同步线束设计项目

许多电子设备由多块电路板组装而成，这些电路板经过巧妙的外形设计和布局，安装在机械外壳内，构成美观实用的产品。Altium 的电子设计（ECAD）软件支持这种设计方式，可将多个 PCB 组合成一个 PCB 装配体，称为 Multi-Board Assembly。该装配体还可以包含外壳、构成产品的其他机械部件，以及连接外壳内各 PCB 的线束。

MCAD CoDesigner 支持在 Altium Designer 与 SOLIDWORKS 之间，以及 Altium Designer 与 PTC Creo 之间同步线束工程。本页概述了线束工程同步支持；要了解有关多板装配体同步的更多信息，请参阅同步多板装配体页面。

• CoDesigner 从 ECAD 向 MCAD 发送以下线束信息：

  • 连接器，

  • 接线点，

  • 连接关系（“起点—终点”数据），以及

  • 线束拓扑（连接点以及经过这些连接点的导线和电缆集合）。

• CoDesigner 从 MCAD 将三维线束布线结果传回 ECAD 线束布局图，包括：

  • 导线、电缆和线束段的物理长度。

  • 在多板装配体同步期间，还可以将线束的三维模型与机械外壳零件一起发送到 ECAD。

MCAD CoDesigner 线束功能

MCAD CoDesigner 的线束支持功能整合了线束的 ECAD 和 MCAD 模型。其最终目标是在 MCAD 中设计 harness geometry，然后将其作为线束各组成部分的物理参数（长度）传回 ECAD。

最初的线束原理图/接线图在 ECAD 中绘制为线束接线图（*.WirDoc）。随后将逻辑连接关系传递到线束布局图（*.LdrDoc），并在其中定义线束的物理实现细节，例如导线和电缆的详细信息、压接端子、连接器等。

ECAD 线束布局图编辑器不支持定义线束的三维几何形状；这项工作需要在 MCAD 中完成，使用 Altium MCAD CoDesigner 将线束设计同步到您选用的 MCAD 编辑器。在线束的精确三维属性已在 MCAD 中设计完成后，Altium MCAD CoDesigner 可以将这些详细信息同步回 ECAD，以便完成设计文档，包括装配图和物料清单。

本节 MCAD CoDesigner Harness Capabilities 概述了线束的连接细节和物理组成部分如何在 ECAD 与 MCAD 之间传递。随后的 MCAD CoDesigner 线束工作流程一节概述了在 ECAD 与 MCAD 之间来回传递设计的过程。

传递连接信息

• CoDesigner 将连接信息（标准 From-To 信息）从 ECAD 传递到 MCAD。

• 在 MCAD 中，所有导线和电缆都应具有“起点”和“终点”连接器。ECAD 的“NoConnect”实体在 MCAD 中被视为虚拟连接器，构建为一个没有实体几何形状、仅有一个物理引脚的零件。

• 在 PTC Creo 中，CoDesigner 根据连接信息为每根导线/电缆创建相应的 Spool（线轴）实体。请注意，这些 Spool 不会被复用，计划在未来更新中实现复用。

• 在 SOLIDWORKS 中，CoDesigner 根据连接信息，在布线库中为每根导线/电缆创建相应的实体（记录）。这些实体不会被复用，计划在未来更新中实现复用。

导线/电缆属性

从 ECAD 推送时

CoDesigner 使用以下 ECAD 参数配置 MCAD 中相应的导线/电缆属性：

• Thickness / THICKNESS
  定义导线/电缆的直径。在 ECAD 中，单位可以包含在数值中，也可以通过添加 Units 参数来定义。如果未在 ECAD 中设置直径，MCAD CoDesigner 会将导线的 THICKNESS 设置为 1 mm，将电缆的 THICKNESS 设置为 3 mm。

• Min. Bending Radius / MIN_BEND_RADIUS
  定义导线/电缆的最小弯曲半径。在 ECAD 中，单位可以包含在数值中，也可以通过添加 Units 参数来定义。如果未在 ECAD 中设置最小弯曲半径，MCAD CoDesigner 会将导线的 MIN_BEND_RADIUS 设置为 1 mm，将电缆的 MIN_BEND_RADIUS 设置为 3 mm。

