По условиям приобретения ПО можно разделить на:– бесплатное (Freeware). Лицензия такого ПО допускает бесплатное распространение бинарных экземпляров ПО. Этот термин не является синонимом Free Software, поскольку Freeware может распространяться без исходных кодов и других свобод, а Free Software не обязательно распространяется бесплатно;– условно-бесплатное (Shareware). Как правило, распространяемые бесплатно экземпляры имеют ограниченную функциональность, работают в течение ограниченного промежутка времени или имеют рекламную функцию, отключающуюся после оплаты;– платное программное обеспечение;– общественное достояние (Public Domain Software) – это программное обеспечение, авторы которого решили сделать его общественным достоянием, так же, как это происходит с произведениями, авторские права на которые уже истекли. Такое ПО может свободно распространяться и использоваться без ограничений и выплат авторских вознаграждений. При этом должны соблюдаться права авторства, имени и защиты репутации автора. Перевод ПО в общественное достояние не требует распространения исходных кодов, поэтому такое ПО не всегда отвечает определению свободного ПО;– копилефт («Сopyleft» в противоположность «Сopyrigt» – игра слов на английском языке) является рядом дополнительных ограничений в дополнение к четырем свободам Свободного ПО, которые запрещают перелицензирование ПО под несвободной лицензией. Все-таки перелицензирование возможно при согласии всех владельцев авторских прав, однако при этом все выпущенные ранее версии остаются свободными (GNU GPL).
О выбранном ПО
История создания
История FreeCAD началась в январе 2001 года, когда Jürgen Riegel начал работать над проектом Cas.CADE. Cas.CADE был коммерческой платформой для разработки программного обеспечения, которая включала ядро геометрического моделирования (или ядро САПР): он был выпущен под лицензией с открытым исходным кодом в 2000 году и переименован OpenCASCADE. Это сделало возможным создание 3D-САПР с открытым исходным кодом, поскольку для программирования ядра САПР с нуля потребовался бы огромный объем работы. Проект FreeCAD был начат как так называемый GOM (Graphical Object Modeler) с идеей использовать Qt, Python и Cas.CADE. Cas.CADE стал открытым исходным кодом незадолго до этого, поэтому это стало подходящим моментом, чтобы двигаться в направлении САПР с открытым исходным кодом. В 2005 году компания Imetric пожертвовала FreeCAD и сообществу Open Source, большую часть своего Mesh-модуля и с тех пор они использовали FreeCAD в качестве основы для своего программного обеспечения сенсорной системы. FreeCAD стала универсальной параметрической 3D САПР, чья разработка полностью базируется на принципах открытого исходного кода (LGPL License). FreeCAD непосредственно направлен на разработку в сферах машиностроения и дизайна объектов, но также подходит для более широкого круга применений в инженерных задачах, таких как архитектура, анализ методом конечных элементов, 3D печать, и других.
