使用 3D 主体

概览

本文介绍 Altium Designer 中 3D 实体对象的工作原理、支持的 3D 模型格式,以及如何使用这些对象在 PCB 上呈现元器件的真实外形。文章详细讲解了嵌入式、链接式和基于工作区的 3D 模型的放置方法,以及 PCB 编辑器和封装编辑器中基本的可见性控制、定位和编辑流程。您还将了解 3D 实体如何在设计过程中辅助进行电路板装配适配检查和碰撞检测。如果您希望更准确地呈现电路板,并在布局时充分考虑机械结构,本文将为您提供实用指导。继续阅读,了解如何在设计中自如地添加和管理 3D 模型。

- 了解什么是 3D 实体、它在 Altium Designer 中的用途,以及支持哪些模型文件格式。
- 学习放置和引用 3D 模型的主要方式,包括嵌入式文件、链接式模型和基于工作区的模型。
- 了解 3D 实体如何改善可视化效果、间距检查和机械适配验证,以及如何正确编辑和显示这些实体。
使用 AI 深入了解:

包含 3D 实体的完整 PCB 元件封装。
包含 3D 实体的完整 PCB 元件封装。

3D 实体是一种基本设计对象,用作容器,可将标准格式的通用 3D 模型导入其中 ,以表示安装在组装后 PCB 上的实体元件的三维形状。 将编辑器切换到 3D 显示模式时(单击 View » 3D Layout Mode 或按 3 快捷键),即可显示实际的 3D 形状。

许多元件制造商和社区网站都提供 3D 模型。支持以下文件格式:

  • STEP – *.Stp 和 *.Step

  • SOLIDWORKS parts – *.SldPrt

    有关从哪些 SOLIDWORKS 版本导出的 *.SldPrt 文件可导入 Altium Designer 的信息,请参阅 机械数据导入导出支持页面。

  • Parasolid Models – *.x_t 和 *.x_b

放置 3D 实体对象来定义元件的 形状,可让您直观了解组装后电路板上的元件布局。除了能够查看成品电路板的外观,还可以执行实时 3D 间距检查,从而在设计阶段检测元件之间以及元件与外壳之间的碰撞。

3D 实体通常在 PCB 封装编辑器中放置,作为 PCB 封装的一部分。封装定义元件的连接点及其在电路板上占用的区域 ,是电路板设计的最低要求。3D 实体是可选的; 可将其添加到封装中,以定义安装在该封装上的元件的外形包络。

3D 模型支持并不限于元件。它 还可用于导入其他机械结构,例如支架或成品外壳。可将外壳直接导入 PCB 编辑器。

建议通过放置通用 3D 模型来使用 3D 实体对象,因为这种方式能够在 PCB 上准确、详细地呈现元件,并在 PCB 编辑器中提供 更准确的 3D 碰撞检测。不过,也可以使用 3D 实体对象,在 PCB 编辑器或 PCB 库元件封装中放置拉伸多边形、圆柱形和球形 3D 实体。有关使用这些对象的信息,请参阅在 Altium Designer 中使用拉伸、球形和圆柱形 3D 实体 页面。

放置 3D 实体对象

通用模型(例如 STEP 格式的元件模型)通过链接或嵌入到 3D 实体对象中的方式进行放置。

要放置嵌入在 PCB 封装或 PCB 文档中的通用模型:

  1. 从主菜单中选择 Place » 3D Body 命令,或使用 Active Bar上的 3D 实体命令 ()。
  2. 启动 3D 实体放置命令后,在弹出的标准 Windows Open 对话框中,从下拉列表中选择所需的文件类型 ,然后浏览并找到所需的模型文件,再单击 Open。光标将变为十字形,所选 3D 模型将随光标浮动。
  3. 按 Tab 暂停放置,并以 3D Body 模式显示 Properties 面板。设计空间中将出现暂停按钮浮层 (),表示您可以访问 Properties 面板中的字段。面板中将选中 Generic 3D 模型类型,并将 Embed Model 设为 3D 实体来源(表示 3D 模型文件将嵌入 PCB 库或 PCB 文件中)。
  4. 如有需要,可以覆盖默认模型颜色。在面板的 Display 部分中,选中 Override Color 复选框 ,然后根据需要设置 Color 和 Opacity。
  5. 完成面板中的编辑后,单击 暂停按钮浮层以返回设计空间。
  6. 模型将随光标浮动;将其移至所需位置,然后单击以放置。
  7. 软件默认会保持放置模式。可根据需要继续放置其他模型,或右键单击以退出模型放置模式。
  8. 通用模型很可能需要重新调整方向;有关详细信息,请参阅 使用 3D 实体的其他工具页面中的调整 3D 模型的方向和位置部分。

要放置使用 Embed Model 以外来源(Server 或 Link to Model)的通用模型:

  1. 从主菜单中选择 Place » Extruded 3D Body 命令,或选择 Active Bar上的 图标。光标将变为十字形,并进入默认放置模式,用于放置拉伸 3D 实体对象。
  2. 按 Tab 暂停放置,并以 3D Body 模式显示 Properties 面板。设计空间中将出现暂停按钮浮层 (),表示您可以访问 Properties 面板中的字段。
  3. 在 Properties 面板的 3D Model Type 区域中,单击 Generic 按钮。
  4. 在 Properties 面板的 Source 部分中,单击以将来源设置为:
    • Server – 将从工作区获取 3D 模型。然后单击 Choose 按钮,打开 Choose Item 对话框,在其中可以访问已连接工作区中的内容。有关详细信息,请参阅下文的引用基于工作区的 3D 模型部分。
    • Link to Model – 将 3D 模型文件链接到 PCB;此选项在 PCB 库编辑器中不可用。然后 单击 Choose 按钮,打开  选择模型对话框 ,以选择所需的模型。如果 Choose Model 对话框中未列出所需模型的位置,请参阅下文的使用链接模型部分,了解详细信息。
  5. 随后将返回 Properties 面板,其中会显示所选模型的信息。

