如果PCB Layout工程師能夠在設(shè)計(jì)過程中，使用設(shè)計(jì)工具直觀地看到自己設(shè)計(jì)板子的實(shí)際情況，將能夠有效的幫助他們的工作。尤其現(xiàn)在PCB板的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，密度越來越高，如果能夠洞察多層板內(nèi)部則可以幫助工程師避免很多不易察覺的錯(cuò)誤。特別對于電子產(chǎn)品的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，Altium Designer對于STEP格式的3D模型的支持及導(dǎo)入導(dǎo)出，極大地方便了ECAD-MCAD之間的無縫協(xié)作。

Altium Designer 憑借其突出的 3D 設(shè)計(jì)能力，提供當(dāng)今公認(rèn)一流的三維 PCB 設(shè)計(jì)平臺。PCB 編輯器也支持導(dǎo)入機(jī)械外殼，與板上所有元器件的精確3D模型一起，實(shí)現(xiàn)精確的 3D 違規(guī)檢測。

PCB3D顯示

??????在PCB的設(shè)計(jì)環(huán)境下，按下快捷鍵“3”就可以進(jìn)入3D顯示狀態(tài)。在3D狀態(tài)下，我們就可以非常方便地實(shí)時(shí)查看正在設(shè)計(jì)板子的每一個(gè)細(xì)節(jié)。如，焊盤、過孔、絲印、阻焊、涂鍍和安裝孔等等。如下所列為3D顯示過程中各種有用的快捷方式。

按下鼠標(biāo)滾輪并保持然后前后拖動(dòng)鼠標(biāo)，3D顯示的板子就會(huì)快速放大或縮小；

按下鼠標(biāo)右鍵并保持然后按下Ctrl鍵并前后拖動(dòng)鼠標(biāo)，3D顯示的板子也會(huì)快速放大或縮小；

按下快捷鍵“0”， 3D顯示的板子被水平與顯示屏放置；

按下快捷鍵“9”， 3D顯示的板子被垂直與顯示屏放置；

快捷鍵組合“V+B”，則3D顯示的板子沿著鼠標(biāo)所在點(diǎn)處的縱軸翻轉(zhuǎn)；

按下Shift鍵并保持然后按下鼠標(biāo)右鍵，上下左右移動(dòng)鼠標(biāo)，則3D顯示的板子會(huì)根據(jù)鼠標(biāo)的移動(dòng)沿著相應(yīng)的方向旋轉(zhuǎn)；

按下快捷鍵“2”，則從3D顯示狀態(tài)恢復(fù)到2D顯示狀態(tài)。

??????按下快捷鍵“L”可以打開如下圖所示的PCB3D顯示設(shè)置對話框，可以根據(jù)板子的實(shí)際情況設(shè)置相應(yīng)的板層顏色，存儲或者調(diào)用已經(jīng)存儲的板層顏色設(shè)置。這樣，3D顯示的效果會(huì)更加逼真。 ?

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PCB3D模型創(chuàng)建

手動(dòng)創(chuàng)建3D體

手動(dòng)創(chuàng)建3D體的方式一般用于比較簡單易畫的元器件，并且沒有現(xiàn)成STEP模型可用，又不需要為元件提供特別精確的形狀時(shí)，就可以采用這種方式達(dá)到您想要的結(jié)果。

稍微復(fù)雜點(diǎn)的元器件形狀可以通過在機(jī)械層上放置多個(gè)3D體對象來組合。在PCB編輯器中使用Place > 3D Body命令就可以實(shí)現(xiàn)。

? ? ? ? 打開3D體屬性對話框。其中有四種選項(xiàng)，“Extruded”，“Cylinder”，“Sphere”以及通用3D模型“Generic 3D Model”。其中通用3D模型用于添加STEP文件。其余三種用于手動(dòng)創(chuàng)建的簡單幾何形體。可先創(chuàng)建擠壓體，點(diǎn)擊色塊，可以設(shè)置其顏色。以及設(shè)置其總體高度，和相對于PCB表面的懸浮高度。

