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laserengraver
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laserengraver
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#!/usr/bin/env python
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# #
# G code interpreter and executer for 2D CNC laser engraver using Raspberry Pi #
# Xiang Zhai, Oct 1, 2013 #
# zxzhaixiang at gmail.com #
# #
# Modifications for terminal interface and Use with GCodeTools by Ian D. Miller #
# Jan 7,2014 http://www.pxlweavr.com #
# info [at] pxlweavr.com #
# For instruction on how to build the laser engraver and operate the codes, please visit #
# funofdiy.blogspot.com #
# #
################################################################################################
import RPi.GPIO as GPIO
import Motor_control
from Bipolar_Stepper_Motor_Class import Bipolar_Stepper_Motor
import time
from numpy import pi, sin, cos, sqrt, arccos, arcsin
import argparse
################################################################################################
################################################################################################
################# ###################################################
################# Parameters set up ###################################################
################# ###################################################
################################################################################################
################################################################################################
parser = argparse.ArgumentParser(description="RPi Controlled Laser Engraver")
group = parser.add_mutually_exclusive_group(required=True)
group.add_argument("-f", "--filepath", help="Path to GCode file")
group.add_argument("-m", "--manual", action="store_true", help="Manually control printer")
parser.add_argument("-s", "--speed", type=float, help="Engraving speed (mm/sec)")
args = parser.parse_args()
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
MX=Bipolar_Stepper_Motor(22,18,24,26); #pin number for a1,a2,b1,b2. a1 and a2 form coil A; b1 and b2 form coil B
MY=Bipolar_Stepper_Motor(10,8,12,16);
Laser_switch=3;
dx=0.075; #resolution in x direction. Unit: mm
dy=0.075; #resolution in y direction. Unit: mm
if (args.speed > 0):
Engraving_speed=args.speed; #unit=mm/sec=0.04in/sec
else:
Engraving_speed=0.1; #unit=mm/sec=0.04in/sec
#######B#########################################################################################
################################################################################################
################# ###################################################
################# Other initialization ###################################################
################# ###################################################
################################################################################################
################################################################################################
GPIO.setup(Laser_switch,GPIO.OUT);
GPIO.output(Laser_switch,False);
speed=Engraving_speed/min(dx,dy); #step/sec
engraving = False
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################# ###############################################
################# G code reading Functions ###############################################
################# ###############################################
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################################################################################################
def XYposition(lines):
#given a movement command line, return the X Y position
xchar_loc=lines.index('X');
i=xchar_loc+1;
while (47<ord(lines[i])<58)|(lines[i]=='.')|(lines[i]=='-'):
i+=1;
x_pos=float(lines[xchar_loc+1:i]);
ychar_loc=lines.index('Y');
i=ychar_loc+1;
while (47<ord(lines[i])<58)|(lines[i]=='.')|(lines[i]=='-'):
i+=1;
y_pos=float(lines[ychar_loc+1:i]);
return x_pos,y_pos;
def IJposition(lines):
#given a G02 or G03 movement command line, return the I J position
ichar_loc=lines.index('I');
i=ichar_loc+1;
while (47<ord(lines[i])<58)|(lines[i]=='.')|(lines[i]=='-'):
i+=1;
i_pos=float(lines[ichar_loc+1:i]);
jchar_loc=lines.index('J');
i=jchar_loc+1;
while (47<ord(lines[i])<58)|(lines[i]=='.')|(lines[i]=='-'):
i+=1;
j_pos=float(lines[jchar_loc+1:i]);
