小型工作機CNC2418 その４１（コルク板にレーザー描画）

レーザー加工の依頼が飛び込んできました。
コルクボードに線画で焦がして描画するというものです。

デザイン画は、Illustrater CS5かなの *.ai で生成されいます。
Inkscapeで読み込めるようベクター形式の *.svg形式にしてもらいまいた。

まずは、CNC2418に付属していた”LiteFire.exe”を使ってみます。
当初、Inkscapeでは、輪郭だけで塗り潰しができないと思い込んでいて
遠回りの記録から。
Inkcapeでベクター形式の*.svgをビットマップの*.jpgに変換して

［Load Picture］で読み込むと
自動的にしきい値を変えて２値化した６つのパターンがでてきます。
右下を選択しました。

読み込みました。

［Device Setting］タブでレーザーパワーの設定をします。
［Laser Power］：20%にします。S200です。
「Weak Light Adjust」は、焦点調整時のパワーです。
”３０”でS30になります。こちらは％ではないのです。

［Print Picture］タブに戻って
この［Pixel Size］のスライドバーでサイズを変更できますが
５段階しか変えられません。スライドバーを真ん中にすると

約４０ｘ４０mmになります。
縦横のスケールで読むしかないのです。
［Work Area］は枠だけ出てきて意味不明です。

ダンボールに照射！ 焼けるには焼けていますが．．．
これではダメですね～
しかも最初に暴走したので強烈な縦線が入っています。

そこで、GitHubにLaserGRBLというソフトを見つけました。
ダウンロードは、ここからです。
マーティーが使用したバージョンは、v2.8.12でした。
PNG画像を取り込むんだ画面です。

細かい設定ができます。

［Vectorize］にすると輪郭のみになります。
今回［B&W］にチェックしていますが、
階調モードにするとContrastなども設定できます。

［Filling］で［Horizontal］［Vertical］［Diagonal］の３種の塗り潰しができます。

 斜めの［Diagonal］を選択しました。

Laser Modeを指定できますが、ひとまずLaser Mode OFFでいきます。

で、焼いてみます。
あれっ？ レーザーが照射されません。
Gcodeを見てみると

S200に設定しているのに輪郭部のS値が異常に小さいのです。
［Vectorize］で輪郭だけだとGcodeの最初に”M5 S200”が入るだけでうまくいきます。
塗り潰し部も焦がすようにするとＳ値（一部抜粋）がこんなに変動するのです。
その後、バージョン 2.8.19でも同じ結果でした。
どこか使い方を間違っているのかな？
＊＊＊＊＊
G1 F1000 X-.333 Y.333 S2
G0 X-0.333 Y0.666 F1000 S0
G1 F1000 X.333 Y-.333 S1
X.667 Y-.667 S3
G0 X33.667 Y-33.667 F1000 S0
G1 F1000 X.333 Y-.333 S1
G0 X0.333 Y-0.333 F1000 S0
G1 F1000 X.333 Y-.333 S112
G0 X0.333 Y0 F1000 S0
G1 F1000 X-.333 Y.333 S43
X-.333 Y.333 S13
G0 X-34.333 Y34.333 F1000 S0
G1 F1000 X-.333 Y.333 S3
＊＊＊＊＊
仕方ないので
せめて”S1”⇒”S100”程度にしたく、ダメ元で設定MAXを20000にしてみると
最初はいい感じに焦げていましたが、ちょっと広いと完全に貫通しています。
だめですね～

Gcode見てみるとS78～S20000まで振れています。
なぜこんなに変動するのかわかりません。
＊＊＊＊＊
G0 X-10.667 Y10.667 F1000 S0
G1 F1000 X-.333 Y.333 S78
G0 X-0.333 Y0.333 F1000 S0
G1 F1000 X-.333 Y.333 S392
G0 X0 Y0.333 F1000 S0
G1 F1000 X.333 Y-.333 S784
X.333 Y-.333 S6666
X.333 Y-.333 S78
G0 X11 Y-11 F1000 S0
G1 F1000 X.333 Y-.333 S2509
X.333 Y-.333 S20000
X.333 Y-.333 S5019

