KiCad生成PCB .step格式3D机械CAD文件的方法

在实际工作中,电子工程师除了要负责电路的设计和测试、电路板的绘制以外,还需要和机械工程师密切配合,对产品的结构设计提供必要的帮助。机械工程师通常会希望电子工程师提供PCB电路板的机械文件,一般通常是.step格式的3D CAD文件。KiCad本身并不能导出.step文件,但凭借着强大的开源优势,我们可以利用FreeCADr软件读取KiCad的PCB设计,进而导出包含全部元器件的.step文件。

需要的工具:

  1. KiCad 4.0.1及以上版本
  2. FreeCAD软件,按这里下载
  3. FreeCAD上的KiCad StepUp插件,按这里下载

本教程假定Windows或者MacOS平台上的KiCad 4.0.1及以上的版本已经安装在了你的电脑上。

第一步 下载安装FreeCAD

在上面的链接里下载适合你的操作平台的FreeCAD。安装路径随意。安装完成即可。

第二步 下载安装StepUp Macro

在上面的链接里下载kicad StepUp。下载完成后解压得到一个demo文件夹。打开文件夹,找到kicadStepUpMod文件夹,将文件夹整体复制到

Mac系统:/Users/你的用户名/Library/Preferences/FreeCAD/Macro

Windows系统:C:/Users/你的用户名/AppData/Roaming/FreeCAD/Macro

复制完成后,打开FreeCAD。在上方工具栏中点击 宏(Macro) —> 宏…,在弹出的执行宏窗口中,会出现kicad-StepUp-tools.FCMacro的宏文件,如图所示。如果没有出现,确认下方macros location中的文件路径是正确的。

第三步 使用StepUp,首次导入PCB文件

执行宏窗口中点击鼠标左键选中kicad-StepUp-tools.FCMacro,点击右侧的执行按钮,出现kicad StepUp tools宏命令窗口,如下图所示:

点击上图中高亮的 Load kicad board .kicad-pcb, 在路径中选择我们已经设计完毕的PCB文件,点击开启。FreeCad会开始加载电路板的3D机械设计CAD文件。在加载3D模型的时候,常常会报错“missing module(s)”,如下图所示。

这是因为FreeCAD利用StepUp宏加载元器件的3D模型时,是在KiCad的3D模型库中按Footprint名称来寻找对应的.step文件的。但KiCad对元器件3D模型的支援并没有很全面。对于常见的元器件,比如常见的电阻电容,KiCad可以同时提供.wrl和.step两种格式的3D模型。而有些元器件的3D模型只有.wrl格式,甚至连.wrl格式都没有。在这种情况下就需要我们在网上寻找对应的.step格式的3D模型,并把它们添加到正确的文件夹里。

第四步 复制3D模型文件到指定文件夹

首先记下哪些元器件缺少.step格式的3D模型。通常元器件的供应商都会在官网提供自己产品的3D文件,你可以去官网下载KiCad缺失的.step文件。或者,在3DContentCentral里搜索你需要的模型,下载到你的电脑上。

把3D模型下载到电脑后,把它的名称修改为FreeCAD提示缺失的文件名,如上图中的SOIC-8-N.step后把该文件复制到KiCad的3D模型文件夹packages3d中。

Mac系统:/Library/Application Support/kicad/packages3d

Windows系统:C:\Program Files\KiCad\share\kicad\modules\packages3d\

如果FreeCAD提示你缺失的文件在packages3d文件的子文件夹中,要把下载更名后的.step文件放进子文件夹中。

另外,如果在KiCad的Pcbnew中,元器件所指定的3D模型不在KiCad自带的3D模型库而在你自己指定的文件夹中,你可以修改ksu-config.ini文件中的prefix3D路径为你指定的文件夹。ksu-config.ini的位置

Mac系统:/Users/你的用户名

Windows系统:C:\Users\你的用户名

第五步 使用StepUp,再次导入PCB文件

返回到FreeCAD,将刚才打开的kicad文件不保存关闭后,重新使用StepUp宏,打开PCB文件。这一次应当不会再报错3D模型缺失。如果仍旧提醒3D文件缺失,需要再次确认你已经把缺失的.step格式3D模型文件放在了正确的位置。

FreeCAD加载完成PCB的3D模型以后,如果有的元器件3D模型的大小和位置不够准确,可以在左侧组合浏览器的Step_Models里选择对应的模型后使用kicad stepup tools调整模型的位置、方向和大小。

所有元件的3D模型都正确放置在PCB上后保存FreeCAD文件。FreeCAD会在PCB设计文件的位置生成一个.step文件,这就是我们需要的3D机械CAD文件了。

 

《KiCad生成PCB .step格式3D机械CAD文件的方法》有一个想法

  1. FreeCAD汇出所有设定
    FreeCAD的所有设定,都放在FreeCAD资料夹里。

    C:\Users←使用者。\a←安装作业系统的时候,输入的名称。\AppData←档案总管〜『隐藏的项目』要开启,才会显示AppData资料夹。\Roaming\FreeCAD

    备份FreeCAD资料夹,重新安装的时候,再把FreeCAD资料夹,放到原来的地方。

    注:要清除所有设定,就把FreeCAD资料夹删掉,在开启程序,就会在建立新的FreeCAD资料夹。

    FreeCAD汇出自己做的工具栏跟宏
    共同路径
    C:\Users←使用者。\a←安装作业系统的时候,输入的名称。\AppData←档案总管〜『隐藏的项目』要开启,才会显示AppData资料夹。\Roaming\FreeCAD\下面请接分支路径。

    分支路径
    \FreeCAD\user.cfg←自己做的『工具栏』,都放在这里。

    \FreeCAD\Macro←自己做的『宏』,都放在这里。

    备份档案跟资料夹,重新安装的时候,再把档案跟资料夹,放到原来的地方。

    用截图记录设定
    在没有办法汇出设定的情况下,用截图记录设定,就是最好的方法。

    例如:桌面位置、工具栏位置、等等…。

    用截图记录设定,重新安装的时候,马上就还原了。

    手机也是一样。

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