• Units / UNITS
  Thickness 和 Min. Bend Radius 数值所使用的单位。如果 ECAD 中未定义 Units 参数，且直径数值中未包含单位，CoDesigner 会假定这些数值的单位为 mm。

• Color / COLOR
  如果未在 ECAD 中设置，则使用 MCAD 的默认颜色。

• Mass Per Unit Length
  定义导线/电缆的单位长度质量，即线密度。 在 ECAD 中，单位可以包含在数值中，质量单位与长度单位之间用 / 分隔。也可以通过添加 Mass Units 参数来定义单位。 添加单位的方式取决于目标 MCAD：

  • Creo：以质量单位的形式添加单位（例如 g）

  • SOLIDWORKS：以质量/长度单位的形式添加单位（例如 g/mm）

• Mass Units / MASS_UNITS
  质量所使用的单位。质量单位参数始终以质量单位表示（而非质量/长度单位）。 

拉取到 MCAD 时

Creo

• DENSITY
  设置为 ECAD 中单位长度质量的数值 （不含单位）。

• MASS_UNITS
  设置为从数值或 Mass Units 参数中获取的单位（质量单位优先）。

• 检查长度单位是否在 Creo 支持的单位列表中（MM、CM、M、INCH、FOOT）。如果不在，则发出警告。

• 检查质量单位是否在 Creo 支持的单位列表中（GRAM、KILOGRAM、TON、TONNE、OUNCE、POUND）。如果不在，则发出警告。

• CoDesigner 会赋予上述属性，并传输 ECAD 中定义的所有其他属性。

SOLIDWORKS

• 根据 SOLIDWORKS 设置来设置数值和单位。

• 质量单位应从以下来源获取：

  • Mass Per Unit Length 中包含的值（如果存在），

  • 或者，如果 Mass Per Unit Length 中未包含单位，则组合使用 Mass Units 和 Units 参数。在这种情况下，如果没有长度 Units 参数，则不赋予 Mass Per Unit Length 属性，并发出警告。

• 检查长度单位是否在 SOLIDWORKS 支持的单位列表中（mm、cm、m、in）。如果不在，则发出警告。

• 检查质量单位是否在 SOLIDWORKS 支持的单位列表中（mg/mm、g/cm、kg/m、lb/in）。如果不在，则发出警告。

连接器

• 由于目前无法在 ECAD 中定义物理引脚，因此应在 MCAD 中通过修改 CoDesigner 创建的默认引脚来指定这些引脚（参见下文）。此外，在 PTC Creo 中，您可以预先准备好带有引脚的模型，并通过 原生 ECAD-MCAD 元件链接功能使用这些模型。

• 如果未使用原生 ECAD-MCAD 元件链接：

  • 如果 ECAD 库中存储了连接器模型，这些模型将被传输到 MCAD。否则，CoDesigner 会在 MCAD 中创建空的占位模型。

  • 在 SOLIDWORKS 中，这些模型会注册到布线库中。

  • 对于新传输的连接器（即在线束项目文件夹或 MCAD 公共元件文件夹中未找到的连接器），CoDesigner 会在 MCAD 中创建占位物理引脚：

    • 在 PTC Creo 中：根据 ECAD 的引脚配置创建整套引脚（wire entry ports），并额外创建一个 cable entry port。
    • 在 SOLIDWORKS 中：为每个连接器创建一个 connection point。

  • 机械工程师可以在模型中调整这些占位引脚的方向（如果使用了空的占位模型，还可以构建模型本身）。

  • 在 SOLIDWORKS 中，如果模型存储在公共元件文件夹中，则会重复使用这些模型。在 PTC Creo 中，模型始终会被重复使用。

  • 在 MCAD CoDesigner 3.10 及更高版本中， CoDesigner 支持为连接器引脚使用非数字标识符。

• 在 MCAD 中，CoDesigner 会根据 ECAD 中的分配结果为连接器赋予位号。

接线点

ECAD 中没有接线点的物理定义，因此 CoDesigner 会在 MCAD 中将其创建为无实体的线束元件，并采用默认的引脚/导线方向。请注意，所有导线均朝向同一方向，导线之间的默认间距为 0.1 英寸（2.54 毫米）。