Сравнение с другими ПО
Во FreeCAD имеются инструменты аналогичные CATIA, SolidWorks или Solid Edge, и, следовательно, он также попадает в категорию САПР, PLM, CAx и CAE. Это параметрический моделлер с модульной программной архитектурой, которая позволяет предоставлять дополнительные функциональные возможности без изменения базовой системы. Как и во многих пакетах САПР, в нем много 2D-компонентов для создания плоских фигур или создания рабочих чертежей. Однако прямое 2D-рисование (как например в Inkscape или AutoCAD LT) не является основным, так же как анимация или редактирование сеток (например Blender, Maya, 3ds Max, или Cinema 4D). Тем не менее, благодаря своей широкой адаптивности, FreeCAD может оказаться полезным в гораздо более широкой области, чем его текущая сфера деятельности. FreeCAD интенсивно использует библиотеки с открытым исходным кодом, существующие в области научных вычислений. Среди них Open Cascade Technology (OCCT), мощное ядро САПР; Coin3D, инструментарий для разработки 3D-графики, совместимый с Open Inventor; Qt, всемирно известный пользовательский интерфейс; и Python, современный язык сценариев. Сам FreeCAD также может быть использован в качестве библиотеки другими программами. FreeCAD также является мультиплатформенным и в настоящее время работает в операционных системах Linux/Unix, Windows и macOS с одинаковым внешним видом и функциональностью на всех платформах. FreeCAD, подобно многим современным приложениям для проектирования, таким как Revit или CATIA, базируется на концепции верстаков. Верстаки можно рассматривать как набор инструментов, специально сгруппированных под определенные задачи. В традиционных мебельных мастерских, вы имели бы рабочий стол для человека работающего с деревом, другой для работающего с металлическими частями, и, возможно, третий для того, который монтирует все это вместе. Тоже самое относится и к FreeCAD. Инструменты сгруппированы в верстаки в соответствии с задачами, к которым они относятся. Панели инструментов, командные панели и, возможно, другие части интерфейса, переключаются на новый инструментарий, но содержание сцены не меняется. Следует отметить, что иногда верстаки называют модулями. Однако, стоит отметить, что верстаки и модули это разные понятия. Модуль – это любое расширение FreeCAD, в то время как Верстак – это специальный тип модуля со своей собственной конфигурацией графического интерфейса (панели инструментов и меню).
Основные функции FreeCAD:
– полное геометрическое ядро, основанное на OpenCasCade, позволяет производить сложные трёхмерные операции над сложными типами форм, со встроенной поддержкой таких понятий, как: граничное представление (boundary representation, BREP), Кривые и поверхности неоднородных рациональных B-сплайнов (Non-uniform rational basis spline, NURBS), широкий спектр геометрических объектов, булевы операции над фигурами или сопряжения и встроенную поддержку форматов STEP и IGES;– полностью параметрическая модель данных. Объекты FreeCAD параметрические в основе, то есть их форма может полностью зависеть от параметров или зависеть от других объектов, все изменения пересчитываются по запросу, и записываются в стеке отмен-возвратов. Легко могут быть добавлены новые объекты, которые могут быть написаны на python;– модульная архитектура, позволяющая добавлять функциональность через плагины (модули). Эти расширения могут быть комплексными и программироваться на C++, или простыми как скрипты Python или записываемые самостоятельно макросы. Полный доступ из встроенного интерпретатора Python, макросов или внешних сценариев к практически любой части FreeCAD, позволят создавать и изменять геометрию, двумерное и объёмное представление этой геометрии (scenegraph) или интерфейс FreeCAD;– импорт/экспорт в стандартные форматы, такие как: STEP, IGES, OBJ, STL, DXF, SVG, U3D, DAE, IFC, OFF, NASTRAN, VRML, кроме собственного формата FreeCAD Fcstd. Уровень совместимости между FreeCAD и данными форматами может различаться, поскольку зависит от поддерживающего их модуля;– модуль эскизирования со встроенным вычислителем ограничений, позволяющий создавать эскизы с геометрически ограниченными двухмерными формами. Создаваемые с помощью Sketcher двумерные геометрические фигуры с ограничениями могут использоваться как база для построения других объектов FreeCAD;– модуль робототехники, позволяющий изучать движение роботов в графическом интерфейсе;– удобный новый модуль для создания традиционных чертежей с опциями вроде видов детализации, сечений, образмеривания и других, которые позволяют создать двумерный вид вашей трёхмерной модели. Эти модули создают листы, готовые к экспорту в SVG или PDF. Так же есть более старый модуль черчения с его небогатыми возможностями графического интерфейса, но мощной функциональностью через Python;– модуль рендеринга может экспортировать 3D объекты для рендеринга во внешние программы. Пока что он поддерживает только POV-Ray и LuxRender;
