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(lái)越復(fù)雜，密度越來(lái)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(duì)于電子產(chǎn)品的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，Altium Designer對(duì)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(wú)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(tái)。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(cè)。

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??；

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?。?/span>

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(duì)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(chǔ)或者調(diào)用已經(jīng)存儲(chǔ)的板層顏色設(shè)置。這樣，3D顯示的效果會(huì)更加逼真。

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(jiǎn)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(duì)象來(lái)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(duì)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(jiǎn)單幾何形體?？上葎?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(duì)于PCB表面的懸浮高度。

接下來(lái)，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(lái)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(jiǎn)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。

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(duì)齊的工具來(lái)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(duì)齊，最簡(jiǎn)單的添加捕捉點(diǎn)的方式是在3D體對(duì)話框（在已導(dǎo)入STEP模型的體對(duì)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(duì)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(duì)齊的過程中，可用M，M快捷鍵來(lái)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(lái)對(duì)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(lái)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(duì)封裝進(jìn)行移動(dòng)和對(duì)齊。使用交互式的命令，在Tools ? 3D STEP Body Placement子菜單來(lái)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(lái)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。

使用手動(dòng)創(chuàng)建的方法，對(duì)于簡(jiǎn)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)?lái)添加3D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(lái)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?，輸入元器件?shù)據(jù)手冊(cè)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。

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(duì)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。

對(duì)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(cè)量之前就能夠測(cè)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(lái)調(diào)整模型的位置，或使用PCB Inspector面板來(lái)測(cè)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(wú)論是通過3D body對(duì)話框（雙擊導(dǎo)入的模型來(lái)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(lái)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(cè)量在Altium Designer中也可以輕松進(jìn)行操作，實(shí)時(shí)檢查和測(cè)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(cè)量?jī)蓚€(gè)3D對(duì)象之間的水平距離，垂直距離以及直線距離。

對(duì)于我們完成的3DPCB板，為方便查看，還可以創(chuàng)建對(duì)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。

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

以上內(nèi)容為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(cè)量，以及PCB3D的文檔輸出。

在傳統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)中，PCB設(shè)計(jì)者大多依賴于設(shè)計(jì)樣機(jī)，以便在制造前確保設(shè)計(jì)的形狀、適配度和功能性。但是有很多缺點(diǎn)，首先是制造樣機(jī)前，設(shè)計(jì)者不能確定電路板是否合適；其次，就是導(dǎo)致這樣一次設(shè)計(jì)過程，需要多次制作樣機(jī)。同時(shí)，傳統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)是二維設(shè)計(jì)，無(wú)法在生產(chǎn)之前實(shí)時(shí)觀看產(chǎn)品外型，真實(shí)3D布局是否能夠與電路板進(jìn)行完美匹配。通過PCB 3D視覺化的設(shè)計(jì)，能夠?qū)δ繕?biāo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的內(nèi)、外各個(gè)方面進(jìn)行檢查。

目前，中國(guó)制造業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)，以工業(yè)制造為代表的“智能制造”產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，是我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的必由之路。智能制造的過程，其實(shí)就是在生產(chǎn)過程中，將智能設(shè)備通過通信技術(shù)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線自動(dòng)化的過程。

某項(xiàng)行業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，制造業(yè)90%以上的生產(chǎn)故障，均是可以通過工藝設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行解決的，而這核心的關(guān)鍵就在于3D模型設(shè)計(jì)。

如何解決產(chǎn)品在3D設(shè)計(jì)中的問題，從而降低生產(chǎn)制造的故障率，是我們實(shí)現(xiàn)智能制造，數(shù)字化工廠首要解決的問題！

作為一名在EDA領(lǐng)域摸爬滾打13年的老兵，對(duì)此深有體會(huì)。所以，8月6日晚8點(diǎn)（周四）我將做客電子發(fā)燒友直播間，根據(jù)個(gè)人多年的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，跟大家分享一些我在3D器件模型庫(kù)的導(dǎo)入、驗(yàn)證及管理方面的經(jīng)驗(yàn)，希望可以幫助到想投身數(shù)字化設(shè)計(jì)，智能制造業(yè)等領(lǐng)域，又苦于在3D模型設(shè)計(jì)中存在諸多難題的學(xué)員、設(shè)計(jì)工程師，以期給你們指點(diǎn)迷津，指導(dǎo)一二，幫助個(gè)人加速學(xué)習(xí)發(fā)展，傳統(tǒng)制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造、數(shù)字化發(fā)展。

本場(chǎng)直播中，我將從模型來(lái)源、模型創(chuàng)建、模型分配、模型驗(yàn)證、模型傳遞以及模型管理這六個(gè)部分逐步展開來(lái)一一敘述，盡量詳盡地描述出具體的應(yīng)用場(chǎng)景及使用方法。（參與直播用戶可以免費(fèi)觀看和回看含資料下載)。

直播主題：助力電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證數(shù)字化

直播時(shí)間：2020年8月6日（周四）晚8點(diǎn)

直播大綱（知識(shí)點(diǎn)）：

本場(chǎng)直播主要講解六大部分，包括：3D模型來(lái)源、3D模型創(chuàng)建、3D模型分配、3D模型驗(yàn)證、3D模型傳遞和3D模型管理。

本次直播，將幫助你解決哪些問題？

直播將解決以下常見PCB設(shè)計(jì)問題：從原始的2D器件庫(kù)全面升級(jí)3D器件庫(kù)，可直接導(dǎo)入的模型資源比較少，復(fù)雜的模型設(shè)計(jì)耗時(shí)費(fèi)力，模型校驗(yàn)不夠準(zhǔn)確，人力資源不足等。

如何報(bào)名本場(chǎng)直播？

長(zhǎng)按如下二維碼，掃碼立即報(bào)名！

提前報(bào)名直播，掃碼進(jìn)群還可獲得超詳細(xì)AD庫(kù)文件（元件庫(kù)+封裝庫(kù)+3D模型）資料一份！

AD庫(kù)文件資料，部分截圖內(nèi)容