Working with Extruded, Spherical & Cylindrical 3D Bodies

Obwohl das Platzieren generischer 3D-Modelle eine empfohlene Methode zur Verwendung von 3D-Body-Objekten ist, da dies eine präzise und detaillierte Komponentendarstellung auf der Leiterplatte ermöglicht und genauere 3D-Kollisionstests im PCB-Editor liefert, kann ein 3D-Body-Objekt auch zum Platzieren extrudierter, kugelförmiger und zylindrischer 3D-Body-Formen verwendet werden. Es gibt drei Arten einfacher 3D-Body-Objekte, die platziert werden können:

Platzierung extrudierter, kugelförmiger oder zylindrischer 3D-Body-Objekte

Direkte Platzierung

Extrudierte, kugelförmige und zylindrische 3D-Body-Objekte stehen sowohl im PCB- als auch im PCB-Footprint-Editor zur Platzierung zur Verfügung durch:

• Auswählen des Befehls Place » Extruded 3D Body in den Hauptmenüs.
• Auffinden und Verwenden des Befehls Extruded 3D Body () im Active Bar.

So platzieren Sie ein extrudiertes, kugelförmiges oder zylindrisches 3D-Body-Objekt:

1. Nach dem Starten des Befehls ändert sich der Cursor zu einem Fadenkreuz, und Sie befinden sich im Standard-Platzierungsmodus zum Platzieren eines extrudierten 3D-Body-Objekts.
2. Drücken Sie Tab, um die Platzierung anzuhalten und den Bereich Properties im Modus 3D Body mode anzuzeigen. Die Überlagerung der Pause-Schaltfläche () erscheint im Designbereich und zeigt an, dass Sie auf die Felder des Bereichs Properties zugreifen können.
3. Geben Sie im Bereich Properties im Feld Identifier einen Namen für den 3D-Body ein. Dies ist optional; der Bezeichner kann hilfreich sein, wenn mehrere 3D-Bodies platziert werden, und kann bei Bedarf auch verwendet werden, um diesen 3D-Body in einer Designregel gezielt anzusprechen.
4. Wählen Sie die erforderliche Board Side; typischerweise ist diese auf Top gesetzt. Im PCB-Bibliothekseditor wird das Footprint für die Oberseite der Leiterplatte erstellt; es kann bei Bedarf während des PCB-Designprozesses auf die Unterseite gespiegelt werden.
5. Wählen Sie die mechanische Layer, auf der der 3D-Body platziert werden soll. Mechanische Layer vom Komponententyp sollten mit einem zweiten mechanischen Layer gepaart werden, sodass beim Spiegeln der Komponente von der Oberseite der Leiterplatte auf die Unterseite ihre mechanischen Details, wie z. B. der 3D-Body, auf den gepaarten mechanischen Layer verschoben werden. Mechanische Layer werden auf der Registerkarte Layers and Colors des Bereichs View Configuration panel gepaart. Weitere Informationen finden Sie auf der entsprechenden Bereichsseite.
6. Wählen Sie die 3D Model Type aus den verfügbaren Formen: Extruded, Cylinder oder Sphere.
7. Jede Form muss eine definierte Größe haben, bevor sie platziert werden kann. Wenn die gewählte Form:
   • Extruded ist – definieren Sie dann die Overall Height.
   • Cylinder ist – definieren Sie Height und Radius.
   • Sphere ist – definieren Sie die Radius.
8. Klicken Sie im Bereich Display des Panels auf die Schaltfläche Color, um die Farbe festzulegen und die Opacity nach Bedarf anzupassen.
9. Sobald die Bearbeitung abgeschlossen ist, klicken Sie auf die Überlagerung der Pause-Schaltfläche, um zum Designbereich zurückzukehren.
   • Wenn die Form Cylinder oder Sphere ist:
     1. Der Cursor bewegt sich im Designbereich mit einer angehängten rechteckigen Form; klicken Sie, um den 3D-Body zu platzieren.
     2. Klicken Sie mit der rechten Maustaste oder drücken Sie Esc, um die Platzierung des 3D-Body-Objekts zu beenden.
   • Wenn die Form Extruded ist, wird der Cursor angezeigt und ist bereit, die polygonale Grundform des extrudierten 3D-Body zu definieren:
     1. Klicken Sie, um den ersten Eckpunkt zu definieren.
     2. Bewegen Sie den Cursor, um den zweiten Eckpunkt zu platzieren. Das Standardverhalten besteht darin, mit jedem Klick zwei Kanten zu platzieren, mit einer benutzerdefinierten Eckform dazwischen. Weitere Informationen finden Sie unten im Abschnitt Extruded 3D Body Placement Modes.
     3. Bewegen Sie die Maus weiter und klicken Sie, um weitere Eckpunkte zu platzieren.
     4. Nach dem Platzieren des letzten Eckpunkts klicken Sie mit der rechten Maustaste oder drücken Esc, um die Platzierung des 3D-Body zu schließen und abzuschließen. Es ist nicht erforderlich, den 3D-Body manuell zu schließen, da die Software die Form automatisch vervollständigt, indem sie den Startpunkt mit dem zuletzt platzierten Punkt verbindet.

