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CAD支援ソフト探索
三次元CADの評価とプリント基板設計CADへの応用
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3DVIA COMPOSER V6R2011
大手企業内ではきっとこのソフトウェアを使って3DCADからの情報を使って
説明書やメンテナンス資料や各種ドキュメントを作成していることでしょう。

中小企業には高額な価格設定なのでうちの周りからは情報が伝わってきません。
しかし、Youtubeには色々な動画が上がっていて使い方がより良くわかります。

残念なのは解像度が悪いのでどのコマンドを使っているかを知るには何度も見返す必要ありです。

また、どのバージョンからなのかは不明ですが、少なくともSolidworks2010からは
直接「3DVIA COMPOSER V6R2011」に対応するファイルを生成できるようです。
上手くいかない場合も3DXML形式で出力すれば上手く読み込んでくれます。


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Keyshot2
CADではSolidWorksデータばかりで、もっぱら「PhotoView 360」でレンダリングしていました。
「Keyshot2」というレンダリングソフトウェアがあるのを知り早速、試用してみました。

最新のKeyshot2.2からなのかどうかは不明ですがSolidWorks2011とそれ以前のバージョンの
入力が可能です。
(他にも「AutoDesk Inventor」や「CATIA V5」のCADファイルも扱えるようです。)
表面の色が違って認識される場合がありますが元データを「SolidWorks」側でしっかりチェックまたは
修正しておけばいいのでしょう。

レンダリング時間はうちで試したPC(i7-860)では「PhotoView 360」とは互角ぐらいでした。
うちは背景は地味に薄い青色にしているのでPNGファイル形式で後から合成しています。
「Keyshot2」ではPNGファイルでの保存はないようですが最初にjpg背景を作成しておけば
問題はなさそうです。

プレミアムではない「SolidWorks」と組み合わせるという手法もありそうです。

三次元CADの記事の画像
年末前後に記事にした「3D化の具体的な手順」を
画像が多いので書類風の画像(3ページ分)にしてみました。
PAGE1PAGE2PAGE3

文章にするよりはスマートな筈です。
再クリックすると大きな画面になります。


SOLIDWORKS DATA アップロード
SOLIDWORKSで使っている基板上の部品データをこちらのサイトにアップロードしておきました。
ゲストの場合は指定の英数字を入力し
十数秒待って表示されるDLボタンを押して保存します。

SOLIDWORKSのデータ形式は互換性を考えて、うちで一番古いSOLIDWORKS2008で
作成してあります。

リレーやIC類(2列)は1番ピンを基準にしてあり、他はセンター割り振りのものが殆どです。
コネクタで2列のものはどちらかの列を基準にしている場合があります。
長年流用している基板設計CADの部品の基準点との兼ね合いなので
その点はご容赦ください。

LED類だけはダッソシステムのSOLIDWORKSサイトに登録されていた海外のものを
修正したものもありますが、それ以外はうちのオリジナルです。

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「SolidWorks」からの3DPDF形式ファイルの直接出力
ファイル保存時にPDF出力が可能なのは知っていましたが3DPDFも出力できるのは知りませんでした。
(SolidWorks2008-2010のどれもがこの機能を搭載)
ACROBAT 8-Xを所有していない方には便利な機能です。

ただ、通常のPDF保存の時にチェックを入れるだけで光源設定などのオプションはありません。
そのため、出力したファイルでは光源の種類やアウトラインなどの表現方法の選択画面がなく
やや残念です。


STEP形式とParasolid形式
SOLIDWORKS2010からU3D形式に続いて、上記2つの形式でも保存し
ACROBAT9にて3DPDF(ソリッドアウトライン)を生成するテストをしてみました。

STEP形式ではU3Dよりも3DPDFにした場合はファイルサイズがほぼ同じなのに動作は軽い感じがします。
ただ、コンデンサ(セラミック)などの曲線が多い部品ではその3DPDFを拡大してみると
アウトラインの部分に細かいしわのようなモノが出ています。

Parasolid形式ではSTEP形式よりも更に3DPDFの操作時には軽い感じがします。
ファイルサイズも6割減しています。
アウトラインもSOLIDWORKSファイル形式がら生成したものと差は確認できませんでした。
ただ、STEP形式、Parasolid形式どちらでもいえることですがLEDなどの透過率が50%程度で部品作成した
半透明のものは透過率0%となって他の部品と同じ雰囲気になってしまいました。
U3D形式では透過率もそのまま再現してくれるので厳密な表現が必要な場合はこのファイル形式も重要です。

結論としては
通常は手軽なParasolid形式で、基板上に半透明の部品が存在していてそれも再現したい場合は
3DPDFのファイルサイズが大きくなることを覚悟しU3D形式を利用することにします。
SOLIDWORKS2010 ---> Parasolid形式 ---> 3DPDF(ACROBAT9)

