Arbeiten mit extrudierten, kugelförmigen und zylindrischen 3D-Körpern

Obwohl das Platzieren generischer 3D-Modelle die empfohlene Methode zur Verwendung von 3D-Körperobjekten ist, da dies eine genaue und detaillierte Darstellung der Bauteile auf der Leiterplatte sowie präzisere 3D-Kollisionsprüfungen im PCB-Editor ermöglicht, können mit einem 3D-Körperobjekt auch extrudierte, kugelförmige und zylindrische 3D-Körper platziert werden. Es können drei Arten einfacher 3D-Körperobjekte platziert werden:

Platzieren extrudierter, kugelförmiger oder zylindrischer 3D-Körperobjekte

Direkte Platzierung

Extrudierte, kugelförmige und zylindrische 3D-Körperobjekte können sowohl im PCB-Editor als auch im PCB-Footprint-Editor auf folgende Weise platziert werden:

• Wählen Sie den Befehl Place » Extruded 3D Body in den Hauptmenüs.
• Suchen und verwenden Sie den Befehl „Extrudierter 3D-Körper“ () auf der Active Bar.

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

1. Nach dem Starten des Befehls wird der Cursor zu einem Fadenkreuz, und Sie befinden sich im standardmäßigen Platzierungsmodus für ein extrudiertes 3D-Körperobjekt.
2. Drücken Sie Tab, um die Platzierung anzuhalten und das Panel Properties im 3D-Körpermodus anzuzeigen. Die eingeblendete Pausenschaltfläche () erscheint im Designbereich und zeigt an, dass Sie auf die Felder des Panels Properties zugreifen können.
3. Geben Sie im Panel Properties im Feld Identifier einen Namen für den 3D-Körper ein. Dies ist optional. Die Kennung kann hilfreich sein, wenn mehrere 3D-Körper platziert werden, und kann bei Bedarf auch dazu verwendet werden, diesen 3D-Körper gezielt in einer Designregel anzusprechen.
4. Wählen Sie die erforderliche Board Side aus; in der Regel ist hier Top eingestellt. Im PCB-Bibliothekseditor wird der Footprint für die Oberseite der Leiterplatte erstellt. Bei Bedarf kann er während des PCB-Designprozesses auf die Unterseite gespiegelt werden.
5. Wählen Sie die mechanische Layer aus, auf der der 3D-Körper platziert werden soll. Mechanische Lagen vom Typ „Component“ sollten mit einer zweiten mechanischen Lage gepaart werden, damit beim Spiegeln des Bauteils von der Oberseite auf die Unterseite der Leiterplatte auch dessen mechanische Details, etwa der 3D-Körper, auf die zugeordnete mechanische Lage verschoben werden. Mechanische Lagen werden auf der Registerkarte Layers and Colors des Panels Ansichtskonfiguration gepaart. Weitere Informationen finden Sie auf der Dokumentationsseite des Panels.
6. Wählen Sie die 3D Model Type aus den verfügbaren Formen aus: Extruded, Cylinder oder Sphere.
7. Für jede Form muss vor der Platzierung eine Größe festgelegt werden. Je nach ausgewählter Form:
   • Extruded – definieren Sie Overall Height.
   • Cylinder – definieren Sie Height und Radius.
   • Sphere – definieren Sie Radius.
8. Klicken Sie im Bereich Display des Panels auf die Schaltfläche Color, um die Farbe festzulegen, und passen Sie Opacity nach Bedarf an.
9. Klicken Sie nach Abschluss der Bearbeitung auf die eingeblendete Pausenschaltfläche, um zum Designbereich zurückzukehren.
   • Wenn die Form Cylinder oder Sphere ist:
     1. Am Cursor wird beim Bewegen durch den Designbereich eine rechteckige Form angezeigt. Klicken Sie, um den 3D-Körper zu platzieren.
     2. Klicken Sie mit der rechten Maustaste oder drücken Sie Esc, um die Platzierung von 3D-Körperobjekten zu beenden.
   • Wenn die Form Extruded ist, ist der Cursor bereit, die polygonale Grundfläche des extrudierten 3D-Körpers zu definieren:
     1. Klicken Sie, um den ersten Eckpunkt festzulegen.
     2. Bewegen Sie den Cursor, um den zweiten Eckpunkt zu platzieren. Standardmäßig werden mit jedem Klick zwei Kanten mit einer benutzerdefinierten Eckenform dazwischen platziert. Weitere Informationen finden Sie unten im Abschnitt Platzierungsmodi für extrudierte 3D-Körper.
     3. Bewegen Sie die Maus weiter und klicken Sie, um weitere Eckpunkte zu platzieren.
     4. Klicken Sie nach dem Platzieren des letzten Eckpunkts mit der rechten Maustaste oder drücken Sie Esc, um den 3D-Körper zu schließen und die Platzierung abzuschließen. Sie müssen den 3D-Körper nicht manuell schließen, da die Software die Form automatisch vervollständigt, indem sie den Startpunkt mit dem zuletzt platzierten Punkt verbindet.