＊＊＊＊＊

そこで塗り潰しだけの画像を作って
輪郭ラインと塗り潰しを別々にしてみます。

ようやくうまく行った！と思いきや
よく見るとラインがどうしても２重になるのです。
これでは、特に顔や髪の毛で違和感があります。

Inkscapeで原画のライン幅を0.1、0.2、0.3mmとやってみますが
0.1mmにすると2重はなくなるのですが、今度は曲線がギザギザになるのです。

それならば、輪郭：Inkscape、塗り潰し：LaserGRBL を思いつきました。
で、Inkscape 64bit Ver.0.92.1でGcode変換します。
（Ver.0.92.1では、デフォルトでGcodetoolsが入っています）
InkscapeでGcode吐き出すのは、
「みら太な日々」さんのここを参照させて頂きました。
ブログを始める前に簡単な円とかは、やったことはあります。
待つこと数分、できました。

Candle v1.1.7で読み込むと
おっ！塗り潰し部分もできているではないですか！
最初からこれでいけばよかった～(´-﹏-`；)

またダンボールでテスト焼きです。
最初の方（上方の葉）は、パワー出し過ぎで塗り潰し部が焦げ過ぎです。
GRBL v1.1fにしているのでOverridingが使えます！便利です。
Feedを150％：F1500、Power（Spindle speed）を落として

InkscapeでのGcode変換は、移動時のレーザーOFFコード"S0"が入りません。
GRBL v1.1で追加された$32=1（Laser Mode ON）コードを追加しています。
レーザーモードでは、G0でOFF、G1・G2・G3でONを自動でやってくれます。
パワー下げてからは、いい感じになりました。
書き遅れましたが、
最初からレーザーは、全て、以前やったようにTTL制御にしています。
約20分弱で終了。

これなら本番に行けそうです！
上の葉っぱ２枚は、パワーが大きくて焦げ落ちたところ。

いざ、本番です。
コルクボードをセットします。

もう一枚やるので、四角にくり抜いたダンボールで位置決めしています。
コースターとして百均に売っている無地のものです。

ダンボールより焦げやすいですね～
記憶が曖昧ですが、F1500 S250だったかと？
マーティーのレーザーモジュールは、5.5W、その25%なので
通常のレーザーポインター 1mWとして約1400倍のパワーです。

ちょっとパワーを落として、S200だったかな？
都度、完成品に設定を記録しておかないと、
後から写真やスクリーンショットをみてもわからないですね～
良くなったけど、よく見ると塗り潰し部の輪郭や曲率の小さな所が焦げすぎです。
移動が遅い所も速い所もレーザーパワーは一定だからですね～

そうだ！M4のダイナミックパワーモードがあったのを忘れていました。
GRBL v1.1f で $32=1のレーザーモードにしているので
”M3”命令でレーザーONしている所を”M4”命令にすれば、
ダイナミック・レーザーパワーモードになります。
移動速度でレーザーパワーが自動的に変わるモードです。

ここでレーザーモードを調査して作っていた表を使います。
M4：ダイナミック・レーザーパワーモードでは、
F170以上になると同じS値に対してFeed Speedが速くなるほど
Max Dutyは小さくなるのです。
F1500でMax Duty：30%位にしたいのでS900にします。

【Ｆ値を固定、Ｓ値に対するDuty変化】

まずは、ゴーグルなしの動画で。
GRBL v1.1f　$32=1：レーザーモードON
M4:ダイナミック・レーザーパワーモード
最後の方でバイクの音が聞こえますが
煙がわりとでるので寒いのですが部屋の窓全開なのです。
コルクだともう少し煙多いです。まあ木の焦げなので香りは好きです。

ゴーグルありも動画で。
ラインの最初と最後で移動が遅くなるのでパワーが下がって
スポット径がじわっと小さくなるのがわかります。

ダンボールでテスト完了。いいですね～完璧かな！？

では、四角いコルクの本番に行きます。

デジカメさんにもゴーグル付けて。

かなりいい感じです！
ダンボールからパワーを60%辺りにしましたが、ちょっとパワー下げ過ぎました。
"ｆ"の横棒が焦げていません。

少しパワー上げましたがまだ不足で"ｆ"の横棒は変わりないですね～
コーヒーカップの輪郭や小さな花も綺麗です。
丸コルクの時は、小さな花や頭巾の模様が潰れていました。
逆に塗り潰し部は、まあ焦げているのでこの辺がベストかと？
これ以上は、塗り潰しとラインを別々にやるしかないでしょう。