• PTC Creo：接线点以零件表示，并根据连接到该处的一组导线创建入口端口。机械工程师需要根据线束的 3D 布局调整接线点中入口端口的方向。

• SOLIDWORKS：接线点以零件表示，并根据连接到该处的一组导线创建连接点。机械工程师需要根据线束的 3D 布局调整接线点中连接点的方向。

• 在 MCAD 中，CoDesigner 会根据 ECAD 中的分配结果为接线点赋予位号。

绞合

CoDesigner 3.7（及更高版本）会将双绞线作为电缆同步到 MCAD，并根据 ECAD Twist 对象中定义的 Twists per Unit Length 和 Thickness 属性计算导线的实际长度。

Twists per Unit Length 和 Thickness 被定义为 ECAD 线束 Twist 对象的参数。

每根导线未绞合时的长度按以下方式计算：

Wire Length (untwisted) = Turn Length x Number of Turns

其中：

• Number of Turns = Twists per Unit Length * Cable Length

  • Twists per Unit Length = number of twists per unit length of cable, defined as a parameter of the ECAD Twist object

   

• Turn Length = sqrt((Twist Pitch)^2 + (pi*Thickness)^2)

  • Twist Pitch = 1 / Twists per Unit Length

  • Thickness = outer diameter of the twisted pair, defined as a parameter of the ECAD Twist object

   

ECAD 连接点与线束拓扑

在 PTC Creo 中

• CoDesigner 会创建与 ECAD 连接点对应的 Datum Point 实体（连接器的 ECAD 连接点除外）。

• 然后，CoDesigner 会使用这些点作为定位点，对导线/电缆进行初始物理布线。

• 机械工程师可以将这些点放置在产品装配体中的任意位置，并创建新的定位点供导线/电缆通过。

• 建议不要删除从 ECAD 传输过来的连接点，因为它们定义了线束拓扑。如果删除了此类点，CoDesigner 会在下次同步时尝试将其恢复（恢复到空间中的默认位置）。但是，在某些情况下，这可能会导致错误。

• 机械工程师可以删除并重新创建实体导线/电缆，也可以创建一个网络，再沿该网络布设实体导线/电缆。但是，网络和导线/电缆仍应经过从 ECAD 传递过来的连接点，以免破坏 ECAD 中指定的线束拓扑。

在 SOLIDWORKS 中

• 对于每个 ECAD 连接点（各连接器的 ECAD 连接点除外），CoDesigner 都会在 3D 路径草图中创建一条长度为 1 mm 的直线。

• 不建议删除从 ECAD 传递过来的连接点，因为它们定义了 线束拓扑。如果删除了这样的连接点，CoDesigner 会尝试在下次同步时恢复它，但在某些情况下，这可能会导致错误。

实体布线

在 SOLIDWORKS 中

• 从 ECAD 获取初始线束设计后，建议立即查看 CoDesigner 创建的 3D 路径草图，并将该草图与 ECAD 布局图中定义的 2D 线束拓扑进行比较，明确连接点的位置。理解 3D 草图中的拓扑有助于正确构建 3D 路径。

• 在某些情况下，CoDesigner 创建的 3D 路径草图中，各段之间的过渡并不平滑（无法正确设置相切关系）。此外，SOLIDWORKS 有时无法沿 CoDesigner 构建的 3D 路径草图布设某些实体导线（例如，如果草图中两个连接器之间存在多条路径，SOLIDWORKS 会沿最短的路径布设实体导线/电缆）。用户可以轻松修复这些问题，但应始终注意从 ECAD 传递过来的连接点的重要性。

MCAD CoDesigner 线束工作流程

在 ECAD 中，线束以线束项目的形式进行设计。它可以是独立的线束项目，也可以与关联的 PCB 项目一起，作为多板装配项目的子项目创建。

ECAD - 绘制线束接线图

ECAD 线束以线束设计项目（*.PrjHar）的形式创建。线束的逻辑表示以线束接线图（*.WirDoc）的形式绘制。如果线束是多板装配项目的子项目，只要父级多板原理图上的每个 Harness Entry 都定义了合适的工作区 Part，并配置了 Mated Parts/Pins，就可以从该原理图导入构成线束的零件和连接关系。

