4.8 HFSS中的坐標(biāo)系

    除了幾何變換操作和布爾操作之外，在 HFSS 中能夠熟練創(chuàng)建和使用局部坐標(biāo)系（Local Coordinate System）也會給創(chuàng)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)的物體模型提供很大的靈活性。HFSS 中有3 種類型的坐標(biāo)系統(tǒng)：全局坐標(biāo)系（Global Coordinate System）、相對坐標(biāo)系（Relative Coordinate System） 和面坐標(biāo)系（Face Coordinate System）。
    全局坐標(biāo)系：系統(tǒng)默認(rèn)的固定坐標(biāo)系。
    相對坐標(biāo)系：用戶基于當(dāng)前工作坐標(biāo)系（可以是全局坐標(biāo)系或者是已定義局部坐標(biāo)系） 平移一定距離或者旋轉(zhuǎn)一定角度而定義的局部坐標(biāo)系，有偏移（Offset）、旋轉(zhuǎn)（Rotate）以 及既偏移又旋轉(zhuǎn)（Both）3 種定義方式。
    面坐標(biāo)系：用戶定義在物體表面上的局部坐標(biāo)系；當(dāng)基準(zhǔn)物體表面位置改變后，基于該 面坐標(biāo)系創(chuàng)建的所有物體都將隨之更新。
    系統(tǒng)默認(rèn)的全局坐標(biāo)系和用戶定義的相對坐標(biāo)系或面坐標(biāo)系都顯示在三維模型窗口 左側(cè)的操作歷史樹中。展開操作歷史樹的 Coordinate Systems，即可顯示出當(dāng)前設(shè)計中定義的所有的坐標(biāo)系名稱；單擊坐標(biāo)系名稱可以設(shè)置該坐標(biāo)系為當(dāng)前工作坐標(biāo)系（Working Coordinate System），在操作歷史樹中當(dāng)前工作坐標(biāo)系左下側(cè)有個紅色的“w”標(biāo)識，如圖 4.40 所示。

圖4.40  操作歷史樹中的坐標(biāo)系

    前面章節(jié)中關(guān)于創(chuàng)建物體模型的講解都是基于全局坐標(biāo)系的，下面我們來講解如何定義 并使用相對坐標(biāo)系和面坐標(biāo)系這兩種局部坐標(biāo)系。

    4.8.1 相對坐標(biāo)系

    相對坐標(biāo)系是用戶基于當(dāng)前工作坐標(biāo)系偏移一定距離或者旋轉(zhuǎn)一定角度后定義的 新的局部坐標(biāo)系，有偏移（Offset）、旋轉(zhuǎn)（Rotate）和既偏移又旋轉(zhuǎn)（Both）3 種定義方式。其中，偏移方式是指新定義的局部坐標(biāo)系相對于工作坐標(biāo)系在三維空間中平移了一定的距離；旋轉(zhuǎn)方式是指新定義的局部坐標(biāo)系相對于工作坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)了一定的角度（二者的坐標(biāo)原點在同一位置）；既偏移又旋轉(zhuǎn)方式是指新定義的局部坐標(biāo)系相對于工作坐 標(biāo)系在三維空間中平移了一定的距離后又旋轉(zhuǎn)了一定的角度。使用相對坐標(biāo)系可以更加靈活地創(chuàng)建物體模型，基于某個相對坐標(biāo)系所創(chuàng)建的物體模型，其位置會隨著該坐標(biāo)系位置的改變而改變。

    從主菜單欄單擊【Modeler】→【Coordinate System】→【Relative CS】→【Create】，可以選擇以 Offset、Rotate、Both 3 種不同的方式定義新的相對坐標(biāo)系；或者也可以通過工具欄 上的快捷方式來定義新的相對坐標(biāo)系，Offset、Rotate、Both 這 3 種方式對應(yīng)的工具欄上的快 捷按鈕分別為 、 、 。

    下面以 Offset 方式為例說明定義相對坐標(biāo)系的具體步驟。

    （1）確定所定義相對坐標(biāo)系的參考坐標(biāo)系，在操作歷史樹中單擊該參考坐標(biāo)系，設(shè)置其 為工作坐標(biāo)系。

    （2）從主菜單欄選擇【Modeler】→【Coordinate System】→【Relative CS】→【Create】→ 【Offset】，或者單擊工具欄的，進入創(chuàng)建相對坐標(biāo)系的狀態(tài)。

