Platine in 3D

So gehts mit EAGLE

Nach dem Platzieren der Bauelemente und Routen der Leiterbahnen ist es reizvoll, noch vor dem ersten Prototypen die neue Platine als dreidimensionale Grafik zu betrachten und mit der Maus drehen zu können.

Eine 3D-Lösung für EAGLE stammt nicht -wie erwartet - von den Entwicklern, sondern von Matthias Weißer. Ihn veranlasste eine entsprechende Anfrage in einer Usegroup, über das 3D-Problem nachzudenken. Weil er als Kenner einiger Programmiersprachen gern mit POV-Ray experimentierte - einer Software zur Erzeugung künstlicher, dreidimensionaler Bilder - und ihm dessen Befehlsstruktur inzwischen geläufig war, fiel der Entschluss, sich dieses Freeware-Programm für seine Zwecke nutzbar zu machen. Das Prinzip: Die zweidimensionalen Daten der Eagle-Platine (*.brd) werden gelesen, um die dritte Dimension erweitert, daraus eine POV-Ray-konforme Befehlsdatei generiert und diese schließlich abgespeichert. POV-Ray berechnet daraus das 3D-Bild der Platine.

Abb.: Setup - erster Dialog

Eagle3D: Die Installation ist in mehreren Sprachen möglich.

Abb.: Setup - 2. Dialog

Als Installationsort für Eagle3D wählt man das EAGLE-ULP-Verzeichnis.

Installation

Eagle3D kommt als zu installierendes Programm daher, ebenso wie POV-Ray. Beide Installationen sind schnell auf dem PC durchgeführt, EAGLE selbst sollte zuvor installiert sein. Installationsort für Eagle3D ist das ULP-Verzeichnis des bestehenden Eagle-Programms (eagle4.xx\ULP) vorgeschrieben. Darin wird während der Installation ein neuer Ordner „Eagle3D“ angelegt. Nicht in der Installationsdatei enthalten ist eine Grafikbibliothek mit den Abbildungen aller Bauelemente. Zunächst muss im Verzeichnis „Eagle3D“ der neue Ordner „img“ angelegt werden. Der Inhalt aus dem Verzeichnis „lib“ wird anschließend darin hineinkopiert. Der Ort der Installation für POV-Ray ist beliebig, kann z.B. als Unterverzeichnis von Eagle3d erfolgen.

Damit ergeben sich folgende Verzeichnisse:

- eagle4.xx\ulp\Eagle3d
- eagle4.xx\ulp\Eagle3d\examples
- eagle4.xx\ulp\Eagle3d\img
- eagle4.xx\ulp\Eagle3d\povray

Folgende Schritte sind bis zur 3D-Ansicht der Platine durchzuführen:

- In EAGLE die BRD-Datei laden
- Im Menü Datei das ULP „3d41.ulp“ (ab EAGLE 4.1x) ausführen
- in den folgenden Dialogen einige Einstellungen vornehmen
- POV-Ray starten
- in POV-Ray die zuvor erzeugte Datei xxx.pov laden
- auf den Button „Run“ klicken
- 3D-Ansicht der Platine genießen

En detail

Doch gehen wir Schritt für Schritt vor. EAGLE besitzt eine C-ähnliche Programmiersprache zur Automatisierung wiederkehrender Abläufe, die User Language (UL) und ULP bezeichnet ein User Language Program (ULP). Matthias Weißer bedient sich dieser Sprache, um die Informationen der Platine zu lesen und eine POV-Datei zu generieren.

EAGLE 4.1x: Die User Language in EAGLE ähnelt sehr der Sprache C. Hier ein Auszug aus „3d41.ulp“ von Matthias Weißer.

Dabei sollen möglichst alle Bauelemente übernommen und als 3D angezeigt werden. Das ich jedoch nicht immer möglich, insbesondere dann, wenn der EAGLE-Anwender eigene Bauelemente generiert hat und dazu natürlich keine 3D-Definitionen existieren. Zwei Auswege sind möglich: Das Erstellen eines 3D-Modells zu jeden selbst generierten Bauelement oder der Ersatz der Bauteile durch ähnliche, für die ein 3D-Modell existiert. Die erste Variante bedient sich POV-Ray zur Erzeugung des Modells, der Autor von Eagle3D geht darauf in der Dokumentation ein. Oftmals reicht es aus, ein Bauelement für die 3D-Ansicht durch ein ähnliches zu ersetzen. Das ist beispielsweise bei Klemmen der Fall, sofern das Rastermaß stimmt.

