script cncstroke: millorant la conversió DXF a G-Code, I

Un dels treballs típics que es fan amb la CNC és el retrat de personatges en format blanc i negre. Per exemple, són coneguts els retrats del Che Guevara o l’Albert Einstein. Aquests dies estic treballant en la imatge de l’Ovidi Montllor [1].

La idea és senzilla i coneguda. Importo la imatge en LibreCAD [2] (el software CAD que utilitzo, que es open source), defineixo la silueta, i defineixo unes àrees de hatching que seran fresades (rebaixades). Faig servir el programa dxf2gcode [3] per exportar a G-Code, i freso tot el treball a una profunditat de 1.5mm. La limitació que tinc és que la fresa que faig servir és de 2mm de diàmetre, i això limita la resolució final que puc tenir.

Estic programant un petit script (cncstroke [4]) per tal de millorar la resolució dels meus treballs. Imaginem per exemple els cabells de l’Albert Einstein. Allò ideal és que les metxes de cabell acabin en punta, fent un traç que passi de gruixut a fi. Això s’aconsegueix fent que la profunditat d’atac de la broca sigui variable, des de 1.5mm de profunditat en l’inici del traç fins a 0mm al final del traç. Però per tal de què l’invent funcioni, no he de fer servir una broca normal, sinó una broca V-Shape (amb punta de 40 graus). D’aquesta manera aconseguiré l’efecte de fer un traç que passi de 2mm d’ample en l’origen a 0mm en l’extrem. Aquesta tècnica també serà molt útil per fresar lletres que simulin traços variables.

La idea és que en els meus projectes de LibreCAD tindré una capa amb la silueta bàsica (que fresaré amb una broca de 2mm), i una capa (que sempre anomenaré stroke) que constarà de polilínies que representaran el traç variable des de 2mm fins a 0 mm d’ample. Amb aquesta segona capa podré fer els detalls com ara cabells o caligrafia de lletres.

En aquest primer article només exposo l’estructura de dades que em permetrà gestionar la generació del G-Code a partir del projecte de LibreCAD. Quan recorri (programàticament) el contingut d’un projecte LibreCAD (format dxf), hauré de cercar la definició de la capa stroke i dels punts que conté. Això és relativament fàcil de fer. Aquesta successió de punts es poden agrupar en polilínies, entenent que una polilínia és un conjunt de línies que van empalmades.

Com que el número de poliínies és variable, i el número de línies que conté una polilínia també és variable, la millor manera de programar aquesta estructura amb llenguatge C++ és utilitzar vectors.

struct linia {
\tint x0;
\tint y0;
\tint x1;
\tint y1;
\tdouble dist;
};

struct polilinia {
\tstd::vector vlinia;
\tdouble dist;
};

std::vector vpolilinia;

Una línia consta d’un punt origen i un punt final (fàcilment es podrà calcular la longitud d’aquesta línia). Una polilínia consta d’un conjunt de línies, i la longitud de la polilínia serà la suma de les longituds individuals.

A continuació mostrem l’exemple mínim de com es poden gestionar diferents polilínies, cadascuna de les quals amb un número variable de línies.

// g++ -o polilinia polilinia.cpp
#include
#include
#include
#include
#include

struct linia {
\tint x0;
\tint y0;
\tint x1;
\tint y1;
\tdouble length;
};

struct polilinia {
\tstd::vector vlinia;
\tdouble length;
};

std::vector vpolilinia;

using namespace std;

int main() {
\t
\tdouble lengthlinia,lengthpolilinia;
\tpolilinia polilinia1;\t
\tlinia linia1;

\tlengthpolilinia=0;

\tlinia1.x0=34;
\tlinia1.y0=30;
\tlinia1.x1=120;
\tlinia1.y1=122;
\tlengthlinia = sqrt(pow(linia1.x1-linia1.x0,2) + pow(linia1.y1-linia1.y0,2));
\tlinia1.length=lengthlinia;
\tlengthpolilinia += lengthlinia;

\tpolilinia1.vlinia.push_back(linia1);

\tlinia1.x0=320;
\tlinia1.y0=322;
\tlinia1.x1=420;
\tlinia1.y1=422;
\tlengthlinia = sqrt(pow(linia1.x1-linia1.x0,2) + pow(linia1.y1-linia1.y0,2));
\tlinia1.length=lengthlinia;
\tlengthpolilinia += lengthlinia;

\tpolilinia1.vlinia.push_back(linia1);
\t
\tpolilinia1.length = lengthpolilinia;
\t
\tvpolilinia.push_back(polilinia1);
\t
\t//cout << vpolilinia.at(0).vlinia.size() << endl;

\t//anem per una altra polilinia
\tpolilinia1.vlinia.clear();
\tlengthpolilinia=0;

\tlinia1.x0=134;
\tlinia1.y0=130;
\tlinia1.x1=220;
\tlinia1.y1=222;
\tlengthlinia = sqrt(pow(linia1.x1-linia1.x0,2) + pow(linia1.y1-linia1.y0,2));
\tlinia1.length=lengthlinia;
\tlengthpolilinia += lengthlinia;

\tpolilinia1.vlinia.push_back(linia1);

\tlinia1.x0=220;
\tlinia1.y0=222;
\tlinia1.x1=320;
\tlinia1.y1=322;
\tlengthlinia = sqrt(pow(linia1.x1-linia1.x0,2) + pow(linia1.y1-linia1.y0,2));
\tlinia1.length=lengthlinia;
\tlengthpolilinia += lengthlinia;

\tpolilinia1.vlinia.push_back(linia1);

\tlinia1.x0=220;
\tlinia1.y0=222;
\tlinia1.x1=320;
\tlinia1.y1=322;
\tlengthlinia = sqrt(pow(linia1.x1-linia1.x0,2) + pow(linia1.y1-linia1.y0,2));
\tlinia1.length=lengthlinia;
\tlengthpolilinia += lengthlinia;

\tpolilinia1.vlinia.push_back(linia1);

\tpolilinia1.length = lengthpolilinia;

\tvpolilinia.push_back(polilinia1);\t

\t//cout << vpolilinia.at(1).vlinia.size() << endl;
\t//cout << vpolilinia.size() << endl;

\t//recorrem totes les polilínies
\tfor (int i=0; i
I la sortida per pantalla:

$ ./polilinia
polilinia #0. length: 267.358
linia #0. length: 125.936
linia #1. length: 141.421
polilinia #1. length: 408.779
linia #0. length: 125.936
linia #1. length: 141.421
linia #2. length: 141.421

En el següent article [5] s'explica la implementació del projecte cncstroke per tal de generar G-Code amb z-depth variable.

Referències:

Nota aclarativa: En el projecte cncstroke utilitzem el terme polilínia com a successió de línies enllaçades. Ara bé, per generar aquestes línies enllaçades, a LibreCAD, utilitzem l'eina línia (i no pas l'eina polilínia) (En una futura versió s'estudiarà la possibilitat d'utilitzar l'eina polilínia, o ambdues).