从 Altium Designer 到机械 CAD

一切进展顺利。您已将血液分析器设计从实验室 NanoBoard 接入了畅销全球的小巧便携式触摸屏NanoBoard。事实上,设计是如此畅销,老板说,销售量证明现在可以将设计应用到定制硬件了。这就是说您可以把近日来那些非常酷的用户界面构思变成真实的东西。

虽然在产品开发过程中您扮演的角色只是设计和编写用户界面软件(主要是通过触摸屏操作的非常酷的 GUI 软件),其实您也要做将整个设计接入定制线路板硬件的工作。完成此项工作后,需要建立线路板三维定义,这样就可以按照由用户控制的构思进行新的设计了。

太方便了!不是吗?

将设计转向定制线路板

第一阶段是将设计转向定制线路板。由于大多数设计构建在标准 Altium 硬件上,所以电路设计也是标准的!根据现有的 Altium 电路块或 Device Sheets,只需要几天时间就可以重构电路,包括加入一些额外的新用户界面控制所需的组件。

您发现 Mike(线路板设计师)经常会对如何将设计从图纸变成线路板布局有好的构思,他只是向您展示了怎样利用必要的剪贴画输入线路板的形状。

一个星期很快过去了… 也许那些整天对硬件修修补补的家伙确实赚到了钱。虽然您原以为一、两天就能完成的工作却做了一个星期,但您很快就能得到安装布线完毕的线路板了。现在该进行三维检查了,交给 Lou (工业设计师)让她将线路板插入正在进行的设计中去。



三维视图模式展现虚构线路板仿真图

三维时代

按一下 3 键显示三维线路板,但是其中没有任何组件!翻阅收集的便利贴,查找 Mike 关于如何打开和使用三维的提示。按 L 键显示模型和组件。

现在看上去象一个真正的组装线路板。现在用 Mike 强调要用的那个奇妙的 3Dconnexion Space Navigator。当您用虚拟之手把玩虚拟电路板的时候,Google Earth 的实践操作经验派上了用场。



三维视图也可包括在组件内

 

组建建模

由于设计绝大部分来自现有的 Altium 硬件,所以所有组件都有漂亮的三维部分。只有六个组件需要三维部分,其中三个组件为安装在表面的电阻。除了到组件生产商的网页上寻找组件模型,Mike 还建议到3DCentral 网页 (http://www.3dcontentcentral.com) 上查找。

添加到用户界面的附件围绕一个 X-Y 轴方向控制器,就象您最喜欢的游戏店里的控制器一样。在网上搜索“控制器”一无所获,但搜索“操纵杆”却可以找到您选择的确切组件,通常被其制造商 ALPS 称作“多控制电位计”。下载 STEP 模型。


可通过多种途径找到 STEP 模型,其中包括组件生产商和共享资源网站

 

加载 STEP 模型

3D Central 网站上也有 14 针 SOIC 的 STEP模型,请注意那两个 IC。现在将 STEP 模型加载到封装库。

根据 Mike 在便利贴中留下的指示,则可顺利加载 IC 的 STEP 模型:
• 选择一个机械图层,在 Step Model 命令下运行 Place 3D Body,将模型置于靠近封装处的位置。
• 双击进行编辑,并在 STEP 模型原点处添加对象补足点。
• 切换至三维视图
• 按 M 键移动,M 适用于任何对象,然后在模型原点附近单击固定该点
• J 代表跳跃,R 代表封装参考点,模型与封装点对齐
• 按 Enter 键定位。


STEP 模型轻松对齐到三维视图封装点

现在说操纵杆。感谢 Mike 的指点,您已要拥有了封装,封装看起来就象一个有很多孔的筛子。

按 3 键显示为三维模式,但此时 STEP 模型与封装不在同一 X - Y 平面中。在快捷方式面板中,您可以发现,在移动 STEP 模型时,需要按空格和数字键盘上的箭头键,让模型围绕轴旋转。

大功告成。差点忘了,电阻网络还没有三维模型。


使用快捷方式可围绕所有轴旋转 STEP 模型

没有 STEP 模型时怎么办?

既然找不到合适的电阻网络模型,那么马上使用从 Mike 那里学到的另一个方法,在 Altium Designer 中创建一个模型。只需五分钟时间,他就成功添加了构建电阻网络的组件主体对象,这其中还包括他边做边解释的时间。

他用一个单一的主体对象代表电阻网络的主体,然后用另外 3 个主体对象设计出一个全翼针。利用 List 面板,他可以方便地调整尺寸和颜色。

如果一根针看上去不错,他迅速地将 3 个主体对象复制并粘贴到封装库的每个便笺薄中。他在贴粘的时候指出了另一种快捷方式,Shift+E。此快捷方式有三种模式,切换成 All Layers Electrical Grid 模式后,即使当时正在机械图层操作,还是可以参考便笺中心。

就是这样 – 所有组件现在都拥有了三维模型,可以输出线路板。


使用多个组件主体对象,构建组件的三维模型

将加载的线路板导出到 MCAD

导出加载的线路板非常容易 – 只需按下 Save As 键,选择 STEP 格式,然后单击 Save 按钮。生成文件需要一些时间,因为文件很大。最好是预选安装孔,只将预选数据保存在 STEP 文件中。工业设计师将其安装到机械 CAD 工具中是没问题的,可以与机箱设计整合了。

添加组件三维模型的过程非常直接,最好选择加载 STEP 模型,或使用组件主体对象构建外形。

执行此设计前,我曾经对线路板设计中三维显示模式的价值持怀疑态度,但能够看到三维线路板和其转换为 MCAD 的价值肯定让设计过程更加有趣。设计如此有趣,使我又产生了一个线路板设计的构思...


STEP 是大多数机械 CAD 工具都支持的标准文件格式