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「Inkscape」Enduranceプラグイン: Photo→三角波変換

EggBot、AxiDraw、Laser用
Photo→ベクトルデータ変換テスト

波形を「正弦波」、「三角波」、「方形波」の3つの中から選択できる。
ラジオの波形・周波数と似た考えになるが、振幅変調、周波数変調、更に明暗をガンマ補正係数で調整して目的のラスタベクター画像を作成する。

InkscapeのExtensionから設定ダイアログ
画像出典:http://endurancelasers.com/



実際にやってみた例



設定比較



http://endurancelasers.com/



悔しいが、「AxiDraw」では無理な素材。

娘がたまにボランティアで頼まれるリボン書きや賞状書き。
"「AxiDraw」に任せろ!"と言いたいところだがこれこそがロボットでは無理な世界。(賞状などは毛筆書き)

滲んで滑って固定できない素材(シルク)に一発書きの真剣勝負。
(リボンの予備など無い)

よく考えると親子三代で同じようなことをやってる。(金銭の絡まないボランティア作業は責任ある自由意志のもとでのストレス解消。はやい話、喜ばれる事の意義)
亡父は毛筆以外、現代ペンのたぐいを極力避けたが娘は滲みの少ない油性ペンを選択。
自分が書くわけでもなく、これも時代の変遷。

ロボットに掴ませるには良いペンだがドーサを引かない状態ではペン接触の瞬間から滲みが発生する。 この他にもマーキーなどがある。


上記油性ペンを使った書きかけのリボン。 まだまだ手書きの方に軍配。



「ugsplatform」

長年「XP」を使ってきた関係で制御ボードなどを一定の制限下で稼働させなければならず見送ってきたsoft。

https://winder.github.io/ugs_website/

「Language」の切り替えはあるものの翻訳されるワードが一部だけという、中途半端な日本語化になってしまっている。
(限定的な操作しかしないので間に合うと言えば間に合う)

これまでGRBLのコントローラとして「UniversalGcodeSender」をメインに使ってきたが、「ugsplatform」はより細かな設定ができ多機能に思える。




画面レイアウトを自分好みに設定し、二時間ほど弄ってみた。 これまでのように接続するハードウェアを変えるたびにアプリを使い分けなくてもこれ一本でいける!



次は自作の「AxiDraw」と3Dプリンターに取り付けたレーザーで試してみたい。
3Dプリンターのレーザー出力調整はこれまで通りFAN端子を使ったPWM信号で出力を制御する予定。
本来、PWM制御が必要になるのはラスター信号だけだが、この前ベクトル信号との混在照射に成功しているのでロスタイムを少なく抑えられる。
添付ファイル 添付ファイル


「Coffee Break」 幾何学文様_01

「Inkscape」に没頭する日々が続いている。
拡張プラグインで変幻自在な便利機能を包含できるアプリとあっては当然の事か。(用が済んだらすぐに飽きる)

実は、0.91以上では動作しないと言われているプラグインを最新のInkscapeに移植中。(グヌーなので自在に改変、配布できる)
面倒な説明は省くが、作成した文様はその一環でのテスト結果。
粘れば素人でも出来る事の証明。




添付ファイル 添付ファイル


「JTP_Laser_Tool_V2_2」日本語化によるDXF検証中

J Tech Photonics、Incプラグインの、日本語化に伴う「AutoCADR13」以降のDXFデータ取り込み部分の検証中

かなり古い図面だが読み込みは順調


別にInkscapeで製図するわけでは無い。
Axidraw、レーザー加工機絡みのテスト

この後は「Grbl」によるVer0.92版のレーザー加工部分のテスト予定。


GRBLソフト 「UniversalGcodeSende」

前出のGRBLソフト、「UniversalGcodeSender」の場合




実行時動画



ボールペン画完成



GRBLソフト 色々ある中、「LaserGRBL」を試してみる

ソフトのネーミングは「LaserGRBL」 もちろんFREEソフト。
"Axidraw"を動かすのに「UniversalGcodeSender」や、「GrblController」との違いは無い。

ダウンロードサイト
https://lasergrbl.com/en/download/

Inkscapeで作成した幾何学模様データ("Axidraw"用)のデータを読み込み、実行。





実行結果は他のアプリで描いたものと同じ。(当たり前)


わざわざ「LaserGRBL」を用いた目的は別にあるが、また次の機会に。
(個人的に特別な魅力を備えているソフトだ)

※動画添付ファイル(mp4)の音量は150%で記録。
紙を固定してないのでペン先との摩擦で多少動くが、これはテスト。
添付ファイル 添付ファイル


「AxiDraw」がレーザー加工機に?