Platzierungsmodi für extrudierte 3D-Body-Objekte

Beim Platzieren eines extrudierten 3D-Body stehen fünf Eckmodi zur Verfügung, von denen vier zusätzlich Untermodi für die Eckrichtung besitzen. Während der Platzierung:

• Drücken Sie Shift+Spacebar, um durch die fünf verfügbaren Eckmodi zu wechseln.
• Drücken Sie Spacebar, um zwischen den beiden Untermodi für die Eckrichtung umzuschalten.
• Wenn Sie sich in einem der Bogeneckmodi befinden, halten Sie die Tasten oder gedrückt, um den Bogen zu verkleinern oder zu vergrößern. Halten Sie beim Drücken zusätzlich die Taste Shift gedrückt, um die Größenänderung des Bogens zu beschleunigen.
• Drücken Sie die Tastenkombination 1, um zwischen zwei Kanten pro Klick und einer Kante pro Klick umzuschalten. Im zweiten Modus wird die gestrichelte Kante als look-ahead segment bezeichnet.
• Drücken Sie die Taste Backspace, um den letzten Eckpunkt zu entfernen.

Ein extrudiertes 3D-Body-Objekt; beachten Sie den Referenzpunkt, der in der 2D- und 3D-Ansicht angezeigt wird.

Erstellen aus geschlossenen Formen

Um den Prozess des Aufbaus der Komponentenform aus 3D-Bodies zu beschleunigen, kann die Software eine Reihe extrudierter 3D-Body-Objekte auf Basis geschlossener Formen erstellen, die im Footprint erkannt werden. Diese Funktion kann hilfreich sein, wenn die Komponente eine ungewöhnliche Form hat, die bereits in den im Komponenten-Overlay des Footprints definierten Formen abgebildet ist. Sie können dem Footprint auch zusätzliche Objekte auf mechanischen Layern hinzufügen, die Sie dann verwenden können, um daraus weitere 3D-Body-Objekte zu erzeugen, beispielsweise zur Erstellung der Pins.

Die folgenden Bilder zeigen das Footprint eines TO-92-Transistors. Daraus wird die auf dem Top-Overlay-Layer gezeichnete Kontur verwendet, um den Transistorkörper auf dem gewählten 3D-Body-Layer-Paar zu definieren (im Dialog als Registration Layer bezeichnet). Zusätzlich wurden auf einem mechanischen Layer drei kleine Quadrate erstellt (jedes Quadrat besteht aus vier Linien), die verwendet werden, um die Komponentenpins auf dem gewählten 3D-Body-Layer-Paar zu definieren – die Einstellungen sind im Dialogbild unten dargestellt.

Vorhandene Objekte im Footprint können verwendet werden, um neue 3D-Body-Objekte zu erstellen.

Um 3D-Body-Objekte aus Formen im Footprint zu erstellen, führen Sie den Befehl Tools » Manage 3D Bodies for Current Component aus; der Dialog Component Body Manager wird geöffnet. Verwenden Sie ihn, um zu sehen, welche 3D-Bodies derzeit in der Komponente verwendet werden und welche nicht. Bodies können nach Bedarf zur Komponente hinzugefügt und/oder daraus entfernt werden. Bodies können drei unterschiedliche Typen haben:

• Ein absichtlich platzierter 3D-Body (in seiner Beschreibung als Component Body bezeichnet).
• Eine rechteckige Form, die von der Software automatisch aus einem Begrenzungsrechteck erstellt wurde.
• Eine geschlossene polygonale Form, die von der Software automatisch aus Designprimitiven erstellt wurde.

Sie können auch andere Eigenschaften für einen Body ändern, z. B. Höhen, Body-Projektion, Registrierungslayer sowie Farbe und Deckkraft. Beachten Sie, dass die Spalte Body State zeigt, dass vier Formen zur Erstellung von 3D-Body-Objekten verwendet werden.

