Benutzerdefinierter Linienstil mit benutzerdefinierter Dekoration

Question

Ich möchte eine Flanschversion von 3D-Rohren erstellen, die aussehen wiedas Bild im Originalbeitrag. Mein „Brute-Force“-Versuch läuft wie folgt ab:

\documentclass[tikz]{standalone}

\begin{document}

\begin{tikzpicture} 
\definecolor{LPtgrey}{rgb}{.7,.7,.7}
\def\pipesize{1cm}
\def\flangesize{1.75*\pipesize}
\def\ft{0.2} % for flange thickness
\def\fg{0.02} % for flange gap
\def\xx{0.5} % length of middle of bend to inside edge of flange, ie, same as bend radius
\pgfsetcornersarced{\pgfpoint{0.5cm}{0.5cm}}
%pipe
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\pipesize*0.4] (2,0)--(2,6)--(5,6)--(7,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\pipesize*0.38] (2,0)--(2,6)--(5,6)--(7,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\pipesize*0.35] (2,0)--(2,6)--(5,6)--(7,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\pipesize*0.32] (2,0)--(2,6)--(5,6)--(7,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\pipesize*0.29] (2,0)--(2,6)--(5,6)--(7,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\pipesize*0.25] (2,0)--(2,6)--(5,6)--(7,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\pipesize*0.20] (2,0)--(2,6)--(5,6)--(7,4)--(9,4);%
%flange 1
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (2,0)--(2,0+\ft);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (2,0)--(2,0+\ft);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (2,0)--(2,0+\ft);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (2,0)--(2,0+\ft);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (2,0)--(2,0+\ft);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (2,0)--(2,0+\ft);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (2,0)--(2,0+\ft);%
%flange 2
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (2,6-\xx-\ft-\fg-\ft)--(2,6-\xx-\ft-\fg);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (2,6-\xx-\ft-\fg-\ft)--(2,6-\xx-\ft-\fg);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (2,6-\xx-\ft-\fg-\ft)--(2,6-\xx-\ft-\fg);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (2,6-\xx-\ft-\fg-\ft)--(2,6-\xx-\ft-\fg);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (2,6-\xx-\ft-\fg-\ft)--(2,6-\xx-\ft-\fg);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (2,6-\xx-\ft-\fg-\ft)--(2,6-\xx-\ft-\fg);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (2,6-\xx-\ft-\fg-\ft)--(2,6-\xx-\ft-\fg);%
%flange 3
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (2,6-\xx-\ft)--(2,6-\xx);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (2,6-\xx-\ft)--(2,6-\xx);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (2,6-\xx-\ft)--(2,6-\xx);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (2,6-\xx-\ft)--(2,6-\xx);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (2,6-\xx-\ft)--(2,6-\xx);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (2,6-\xx-\ft)--(2,6-\xx);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (2,6-\xx-\ft)--(2,6-\xx);%
%flange 4
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (2+\xx,6)--(2+\xx+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (2+\xx,6)--(2+\xx+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (2+\xx,6)--(2+\xx+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (2+\xx,6)--(2+\xx+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (2+\xx,6)--(2+\xx+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (2+\xx,6)--(2+\xx+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (2+\xx,6)--(2+\xx+\ft,6);%
%flange 5
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (2+\xx+\ft+\fg,6)--(2+\xx+\ft+\fg+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (2+\xx+\ft+\fg,6)--(2+\xx+\ft+\fg+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (2+\xx+\ft+\fg,6)--(2+\xx+\ft+\fg+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (2+\xx+\ft+\fg,6)--(2+\xx+\ft+\fg+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (2+\xx+\ft+\fg,6)--(2+\xx+\ft+\fg+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (2+\xx+\ft+\fg,6)--(2+\xx+\ft+\fg+\ft,6);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (2+\xx+\ft+\fg,6)--(2+\xx+\ft+\fg+\ft,6);%
%flange 6
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (5-\xx-\ft-\fg-\ft,6)--(5-\xx-\ft-\fg,6);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (5-\xx-\ft-\fg-\ft,6)--(5-\xx-\ft-\fg,6);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (5-\xx-\ft-\fg-\ft,6)--(5-\xx-\ft-\fg,6);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (5-\xx-\ft-\fg-\ft,6)--(5-\xx-\ft-\fg,6);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (5-\xx-\ft-\fg-\ft,6)--(5-\xx-\ft-\fg,6);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (5-\xx-\ft-\fg-\ft,6)--(5-\xx-\ft-\fg,6);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (5-\xx-\ft-\fg-\ft,6)--(5-\xx-\ft-\fg,6);%
%flange 7
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (5-\xx-\ft,6)--(5-\xx,6);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (5-\xx-\ft,6)--(5-\xx,6);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (5-\xx-\ft,6)--(5-\xx,6);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (5-\xx-\ft,6)--(5-\xx,6);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (5-\xx-\ft,6)--(5-\xx,6);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (5-\xx-\ft,6)--(5-\xx,6);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (5-\xx-\ft,6)--(5-\xx,6);%