"レーザー加工機"の製作に関する動画を見ていたせいもある。

「AxiDraw」といえば前後バランスが最も悪い十字型の機械(個人的感想)
しかもデカルト式となると"タイミングベルト"も一本になり、長く張られたベルトの収縮による精度的な問題も出てくる。

可能性の意味から興味をそそられてしまった動画がこちら。


なんだ! ・・だよネ。
「レーザーヘッド」は重い大役を果たしていただけ。

場合によっては結果を先に確認しなければ時間の無駄に。

・・が、しかし動画の下に500〜5500mWの表示が。
これって「レーザーパワー」の表示では無いか?
しかも本体の脚が異常に太い! それとも単なるマシンの型番?


coffee break

"coffee break" = 休憩中。

【jww→Inkscape→Axidraw】
文字のエンコーディングが合ってないが、図面出力合格!
ボールペンが利用出来るため、専用プロッターより細かい。


【今は不要となったが、仏壇の図面出力テスト。・・合格!】
斜めに横切る線は、次のトレース位置までのヘッド移動線。


タブレットケースに、「油性サインペン」でデザイン文字。
【Axidrawの特徴の一つ。】




非接触アプローチセンサーのアルミに対する感度が微妙。
クリアランスはギリギリ確保できていが、ノズルのクリーニングを忘れると事故に繋がる可能性が大きい。

オートレベル完成後、10個程度のテストプリントを実行したが、気持ち良いほどプリントに成功する。
少し踏み込めば、"楽"という褒美が待っている。




coffee break




「AxiDraw」 power-delayでの問題

「AxiDraw」の調整が尽きない。

ペン先の精度が影響するほど精巧な図が書ける事は分かった。
しかし、注意しなければならない次の問題も出てきた。

フィードレート2000(mm/min)でのプロット。
拡大すると、特定のサイズの図形では、閉じた図形の書き始めと書き終わりが繋がっていない。
下の拡大図を見て分かる通り、「power-delay」による「サーボ」のタイムラグが問題となり、開始点と終了点で切れてしまっている。


ダイアログでの調整は(ms or s)となっているが、実際の入力は"int"で処理されるため、設定は整数値しか扱えない。
最小値「1」の入力が「1s」で処理されてしまい、端点が繋がらない問題は解決されるものの、1passごとに1sもの時間を費やされては、作図時間に大きく影響してしまう。

「laser_power」で、サーボの動作角度を調整しても根本的な解決には至らず、不安が残ったままになる。
勇気のある人は、「C#」や「Python」の書式寛容性に甘え、「laser.inx」の「power_delay」を"String"型の変数で扱うのも手だと思う。

「power_delay」を"String"型で扱った場合のダイヤログの表示
小数点以下の数字が扱えるため、"Delay"タイムの微調整ができる。


現在、サーボの動作角度を45度で設定し、Delayタイムは 0.2(200ms)で良好な画像が得られている。
下は、細かい図だが、描画フィードレートは 2000mm/min とやや高めでプロット。

【参考画像は、粗品で頂いた水性ボールペン】


これで「AxiDraw」の完成となった。
奥が深く、限界が無いのがデータ作成。
今後、どう生かすかが課題となった。


「AxiDraw」の安定化対策

アームが前後するたび不安定になる「AxiDraw」を安定化させるために作った、取り付け取り外しが簡単なスタンド。
簡単な割に、抜群の安定感が得られた。(精度が問題なので、反りに注意)
必要があれば、先端に設けた穴に3ミリのネジを差し込んで傾斜を調整する事が出来る。
下側には六角のナットの穴がある。



【安定化スタンド・矢印のヶ所】



思った以上の安定感。


前後で安定を図る場合。





今頃になって出てきたベルトの駆動方式。
引用もとが不明になってしまった。


※添付ファイルは、「AxiDraw」に取り付けるスタンド。(STLファイル)
添付ファイル 添付ファイル


「AxiDraw」 テストプリントで見えてきた課題

使い始めて「AxiDraw」で改善すべき問題がいくつか出てきた。

【問題1】
そこそこの重量があり、重量ゆえの安定感もあるが、平坦な場所で使用しないと一気にバランスが崩れてしまう。
伸びたペンホルダーの先端は僅かな机上のゆがみも大きく影響。
Expanderと同じ理屈だと思って良い。

足の、"踏ん張り幅"6センチに対して、35センチ以上アームが伸びるため、先端に移動した重量で、本体が前のめりになってしまい、本体をしっかり抑えておかないと、アームの後ろと前で2ミリ近くの差がでてしまう。