Sobald die 3D-Bodies für die Komponente wie erforderlich definiert wurden, werden die Änderungen durch Klicken auf die Schaltfläche Close  übernommen.

Die Software kann 3D-Body-Objekte auf Basis der Form vorhandener Objekte erstellen.

Hinweise zur Verwendung dieses Dialogs:

• Der Erkennungsalgorithmus bietet entweder eine rechteckige Form, die aus dem Begrenzungsrechteck erstellt wird, oder eine polygonale Form, die dem Umriss der Form folgt, die durch den Umriss der Primitive gebildet wird (entlang der Mittellinie von Leiterzügen/Bögen nachgezeichnet, wenn deren Endpunkte zusammenfallen).
• Um einen 3D-Body aus einem vorhandenen Objekt zu erstellen, klicken Sie auf den blauen Text in der Spalte Body State.
• Overall Height ist standardmäßig auf den im Bereich Properties panel for the footprint definierten Height gesetzt.
• Für einen Komponentenpin, der durch die Leiterplatte nach unten geführt wird, setzen Sie Body Projection auf Bottom Side.
• Die 3D-Body-Objekte werden erstellt, wenn Sie im Dialog auf die Schaltfläche Close klicken. Wenn die Anzeige bereits auf den 3D-Modus eingestellt ist, müssen Sie sie möglicherweise aktualisieren (Tastenkürzel End), auf 2D und dann zurück auf 3D umschalten oder die Option Show 3D Bodies Off und On auf der Registerkarte View Options des Bereichs View Configurations panel umschalten, um die neuen Objekte zu sehen.
• Um die 3D-Bodies aller Komponenten in der aktiven PCB-Footprint-Bibliothek zu bearbeiten, die derzeit im PCB-Footprint-Editor geöffnet ist, wählen Sie den Befehl Tools » Manage 3D Bodies for Library in den Hauptmenüs.
• Um 3D-Bodies im PCB-Editor mit diesem Dialog zu bearbeiten, können Sie ihn über den Befehl Tools » Manage 3D Bodies for Components on Board in den Hauptmenüs aufrufen oder indem Sie mit der rechten Maustaste auf eine Komponente klicken und im Kontextmenü Component Actions » Manage 3D Bodies  auswählen.

• Wenn der Dialog über den Befehl Tools » Manage 3D Bodies for Components on Board  (im PCB-Editor) oder den Befehl Tools » Manage 3D Bodies for Library (PCB-Footprint-Editor) aufgerufen wird, ist oben im Dialog der Bereich Components verfügbar. Dieser Bereich listet jeden Komponenten-Footprint in der aktiven Bibliothek auf (im eigentlichen Design wäre dies eine Liste aller Komponenten auf der Leiterplatte). Für jeden Eintrag werden Designator (nur auf der Design-Seite verfügbar), Footprint-Name, Höhe und Informationen zur Quellbibliothek angezeigt.

  Außerdem ist eine zusätzliche Registerkarte Batch Update verfügbar. Diese Registerkarte bietet die Möglichkeit, 3D-Body-Objekte schnell gesammelt zu allen oder ausgewählten Komponenten hinzuzufügen. Sie können Suchkriterien zum Erkennen und Erstellen von 3D-Bodies sowie zum Definieren von 3D-Body-Eigenschaften festlegen. Nachdem Sie alle Optionen für den Stapelprozess wie gewünscht definiert haben, klicken Sie auf die Schaltfläche Execute Batch Update. Die Suche wird für jede in den Prozess einbezogene Komponente durchgeführt, und wenn eine 3D-Body-Form erkannt und erstellt wird, wird dieser Body der Komponente unter Verwendung der definierten Eigenschaftskriterien hinzugefügt. In diesem Modus werden Änderungen bei Ausführung der Stapelaktualisierung angewendet.

• Der Dialog ermöglicht es Ihnen, die 3D-Bodies für die Komponente zentral an einer Stelle zu verwalten, sodass es nicht mehr nötig ist, für jeden 3D-Body den Bereich Properties zu öffnen.

Erstellen aus ausgewählten Primitiven

Neben dem interaktiven Platzieren eines 3D-Körpers können diese auch aus einer Reihe vorhandener Leiterbahn-, Bogen- und Vollflächen-Objekte erstellt werden, die eine geschlossene Form definieren. Dies ist eine ausgezeichnete Wahl, wenn das Modell einfach ist. So definieren Sie einen 3D-Körper aus einer vorhandenen geschlossenen Form:

1. Wählen Sie alle Primitive aus, die die geschlossene Form bilden.
2. Klicken Sie auf Tools » Convert » Create 3D Body From selected primitives.