– модуль архитектуры позволяет работать по процессу информационного моделирования здания (Building Information Modeling, BIM), при совместимости со спецификацией IFC;– интегрированный обработчик электронных таблиц и выражений, который может использоваться для управления моделями через формулы и централизованной организации данных моделей;– создание параметрических примитивов. Примитивы вроде куба, сферы, цилиндра и т.д. могут создаваться определением их геометрических ограничений. Параметрически связанные объекты документа. Все объекты в документе FreeCAD могут быть заданы параметрами. Эти параметры могут быть изменены и пересчитаны в любое время. Поскольку связи между объектами сохраняются, изменение одного объекта автоматически распространяется на все зависимые объекты;
Практическое содержание и описание верстаков
Интерфейс: интерфейс FreeCAD составлен из различных графических элементов на экране, включая трёхмерный вид, древо проекта, редактор свойств, панель задач, и консоль Python.Рис. 1 - Интерфейс программыВерстакиВерстаки - это наборы инструментов, используемые для решения определенных задач. Далее перечислены базовые верстаки, идущие в комплекте с каждой установкой FreeCAD:– стандартные инструменты. Эти команды и инструменты присутствуют во всех верстаках;– верстак Arch для работы с элементами архитектуры;– верстак Draft содержит 2D-инструменты и основные операции 2D и 3D CAD;– верстак FEM обеспечивает рабочий процесс анализа Методом Конечных Элементов (МКЭ);–верстак Inspection сделан для того, чтобы дать вам специфические инструменты для осмотра форм. Он всё ещё находится в стадии разработки;– верстак Mesh для работы с триангулярными (разбитыми на треугольники) сетками;– верстак OpenSCAD обеспечивает совместимость с OpenSCAD и восстановление истории модели конструктивной твердотельной геометрии (CSG);– верстак Part для работы с деталями САПР;– верстак Part Design для построения фигур деталей из эскизов;– верстак Points для работы с облаками точек;– верстак Reverse Engineering предназначен для предоставления специальных инструментов для преобразования форм/тел/сеток в параметрические элементы, совместимые с FreeCAD. Он все ещё находится в стадии разработки;
– верстак Robot для изучения движений робота;– верстак Sketcher для работы с геометрически ограниченными эскизами;– верстак Spreadsheet предназначен для создания и обработки данных электронных таблиц;– верстак Start Center позволяет быстро перейти к одному из наиболее распространённых верстаков;– верстак Surface предоставляет инструменты для создания и изменения поверхностей. Он похож на опцию Грань из отрезков Построителя Форм;– верстак TechDraw для создания технических чертежей из 3D-моделей. Это преемник верстака Drawing;– верстак Test Framework предназначен для отладки FreeCAD;– верстак Web предоставляет окно браузера вместо 3D вида FreeCAD;
В результате работы задачи были выполнены. В ходе работы были получены навыки работы с САПР FreeCAD, получены теоретические знания в области лицензирования ПО.
Список используемой литературы
О проекте GNU - Проект GNU - Фонд свободного программного обеспечения
URL: https://www.gnu.org/gnu/thegnuproject.html (Дата обращения 14.05.2023)
Жидченко, Т.В. Компьютерное параметрическое твердотельное проектирование
URL: https://ачии.рф/files/5e238a7b-805a-493d-9f5b-0bf7b056f087.pdf (Дата обращения 15.05.2023)
Нестеренко, Е. С. Основы систем автоматизированного проектирования
URL: http://repo.ssau.ru/bitstream/Uchebnye-posobiya/Osnovy-sistem-avtomatizirovannogo-proektirovaniya-Elektronnyi-resurs-elektron-konspekt-lekcii-54945/1/Нестеренко%20Е.С.%20Основы%20САПР.pdf (Дата обращения 14.05.2023)
Сайт FreeCAD: Ваша собственная программа трёхмерного параметрического моделирования
URL: https://www.freecad.org/?lang=ru (Дата обращения 13.05.2023)