前に、ペンが紙に触れない動画をアップしたが、まさにそれが原因であった。
伸びた先端(原点)で、隙間間隔を調整する場合、本体をしっかり抑えた状態でやった方が良い。
安定性を保つため、何らかのパーツを作る事になりそうだ。

【問題2】
ヘッドまわりの、パーツの精度。
実はこれが一番厄介!
取り寄せた、直径4ミリ、長さ100ミリのペンキャリッジ用のステンレスバーの精度があまりに酷く、表面の光沢は無くほぼヤスリ状態。
おまけに先端から末端までが不均一なため、滑らかに通ってはくれない。
一本だけを治具に、キャリッジの差し込み穴を調整すると完全に失敗する。
すこしキツメの調整でも、もう片方はストンと落ちてしまうほどの誤差に、こちらの眼球まで落ちてしまう。

【参考画像】


何やかやで、ヘッドを作り替える事3回。
黒 → 白を2個 → 現在黄色
現在使用しているキャリッジは、「SketchUp」で修正したもの。



最初に製作したヘッドは、0.2ミリ程度の隙間を設け、スルスル動いた。
後に、極端に細かい円(0.5φ)程度の円を描画した場合、明らかに誤差が発生。
どれほど時間をかけても、隙間を設けない加工が絶対に必要になる。



現在、追加の問題が発生し、夜と朝の気温差で、平面度が変化する事。
(おそらく気温差によるPLAの膨張?)
精度の問題、いつまで続くのやら・・・。




マジックから、ボールペンまで。
ペンのテストを兼ねたプロット。
ローランドのA3サイズのカラー・ペンプロッター(ペン交換式)でも、精度に対してこれほどの感激は無かった。
何より極細を描けるボールペンや、万年質が使え、原点を自在に設定出来るメリットは大きい。


グレース・ケリーは、「AxiDraw」のテスト画像から拝借。
・・・いつ見ても綺麗ですね。


「Axidraw」のデータ作成と出力について (Inkscape 0.91)

データ作成については様々な方法があるようなので、今回は、「Inkscape 0.91」での書き出しについて。

「Axidraw」の名前のついた、専用の拡張プラグインが存在するが、個人的には"単位"や、"ドキュメント"を自由に選択できる「JTP_Laser_Tool_V1_7」を推薦する。

参考画像(1)
※メニュー項目は個人的に書き変えたもので、実際は英語表記。
Googleで翻訳したものなので、英語のまま利用する事をお勧めする。



設定が解りやすく、シンプル。
参考画像のような日本語の表示は無いが、レーザーの「ON」、「OFF」コマンドを、それぞれの目的に合わせて、自由にコード設定できるところがすごい!
(※日本語の表示で使いたい方は、下の添付ファイルを自己責任で。
Windows の場合、C:\Program Files\Inkscape\share\extensions に解凍したファイルを投げ込むだけ。 :ご自分のインストール環境に合わせて)

「Axidraw」の場合、ペンを持たせて、サーボを制御するため、「M03」をサーボ「ON(ペン・上昇)」、「M05」をサーボ「OFF(ペン・下降)」が割り当てられており、回転角度をレーザーパワー(数字0〜255の間)でコントロールする。

PASS(Z軸)のトレース回数を指定できるが、Drawing系の場合、一回のトレースのみでOK!。
・・なので設定は参考画像の通り。

パスの項目に数字を設定した場合、Z軸の深さ分を、パスで設定した回数分で分割してトレースするようなので、NCルーターやレーザーなどを用いる場合、ここの設定が重要になる。

データを出力する際の参考画像。

添付ファイル 添付ファイル


「AxiDraw」で利用した主なソフト

「AxiDraw」を動作させるために必要なソフトのまとめ。

「GRBL」コントロールソフト
「UniversalGcodeSender」
「GRBL」コントロールソフト2
GrblController

実際のプロットはカーソルキーで制御のできる「UniversalGcodeSender」で実行し、コマンドラインからの設定変更は「GrblController」を利用した。

「Inkscape 0.91」への拡張機能「Plugin」
「JTP_Laser_Tool_V1_7」
かなり優秀なソフトで、お絵かきから、NCルーター、レーザー加工機でも利用できる。

レーザーコマンドの「M3」でサーボ「ON」
レーザーコマンドの「M5」でサーボ「OFF]
回転角度は0〜255の間で調整。

「ArduinoIDE」から、「UNO」へ「grbl-servo」の書き込み
https://github.com/robottini/grbl-servo
「AxiDraw」で利用する場合、駆動方式に合わせたソースの変更が必要。
今回は、「config.h」の "COREXY" のコメントアウトを変更。

サーボ制御の調整や、回転を反転したい場合は、「spindle_control.c」を変更。


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