <Ok>.
Et le profil est terminé.
En appliquant tout ce que l'on a vu
jusqu'ici, on esquisse l'oeil gauche par des horizontales et des
verticales distantes (point 1) avec des caractéristiques de droites de
construction; ensuite on trace un profil en s'appuyant sur les droites
avec une polyligne ayant les attributs affectés au tracé du profil;
puis on raccorde avec des rayons 5 (croix vertes) et un rayon de 25
(croix magenta) (points 2 et 3); enfin on efface les droites de
construction et on duplique l'oeil gauche par symétrie (point 4)
Je ne développe pas: toute les commandes
nécessaires à cette opération sont précisées plus avant
La cotation n'est pas le point fort de
QCad: il impossible d'indiquer des tolérances ou d'écrire la cote
ailleurs qu'au milieu du trait de cote. Ce dernier point a pour effet
de modifier la taille des caractères en fonction de l'espace disponible
entre deux traits de rappel, ce qui confère à l'ensemble un aspect un
peu étrange.
Quoi qu'il en soit, pour coter, il faut:
Se positionner sur le calque cotation
Choisir des attributs de traits adéquats,
notamment un épaisseur de 1 et un couleur différente des autres tracés,
uniquement par commodité. Ce n'est pas une obligation.
Sélectionner <Cotation (Submenu
dimensions)><Type de cote Horizontale ou verticale ou
rayon...><Extrémité pour accrocher les ligne de rappels, ou
Intersection désignée (Snap manually to..)>< Point (Snap to
nothing) pour positionner la dimension>
Passer d'un type d'accrochage à un autre
est facilité par l'utilisation des raccourcis clavier: F pour <point>,
E pour <Extrémité>, X pour <Intersections automatiques> etc.
Les point A, B et C sont assez difficiles
à coter.
Effectuer une coupe: préparation
La représentation d'un objet
tridimensionnel en 2D nécessite plusieurs vues disposées selon des
normes de dessin, ne serait-ce que pour montrer l'épaisseur de l'objet.
Notre dessin représente une pièce
d'épaisseur 20mm usinée en creux sur 5mm. Le dire ainsi n'est pas assez
explicite, et une vue en coupe s'avère nécessaire. Pour ce faire:
Rendre invisible le calque <Cotation>
en double cliquant sur son icône oeil ouvert
Ajouter un calque <Coupe> avec
l'option + du menu de gestion des calques
Activer les attributs d'un trait de coupe
normalisé (un point, un tiret) d'épaisseur 1
Tracer le plan de coupe par
<Droite><Polyligne><Passant par grille (Snap to grid points)>
tel qu'il passe approximativement par le milieu des yeux.
Esquisser la vue en coupe:
En dessin industriel, à la planche ou DAO,
il doit y avoir obligatoirement correspondance entre les vues. Ainsi,
si les différentes "épaisseurs" à représenter n'offrent aucune
difficulté (il s'agit simplement de tracer des droites distantes à
partir d'une référence, ici la limite supérieure de cadre format), il
n'en est pas de même pour les différentes "largeurs". Celles-ci
s'obtiennent par projection des points d'intersection des arêtes
sectionnées par le plan de coupe.
Il faut donc projeter ces intersections
par <Droite><Verticales><Passant par Intersection>
Tracer la coupe et hachurer
En s'appuyant sur les droites de
construction, tracer le profil coupé par une polyligne ayant les
attributs des traits de la vue précédente (1 sur la Figure QCad18).
Modifier les caractéristiques des traits
pour les hachures (2)
Sélectionner <Hachurer (Create
hatchings)(3)> <Ensemble (Tag range)> <Passant par Point (Snap
to nothing)> et tracer une fenêtre autour de la vue coupée qui est
alors sélectionnée (4).
Valider (5)
Une boîte de dialogue "Create
hatchings" apparaît. Choisir des paramètres de hachures convenables
(6)
Valider par Ok (7)
Si tout s'est bien passé, on obtient une
vue hachurée (8)
La vue en coupe, telle qu'elle est ici
représentée est en réalité, selon les règles du dessin industriel, une
section. Elle devient une coupe lorsqu'on rajoute deux arêtes
manquantes au niveau des yeux. Il faut donc les ajouter par <Droite>
<Polyligne> <Passant par Extrémité>
Il ne reste plus qu'à remplir le
cartouche. Je vous laisse découvrir la fonction <Texte> qui
autorise des fantaisies généralement inutilisées dans ce domaine
d'application.
Les applications de DAO en GPL sous Linux
ne sont pas légion. Il convient donc de saluer les auteurs de QCad
et de les remercier pour l'outil qu'il offrent à la communauté. S'il
n'est actuellement pas près de détrôner les applications industrielles
du type Cadkey, AutoCad ou DMT, il reste un bon outil d'apprentissage
et de productions de plans pas trop complexes. On regrettera cependant
la faiblesse de la fonction cotation, l'absence de fonctions
d'habillage (Rugosité, tolérances géométriques, plan de coupe...) et le
nombre restreint de contraintes géométriques. Mais on se félicitera de
la facilité d'utilisation, de l'interface simple et agréable, de la
puissance des fonctions raccordement ou de hachurage, du choix du
format DXF et non d'un format proriétaire... Et bien d'autres choses à
découvrir, ce qui devrait se faire aisément.
A preuve, j'ai découvert QCad et
ses possibilités au fur et mesure que je rédigeais cet article, sans
prendre connaissance de la documentation qui, étant écrite en anglais,
me reste totalement obscure.
Cela dit, l'optique de la DAO a fortement
changé ces derniers temps. Il est de moins en moins question de
produire du dessin 2D pour représenter un objet tridimensionnel. Au
contraire, à l'aide d'outils performants, des modeleurs volumiques
paramétrés variationnels, on élabore un modèle 3D complètement défini
en forme et en dimensions, à charge pour le logiciel de produire
automatiquement mise en plan, cotation et listing de commande
numérique. Il s'agit de ProEngineer, SoldConcept, Catia, Solid Edge ou
Think3D.... J'en oublie. A quand de telles applications sous Linux?
Pour l'heure, nous avons QCad et
CAM Expert, son frère commercial doté d'une fonction de FAO deux
axes, et d'anciens produits MS-DOS, tel que DMT10 de Mécsoft Industrie,
fonctionnant parfaitement avec Dosemu.
Discussion sur cet article
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