return i_pos,j_pos;
def moveto(MX,x_pos,dx,MY,y_pos,dy,speed,engraving):
#Move to (x_pos,y_pos) (in real unit)
stepx=int(round(x_pos/dx))-MX.position;
stepy=int(round(y_pos/dy))-MY.position;
Total_step=sqrt((stepx**2+stepy**2));
if Total_step>0:
if engraving == False: #fast movement
print 'No Laser, fast movement: Dx=', stepx, ' Dy=', stepy;
Motor_control.Motor_Step(MX,stepx,MY,stepy,100);
else:
print 'Laser on, movement: Dx=', stepx, ' Dy=', stepy;
Motor_control.Motor_Step(MX,stepx,MY,stepy,speed);
return 0;
def laseron(): #When laser is turned on for the first time, pause a bit
global engraving
if (engraving == False):
engraving = True
GPIO.output(Laser_switch,True);
time.sleep(1)
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###########################################################################################
################# ###############################################
################# Main program ###############################################
################# ###############################################
###########################################################################################
###########################################################################################
try:#read and execute G code
if (args.manual == False):
filename=args.filepath; #file name of the G code commands
for lines in open(filename,'r'):
if lines==[]:
1; #blank lines
elif lines[0:3]=='G90':
print 'start';
elif lines[0:3]=='G20':# working in inch;
dx/=25.4;
dy/=25.4;
print 'Working in inch';
elif lines[0:3]=='G21':# working in mm;
print 'Working in mm';
elif lines[0:3]=='M05':
GPIO.output(Laser_switch,False);
print 'Laser turned off';
elif lines[0:3]=='M03':
laseron()
print 'Laser turned on';
elif lines[0:3]=='M02':
GPIO.output(Laser_switch,False);
print 'finished. shuting down';
break;
elif (lines[0:3]=='G1F')|(lines[0:4]=='G1 F'):
1;#do nothing
elif (lines[0:3]=='G00')|(lines[0:3]=='G1 ')|(lines[0:3]=='G01'):#|(lines[0:3]=='G02')|(lines[0:3]=='G03'):
if (lines.find('X') != -1 and lines.find('Y') != -1): #Ignore lines not dealing with XY plane
#linear engraving movement
if (lines[0:3]=='G00'):
GPIO.output(Laser_switch,False);
engraving=False;
else:
laseron()
[x_pos,y_pos]=XYposition(lines);
moveto(MX,x_pos,dx,MY,y_pos,dy,speed,engraving);
elif (lines[0:3]=='G02')|(lines[0:3]=='G03'): #circular interpolation
if (lines.find('X') != -1 and lines.find('Y') != -1 and lines.find('I') != -1 and lines.find('J') != -1):
laseron()
old_x_pos=x_pos;
old_y_pos=y_pos;
[x_pos,y_pos]=XYposition(lines);
[i_pos,j_pos]=IJposition(lines);
xcenter=old_x_pos+i_pos; #center of the circle for interpolation
ycenter=old_y_pos+j_pos;
Dx=x_pos-xcenter;
Dy=y_pos-ycenter; #vector [Dx,Dy] points from the circle center to the new position
r=sqrt(i_pos**2+j_pos**2); # radius of the circle
e1=[-i_pos,-j_pos]; #pointing from center to current position
if (lines[0:3]=='G02'): #clockwise
e2=[e1[1],-e1[0]]; #perpendicular to e1. e2 and e1 forms x-y system (clockwise)
else: #counterclockwise
e2=[-e1[1],e1[0]]; #perpendicular to e1. e1 and e2 forms x-y system (counterclockwise)
#[Dx,Dy]=e1*cos(theta)+e2*sin(theta), theta is the open angle
costheta=(Dx*e1[0]+Dy*e1[1])/r**2;
sintheta=(Dx*e2[0]+Dy*e2[1])/r**2; #theta is the angule spanned by the circular interpolation curve
if costheta>1: # there will always be some numerical errors! Make sure abs(costheta)<=1
costheta=1;
elif costheta<-1:
costheta=-1;
theta=arccos(costheta);
if sintheta<0:
theta=2.0*pi-theta;
no_step=int(round(r*theta/dx/5.0)); # number of point for the circular interpolation
for i in range(1,no_step+1):
tmp_theta=i*theta/no_step;
tmp_x_pos=xcenter+e1[0]*cos(tmp_theta)+e2[0]*sin(tmp_theta);
tmp_y_pos=ycenter+e1[1]*cos(tmp_theta)+e2[1]*sin(tmp_theta);
moveto(MX,tmp_x_pos,dx,MY, tmp_y_pos,dy,speed,True);
else: #Manual Control Mode
while True:
xsteps = int(raw_input("X Stepper Steps: "))
ysteps = int(raw_input("Y Stepper Steps: "))
laservar = int(raw_input("Laser state (1 on, 0 off): "))
GPIO.output(Laser_switch,laservar)
if (xsteps > 0):
MX.move(1,abs(xsteps),0.01)
else:
MX.move(-1,abs(xsteps),0.01)
if (ysteps > 0):
MY.move(1,abs(ysteps),0.01)
else:
MY.move(-1,abs(ysteps),0.01)
except KeyboardInterrupt:
pass
GPIO.output(Laser_switch,False); # turn off laser
moveto(MX,0,dx,MY,0,dy,50,False); # move back to Origin
MX.unhold();
MY.unhold();
GPIO.cleanup();