ECAD - 转移到线束布局图

ECAD 线束的实体结构在线束布局图（*.LdrDoc）中定义。线束布局图包含线束拓扑，MCAD 集成（CoDesigner 推送/拉取）也通过布局图进行。只要线束布局图中存在连接器，ECAD 工程师就可以将其推送到 MCAD，随后 MCAD 工程师即可在 MCAD 中进行 3D 电缆布线。

MCAD - 创建设备装配体

如果线束作为 MCAD 设备装配体的一部分进行设计，则需要在 MCAD 中执行几个步骤，以关联 ECAD 和 MCAD 装配。

• 打开（或创建）MCAD 设备装配体。

• 如果 ECAD 中存在对应的多板装配项目，请单击 Altium CoDesigner 面板中的 Link Multiboard 按钮，并选择已推送的 ECAD 多板装配项目。此操作会关联 ECAD 和 MCAD 装配。如果 MCAD 装配体已包含 PCB，则面板中的 Link Multiboard 按钮将不可用。此时，应使用 Altium CoDesigner 面板顶部下拉菜单中的 Link Multiboard 命令（）。

• 在链接的装配体中，CoDesigner 会自动识别每块 PCB。通过将其他机械零件指定为设备外壳的一部分，也可以将其从 MCAD 传输到 ECAD。例如，如果装配体中已包含产品外壳，请在 MCAD 模型树中选择该零件/装配体，然后在 Altium CoDesigner 功能区中点击 Enclosure 按钮。请注意，任意数量的 MCAD 零件或子装配体均可作为外壳的一部分，包括线束装配体和线束安装夹。

• 将每块 PCB 的 MCAD 装配体放入 MCAD 设备装配体中。

现在可以向 MCAD 设备装配体添加线束了。

MCAD – 线束同步

本节概述了同步线束设计时 MCAD 端的具体步骤。

MCAD – 将线束和多板装配体推送到 ECAD

• 打开 Altium CoDesigner 面板。如果您正在设备装配体环境中工作，面板顶部的下拉列表将列出 CoDesigner 识别的所有项目，请从列表中选择线束，将其设为活动项目。如果线束装配体是单独打开的，也可以同步线束。

• 单击 Push，填写适当的 Comment，然后单击 Send，将线束定义推送到工作区。

• 最后一步是将整个设备装配体推送到 ECAD。 在 Altium CoDesigner 面板中，从活动项目下拉列表中选择设备装配体。

• 要将所有机械部件纳入外壳，请在模型树中多选外壳、线束以及所有固定夹。无需包含 PCB。

• 在 Altium CoDesigner 功能区中，单击 Enclosure 按钮（）。

• 确认对话框将提示操作成功，所有机械部件都会列在面板中。如果操作失败，最可能的原因是未将设备装配体设为活动项目。

ECAD – 将线束和多板装配体拉取到 ECAD

• 每个线束装配体都必须与其对应的 ECAD 线束项目同步。

• 如果您要将 MCAD 设备装配体与 ECAD 多板装配体同步，还必须：将每个 PCB 项目从 MCAD 同步到 ECAD；并更新多板装配体中的每个 PCB（如果已插入）。

• 在 ECAD 线束项目中执行拉取操作，会将导线、电缆和线束段的物理长度加载到线束布局图中。

• 在 ECAD 多板装配体中执行拉取操作，将会：拉取并应用每个 PCB 的位置和方向更改；加载并定位属于外壳的所有 3D 模型（STEP 格式）；并将线束作为 STEP 模型加载并定位。

• 在 ECAD 中打开多板装配体，然后在 MCAD CoDesigner 面板中，从工作区拉取该装配体。

  包含电路板、线束和外壳的完整多板装配体可以在 MCAD 和 ECAD 之间同步。

可从 ECAD 传输到 MCAD 的线束更改

• 导线和电缆的集合。
• 连接信息（起点-终点数据）。
• 拓扑（连接点及经过这些点的导线和电缆集合）。

可从 MCAD 传输到 ECAD 的线束更改

• 传输到线束布局图（*.LdrDoc）— 导线、电缆和线束段的物理长度。

• 传输到多板装配体（*.PrjMbd）— 在多板装配体同步期间，还可以将线束的 3D 模型与机械外壳部件一起发送到 ECAD。