使用python将椭圆弧转为gcode

原创

已于 2023-10-05 10:17:49 修改 · 692 阅读

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#python #算法 #开发语言

于 2023-10-05 10:09:13 首次发布

本文介绍了一种使用Python将椭圆弧转换为GCode的方法，通过直线拟合椭圆弧，并利用椭圆的标准参数方程计算各点坐标。文章详细阐述了计算过程，包括确定椭圆的长短轴、起止参数、旋转角度，以及坐标旋转和位移。最终代码实现了GCode的生成，但还需添加刀具控制指令。

使用python将椭圆弧转为gcode

原理

使用直线进行拟合，把 -360°~360° 的每一度转换为弧度（间隔应该要做成自适应的，目前不知道怎么搞），然后使用椭圆的标准参数方程计算出每个弧度对应点的坐标，然后使用G01指令将相邻的2个点连成直线。从dxf属性中获取椭圆弧的起始角度（弧度制），获取主轴向量（决定了椭圆弧的旋转角度），中心点（椭圆弧相对于零点的位移）。

计算过程

先根据主轴向量和ratio，计算出椭圆的长短轴a,b；
获取椭圆弧的起止参数（start_param和end_param，也即弧度制的起始角度，）（注意对超出[-2 * math.pi, 2 * math.pi]范围的角进行周期移动）；
从-360°~360°分出的弧度制角度中，根据起止角度滤出使用到的旋转角度；
根据标准参数方程和第三步中的角度，以及第一步中计算的a,b，计算椭圆弧上的点；
获取主轴向量，计算出椭圆弧的旋转角度（注意4个象限和正负负半轴）；
将第4步中的每个点坐标根据第5步的旋转角和旋转公式计算旋转后每个点的坐标；
给第6步计算的每个点加上椭圆弧中心点的坐标。

代码如下

import ezdxf

dxf_file = 'ellipse_test.dxf'
dxf_doc = ezdxf.readfile(dxf_file)
gcode_file = 'ellipse_test.nc'


def generate_line_gcode(
        	end_x: int = None, end_y: int = None, speed: int = 3000, check_limit: bool = False
    ):
        """
        使用终点坐标生成直线的gcode
        :param end_x: 终点的X坐标
        :param end_y: 终点的Y坐标
        :param speed: 移动速率
        :param check_limit: 检查限位
        :return: g_code: 生成的g代码
        """
        g_code = ''
        if isinstance(end_x, (int, float)):
            g_code = f'G01 X{
     
     end_x}'

        if isinstance(end_y, (int, float)):
            if not g_code:
                g_code = f'G01 Y{
     
     end_y}'
            else:
                g_code += f' Y{
     
     end_y}'

        if g_code:
            if speed:
                g_code += f' F{
     
     speed}'

            if check_limit:
                g_code += ' S1'