可使用准确且详细的元件模型。
可使用准确且详细的元件模型。

  • 3D 模型会导入到 3D 实体对象中。如果您在 PCB 库编辑器中单击以选择某个 MCAD 模型, Properties 面板将显示包含该 MCAD 模型的 3D 实体对象的属性。
  • 在放置 3D 实体之前,可以分配一个 3D Body 类型的元件层对,用于容纳 3D 实体。有关机械层和元件层对的详细信息,请参阅 使用机械层 页面。
  • 有多种选项可用于检查元件之间的间距,其中包括一种允许一个 3D 模型嵌入另一个模型内部的模式。有关详细信息,请参阅元件间距设计规则。 
  • 有时可以从元件制造商处获取 3D 机械模型。
  • 有一些优秀的社区门户网站,例如 3D Content Central 和 GrabCAD,设计人员可以在这些网站上分享模型。
  • 商业 3D 网站的数量也在不断增加,其中包括 PCB 3D。
如果在 PCB 编辑器或 PCB 封装编辑器中看不到 3D 实体,请按 L 打开 视图配置面板 ,并确保 View Options 选项卡的 General Settings 区域中的 Show 3D Bodies 选项设置为 On (快捷键:Shift+Z)。

使用链接模型

此功能通常用于链接大型 MCAD 模型(例如产品外壳),以便将其放置在 PCB 编辑器中,检查装配后的电路板是否能够适配。链接模型的优点在于,如果软件检测到外部链接模型文件已更新,就会在打开文件时发出提醒,让您可以刷新链接模型。

链接模型必须存储在 Preferences 对话框的 PCB 编辑器 – 模型页面 中定义的位置。如果所需位置未列在 Choose Model 对话框中,请单击 Add Directories 按钮打开 Preferences 对话框。

要在 PCB Editor – Models Preferences 页面中添加新位置:

  1. 输入完整路径,或单击 Model Search Path 字段右侧的按钮(),打开 Windows Browse for Folder 对话框。
  2. 找到所需文件夹并在对话框中单击 OK 后,您将返回 Preferences 对话框。单击 Add 按钮,将此位置添加到可用模型搜索路径列表中。
  3. 请注意,软件仅在指定文件夹中搜索模型文件,不会搜索子文件夹。
  4. 指定所需位置后,单击 OK 关闭 Preferences 对话框并返回 Choose Model 对话框。

引用工作区中的 3D 模型

要引用存储在已连接工作区中的 3D 模型:

  1. 在 Properties 面板的 3D Body 模式下,在 Source 区域中选择 Server。
  2. 单击 Item Revision 字段右侧的 Choose 按钮。
  3. 此时将打开 Choose Item 对话框;使用此对话框浏览并选择所需工作区 3D 模型的修订版。
  4. 单击 OK 后,将在 3D 实体与工作区 3D 模型的目标修订版之间建立链接。返回 Properties 面板即可看到此链接。请注意,3D 实体的 Identifier 字段将填入所链接工作区 3D 模型的条目修订版 ID。

将 3D 实体对象链接到工作区 3D 模型的修订版
将 3D 实体对象链接到工作区 3D 模型的修订版

  • 您可以随时更改所使用的工作区 3D 模型。单击 Choose 并选择另一个 3D 模型的修订版。
  • 链接的 3D 模型状态会显示在 Properties 面板的 3D Body 模式下。如果所链接的工作区 3D 模型有更新的修订版可用,请单击 Update 按钮以使用最新修订版。
  • 在临时 PCB 封装编辑器中直接编辑存储于工作区封装修订版中的源 2D 封装模型时,您可以为其定义一个 3D 实体对象,并使该实体引用(链接到)工作区 3D 模型的某个修订版。保存该工作区封装后:
    • 系统会检测到工作区 3D 模型链接,并在 Explorer 面板中该工作区封装的 Children 视图中,将工作区 3D 模型的修订版列为子条目。( 显示图片)

    • 工作区 3D 模型的修订版会被检测为“正在使用”,因此,其父工作区封装会列在 Explorer 面板中该模型的 Where-used 视图中。( 显示图片)

  • 请参阅 使用 3D 实体的其他工具 页面,了解如何将 3D 模型上传到已连接的工作区。

图形化编辑

图形化编辑方式允许您直接在设计空间中选择已放置的 3D 实体对象,并以图形化方式更改其位置。

单击 3D 实体,然后拖动以重新定位。在拖动过程中,可以旋转或镜像 3D 实体:

  • 按 Spacebar 可逆时针旋转 3D 实体,按 Shift+Spacebar 可顺时针旋转。Rotation Step 的大小在 Preferences 对话框的 PCB 编辑器 – 常规页面中定义。
  • 按 X 或 Y 键可沿 X 轴或 Y 轴镜像 3D 实体。

非图形化编辑

此编辑方式使用关联的 Properties 面板模式来修改 3D 实体对象的属性。

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