Ist in EAGLE die Platine geladen, startet man im Menü „Datei/ULP ausführen“, wählt man bei der Versionen ab EAGLE 4.1 die Datei „3d41.ulp“, bei Version 4.0 „3d40.ulp“ aus. Das Programm startet und das Konfigurationsmenü erscheint auf dem Bildschirm. Hier sind zwar diverse Einstellungen möglich, welche die Umwandlung beeinflusst. Für einen ersten Test sollten die sinnvollen Voreinstellungen unverändert bleiben. Nach einem Klick auf „POV-Datei schreiben“ wird die POV-Datei im genannten Verzeichnis abgelegt.

Nun wird POV-Ray gestartet und über die Funktion „Open“ die POV-Datei eingelesen und angezeigt. Es ist nichts anderes als eine simple Textdatei mit Definitionen und Befehlen in der Grafikbeschreibungssprache, die POV-Ray versteht. Mit einem Klick auf „Run“ in der Funktionsleiste startet die Darstellung der 3D-Ansicht, das Bild wird zeilenweise aufgebaut.

Optimierungen

Sicherlich wird das eine oder andere Bauteil auf der Platine fehlen. Anstatt aufwändig zur Definition eines 3D-Models zu greifen, führt der einfachere Weg über die Bauteilsubstitution. Dazu setzt man im Konfigurationsdialog unter „Allgemein“ ein Häkchen bei „Manuelle Zuordnung von Bauteilen“. Wird ein Bauelement erkannt, dass Eagle3D nicht zuordnen kann, fragt es mit dem Dialog „Eagle Bauteile zuordnen“ nach Ersatz. Unterhalb der Titelzeile sind unscheinbar grau unterlegt die Informationen zum Bauteil gelistet. Darunter sind dreispaltig die bekannten Bauelemente gelistet und jede Spalte mit einer darunter angeordneten eigenen Suchfunktion ausgestattet. Wird in der Liste ein elektronisches Bauelement markiert, kann es der Anwender anhand des Buttons „Bild anzeigen“ visuell auf Korrektheit prüfen.


Eagle3D: Während der manuellen Auswahl von Bauelementen aus der Liste erleichtert die Ansicht des gewählten Ersatzbauelementes die Zuordnung.


Eagle3D: DIL-ICs können wahlweise gesockelt werden.


Eagle3D: Auch LEDS wird die korrekte Farbe zugeordnet.


Eagle3D: Einige Logo bekannter Hersteller zieren Ics.


Eagle3D: Wie hätten Sie es gern? Einstellungen für Jumper.


Eagle3D: Einstellungen zur Platine


Eagle3D: Im Konfigurationsmenü sind diverse Einstellungen möglich, welche die Umwandlung in die 3D-Ansicht beeinflussen. Hier entscheidet sich, welche Elemente der Platine in der Darstellung erscheinen sollen und wohin die POV-Datei geschrieben wird.


Eagle3D: Die Farbeinstellungen sind für professionell hergestellt Leiterplatten sinnvoll vorbelegt.


Eagle3D: In den Einstellungen zur Kameraposition definiert man den Kamerablick auf die Platine. Der Öffnungswinkel legt fest, ob die Platine komplett oder teilweise auf das Bild passt. Einige Einstellungen wie der Kamerawinkel sind später noch in der erzeugten POV-Datei experimentell veränderbar.


Eagle3D: Konfiguration zum Licht, Register 1. Insgesamt vier Lichtquellen garantieren eine gute Ausleuchtung.

Eagle3D: Einstellungen der „Leuchten“ drei und vier.

So sieht beispielsweise die Definition des TO220-Gehäuses für POV-Ray aus.

Fazit

Eagle3D erzeugt realistische 3D-Darstellungen aus den Daten der Eagle-Platine und wandelt dazu mit einem ULP eine EAGLE-Leiterplatte in eine POV-Datei um, die der Freeware-Renderer POV-Ray in eine fotorealistische Grafik umsetzen kann. Zahlreiche Parameter bieten Platz zum Experimentieren.

Wer sich für POV-Ray interessiert: Das Programm enthält eine prima englische Hilfe und bringt eine ganze Reihe interessanter Beispiele mit, die im Verzeichnis „scenes“ des POV-RAV-Installationsverzeichnisses angelegt sind. Eine funktionsfähige Eagle Demoversion ist unter cadsoft.de zu laden, für Eagle3D und POV-RAY eine Suchmaschine bemühen.

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Copyright Michael Wöste