Platzierungsmodi für extrudierte 3D-Körper

Beim Platzieren eines extrudierten 3D-Körpers stehen fünf Eckenmodi zur Verfügung, von denen vier zusätzlich Untermodi für die Eckenrichtung bieten. Während der Platzierung:

• Drücken Sie Shift+Spacebar, um die fünf verfügbaren Eckenmodi nacheinander zu durchlaufen.
• Drücken Sie Spacebar, um zwischen den beiden Untermodi für die Eckenrichtung zu wechseln.
• Halten Sie in einem der beiden Bogen-Eckenmodi die Taste  oder  gedrückt, um den Bogen zu verkleinern oder zu vergrößern. Halten Sie dabei zusätzlich die Taste Shift gedrückt, um die Größenänderung des Bogens zu beschleunigen.
• Drücken Sie die Tastenkombination 1, um zwischen der Platzierung von zwei Kanten pro Klick und  einer Kante pro Klick zu wechseln. 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-Körperobjekt; beachten Sie den in der 2D- und 3D-Ansicht angezeigten Referenzpunkt.

Erstellen aus geschlossenen Formen

Um den Aufbau der Bauteilform aus 3D-Körpern zu beschleunigen, kann die Software eine Reihe extrudierter 3D-Körperobjekte anhand geschlossener Formen erstellen, die im Footprint erkannt werden. Diese Funktion kann hilfreich sein, wenn das Bauteil eine ungewöhnliche Form hat, die bereits durch die Formen im Bestückungsdruck des Footprints abgebildet wird. Sie können dem Footprint auch zusätzliche Objekte auf mechanischen Lagen hinzufügen und daraus weitere 3D-Körperobjekte erstellen, beispielsweise für die Anschlüsse.

Die folgenden Abbildungen zeigen den Footprint eines TO-92-Transistors. Die auf der Lage „Top Overlay“ gezeichnete Kontur wird verwendet, um den Transistorkörper auf dem ausgewählten 3D-Körper-Lagenpaar zu definieren (im Dialog als Registration Layer bezeichnet). Außerdem wurden auf einer mechanischen Lage drei kleine Quadrate erstellt (jedes Quadrat aus vier Linien), mit denen die Bauteilanschlüsse auf dem ausgewählten 3D-Körper-Lagenpaar definiert werden. Die Einstellungen sind in der folgenden Abbildung des Dialogs dargestellt.

Vorhandene Objekte im Footprint können zum Erstellen neuer 3D-Körperobjekte verwendet werden.

Um 3D-Körperobjekte 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. Darin können Sie sehen, welche 3D-Körper derzeit im Bauteil verwendet werden und welche nicht. Körper können dem Bauteil nach Bedarf hinzugefügt und/oder daraus entfernt werden. Es gibt drei unterschiedliche Arten von Körpern:

• Ein gezielt platzierter 3D-Körper (in seiner Beschreibung als Component Body bezeichnet).
• Eine rechteckige Form, die von der Software automatisch aus einem umschließenden Rechteck erstellt wird.
• Eine geschlossene polygonale Form, die von der Software automatisch aus Design-Primitiven erstellt wird.

Sie können auch weitere Eigenschaften eines Körpers ändern, etwa Höhen, Körperprojektion, Referenzlage sowie Farbe und Deckkraft. Beachten Sie, dass die Spalte Body State anzeigt, dass vier Formen zum Erstellen von 3D-Körperobjekten verwendet werden sollen.

Sobald die 3D-Körper für das Bauteil wie gewünscht definiert sind, werden die Änderungen durch Klicken auf die Schaltfläche Close übernommen.

Die Software kann 3D-Körperobjekte anhand der Form vorhandener Objekte erstellen.

Hinweise zur Verwendung dieses Dialogs:

• Der Erkennungsalgorithmus bietet entweder eine aus dem umschließenden Rechteck erzeugte rechteckige Form oder eine polygonale Form an, die der durch die Primitive gebildeten Kontur folgt (entlang der Mittellinie von Leiterbahnen/Kreisbögen, sofern deren Endpunkte zusammenfallen).
• Um einen 3D-Körper aus einem vorhandenen Objekt zu erstellen, klicken Sie auf den blauen Text in der Spalte Body State.
• Der Standardwert für Overall Height entspricht dem Wert für Height, der im Panel „Eigenschaften“ für den Footprint definiert ist.
• Bei einem Bauteilanschluss, der nach unten durch die Leiterplatte geführt wird, setzen Sie Body Projection auf Bottom Side.
• Die 3D-Körperobjekte 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), in den 2D-Modus und anschließend zurück in den 3D-Modus wechseln oder die Option Show 3D Bodies auf der Registerkarte View Options des Panels „Ansichtskonfigurationen“ zwischen Off und On umschalten, damit die neuen Objekte angezeigt werden.
• Um die 3D-Körper aller Bauteile in der aktiven, derzeit im PCB-Footprint-Editor geöffneten PCB-Footprint-Bibliothek zu bearbeiten, wählen Sie in den Hauptmenüs den Befehl Tools » Manage 3D Bodies for Library aus.
• Um 3D-Körper im PCB-Editor mit diesem Dialog zu bearbeiten, öffnen Sie ihn über den Befehl Tools » Manage 3D Bodies for Components on Board in den Hauptmenüs oder klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein Bauteil und wählen Sie Bauteilaktionen » 3D-Körper verwalten aus dem Kontextmenü.

• 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 (im PCB-Footprint-Editor) geöffnet wird, steht oben im Dialog der Bereich Components zur Verfügung. Dieser Bereich listet alle Bauteil-Footprints in der aktiven Bibliothek auf (im eigentlichen Design wäre dies eine Liste aller Bauteile auf der Leiterplatte). Für jeden Eintrag werden das Referenzkennzeichen (nur im Design verfügbar), der Footprint-Name, die Höhe und Informationen zur Quellbibliothek angezeigt.

  Außerdem steht eine zusätzliche Registerkarte Batch Update zur Verfügung. Über diese Registerkarte können Sie allen oder ausgewählten Bauteilen schnell in einem einzigen Vorgang 3D-Körperobjekte hinzufügen. Sie können Suchkriterien für das Erkennen und Erstellen von 3D-Körpern sowie Kriterien für deren Eigenschaften festlegen. Nachdem Sie alle Optionen für die Stapelverarbeitung wie gewünscht definiert haben, klicken Sie auf die Schaltfläche Execute Batch Update . Die Suche wird für jedes in den Vorgang einbezogene Bauteil durchgeführt. Wird dabei eine 3D-Körperform erkannt und erstellt, wird dieser Körper dem Bauteil mit den festgelegten Eigenschaften hinzugefügt. In diesem Modus werden Änderungen beim Ausführen der Stapelaktualisierung übernommen.

• Der Dialog ermöglicht es Ihnen, die 3D-Körper des Bauteils zentral zu verwalten, ohne für jeden 3D-Körper das Panel Properties öffnen zu müssen.

Erstellen aus ausgewählten Grundelementen

3D-Körper lassen sich nicht nur interaktiv platzieren, sondern auch aus einer Gruppe vorhandener Leiterbahn-, Kreisbogen- und Vollflächenobjekte erstellen, die eine geschlossene Form bilden. Dies ist eine ausgezeichnete Möglichkeit für einfache Modelle. So definieren Sie einen 3D-Körper aus einer vorhandenen geschlossenen Form:

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

Der 3D-Körper wird auf der obersten Lage aus der geschlossenen Begrenzung erstellt, die durch die Grundelemente gebildet wird, unabhängig davon, auf welcher Lage sich die ausgewählten Leiterbahnen befinden. Sie können die Form also auf einer mechanischen Lage definieren. Beachten Sie, dass die ursprünglich ausgewählten Grundelemente nach dem Erstellen der Fläche weiterhin vorhanden und ausgewählt sind. Die Begrenzung des 3D-Körpers folgt der Mittellinie der begrenzenden Leiterbahnobjekte. Der 3D-Körper selbst ist nicht ausgewählt.

Da der Algorithmus Create 3D Body From selected primitives die Mittellinie der ausgewählten Objekte verwendet, müssen die End- und Anfangspunkte sich berührender Objekte exakt übereinstimmen (dieselbe X-, Y-Position haben). Ist dies nicht der Fall, erscheint der Dialog Confirm, der die Stelle angibt, an der der Algorithmus fehlgeschlagen ist. Außerdem können Sie den Algorithmus anweisen, 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 erstellen, dessen Begrenzung der Außenkante der ausgewählten Objekte folgt.

Grafische Bearbeitung

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

Um einen extrudierten 3D-Körper zu bearbeiten, klicken Sie einmal auf das Objekt, um es auszuwählen und in den Bearbeitungsmodus zu versetzen. Die äußere Form des 3D-Körperobjekts wird durch eine Reihe von Kanten definiert: Jede Kante besitzt an beiden Enden einen Endpunkt, der als ausgefülltes weißes Quadrat dargestellt wird (A in der Abbildung unten), sowie einen Mittelpunkt, der als nicht ausgefülltes weißes Quadrat dargestellt wird (B in der Abbildung unten). Jeder Endpunkt kennzeichnet die Stelle, an der zwei Kanten aufeinandertreffen.

