CO2レーザー その11（初階調描画）

カット系は、ひとまずうまくいったので
木が焦げるのは、いい香りだし、写真で階調描画もやってみようかな。
この時、ダイオードレーザーで描画した唐津城です。
2016年10月26日に行ったのですが、中は改装中で入れず仕舞い(T_T)

Inkscape Ver. 0.92.2 で［ファイル］－［インポート］して

JPEGの唐津城を開きます。

ここは、デフォルトのまま［OK］して

横幅を50mmに調整しました。

 ページサイズを画像サイズに合わせるため
［編集］－［Resize Page to Selection］します。

画像の最大枠＝ページサイズになりました。
この段階では、カラー写真なので天守閣の手すりは赤です。

SVG形式で保存します。

そのSVGファイルをK40 WhispererでOpenします。
しばし（応答なし）がでて（10秒まではかかりませんが）

画像が出ます。

ここで［Settings］－［Raster Settings］すると

この調整Windowがでます。

［Halftone（Dither）］のチェックを外すと

2値化されます。
［View］－［Zoom to Design Size］で大きくしています。
画像サイズは、このZoomを「する／しない」の2段階だけです。

［Halftone（Dither）］のチェックを入れると、これです。
見え難いですが、一番外枠の青は、そのままで
写真部分は、モノクロに変換されています。

さて、他の所は、どこイジっても、Preview画像は、全く変化しません。
ので、このデフォルトのまま行ってみます。

モノクロ部分は、［Raster Engrave］を使用します。
青線にしていた輪郭は、［Vector Engrave］です。

4.5mm厚のベニヤ板をセットします。

本体のコンソールで出力30%にセットして

まずは、［Raster Engrave］300 mm/minにして、
［Raster Engrave］ボタンで開始すると、

10秒位かかってボード用のデータに変換されていきます。
一番下のメッセージ欄に進行状況がでます。
まず、写真がスキャンされ

EGVという形式に変換されるようです。

その後、どうやら、複数コマンドをパックにするようで
そのパックにCRCを付加するための計算をしているようです。

ここが、100%になると
キャリッジが動き出して、レーザー加工が始まります。

なんかキャリッジの動きが遅いな～
［STOP］ボタン押しても、押してからかなり進まないと止まりません
コンソールのボタン1発でレーザーOFFにできるのですが
慌てると操作間違えます。
緊急停止ボタンが必要かも？

300mm/minでは、遅いようなので
1000mm/minにします。

まだ、遅いな～
え～い！ 一気に4000mm/minだ～！

スピードは、変わってないようです。
どうもソフト内で制限が掛かっているようです。
最高スピードになってると思うので、このまま続けることにします。
終わった後で動画を見るも速度の変化は目視ではわからず、
300⇒1000では、ステッピングモーターの音が微妙に高くなってるけど、
1000⇒4000では、変わってない様子。

開始時刻は、14:04

遅いです。
5分で5%って感じです。
単純計算で100分かかるのかあ～
最初の方の空の薄い所なので、ディザが薄い所です。
ちょっと気になるのは、煙が輪っかになっているようなのです。
まさか、レーザー管の劣化の兆しではないよな～？

出力は、ほぼ最低の30%でこれだけ焦げているので
合焦位置は、これでいいようです。
コーヒーでも飲みながら、写真撮りながら待つしかないですね～

といいながら、じっとはしていられないので、温度でもみます。
ミラーの裏側は、20.4℃
銀色の金属で黒体反射ではないので絶対値は．．．ですが

同じ様な反射率であろうアルミマウントは、21.2℃
まあ、出力30%で連続でもないので、ミラー発熱しては、困りますが。
今日は、暖かいのでエアコンなしで、ほぼ室温です。

それにしても音がすごい！
隣の部屋に人がいれば、たぶんCNC2418を使っていると間違えるでしょう！
廊下とかで聞く音は、自分でもCNCかと思えるくらいです。
温度測定の時にマウントとかに温度計が触れると、激しく振動しています。
光軸は、少なくとも0.1mmは、ブレているんじゃないかという程の振動です。
フレーム丸ごと作り替えたい気分になります(´-﹏-`；)

このソフト K40 Whispererは、Pythonベースで動いているので
タスクマネージャーのCPUパワーは、こんな感じで推移しています。

「k40 whisperer.exe」が、20%超えを推移、この24.3%辺りがMAXです。
やはり、Pythonなので高めです。
昔、bCNCで異常を起こしていたCore i3 1.8GHz 4GBから
2.3GHz 8GBになっているので、変な動きはしてないようです。

だいぶ終わってきました。

下の方にSending Data to Laser = 72.0%とでています。

終盤の方を動画で！
出力30%、スピードは、たぶん400mm/min辺りです。

続けて、その辺りの描画中のレーザー管の電流を動画で！
30%でディザなのでドットの密度で電流が振れています。
密度100%の濃い所でPeak 3mA辺りになっています。
電流計も早くコンソールパネルに取り付けたいな～

もう少しです。

99.9%！

最後の１ラインかな？

終わりました！
15:36です。
1時間32分かあ～(*_*)

完成！

実は、輪郭は、最初に失敗して途中で止めて汚いのです。
特に右下

輪郭を［Vector Engrave］300mm/minの出力30%でやります。
カットではなくて輪郭線を濃く焦がすのです。

デフォルト設定での一発目なのにかなり綺麗に階調が出ました。
後で計算するに、縦横とも500dpi ＝ 19.7dot/mm なので、
ディザの1dot 0.05mm でした。
250dpiでも同じ位の見栄えではないかと思います。
同じスピードで縦250dpiだと半分の時間で済んだはずです。