Der 3D-Körper wird aus der geschlossenen Begrenzung erstellt, die durch die Primitive auf dem Top Layer gebildet wird, unabhängig davon, auf welcher Lage sich die ausgewählten Leiterbahnen befinden. Das bedeutet, dass Sie die Form auf einer mechanischen Lage definieren können. Beachten Sie, dass die ursprünglich ausgewählten Primitive nach dem Erstellen der Region weiterhin vorhanden sind und ausgewählt bleiben. Die Begrenzung des 3D-Körpers folgt der Mittellinie der begrenzenden Leiterbahnobjekte und er ist nicht ausgewählt.

Da der Create 3D Body From selected primitives Algorithmus die Mittellinie der ausgewählten Objekte verwendet, müssen die End- und Startpunkte sich berührender Objekte exakt zusammenfallen (an derselben X-, Y-Position). Ist dies nicht der Fall, erscheint ein Confirm Dialog, der die Position angibt, an der der Algorithmus fehlgeschlagen ist, und außerdem die Möglichkeit bietet, den Algorithmus anzuweisen, stattdessen zu versuchen, den 3D-Körper anhand der Kanten der Objekte zu definieren. Solange sich die ausgewählten Objekte leicht überlappen, sollte diese Option einen 3D-Körper erzeugen, dessen Kante der Außenkante der ausgewählten Objekte folgt.

Grafische Bearbeitung

Die grafische Bearbeitungsmethode ermöglicht es Ihnen, ein platziertes 3D-Körperobjekt direkt im Designbereich auszuwählen und seine Größe, Form oder Position grafisch zu ändern.

Bei einem extrudierten 3D-Körper klicken Sie einmal auf das Objekt, um es auszuwählen; dadurch wird es in den Bearbeitungsmodus versetzt. Die Außenform des 3D-Körperobjekts wird durch eine Reihe von Kanten definiert: Jede Kante wird an jedem Ende durch einen Endscheitelpunkt dargestellt, angezeigt als ausgefülltes weißes Quadrat (A im Bild unten); und durch einen Mittelscheitelpunkt in der Mitte, angezeigt als hohles weißes Quadrat (B im Bild unten). Jeder Endscheitelpunkt stellt die Position dar, an der zwei Kanten zusammentreffen.

Für die Bearbeitung der Form stehen die Standardtechniken zur Bearbeitung polygonaler Formen zur Verfügung.

Beim Bearbeiten eines polygonalen Objekts stehen drei Bearbeitungsmodi zur Verfügung: Slide/Miter, Incurvate (Bogen) und Move. Der aktuelle Modus kann while dragging a vertex or an edge durch Drücken von Shift+Spacebar gewechselt werden, um durch die 3 Modi zu schalten.

• Slide/Miter – Klicken und halten Sie auf eine Kante oder einen Mittelscheitelpunkt, um diese Kante zu verschieben; klicken und halten Sie auf einen Endscheitelpunkt, um die Ecke auf Gehrung zu ziehen.
• Incurvate – Klicken und halten Sie auf eine Kante oder einen Mittelscheitelpunkt, um diese Kante zu krümmen; klicken und halten Sie auf einen Endscheitelpunkt, um die Ecke zu krümmen (Bogen-Gehrung).
• Move – Klicken und halten Sie auf eine Kante oder einen Mittelscheitelpunkt, um diese Kante in zwei Kanten aufzuteilen; klicken und halten Sie auf einen Endscheitelpunkt, um diese Ecke frei zu verschieben.

Während der Bearbeitung können Sie außerdem:

• Ctrl+click and hold an einer beliebigen Stelle entlang einer Kante fern von Bearbeitungsgriffen klicken, um einen neuen Scheitelpunkt einzufügen.
• Zum Entfernen eines Scheitelpunkts klicken und halten Sie auf den Scheitelpunkt und drücken dann die Taste Delete.
• Klicken Sie irgendwo auf den 3D-Körper, fern von Bearbeitungsgriffen, und ziehen Sie ihn dann, um ihn neu zu positionieren. Während des Ziehens kann der 3D-Körper gedreht oder gespiegelt werden:
  • Drücken Sie Spacebar, um den 3D-Körper gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, oder Shift+Spacebar für eine Drehung im Uhrzeigersinn. Die Größe von Rotation Step wird auf der Seite PCB Editor – General des Dialogs Preferences definiert.
  • Drücken Sie die Tasten X oder Y, um den 3D-Körper entlang der X-Achse bzw. Y-Achse zu spiegeln.