接下來，可以放置幾個(gè)圓柱體，選擇圓柱體“Cylinder”，然后選擇顏色“Color”，半徑“Radius”，總體高度“Overall Height”，以及懸浮高度“Standoff Height”，如果需要，也可以設(shè)置各軸向的旋轉(zhuǎn)角度。接下來在圓柱體的頂端放置球體。點(diǎn)擊球體“Sphere”，設(shè)置其懸浮高度，為之前放置的圓柱體的高度。這樣就可以在圓柱體的頭上放置一個(gè)圓頂。

??????如此，采用三種簡單的幾何形體進(jìn)行組合，這樣組合可以設(shè)計(jì)出復(fù)雜的3D模型。

導(dǎo)入元器件的STEP模型

? ? ? ? STEP是一個(gè)流行的數(shù)據(jù)交換格式，支持所有主流的MCAD軟件。使用Place ? 3D Body 命令的通用3D模型“Generic 3D Model”選項(xiàng)，可以將STEP格式的元件模型導(dǎo)入到Altium Designer中。

你經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建的STEP模型和Altium Designer的封裝方向不同，Altium Designer提供了許多的調(diào)整方向和對齊的工具來解決這些問題。

雖然他們可能有不同的方向，STEP模型往往和PCB的封裝一樣都有其原點(diǎn)。在模型的原點(diǎn)中添加捕捉點(diǎn)可以幫助他們進(jìn)行對齊，最簡單的添加捕捉點(diǎn)的方式是在3D體對話框（在已導(dǎo)入STEP模型的體對象上面雙擊），并單擊添加按鈕進(jìn)行捕捉點(diǎn)的添加。

?????在旋轉(zhuǎn)對齊的過程中有如下技巧可以參考。

使用PCB Inspector面板是在3D視圖模式下進(jìn)行封裝旋轉(zhuǎn)的好方法。

在旋轉(zhuǎn)對齊的過程中，可用M，M快捷鍵來移動(dòng)STEP模型，單擊該模型的原點(diǎn)作為控制點(diǎn) 。

當(dāng)STEP模型正在移動(dòng)時(shí)，使用J，R快捷鍵跳轉(zhuǎn)到封裝的參考點(diǎn)，按下回車鍵來對模型進(jìn)行放置。

STEP模型在移動(dòng)的過程中也可以使用數(shù)字小鍵盤來旋轉(zhuǎn)。按2 和 8，為X軸旋轉(zhuǎn)。

4 和6為Y軸旋轉(zhuǎn)。

空格和 Shift +空格鍵為Z軸旋轉(zhuǎn)。

任何數(shù)目的捕捉點(diǎn)都可以被添加到模型，以方便對封裝進(jìn)行移動(dòng)和對齊。使用交互式的命令，在Tools ? 3D STEP Body Placement子菜單來實(shí)現(xiàn)。

Add Snap Point from Vertices命令有兩種模式：用它在所選擇的頂點(diǎn)來添加一個(gè)管理單元點(diǎn)，或按空格鍵切換到您所點(diǎn)擊的2個(gè)頂點(diǎn)之間的中點(diǎn)模式。

IPC封裝向?qū)蒘TEP模型

??????使用手動(dòng)創(chuàng)建的方法，對于簡單的封裝是很容易的。但是當(dāng)器件焊盤數(shù)量很多，而且該器件符合IPC封裝標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，我們可以使用IPC封裝向?qū)硖砑?D模型。操作步驟是，到工具“Tools”的下拉菜單，選擇“ICP Compliant Footprint Wizard”，即可開啟向?qū)АＮ覀冎恍璋凑詹襟E來創(chuàng)建封裝。點(diǎn)擊下一步，這里我們看到可以創(chuàng)建的，各種封裝的類型。選擇其中一種封裝類型，然后按照向?qū)б徊讲讲僮鳎斎朐骷?shù)據(jù)手冊中的各種參數(shù)值。封裝創(chuàng)建完畢之后，其STEP模型也順便一起生成。如下圖所示。