ちなみに、この時、ダイオードレーザーでダンボールに同じのを描いたもの。

5.5Wブルーレーザーダイオードで約1.5Wパワー固定のディザ階調です。
この解像度で32分かかっています。
サイズ：100 x 75mm、3Lines/mm = 76.2dpi です。

外形を切りたくなったので、
元のSVGに赤の輪郭を追加して

4.5mm厚なので80mm/min、3passでやろうと思います。
［Settings］－［Advanced Settings］して［Vector Cut Passes］：３

3mmのベニヤ板が、50%、80mm/min、1passでギリギリ行けたので
4.5mm厚で、80mm/min、３passで出力40%でいいんじゃないかな。
高圧電流 ≒ 4mAで、電圧 ≒ 10KV
CO2レーザーのエネルギー変換効率≒10%らしいので
実質パワー：4mA x 10KV x 10% ＝ 4W！

輪郭カットを動画で！
炎が出てない時は、口で吹いている時です。息継ぎの時に炎が出ています。
やはり、消火のエアブローは必須ですね！

ぼ～っとして考えずに、最初の画像に1mm巾でCut線を追加してしまい
最外周をカットするので右下で2mmのズレ、汚くなってしまった～
3pass設定では、2pass目、3pass目とスピードが自動的に速くなり、
切れませんでした(T_T)
このソフト、まだ予想外の癖があります。
一つ前のカットなしで止めとけばよかった。
何事も経験であります(-_-;)

Preview WindowでZoomすると
1mm巾で描いていた外枠カットの赤線は、1mm巾の最外周になっていました。

終わってから動画を見直すと
300mm/min と 1000mm/minで僅かに速くなっている感じがします。
その後の4000では、明らかに変化していないのです。
今頃気づくに(-_-;) Speed設定欄「mm/min」でなく！？「mm/s」だ！
300mm/min であれば 50mm/s にしないといけなかったのか？
「mm/s」が正しければ、300mm/sだと、18000mm/minにもなる？
見た所、そんな速さではなく、精々400mm/minって感じなのです。

［Raster Settings］を見直すと
［Scanline Step］0.002inch が、Ｙ軸方向の解像度で、
［Halftone Resolution］500dpi は、Ｘ軸方向の解像度です。
0.002inch ＝ 500dpiなので、ＸＹとも500dpiの設定です。
先の唐津城の大きさ 横50mm x 縦37.5mmで
0.002inchでスライスされるので、高さ37.5mmでは、
37.5 ÷（0.002 x 25.4）＝ 738本
これに1時間32分＝92分掛かっているので、横50mm 1本当り
92 ÷ 738 = 0.125分 ＝ 7.5秒（動画でも7～8秒なのでほぼ合う）
50mm を 7.5秒だと
50 ÷ 7.5 x 60 ＝ 400mm/min だ！
やっぱ、単位は、mm/minで、ソフトの表示間違いですね！
動画見て400mm/minに制限されてる感じだったので、
計算で出たこの数字には、ちょっとビックリ(*_*)

ベニヤ板では、300 ⇒ 150 ⇒ 80で、明らかに差があったし、
アクリル板でも100 と 60では、大きな差があって、
600 や 1000では、300と変わらない感じなのです。
どう考えても、Max 300～400mm/minでリミッターが掛かっているようです。
ひょっとしてボードのFirmwareの仕業かも？

500dpi ＝ 19.7dot/mm で400mm/minだと
400 x 19.7 ＝ 7880dot/min ＝ 131dot/sec
なので、ディザの時のレーザーのON/OFF周波数は、131Hzになるのかな？
白黒交互が最高周波数になるとすれば、1/2になって、65.5Hzかも？

思い起こすに、この前、出力100%でTESTボタンでの試射した時、
約1000:1の自作高圧プローブでこんな波形でした（2000V/DIV、1msec/DIV）
0～10KVフルスイングで立上時間 tr：2msec というところでした。
1次CR LPFの「fc：カットオフ周波数」と「tr：10%～90%の立上時間」には
fc[Hz]＝0.35 ÷ tr[sec] の関係があるので、tr:：2msecだと
カットオフ周波数 fc：0.35 ÷ 0.002 ＝ 175 Hz  となります。
175 cycle/sec x 60sec = 10500 cycleなので、400mm/minの場合、
10500 ÷ 400 ＝ 26.25dot/mm = 667dpi
が、高圧が応答できる限界になるのかな？ドット径は無視ですが。
一度、ディザ描画してる時の高圧波形を見たいものです。

ということは、ひょっとして、500dpiにしてたから速くならないのか？
最低の125dpiにしてみます。

100mm程の一定距離を動く時間を測ればいいのでしょうが、
ちと面倒なので、音を聞いて判断してみると
100mm/minから始めて、200、300といくと、音が高くなるのがわかりますが、
Raster Engraveは、400mm/min辺りで変化しなくなり制限されてる感じです。

Vector Engraveの方も音を聞いていると
800～1000mm/minがMaxのようです。

これは、ボードのFirmwareでリミッターが掛かっているようです。
K40 Whispererには、ボード側を設定する項目はありません。
シリアルでコマンドを送れるわけでもないようです。
マシン設定を変更する専用ソフトがあるのだろうか？
Free版のLaserDRWを試してみるかな～
GRBL化した方が早いのかな～
マイクロステップにして振動も少なくできるだろうし．．．

このマシンも改造したい所が沢山あって楽しみではあります。
その前に設置場所でした！
未だ、古いコタツの上に鎮座しているのです(-_-;)