    （3）在三維模型窗口的某一點單擊鼠標(biāo)左鍵設(shè)置相對坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點，或者通過工作 界面最下方的狀態(tài)欄輸入 x、y、z 的坐標(biāo)值然后按下回車鍵設(shè)置相對坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點。

    通過上面 3 個步驟即定義了一個 Offset 方式的相對坐標(biāo)系。設(shè)置完成后，新定義的相對 坐標(biāo)系會自動添加到操作歷史樹的 Coordinate Systems 節(jié)點下，默認(rèn)的名稱為RelativeCSn （注:n 表示整數(shù) 1，2，3…，設(shè)計中定義的第一個相對坐標(biāo)系會自動命名為 RelativeCS1，第二個相對坐標(biāo)系會自動命名為 RelativeCS2，依此類推）。同時，系統(tǒng)自動設(shè)置最新定義的坐 標(biāo)系為當(dāng)前工作坐標(biāo)系，隨后創(chuàng)建的物體模型都是基于該相對坐標(biāo)系的。

    在 HFSS 中，所有相對坐標(biāo)系都可以根據(jù)需要更改其位置或方向。相對坐標(biāo)系的位置或 方向更改后，基于該坐標(biāo)系創(chuàng)建的物體模型的位置或方向也會隨之更改。編輯或更改相對坐標(biāo)系步驟如下。
    （1）在操作歷史樹 Coordinate Systems 節(jié)點下單擊選中需要修改的相對坐標(biāo)系名稱。
    （2）選中后，在工作界面左下角的“屬性”窗口會顯示該相對坐標(biāo)系的屬性參數(shù)，如圖 4.41 所示。屬性窗口中，Name 項表示相對坐標(biāo)系的名稱，Reference CS 項代表的是定義該 相對坐標(biāo)系所使用的參考坐標(biāo)系，Origin 項是相對坐標(biāo)系的原點坐標(biāo)，X Axis 和 Y Point 是相 對坐標(biāo)系 x 軸和 y 軸的方向；更改這些屬性參數(shù)，就可以修改相對坐標(biāo)系的名稱、位置和方向。

圖 4.41 相對坐標(biāo)系屬性窗口

    4.8.2 面坐標(biāo)系

    面坐標(biāo)系是指用戶定義在某個物體表面上的局部坐標(biāo)系，面坐標(biāo)系的位置與該物體的位置和大小相關(guān)，如果該物體的位置或者大小發(fā)生改變，那么面坐標(biāo)系的位置也會隨之改變， 同時基于該面坐標(biāo)系創(chuàng)建的所有物體位置也都將隨之更新。如圖 4.32 所示，面坐標(biāo)系定義在長方體上表面上，基于該面坐標(biāo)系創(chuàng)建了一個圓錐體，當(dāng)長方體的高度變化后，圓錐體的位置也隨之自動改變。

圖 4.42 面坐標(biāo)系物體位置更新示例

    定義和創(chuàng)建面坐標(biāo)系的具體步驟如下。

    （1）選中物體表面。

    （2）從主菜單欄選擇【Modeler】→【Coordinate System】→【Relative CS】→【Create】→ 【Face CS】，或者單擊工具欄的按鈕，執(zhí)行面坐標(biāo)定義命令。

     （3）在選中的表面上單擊鼠標(biāo)左鍵，設(shè)定面坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點。 

     （4）在選中的表面上移動鼠標(biāo)光標(biāo)并再次單擊鼠標(biāo)左鍵確定面坐標(biāo)系的 x 軸方向，完成面坐標(biāo)系的設(shè)置。 面坐標(biāo)系的設(shè)置過程如圖 4.43 所示。

圖 4.43 面坐標(biāo)系定義步驟

    和相對坐標(biāo)系一樣，面坐標(biāo)系在設(shè)置完成后，會自動添加到操作歷史樹的 Coordinate Systems 節(jié)點下，默認(rèn)的名稱為 FaceCSn。