Огляд програмування G-кодом

Мова G-коду LinuxCNC базується на мові RS274/NGC. Мова G-коду базується на рядках коду. Кожен рядок (також званий «блоком») може містити команди для виконання декількох різних дій. Рядки коду можуть бути зібрані у файл для створення програми.

Типова рядок коду складається з необов’язкового номера рядка на початку, за яким слідує одне або кілька «слів». Слово складається з літери, за якою слідує число (або щось, що обчислюється як число). Слово може бути командою або аргументом команди. Наприклад, «G1 X3» — це дійсний рядок коду з двома словами. «G1» — це команда, що означає «рухатися по прямій лінії із запрограмованою швидкістю подачі до запрограмованої кінцевої точки», а «X3» надає значення аргументу (значення X повинно бути 3 в кінці руху). Більшість команд G-коду LinuxCNC починаються з G або M (для загальних і різних). Слова для цих команд називаються «G-кодами» і «M-кодами». Також поширеними є коди підпрограм, що починаються з «o-», які називаються «o-кодами».

Мова LinuxCNC не має індикатора початку програми. Однак інтерпретатор обробляє файли. Одна програма може міститися в одному файлі, або програма може бути розподілена між декількома файлами. Файл може бути розмежований відсотками наступним чином. Перший непустий рядок файлу може містити тільки знак відсотка «%», можливо оточений пробілами, а далі у файлі (зазвичай в кінці файлу) може бути подібний рядок. Розмежування файлу за допомогою відсотків є необов’язковим, якщо файл містить «M2» або «M30», але є обов’язковим, якщо їх немає. Якщо файл має рядок з відсотками на початку, але не має його в кінці, буде видано повідомлення про помилку. Корисний вміст файлу, розмежованого за допомогою відсотків, закінчується після другого рядка з відсотками. Все, що йде після цього, ігнорується.

Мова G-коду LinuxCNC має дві команди («M2» або «M30»), кожна з яких завершує програму. Програма може закінчитися до кінця файлу. Рядки файлу, що знаходяться після кінця програми, не виконуються. Інтерпретатор навіть не читає їх.

Допустимий рядок вхідного коду складається з наступного, у зазначеному порядку, з обмеженням максимальної (наразі 256) кількості символів, дозволених у рядку.

Будь-який ввід, який явно не дозволено, є незаконним і призведе до того, що інтерпретатор сигналізує про помилку.

Пробіли та табуляції дозволені в будь-якому місці рядка коду і не змінюють значення рядка, за винятком коментарів. Це робить деякі дивно виглядаючі введення допустимими. Наприклад, рядок «G0X +0. 12 34Y 7» еквівалентний «G0 x+0.1234 Y7».

У вхідних даних дозволено використовувати порожні рядки. Їх слід ігнорувати.

Вхідні дані не враховують регістр, окрім коментарів, тобто будь-яка літера поза коментарем може бути у верхньому або нижньому регістрі, не змінюючи значення рядка.

Для (явних) чисел використовуються такі правила. У цих правилах цифра – це один символ від 0 до 9.

Зверніть увагу, що початкові (перед десятковою крапкою і першою цифрою, відмінною від нуля) і кінцеві (після десяткової крапки і останньої цифри, відмінної від нуля) нулі допускаються, але не є обов’язковими. Число, записане з початковими або кінцевими нулями, буде мати те саме значення при читанні, якби додаткові нулі були відсутні.

Числа, що використовуються для конкретних цілей в RS274/NGC, часто обмежуються деяким скінченним набором значень або деяким діапазоном значень. У багатьох випадках десяткові числа повинні бути близькими до цілих чисел; це стосується значень індексів (наприклад, для параметрів і номерів слотів каруселі), M-кодів і G-кодів, помножених на десять. Десяткове число, яке призначене для представлення цілого числа, вважається достатньо близьким, якщо воно знаходиться в межах 0,0001 від цілого значення.

Мова RS274/NGC підтримує «параметри» — те, що в інших мовах програмування називається «змінними». Існує кілька типів параметрів різного призначення та вигляду, кожен з яких описаний у наступних розділах. Єдиний тип значень, який підтримується параметрами, — це плаваюча точка; у G-коді немає типів рядків, логічних значень або цілих чисел, як в інших мовах програмування. Однак логічні вирази можна формулювати за допомогою булеві оператори («AND», «OR», «XOR» та оператори порівняння «EQ», «NE», «GT», «GE», «LT», «LE»), а також «MOD», «ROUND», FUP та FIX operators підтримують арифметику цілих чисел.

Параметри відрізняються синтаксисом, областю дії, поведінкою, коли ще не ініціалізовані, режимом, персистенцією та цільовим використанням.

Якщо ввімкнено у файлі INI, G-код має доступ до значень записів INI-файлу та виводів HAL.

Наприклад, якщо INI-файл виглядає так:

Ви можете звернутися до іменованих параметрів #<_ini[setup]xpos> та #<_ini[setup]ypos> у G-коді.

EXISTS можна використовувати для перевірки наявності заданої змінної INI-файлу:

Значення зчитується з файлу INI один раз і кешується в інтерпретаторі. Ці параметри доступні тільки для читання - присвоєння значення призведе до помилки виконання. У G-коді імена не чутливі до регістру - вони перетворюються у верхній регістр перед зверненням до файлу INI. Тому записи INI, що містять символи нижнього регістру, недоступні з G-коду.

Приклад:

Доступ до елементів HAL здійснюється лише для читання. Наразі таким чином можна отримати доступ лише до імен HAL, написаних виключно нижніми літерами.

