4，Grbl項目與arduino
??? arduino是使用8位AVR單片機的開源硬件。而Grbl是致力于在arduino上實現CNC機床控制的開源軟件項目。Grbl的當前最新版本是0.9版，支持一個關鍵的指令——G38.2指令。在這一節中，我最想提的就是0.9版本支持G38.2指令。G38.2是G代碼中的probe指令。正如字面意思，這是個“探針”指令。它的會把刀具當作一個探針向某一個指定方向移動，直到收到脈沖中斷。在收到脈沖中斷后，會有機器當前刀具的位置信息讀取。舉一個例子：G91G38.1Z-10。這是一條G代碼，G91代表本指令使用相對坐標，G38.2代表執行探針指令，Z-10表示探針（刀具）沿Z的負方向探索10個單位長度（可以通過G20/G21將單位設置為英寸/厘米）。如果探針（刀具）在移動過程中，收到了脈沖信號，則停止移動，并記錄當前位置。如果在整個10個單位的移動過程中都沒有收到脈沖信號，則返回探測
失敗。這一個指令對于本項目而言，可以用來探測將要被雕刻的電路板的平面信息。由于刀具通常是導體，而將要被雕刻電路板的表面也是導體。當刀具碰到電路板表面時，刀具和電路板表面將處于導通狀態。于是，將電路板表面接地，刀具接中斷引腳。這樣，當刀具碰到電路板表面時，將會產生一個脈沖信號。
于是，憑借G38.2這個指令，就可以實現根據電路板的平面信息，對電路雕刻G代碼做補償修正。
5，銅面的自平衡算法和現存軟件
??? 讓探針（刀具）在電路板平面的多個點做探測指令（G38.2），探測出多個點的具體位置信息，再根據這些點的位置信息，計算出平面上任意點的位置信息。最后，根據這些位置信息，對隔離電路G代碼文件的所有指令做Z軸上的補償。這就是銅面實現自平衡算法的基本思路。
??? 下面按步驟來介紹整個實現自平衡算法的軟件。
1，生成被探測點平面坐標。微觀的角度看，世界上不存在真正的理想平面。我們的電路板，看起來平，但事實上也不是完美的平面。而是凹凸不平的。在追究零點幾毫米一下精度的加工中，我們需要刀具能夠更完美的帖著表面走。我們知道，確定一個平面只需要3個點。那么我們在這個電路板上找無數個不重合的3個點，就可以把整個電路板的表面信息獲取了。當然，我們不可能做到取那么多，但是可以朝這個方向前進。有這樣一種方法，我叫它矩形分割法。把電路板表面分割成很多個小矩形。就像是棋盤一樣，把電路板表面分成縱橫好幾排的矩形。每個矩形再分割成兩個三角形。我們把每個三角形看成一個完美的平面（當然不可能完美，這里是取近似）。這個三角形面積越小，也就是銅面分割的矩形越多，所測得平面的誤差就越小。用探針（刀具）去探測每一個矩形的頂點（也就是每一個三角形的頂點），根據頂點的坐標高度，來計算該頂點圍成的三角形面積內任意頂點的高度。
2，計算任意三個點確定的平面內的任意一點的坐標。平面的坐標方程如下：
|x -? x1?? y - y1? z - z1????? |
|x2 - x1 y2 - y1? z2 - z1?? |? = 0
|x3 - x1? y3 - y1?? z3 - z1 |
以上行列式表示通過P1(x1,y1,z1),P1(x2,y2,z2)和P3(x3,y3,z3)的平面方程。
??? 如果已知P1，P2，P3的坐標，又知道需要被確定點的x，y坐標上的值，那么就可以求出該點的z坐標值。在現實工程中，確實可以做到獲取這些已知條件。通過第一步矩形分割，可以確定每個矩形頂點的橫縱坐標。再對每個頂點做G38.2指令，就可以獲得每個頂點的z坐標。于是，上述方程中的P1,P2,P3點的坐標確定。再讀G代碼文件，解析G代碼的每一條指令，就可以獲取當前刀具在執行當前一條指令后的刀具位置。也就是能夠解析出刀具的x，y和z坐標值。刀具的x，y坐標是不需要變化的，因此，目的坐標的x，y的值確定。將將確定的值，代入上述方程，就可以求出此G代碼執行后刀具所在點對應的平面高度。如果平面比原點（0,0,0）坐標高出0.1mm，那么修改這條G代碼，將G代碼的目的坐標的Z值加上0.1mm。這里給出實現方程計算的參考偽代碼：
ZcompensationValue= (x-x1)*(y2-y1)*(z3-z1) - (x-x1)*(z2-z1)*(y3-y1)
ZcompensationValue+= (y-y1)*(x3-x1)*(z2-z1) - (y-y1)*(x2-x1)*(z3-z1)
ZcompensationValue= ZcompensationValue/((y2-y1)*(x3-x1) - (x2-x1)*(y3-y1))
ZcompensationValue+= z1
通過以上偽代碼，就可以計算出由P1，P2，P3三個坐標圍成三角形內，任意點的Z軸補償值。
??? 當然要完全實現銅面的高度自動補償，還需要至少一下功能：1，與Grbl的簡單通訊協議（包括發送G代碼和讀G38.2指令的返回值）；2，解析G代碼（計算刀具的位置）。
??? 在現實中，你可以用很大語言來實現這個算法。而且也存在一個叫作chilipepper.com的網站提供在線自平衡服務。其自平衡算法，與本文所述基本一致。但是，這個網站提供的在線軟件仍然存在Bug。比如，其生成的矩形無法全部包括指定區域，無法解析inch為單位的G代碼，并生成自平衡路徑

總結

以上是生活随笔為你收集整理的G38.2 指令的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。