%flange 8
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (5+\xx,6-\xx)--(5+\xx+\ft,6-\xx-\ft);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (5+\xx,6-\xx)--(5+\xx+\ft,6-\xx-\ft);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (5+\xx,6-\xx)--(5+\xx+\ft,6-\xx-\ft);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (5+\xx,6-\xx)--(5+\xx+\ft,6-\xx-\ft);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (5+\xx,6-\xx)--(5+\xx+\ft,6-\xx-\ft);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (5+\xx,6-\xx)--(5+\xx+\ft,6-\xx-\ft);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (5+\xx,6-\xx)--(5+\xx+\ft,6-\xx-\ft);%
%flange 9
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (5+\xx+\ft+\fg,6-\xx-\ft-\fg)--(5+\xx+\ft+\fg+\ft,6-\xx-\ft-\fg-\ft);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (5+\xx+\ft+\fg,6-\xx-\ft-\fg)--(5+\xx+\ft+\fg+\ft,6-\xx-\ft-\fg-\ft);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (5+\xx+\ft+\fg,6-\xx-\ft-\fg)--(5+\xx+\ft+\fg+\ft,6-\xx-\ft-\fg-\ft);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (5+\xx+\ft+\fg,6-\xx-\ft-\fg)--(5+\xx+\ft+\fg+\ft,6-\xx-\ft-\fg-\ft);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (5+\xx+\ft+\fg,6-\xx-\ft-\fg)--(5+\xx+\ft+\fg+\ft,6-\xx-\ft-\fg-\ft);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (5+\xx+\ft+\fg,6-\xx-\ft-\fg)--(5+\xx+\ft+\fg+\ft,6-\xx-\ft-\fg-\ft);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (5+\xx+\ft+\fg,6-\xx-\ft-\fg)--(5+\xx+\ft+\fg+\ft,6-\xx-\ft-\fg-\ft);%
%flange 10
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (7-\xx-\ft-\fg-\ft,4+\xx+\ft+\fg+\ft)--(7-\xx-\ft-\fg,4+\xx+\ft+\fg);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (7-\xx-\ft-\fg-\ft,4+\xx+\ft+\fg+\ft)--(7-\xx-\ft-\fg,4+\xx+\ft+\fg);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (7-\xx-\ft-\fg-\ft,4+\xx+\ft+\fg+\ft)--(7-\xx-\ft-\fg,4+\xx+\ft+\fg);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (7-\xx-\ft-\fg-\ft,4+\xx+\ft+\fg+\ft)--(7-\xx-\ft-\fg,4+\xx+\ft+\fg);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (7-\xx-\ft-\fg-\ft,4+\xx+\ft+\fg+\ft)--(7-\xx-\ft-\fg,4+\xx+\ft+\fg);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (7-\xx-\ft-\fg-\ft,4+\xx+\ft+\fg+\ft)--(7-\xx-\ft-\fg,4+\xx+\ft+\fg);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (7-\xx-\ft-\fg-\ft,4+\xx+\ft+\fg+\ft)--(7-\xx-\ft-\fg,4+\xx+\ft+\fg);%
%flange 11
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (7-\xx-\ft,4+\xx+\ft)--(7-\xx,4+\xx);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (7-\xx-\ft,4+\xx+\ft)--(7-\xx,4+\xx);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (7-\xx-\ft,4+\xx+\ft)--(7-\xx,4+\xx);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (7-\xx-\ft,4+\xx+\ft)--(7-\xx,4+\xx);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (7-\xx-\ft,4+\xx+\ft)--(7-\xx,4+\xx);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (7-\xx-\ft,4+\xx+\ft)--(7-\xx,4+\xx);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (7-\xx-\ft,4+\xx+\ft)--(7-\xx,4+\xx);%
%flange 12
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (7+\xx,4)--(7+\xx+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (7+\xx,4)--(7+\xx+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (7+\xx,4)--(7+\xx+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (7+\xx,4)--(7+\xx+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (7+\xx,4)--(7+\xx+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (7+\xx,4)--(7+\xx+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (7+\xx,4)--(7+\xx+\ft,4);%
%flange 13
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (7+\xx+\ft+\fg,4)--(7+\xx+\ft+\fg+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (7+\xx+\ft+\fg,4)--(7+\xx+\ft+\fg+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (7+\xx+\ft+\fg,4)--(7+\xx+\ft+\fg+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (7+\xx+\ft+\fg,4)--(7+\xx+\ft+\fg+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (7+\xx+\ft+\fg,4)--(7+\xx+\ft+\fg+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (7+\xx+\ft+\fg,4)--(7+\xx+\ft+\fg+\ft,4);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (7+\xx+\ft+\fg,4)--(7+\xx+\ft+\fg+\ft,4);%
%flange 14
\draw[color=LPtgrey!80!black, line width=\flangesize*0.4] (9-\ft,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey, line width=\flangesize*0.38] (9-\ft,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey!85, line width=\flangesize*0.35] (9-\ft,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey!70, line width=\flangesize*0.32] (9-\ft,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey!55, line width=\flangesize*0.29] (9-\ft,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey!45, line width=\flangesize*0.25] (9-\ft,4)--(9,4);%
\draw[color=LPtgrey!35, line width=\flangesize*0.20] (9-\ft,4)--(9,4);%
\end{tikzpicture}
\end{document}