最後は、これです。

裏を見ると
”天然木”で ”ポリ酢酸ビニル”の表面塗装とあります。

ダンボールより白っぽいので
M4モード、F1500 S1000でやっています。
Max Duty 35%辺りになります。

ステージに置いているだけです。

実はこれ、一回目、ちょっと失敗したので、表面を削って消しました。
表面塗装がないと、やたらと焦げにくいのです。
３回重ね焼きしているので、塗り潰し部の輪郭がヤニでボワーっとくすんでいます。
コントラストがついてこれはこれでいいです。

それで裏側にも
これは、最も綺麗になりました。
”ポリ酢酸ビニル”の表面塗装が良いようで、ダンボールと同等の細い線で”ｆ”もOKです。
上とは対象的に薄いですが、塗り潰しには木目も出て味がありますね～

今回は、階調はなかったので助かりました。
この程度の大きさで階調つけると数時間～十数時間かかるようです。
や～　たっぷり楽しませて頂きました！
ご依頼主さん、ありがとうございました！

できあがって、最後によーく見ると
元絵の*.svg画像とGocode変換後で違う所があるのに気づきました。

どこが違うでしょう？
　　　　　　左：元絵　　右：Gcode変換後
（変換後の矢印マーカーは比較にはじゃまなので消しています）

重ね合わせると
・腕と手
・頭巾の上部
・コーヒーカップの取手
・髪の毛
などなど、細かい曲線はキリがないです。
ビジネスだったらクレームでやり直しモノですね～
特に腕がマッチョになっているのは．．．
コーヒーカップが重いからか？！ここだけ異様に違うのです。
　　　　　　青：元絵　　赤：Gcode変換後

これは今後のためにも調査しておかねば！

一旦、PNGなどのビットマップ画像にして

ビットマップトレースでパス変換してベクター化した方がいいのでは、と。

Inkscapeで 元絵 *.svg ⇒ PNG ⇒ ビットマップトレース します。

一瞬で終わります。

トレース後、目など細かい部分が潰れています。

ビットマップのPNG形式にした時点で詳細がなくなっているからです。
後で見るとPNG形式のエクスポートは、デフォルトの96dpiでした～

Gcodeに変換すると、目がこんなになってしまいます。
（目の周りだけマーカー矢印を消しています）

腕のところは大丈夫です。
PNGでビットマップトレースした方がこの辺は良いという事がわかりました。
元絵は薄くて見えませんが。

PNG変換時にdpi値を大きくしてみます。
*.svg形式からPNG形式にエクスポートする時に
デフォルトでは、96.00 dpiになっていますが

ここを4倍の 384dpiにします。

できたPNG画像を読み込みます。

画像の大きさは、元の4倍になるので、
読み込むと、A4の縦長方形に対してこの大きさになります。

上の［幅］と［高さ］欄に入力して、元の画像サイズと同じ大きさにします。

ビットマップのトレースで

ベクター画像に変換します。

元の線を0.1mmにしていたのがいけないのか

しきい値（T)を0.96以上にしないとうまく線がでませんでした。

できたベクター画像を一旦、横に移動して元画像を消し
ベクター画像をもとに戻します。
（ビットマップ画像はGcode変換で無視されるのでこれやらなくていいかも？）

いいですね～
腕、コーヒーカップの取手、湯気、ピッタリ原画に合っています。

目も口も
薄緑と青がGcode変換後のラインです。黒線が元絵。

髪の毛も完璧です。

試しに、２倍程度 200dpiのPNG画像でやった場合です。

・腕部分はいいです
・湯気のところも大丈夫
・コーヒーカップの台座の左側が曲率の小さい楕円になっています。
　左右で異なってしまっています。
　（薄くて見えにくいですが）