Zur Bearbeitung der Form stehen die üblichen Techniken zur Bearbeitung polygonaler Formen zur Verfügung.

Bei der Bearbeitung 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 geändert werden, um die drei Modi nacheinander zu durchlaufen.

• Slide/Miter – Klicken Sie auf eine Kante oder einen Mittelpunkt und halten Sie die Maustaste gedrückt, um die Kante zu verschieben. Klicken Sie auf einen Endpunkt und halten Sie die Maustaste gedrückt, um die Ecke abzuschrägen.
• Incurvate – Klicken Sie auf eine Kante oder einen Mittelpunkt und halten Sie die Maustaste gedrückt, um die Kante zu krümmen. Klicken Sie auf einen Endpunkt und halten Sie die Maustaste gedrückt, um die Ecke bogenförmig abzurunden.
• Move – Klicken Sie auf eine Kante oder einen Mittelpunkt und halten Sie die Maustaste gedrückt, um die Kante in zwei Kanten aufzuteilen. Klicken Sie auf einen Endpunkt und halten Sie die Maustaste gedrückt, um die Ecke frei zu verschieben.

Während der Bearbeitung können Sie außerdem:

• Ctrl+click and hold an einer beliebigen Stelle entlang einer Kante außerhalb der Bearbeitungsgriffe, um einen neuen Eckpunkt einzufügen.
• Um einen Eckpunkt zu entfernen, klicken Sie auf ihn und halten Sie die Maustaste gedrückt. Drücken Sie anschließend die Taste Delete.
• Klicken Sie auf eine beliebige Stelle des 3D-Körpers außerhalb der Bearbeitungsgriffe und ziehen Sie ihn anschließend an die gewünschte Position. 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, um ihn im Uhrzeigersinn zu drehen. Die Größe von Rotation Step wird auf der Seite PCB-Editor – Allgemein des Dialogs Preferences festgelegt.
  • Drücken Sie die Taste X oder Y, um den 3D-Körper entlang der X- bzw. Y-Achse zu spiegeln.

In STEP umwandeln

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

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 bzw. Ursprung.

• Bei einem Zylinder oder einer Kugel ist der Referenzpunkt der Mittelpunkt der kreisförmigen Kontur des Objekts in der X-Y-Ebene.
• Bei einem extrudierten Objekt liegt der Referenzpunkt, von oben betrachtet, an der Position ^X-Länge/₂, ^Y-Länge/₂.
• Die Position dieses Referenzpunkts im Designbereich wird in den X/Y-Location im Panel Properties angezeigt.

Extrudierte, kugelförmige und zylindrische 3D-Körperobjekte besitzen einen Referenzpunkt, wie in den Abbildungen gezeigt. Beachten Sie, dass die Linien des Referenzpunkts kurz sind und daher möglicherweise nicht über das Objekt hinausragen.

Eine Textur auf einem extrudierten 3D-Körper hinzufügen

Bei extrudierten Objekten kann außerdem ein Bild auf die oberste Fläche gelegt werden, damit Ihre Leiterplatte in der 3D-Ansicht realistischer wirkt. Wenn eine Texture File hinzugefügt wird, wird sie automatisch so gestreckt, dass sie die gesamte obere Fläche des 3D-Körpers abdeckt, wie in der Abbildung unten gezeigt. Beachten Sie, dass die Texturdatei mit der Bibliotheks- oder Leiterplattendatei verknüpft ist.

Folgende Texturdateiformate werden unterstützt: *.bmp; *.dds; *.dib; *.hdr; *.jpg; *.pfm; *.png; *.ppm; und *.tga.

Einem extrudierten 3D-Körperobjekt kann eine Textur oder ein Logo hinzugefügt werden.

Dies lässt sich anpassen, indem Sie die Position Center sowie die Einstellungen Size und Rotation im Modus 3D Body des Panels Properties ändern.

Sie können außerdem die Position einer Textur ändern, die einem ausgewählten extrudierten 3D-Modell zugeordnet ist, indem Sie den Befehl Tools » 3D Body Placement » Move Texture Location aus den Hauptmenüs wählen, wenn sich der Editor im 3D-Layout-Modus befindet. Nach dem Aufrufen des Befehls nimmt der Cursor die Form blauer Kegel an (zur Kennzeichnung des 3D-Auswahlmodus), und Sie werden aufgefordert, einen extrudierten 3D-Körper mit einer zugeordneten Textur auszuwählen. 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 oder drücken Sie Enter, um sie zu platzieren. Die üblichen zusätzlichen Aktionen zum Verschieben von Objekten (Spacebar/Shift+Spacebar zum Drehen, X oder Y zum Spiegeln und die Pfeiltasten zum schrittweisen Verschieben der Textur) können während des Verschiebens ausgeführt werden, solange die Textur noch am Cursor hängt.

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