das Ergebnis ist einigermaßen ok:

Bei 90-Grad-Wendungen funktioniert rohe Gewalt, aber bei 45-Grad-Winkeln sind die Flansche zu dick. Bei anderen Winkeln ist zu viel Trigonometrie erforderlich, um die Flanschpositionen zu berechnen.

1. Es muss eine Möglichkeit geben, einen „Linienstil“ zu definieren, der die Kombination von fünf überlappenden Linien ist (ich weiß nicht wie).

2. Es muss eine Möglichkeit geben, eine benutzerdefinierte Dekoration zu definieren, die jede Linie (oder jeden Knoten einer Polylinie) beendet, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Würde sich die Dekoration drehen, um im gleichen Winkel wie die Linie zu stehen?

Idealerweise würde ich gerne Code wie den folgenden verwenden:

\draw[pipe,style=flange,diameter=3cm](2,0)--(2,6)--(5,6);

und die ganze Mathematik im Zusammenhang mit der Flanschplatzierung wäre erledigt. Ich werde in naher Zukunft jede Menge Rohrdiagramme zeichnen und wäre für jeden hilfreichen Code dankbar, der es einfacher machen würde.

Answer 1

Hier werden zwei Ansätze demonstriert. Beide verwenden wiederholt den preactionSchlüssel mit unterschiedlichen Strichstärken und Farben, um das Rohr (und auch den Flansch) zu zeichnen. Der erste Ansatz verwendet die markingsDekoration als postactionPositionierung der Flansche. Der zweite verwendet die show path constructionDekoration, um Flansche am Anfang und Ende von linetoSegmenten zu positionieren curveto.

\documentclass[tikz,border=5]{standalone}
\usetikzlibrary{decorations.markings,decorations.pathreplacing,calc}
\makeatletter
\tikzset{every pipe/.code={%
  \pgfmathloop
  \ifnum\pgfmathcounter>20
  \else
    \pgfmathsetmacro\i{\pgfmathcounter}%
    \pgfmathsetmacro\j{80-\pgfmathcounter*3}%
    \tikzset{preaction/.expanded={line width=(\pipewidth)*(1-\i*\i/500),
        draw=black!50!white!\j!white}}%
  \repeatpgfmathloop
},
every flange/.style 2 args={insert path={
  let \p1=(#1), \p2=(#2),\n1={atan2(\y2-\y1, \x2-\x1)} in
    [shift={(\p1)}, rotate=\n1, pipe width={(\pipewidth)*4/3}, every pipe] 
      (0.01,0) -- (0.2,0)
}},
flanges/.style={postaction={%
  /utils/exec={
    \@for\pos:=#1\do{%
      \tikzset{decoration/.expanded={markings,
        mark=at position \pos\space with {
          \noexpand\path [pipe width=\pipewidth*4/3, every pipe] (0.01,0) -- (0.2,0);
    }}}}}, 
  decorate}},
pipe width/.code=\pgfmathsetlengthmacro\pipewidth{#1},
pipes/.style={
  every pipe,
  postaction={decoration={show path construction,
    lineto code={
      \path [every flange={\tikzinputsegmentfirst}{\tikzinputsegmentlast}];
      \path [every flange={\tikzinputsegmentlast}{\tikzinputsegmentfirst}];
    },
    curveto code={
      \path [every flange={\tikzinputsegmentfirst}{\tikzinputsegmentsupporta}];
      \path [every flange={\tikzinputsegmentlast}{\tikzinputsegmentsupportb}];
    }
}, decorate}},
pipe/.style={
  every pipe,
  flanges={0, 1}
}}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[line join=round, pipe width=0.5cm]
\path [pipes] (0,4) -- (0,1) arc (180:330:1) (-1,3) -- (1,3);
\path [pipes] (3,-1/3) -- (3,2);
\path [pipes] (4,-1/3) -- (4,4);
\path [pipe]  (11/2,3) -- (4,5/4) -- (11/2,0);
\path [pipe]  (13/2,5/2) -- (8,5/2) -- (13/2,0) -- (8,0);
\path [pipes] (4,2) ellipse [x radius=6, y radius=4];
\end{tikzpicture}
\end{document}