これは基板上の部品配置を表現する場合で、金型などの厳密な場合は適宜
実験をして中間ファイルとしてどれが良いかをご判断ください。

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3DPDF化の中間ファイルとしてのU3D
今まで3DPDFはずっと
SOLIDWORKS2009(内部のCIRCUITWORKSを主に使用) ---> *.SLDASM ---> ACROBAT3D 9Pro Ex
という組み合わせで作っていました。

ところが「ACROBAT Xシリーズ」では以前にもふれたように
SOLIDWORKS(2009/2010のどちらでも)のアセンブリーファイル*.SLDASMを
読み込んでくれなくなりました。

そこでSOLIDWORKS2010のアセンブリーファイルをU3D形式で保存し
ACROBAT3D 9Pro Exでそのファイルを読み込んで3DPDF化しています。
(「ACROBAT X Pro」でも可能ですが背景やライティングなど読み込みの設定方法が変わったようです。)

要約すると
SOLIDWORKS2010 ---> U3Dファイル形式 ---> ACROBAT3D 9Pro Ex(またはACROBAT X Pro)

以前の3DPDFとの違いは
ファイルが少し重くなることと部品のツリー構造がやや多めになることでしょう。
この実験で見た限りでは中間ファイルとしてのU3Dは使えそうです。

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基板設計現場での3DCADの導入
今まで二次元で済んでいる基板設計の現場に、どうして三次元CADを導入するのかという質問が
技術の現場から一番多いように感じます。

回路設計者や基板設計者は頭の中に三次元のイメージが作れるから
そういう意見があるのだと思います。
しかし、大幅な変更や部品移動が起こると、どうしても見逃しミスが発生してしまいます。
そういった点、検討図が簡単に生成できる三次元CADではミスは少ないでしょう。
部品や内容の変更は三次元CADではそれぞれが連動し処理するので自動でその変更を反映してくれます。

機構設計を担当されている方は検討図を大事にされるので三次元CADの導入には積極的ですが
逆に決定権がない場合が多いように感じます。

欠点は、新規部品を基板設計CAD用に部品発行しますが、同時に三次元CADソフトウェアでも
(同じ名前で)部品作りが必要な点です。
しかし、慣れると三次元CADでの部品作りも5-10分程度なのでそれほど負担ではないでしょう。
(ICや定番のチップ部品では形状が一緒の場合が多く別名コピーで対応可能です。)

逆に、別々のCADで一つの部品の形状を発行登録するので部品ピッチや穴径は両方のCADで同じように
ずれない限り、ミスが発見できるという利点があります。

同業者の方でも、質問のある方はメールなどで対応可能ですので
お気軽にご相談ください。


3DPDFファイルの見本
前の記事で使用したテスト用の3DPDFのファイルは1.5Mbぐらいです。
ブログではアップできないサイズなのでMEGAUPLOADにアップロードしておきました。

DLの仕方
ビジターの場合は(ランダムに)指定される英数字を入力して15秒程度待ち
DLボタンが有効になったらそれを押して、DLする場所またはフォルダを指定します。
ZIPファイルなので解凍しPDFに戻します。

3DPDFはアクロバットリーダー8.1以上で閲覧してください。(こちらからDL可能です。)
最初に画面のどこかを(ダミー)クリックしてください。
その後は左クリックでのドラッグで回転、右クリックでのドラッグでズームインアウト
左、右クリックを同時にしドラッグするとパーン(スライド)します。(←これは知らない人が多いでしょう。)


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3D化のメリット
私の経験では回路設計者の二人に一人ぐらいの確率で基板設計時の3D化には否定的な人が
いらっしゃいます。

そこで利点を書いてみます。
1.設計ミス防止
基板設計CADと別途3DCADとで新規部品発行するので部品発行のミスが防げる。
両方のCADで別工程で部品作成するので両方で作成ミスしない限り
かなりの確率で部品の形状以外に、リード間隔や穴径のミスが防げます。

例えば、ディスクリート部品の場合は、正常であれば基板のパッドの中心の穴から部品のリード線が
出てきますが、ピッチをミスすれば穴の中心ではないところからリード線が出てしまいます。
リード線が太い場合は、ズームインすれば穴より広くなってマージンとしての隙間が見えないことが
確認できます。
リードの断面が長方形で蛇行している場合は嵌めあいもそのイメージである程度はチェック可能です。

2.ラフレイアウトでの検討
自動化されている部分が多いので基板設計のラフレイアウト時にこれらの処理をすれば
設計途中での検討が十分に行われます。

3.出来上がりが想像可能
単独基板では頭の中でイメージできますが、複数の基板や機構部品が多い場合は問題点や
その使い勝手まで基板設計時にイメージすることが可能です。
つまり、基板製造業者から基板がきて部品実装した時点で初めて問題となるものが
机上ですでに確認することが可能です。