In STEP umwandeln

Ein ausgewähltes Extruded/Cylindrical/Spherical 3D Body-Objekt kann in ein STEP-Modell umgewandelt werden. Das STEP-Modell wird automatisch in die Designdatei eingebettet. Um ein freies 3D-Body-Objekt umzuwandeln, wählen Sie es im Designbereich aus, klicken Sie dann mit der rechten Maustaste und wählen Sie den Befehl Convert To STEP aus dem Kontextmenü. Der Befehl ist nicht verfügbar, wenn kein Objekt ausgewählt ist oder wenn mehr als ein Objekt ausgewählt ist. Sobald ein Objekt in STEP umgewandelt wurde, kann seine Größe im Designbereich nicht mehr geändert werden.

Wandeln Sie eine extrudierte Form in STEP um, wenn Sie sie um die X- oder Y-Achse drehen müssen.

Referenzpunkt eines extrudierten, kugelförmigen oder zylindrischen 3D-Körperobjekts

Ein extrudiertes, kugelförmiges oder zylindrisches 3D-Körperobjekt besitzt einen Referenzpunkt oder Ursprung.

• Für einen Zylinder und eine Kugel ist die Referenz der Mittelpunkt der kreisförmigen Form des Objekts in der X-Y-Ebene.
• Bei einem extrudierten Objekt wird die Referenz auf die Position ^X-length/₂, ^Y-length/₂ gesetzt, wenn von oben darauf geschaut wird.
• Es ist die Position dieses Referenzpunkts im Designbereich, die in den X/Y-Location im Bereich Properties angezeigt wird.

Extrudierte, kugelförmige und zylindrische 3D-Körperobjekte besitzen einen Referenzpunkt, wie in den Bildern gezeigt. Beachten Sie, dass die Linien des Referenzpunkts nicht lang sind und daher möglicherweise nicht außerhalb des Objekts sichtbar sind.

Einbinden einer Textur auf einem extrudierten 3D-Körper

Extrudierte Objekte können außerdem ein Bild enthalten, das auf die oberste Oberfläche gelegt wird – für eine realistischere Darstellung Ihrer Leiterplatte in der 3D-Ansicht. Wenn eine Texture File hinzugefügt wird, wird sie automatisch so gestreckt, dass sie die gesamte obere Oberfläche des 3D-Körpers bedeckt, wie im Bild unten gezeigt. Beachten Sie, dass die Texturdatei mit der Bibliotheks- oder Leiterplattendatei verknüpft ist.

Unterstützte Texturdateiformate sind: *.bmp; *.dds; *.dib; *.hdr; *.jpg; *.pfm; *.png; *.ppm; und *.tga.

Eine Textur oder ein Logo kann zu einem extrudierten 3D-Body-Objekt hinzugefügt werden.

Dies kann durch Ändern der Einstellungen für Center-Position, Size und Rotation im Modus 3D Body des Bereichs Properties angepasst werden.

Sie können außerdem die Position eines Texturobjekts, das einem ausgewählten extrudierten 3D-Modell zugeordnet ist, ändern, indem Sie den Befehl Tools » 3D Body Placement » Move Texture Location aus den Hauptmenüs wählen, wenn der Editor im 3D-Layout-Modus konfiguriert ist. Nach dem Starten des Befehls ändert sich der Cursor zu blauen Kegeln (als Zeichen für den 3D-Auswahlmodus), und Sie werden aufgefordert, einen extrudierten 3D-Körper auszuwählen, dem eine Textur zugeordnet ist. Positionieren Sie den Cursor über dem gewünschten 3D-Körper und klicken Sie oder drücken Sie Enter. Klicken Sie oder drücken Sie Enter ein zweites Mal, um die Textur an ihrer nächstgelegenen Ecke „aufzunehmen“. Verschieben Sie die Textur an die gewünschte Position und klicken Sie dann oder drücken Sie Enter, um die Platzierung auszuführen. Die üblichen zusätzlichen Aktionen für das Bewegen von Objekten (Spacebar/Shift+Spacebar zum Drehen, X oder Y zum Spiegeln, Pfeiltasten zum Verschieben der Textur in kleinen Schritten) können während der Bewegung ausgeführt werden, solange die Textur noch am Cursor hängt.

Alternativ können Sie die Textur in einem ausgewählten extrudierten 3D-Körper auch mit der Maus per Klicken und Ziehen verschieben.