目は綺麗ですが、髪の毛、鼻がズレています。
（Gcode変換後：薄緑と青、元絵：黒）

前髪部分で結構ズレている所があります。

ということで
200dpi 程度ではまだダメで、
400dpi 程度であれば、ほぼ原画のラインにできることがわかりました。
これで次回の準備万端です！

もう一つ、所で、がありました。
マーティーの場合、InkscapeのGcodeToolsでの変換が、
デフォルトでは、サイズが正しく出力されないのです。
Inkscape 64bit Ver.0.92.1でデフォルトで入っているGcodetoolsを使っています。

直径20mmの円を描いてGcodeに変換してCandle v1.1.7に取り込むと
X：0～5.634
Y：0～5.634
とかなり小さいのです。（左下の数字）

Gcodeへの変換は、
Gcodeを吐き出す際に、この［Orientation points］を選択して

［3-points mode］にチェックを入れて［OK］します。

この100 x 100mmのガイドがでてきます。
赤丸部の矢印が（X,Y）の（0,100）と（100,0）を示しているのですが
左側のＡ４縦の長方形より遥かに大きいのです。

（X,Y）の（0,100）と（100,0）の矢印に合わせて四角を描くと
354.399 x 354.399 なのです。
つまり 100 x 100 の矢印が、夫々 3.54341倍されているのです。

ということは、２つ前の画像において
［Orientation point］を表す長方形全体（幅：518.730  高さ：371.928）を
X・Y 夫々 1／3.54341すれば、
100 x 100の矢印の位置が正しく100 x 100mmになるはずです。
幅：518.730÷3.54341＝146.393
高さ：371.928÷3.54341＝104.963
にすればいいはずです。

こうして
［エクステンション］－［Gcodetools］－［Tools library］して
［エクステンション］－［Gcodetools］－［Path to Gcode］でGcodeを吐出し
Candle v1.1.7に読み込みます。
X：0～20.001
Y：0～20.001
になりました！（左下の数字）

Gcodeを見ると（円を描く所だけ）細かい円弧の塊です。
＊＊＊＊＊
G02 X 19.2393 Y 6.1734 Z -0.1000 I -10.0004 J -0.0000 F 400.0000
G02 X 17.0716 Y 2.9290 I -9.2391 J 3.8269
G02 X 13.8272 Y 0.7612 I -7.0713 J 7.0713
G02 X 10.0003 Y -0.0000 I -3.8269 J 9.2390
G02 X 6.1733 Y 0.7612 I -0.0000 J 10.0002
G02 X 2.9290 Y 2.9290 I 3.8270 J 9.2391
G02 X 0.7612 Y 6.1734 I 7.0713 J 7.0713
G02 X 0.0000 Y 10.0003 I 9.2391 J 3.8270
G02 X 0.7612 Y 13.8273 I 10.0004 J 0.0000
G02 X 2.9290 Y 17.0716 I 9.2391 J -3.8269
G02 X 6.1733 Y 19.2394 I 7.0713 J -7.0713
G02 X 10.0003 Y 20.0007  I 3.8269 J -9.2390
G02 X 13.8272 Y 19.2394  I -0.0000 J -10.0002
G02 X 17.0716 Y 17.0716  I -3.8270 J -9.2391
G02 X 19.2393 Y 13.8273  I -7.0713 J -7.0713
G02 X 20.0006 Y 10.0003  I -9.2391 J -3.8270
G01 X 20.0006 Y 10.0003 
＊＊＊＊＊

Fusion360で円をGcodeにすると（21mm穴の輪郭を1.0mmで切削の場合）
上半円と下半円の2命令です。
＊＊＊＊＊
G0 X10 Y0 Z-0.1
G3 X-10 I-10
X10 I10
＊＊＊＊＊

実は、円は、Gcode １命令で描けるようです。
開始位置は必須ですが
＊＊＊＊＊
G0 X10 Y20 Z0
G2 X10 Y20 J-10
＊＊＊＊＊

ということからして～と、特別な結論がでるわけではありませんが
InkscapeでGcode作る時は、細かい円弧の塊になるので
元絵とよく比べた方がいいということですかね～

今見ると、LaserGRBL v2.8.21になっています。
すごい勢いてバージョンアップされていますね～
今回、時間の関係でLaserGRBLの使い込みができませんでしたが
その内、階調を付けて焼いてみたいものです。