2017年9月2日土曜日

小型工作機CNC2418 その30(GRBL v1.1f Laser Mode)

GRBL v1.1で新しく追加された
レーザーモードを試してみます。

まずは、GitHubのv1.1レーザーモードの解説を読みます。
 Grbl v1.1 Laser Mode
Sonny Jeon edited this page on 24 Feb · 10 revisions

まずは、Google先生にざっと翻訳してもらいます。
ふむふむ...そのままでも結構意味わかりますね~
便利な時代になりました。
逆に英語は上達しませんが...

既にこの時わかったことでありますが
衝撃的な事が書いてありました。
レーザーモードにすると
G0の移動命令の時にレーザーOFF
G1・G2・G3の切削命令の時にレーザーON
を自動でやってくれるというのです。
早く読んでいれば
この前のマスク作成でGcodeの手動編集なんてしなくてよかったのです!

で要約しますと
*****
通常Modeやv0.9までは
M3、M4、M5でレーザーをON/OFFしたり
途中でSxxxでパワーを変えると、
そこでGRBLが一瞬停止して変更を許可してから続行されるので、
焦げ目がつき不均一になる。

v1.1のレーザーモードで
・G1/G2/G3命令の時だけレーザー照射
 G0の移動命令ではレーザー照射しない。
・可能な限り不要な停止を防ぎ連続的に動く機能。
・速度に応じて自動パワー調整するダイナミックパワーモード
が追加された。

レーザーモードのON/OFFは、
$32=1:レーザーモード有効
$32=0:レーザーモード無効
通常のスピンドルを使用する場合は
必ず、$32=0で無効にしなければならない。

レーザーモード無効の時は
M3:スピンドル時計回りでON
M4:スピンドルを反時計回りでON
ですが
レーザーモード有効時は
M3とM4で動作が異なる。
M3:コンスタント・レーザーパワー・モード
・レーザーパワーはFeed速度に関係なく一定

M4:ダイナミック・レーザーパワー・モード
・Feed速度や加速に応じてレーザーパワーが自動制御される。
・マシンが動いている時のみレーザー照射。止まるとオフ。
*****
てなところでしょうか。

マーティーのは、GRBL v1.1f 2017-08-01版ですが
前回、ソースを少しいじってインストールして
PWM周波数は、7.8KHzにしています。
それでは、CNC2418で
GRBL v1.1fのレーザーモードを試用します。

Fusion360でテストパターンを作ります。
厚みは、0.01mmにしています。
星の曲がり角や円の大きさでスピードと変わるのかな?
という疑問に答えてくれるかと、この図形を作ってみました。
上中の細いスリット幅:0.1mmにしたので
工具は、0.05mmのフラットエンドミルを作り
擬似的にレーザーとしています。
[2D]-[輪郭]を使います。
Z軸は動かない方がいいので
全部「0」
セーフ距離も「0」
セーフ距離:0 だと警告が出ますが、無視して「はい」。
Candle v1.1.7に読み込みます。
紙をセットします
レーザードライブボードは宙ぶらりんです(^^ゞ
紙は厚み0.17mm(カレンダー紙)
これで色々やっていたら
わけがわからなくなったので(´-﹏-`;)
厚紙(0.8mm)のテスト結果を前に持ってきました。