PCB3D之ECAD-MCAD交互

? ? ? ??Altium Designer為MCAD設(shè)計(jì)工具提供了強(qiáng)大的接口支持，包括在PCB編輯器中的三維可視化，以及STEP文件模型的導(dǎo)入和3D文件的導(dǎo)出。已完成的PCB文件可以輸出為3DSTEP格式的文件供機(jī)械設(shè)計(jì)軟件調(diào)用。

之前您也看到，可以導(dǎo)入3D STEP模型，如元件和外殼，到PCB的原理圖和PCB的編輯器，也可以導(dǎo)入2D IDF和DXF的數(shù)據(jù)，用于PCB外形板框的設(shè)計(jì)。

要輸出一個(gè)STEP格式的文件，從菜單選擇File ? Save As，并從保存類型列表中選擇Export STEP。STEP Export Options對話框?qū)?huì)出現(xiàn)，這樣您可以設(shè)定輸出內(nèi)容以及如何輸出元件。如上圖所示。如果可能的話最好刪除孔信息，因?yàn)榘仔畔?huì)增加文件容量。

下圖即是我們經(jīng)典的SL1水平尺的PCB板，導(dǎo)出的整板STEP數(shù)據(jù)文件。

PCB3D檢查與測量

? ? ? ? 對于緊湊、復(fù)雜的新產(chǎn)品的普遍要求是在交付加工制板或?qū)んw進(jìn)行測量之前就能夠測試板子與外殼的相符合程度。

Altium Designer支持將任何3D模型直接導(dǎo)入PCB編輯器，如殼體或安裝支架。在PCB設(shè)計(jì)完成之后，各元器件都包含3D模型的情況下，可以導(dǎo)入電路板PCB的外殼。然后同樣使用數(shù)字鍵盤上的空格和箭頭鍵，來調(diào)整模型的位置，或使用PCB Inspector面板來測試不同的旋轉(zhuǎn)設(shè)置。

當(dāng)您單擊并按住移動(dòng)模型到一個(gè)位置，可使它的頂點(diǎn)在模型中。您也可以加入自己的捕捉點(diǎn)，無論是通過3D body對話框（雙擊導(dǎo)入的模型來打開它），或通過Tools ? 3D Body Placement ? Add Snap Points From Vertices命令。

把PCB面板設(shè)置到3D模式，選擇模型，并使用Highlighted Models下拉改變透明度。來進(jìn)行外殼的裝配，并檢查匹配情況。如下圖所示，左邊是裝有3D模型的元件，右邊是裝有外殼的底部的3D顯示。

??????如上圖所示，確保機(jī)械外殼與PCB板以及板上元器件都匹配良好。

3D的測量在Altium Designer中也可以輕松進(jìn)行操作，實(shí)時(shí)檢查和測量元件與元件之間，元件與PCB板之間，以及整板與外殼之間的相互裝配情況。如下圖所示，可以輕松測量兩個(gè)3D對象之間的水平距離，垂直距離以及直線距離。

3D Movie及PDF輸出

? ? ? ??對于我們完成的3DPCB板，為方便查看，還可以創(chuàng)建對應(yīng)的3D動(dòng)畫，包含各種狀態(tài)和顯示角度的一幀幀畫面，組成3D動(dòng)畫Movie。然后再將該3Dmovie輸出到3DPDF以供文檔保存。

首先使用3D Movie編輯器“PCB 3D movie editor”，預(yù)先定義3D視圖，進(jìn)行3D movie 的創(chuàng)建。

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??????然后將3D Movie進(jìn)行PDF輸出。File > Export > PDF3D 。導(dǎo)出頁面的設(shè)置中勾選“Use 3D Movie view”。

??????如上所述，本篇文章綜合介紹了PCB3D的應(yīng)用。包括PCB3D的顯示，3D模型的創(chuàng)建與STEP模型導(dǎo)入，ECAD-MCAD的交互，PCB3D的檢查和測量，以及PCB3D的文檔輸出。