4.検討図作成が可能
使用した3DCADでの3Dアセンブリーファイルなので再利用が可能です。
3DPDF化や三角法で作図した検討図も慣れれば数分で作成可能で修正は連動しているので
一瞬です。
テクニカルイラストへの利用も可能です。
最悪でもDXFでのデータ再利用もできるので2Dでの実装図面の作成も無理なくできます。

欠点

新規部品が多い場合は3DCADでの部品作成が面倒です。
3DCADでは自動更新の都合で、3D部品のディレクトリ構造をある程度は
一定にしておく必要があり管理が面倒です。


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「Adobe Acrobat X Pro」試用
3DCADからのインポートに関してはサポートファイルとしては
残念なことにU3D形式しか選択肢が無くなったようです。
変換画面はオン/オフが選択可能でオンでは今までとは少し違って簡素な画面です。

これだと他に上位バージョンがあるのかと勘違いしてしまいそうですが、他とアップリング販売は
あっても機能としてはこれが最上位です。
3DCADのバージョンアップによる対応が大変なのでU3D形式だけになったのでしょうか。
調べたらTETRA4Dという「3D PDF Converter」が存在しているようです。
これでそのあたりの問題を吸収してくれと言わんばかりです。

右クリックしたメニューも減っているのでデータ変換もままなりません。
3DPDFに関してはバージョンアップするに従って機能低下しているように感じます。
これだとVER.9で止めて置くのが得策のようです。


U3D形式の3DCADデータをイラスト化
以前に紹介した「3DVIA Composer」では
U3D形式の3DCADファイルからテクニカルイラスト化が可能です。

Corel DESIGNER Technical Suite X4」の説明では3DCADデータからイラスト化が可能だと
以前から知っていたので興味がありました。

それから暫く経った最近、
「Corel DESIGNER Technical Suite X5」の試用版を試してみました。

通常の画面はイラストレータのような感じです。
3Dデータのインポート画面では「Deep Exploration 6CE」が起動します。
ここでも「3DVIA Composer」と一緒でソリッドワークス2009のデータが読めなかったので
仮にアクロバット9経由でU3D形式にしたらインポート可能でした。

この「Deep Exploration 6CE」での画面はアクロバット9と似たマウス動作で
親和性があります。
光源の種類もよく似ていて、この技術をどちらかが利用しているのではないかと感じるぐらいです。

視点を設定するなどして「Send to」で
「Deep Exploration 6CE」のデータが本体の「Corel DESIGNER Technical Suite X5」へ移動します。

結論としては
「3DVIA Composer」+「イラストレータ」でテクニカルイラストを描くか
「Corel DESIGNER Technical Suite X5」ですべて処理するかの
2つの選択肢があるということになるでしょう。

初期は高価だったけど拡張機能も多かった「アクロバット8」が使いやすかったともいえますが。

3D XML part.2
以前、少し触れた「3DXML」ですが
書式を提唱したCATIAでも読めると言う利点やSOLIDWORKS2010など新しいバージョンで
作成したファイルでも原稿のアクロバットで3DPDF化が可能という利点があります。

欠点は生成した3DPDFが通常より大きなファイルサイズになる点と
ひとつの部品がいくつか2点ぐらいになってしまう点です。
何故か色も少し暗めになってしまうようです。

3DCADはバージョンで互換性がない場合が多いので混乱はしますけれど
こういったファイル形式が存在してくれることがありがたいです。

SOLIDWORKSと3DPDF
Solidworks2010のデータ(うちではCircuitWorksで生成したものが殆ど)は
アクロバット3Dが最新の9.3.3にまでバージョンアップしても
いまだに変換途中でエラーとなります。

Solidworks2009では大丈夫ではありますが、そろそろアドビ社側が対応してくれないと
3DPDFでのデータやり取りする場合に困ってしまいます。

WINDOWS7とSolidworks2009との相性も良くないようで(Solidworks2010なら大丈夫)
Vistaでの使用だと問題ありませんでした。
三者の絡みがあるとユーザーとしてはとても辛い環境です。



プロフィール

SOPHIL

Author:SOPHIL
神奈川県でプリント基板のパターン設計業務をしています。
使用CADはP-CAD2002/2006、三次元CAD/SOLIDWORKSで実装部品を立体化
3DCAD、CG、グラフィックソフトを利用し
パターン設計ソフトの更なる使い勝手の改善にトライ。

メール

質問や仕事などのメール送付は下記アドレスまで お願い致します。

sophil@mug.biglobe.ne.jp

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