【LaserMode:OFF】GRBL 0.9jと同じ
S60 F1000
移動時もレーザー照射しているので当然こうなります。
星の角でパワーが集中しています。
左のRが大きい所、真中の長いスリットの中央部は、
Feedが加速しているので薄めです。
逆に短い距離ではF1000に達していないということになりますね~?
レーザーモードにするため
Consoleから”$32=1”を送信
【LaserMode:ON】
M3:Constant Laser Power Mode
S70 F1000
上と同じGcodeです。
G1・G2・G3の切削命令の時だけレーザー照射されています。
これは、便利になりました。
だからFusion360のレーザーモードは未完成なのかな?
LaserMode:OFFよりわずかにパワーが下がるようです。
S60とS70が同程度になりました。
パワーが一定なので焦げ方は上とほぼ同じ。
直線用なのかもしれません。
【LaserMode:ON】
M4:Dynamic Laser Power Mode
S300 F1000
同じS値に対してかなりパワーが低くなります。
M3 Mode S70 と M4 Mode S300が同程度なのです。
パワーが制御されているのがわかります。
星の角の焦げは少なくなっています。
左のRが大きい所、真中の長いスリットの中央部も、割りと均一な焦げ方です。
次は動画で
$32=0のLaserMode:OFFです。
最初の方にカレンダー紙(0.17mm厚)撮ったものです。
当然、G0でもG1命令でもレーザー照射しっぱなし
スポット径も一定です。
この動画は、
【LaserMode:ON】
M3:Constant Laser Power Mode
S40 F1000
G0命令の移動時は、レーザーオフ
G1・G2・G3命令の時だけレーザーオンしています。
途中で誤動作で照射していない所があります、バグかな?
そしてこの動画は
【LaserMode:ON】
M4:Dynamic Laser Power Mode
S200 F1000
レーザーON/OFFは上と同じですが
パワーがFeed速度に連動してダイナミックに変化しているのがわかります。
ちょっと思いついて別の実験です。
上から写真立てのガラスを乗せてみました。
青色レーザーはほとんど透過するだろうから
空気に触れない分、焦げ部分が広がらず
綺麗に出来そうな気がしたのです。
カレンダー紙(0.17mm厚)です。
ガラスあり
【LaserMode:ON】
M4:Dynamic Laser Power Mode
S100、F300
上と同条件のガラスなし
結構なパワーがガラスに吸収されていますね~
ちょっとパワーを上げます。
ガラスあり
【LaserMode:ON】
M4:Dynamic Laser Power Mode
S150、F300
かなり綺麗です。
中上の0.1mmのスリットも輪郭と中の島がわかります。
上のは、
このガラスなし、S150、F500と同じくらいですが
特に細いスリット部は、延焼しまくっています。
思い付きですが予想的中です。
が!
ガラスには灰が付く程度だろうと思っていたら
結構なパワーがガラスにも吸収され
ガラスには灰がつくだけでなく
一部溶けてエッチング状態になってしまいました。
細い所の延焼を防ぐガラス効果は良いのですが、
これでは使い捨てですね~
上:紙、下:ガラス(洗浄前)
ガラス板を綺麗に洗浄して
カットした紙と並べました(下)
触ってザラザラ感がわかる程エッチングされています。
擦りガラスよりもザラザラです。
見えにくいですが、上側の薄いのがその部分です。
右の4つの白い丸は、マイクロスコープのLED光。
下はベニヤ板などの木にすると火災の原因になりかねないので
キッチンにあったアルミ箔(12μm厚)を敷いてみました。
これは、薄い紙(0.17mm)で貫通カットした場合です。
右下に薄~く星の輪郭が見えます。
Laser Mode:ON、M4 Mode
S100、F300です。
右上は、S150、F500
意外といけますね~
これは、今後、正式下敷きとして採用です!
最後に教訓です。
【LaserMode:ON】M3 Modeでも
不要なレーザー照射がでた例です。
上の方に向かって変な線が!
この上に伸びる線の原因です。
Fusion360でGcode吐き出す時に
[useG28]で[いいえ]にしておくのを忘れておりました。
これを[はい]にすると
最後に
G28命令が入ります。

最後にマシン座標0位置(Machine Cordinate:0位置=
電源orRESET時のマシンゼロ位置)に戻るんです。
下の欄のゼロ位置に戻るのです。
しかし、レーザーモードなのに
ホーミングサイクル移動でレーザー照射しています。
[useG28]は、必ず[いいえ]にしておかないと怖いです。
Gcodeを見ると(上の上)
Fusion360が吐出したGcodeには
最後にM30:プログラム終了はありますが
M5:スピンドル/レーザー停止 がないのです。
通常のLaser Mode OFFでは、
M30でスピンドル/レーザーは停止します。
が、最後にM5がないので(今まで気づかなかった)
レーザーモード $32=1のままにしておくと
終了後、ジョグで動かしただけでも
最後のS設定値でレーザーが照射されます。
大変危険!!!
最後に"M5"を追加するか
終了後に$32=0するのを忘れないようにしないといけません。

そこで
Gcode内に$32=1と$32=0を入れてみました。
$32=1 --- OK になっています。
移動時にレーザーOFFになっています。
$32=0 は、
最後の"M30"プログラム終了の直前に入れると
うまくいきました。
これより前に記述するとエラーで止まります。
その前に"M5"の追加も忘れずに。

終了後、"$$"コマンドで設定を見ると
$32=0に戻っています。
Gcodeプログラム内に$32が記述できることがわかったので
マーティーが追加するのを忘れなければ(^^ゞ ・・・安心です。
GRBL v1.1のレーザーモードは、
なかなか便利であることがわかりました。

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