EXISTS можна використовувати для перевірки наявності певного елемента HAL:

Ця функція була мотивована бажанням забезпечити більш тісний зв’язок між компонентами користувацького інтерфейсу, такими як GladeVCP і PyVCP, щоб вони могли слугувати джерелом параметрів для керування поведінкою файлів NGC. Альтернативний варіант — використання контактів M6x і їх підключення — має обмежений, не мнемонічний простір імен і є надмірно громіздким як механізм комунікації між користувацьким інтерфейсом та інтерпретатором.

Вираз — це набір символів, що починається з лівої дужки «[» і закінчується відповідною правою дужкою «]». Між дужками знаходяться числа, значення параметрів, математичні операції та інші вирази. Вираз обчислюється для отримання числа. Вирази в рядку обчислюються під час читання рядка, перед виконанням будь-яких дій у рядку. Прикладом виразу є «[1 + acos[0] - [#3 ** [4.0/2]]]».

Бінарні оператори з’являються тільки всередині виразів. Існує чотири основні математичні операції: додавання («+»), віднімання («-»), множення («») і ділення («/»). Існує три логічні операції: не виключна або («OR»), виключна або («XOR») і логічна і («AND»). Восьма операція — операція модуля («MOD»). Дев’ята операція — це операція «потужність» («*»), що підносить число зліва від операції до потужності справа. Реляційні оператори — це рівність («EQ»), нерівність («NE»), строго більше («GT»), більше або дорівнює («GE»), строго менше («LT») і менше або дорівнює («LE»).

Бінарні операції поділяються на кілька груп за їх пріоритетом. Якщо операції з різних груп пріоритету з’єднані між собою (наприклад, у виразі «[2.0 / 3 * 1.5 - 5.5 / 11.0]»), операції з вищої групи виконуються перед операціями з нижчої групи. Якщо вираз містить більше однієї операції з однієї групи (наприклад, перші «/» і «*» у прикладі), спочатку виконується операція зліва. Таким чином, приклад еквівалентний: «[ [ [2.0 / 3] * 1.5] - [5.5 / 11.0] ]», що еквівалентно «[1.0 - 0.5]», тобто «0.5».

Логічні операції та модуль слід виконувати над будь-якими дійсними числами, а не лише над цілими. Число нуль еквівалентне логічній хибності, а будь-яке ненульове число еквівалентне логічній істині.

Перевірка рівності або нерівності двох значень з подвійною точністю з плаваючою комою є за своєю суттю проблематичною. Інтерпретатор вирішує цю проблему, вважаючи значення рівними, якщо їх абсолютна різниця менше 1e-6 (це значення визначено як TOLERANCE_EQUAL у src/emc/rs274ngc/interp_internal.hh).

Доступні функції наведені в наступній таблиці. Аргументи для унарних операцій, які приймають величини кутів («COS», «SIN» і «TAN»), вимірюються в градусах. Значення, що повертаються унарними операціями, які повертають величини кутів («ACOS», «ASIN» і «ATAN»), також вимірюються в градусах.

Функція «FIX» округляє числову пряму вліво (менш додатне або більш від’ємне), таким чином, «FIX[2.8] = 2» та «FIX[-2.8] = -3».

Операція «FUP» округляє число праворуч (більш додатне або менш від’ємне) на числовій прямій; «FUP[2.8] = 3» та «FUP[-2.8] = -2».

Функція «EXISTS» перевіряє наявність одного іменованого параметра. Вона приймає тільки один іменований параметр і повертає 1, якщо він існує, і 0, якщо він не існує. Використання пронумерованого параметра або виразу є помилкою. Ось приклад використання функції EXISTS:

Рядок може містити будь-яку кількість G-слів, але два G-слова з однієї модальної групи не можуть з’являтися в одному рядку. Див. розділ Modal Groups для отримання додаткової інформації.

Рядок може містити від нуля до чотирьох M-слів. Два M-слова з однієї модальної групи не можуть з’являтися в одному рядку.

Для всіх інших дозволених літер рядок може містити лише одне слово, що починається з цієї літери.

Якщо налаштування одного і того ж параметра повторюється в рядку, наприклад, «#3=15 #3=6», то чинним буде лише останнє налаштування. Налаштувати один і той же параметр двічі в одному рядку — це нерозумно, але не є порушенням правил.

Якщо в рядку з’являється більше одного коментаря, буде використано тільки останній; кожен з інших коментарів буде прочитано і перевірено його формат, але після цього він буде проігноровано. Очікується, що розміщення більше одного коментаря в рядку буде дуже рідкісним.

Три типи елементів, порядок яких може змінюватися в рядку (як зазначено на початку цього розділу), — це слово, налаштування параметра та коментар. Уявіть, що ці три типи елементів поділяються на три групи за типом.

Першу групу (слова) можна переставляти будь-яким чином, не змінюючи значення рядка.

Якщо друга група (налаштування параметрів) буде перепорядкована, значення рядка не зміниться, якщо тільки один і той самий параметр не буде встановлений більше ніж один раз. У цьому випадку буде діяти тільки останнє налаштування параметра. Наприклад, після інтерпретації рядка «#3=15 #3=6» значення параметра 3 буде 6. Якщо порядок буде змінено на «#3=6 #3=15» і рядок буде інтерпретовано, значення параметра 3 буде 15.

Якщо третя група (коментарі) містить більше одного коментаря та перевпорядковується, буде використано лише останній коментар.

Якщо кожна група зберігається в порядку або перепорядковується без зміни значення рядка, то три групи можуть бути переплетені будь-яким чином без зміни значення рядка. Наприклад, рядок «g40 g1 #3=15 (foo) #4=-7.0» має п’ять елементів і означає абсолютно те саме в будь-якому з 120 можливих порядків (наприклад, «#4=-7.0 g1 #3=15 g40 (foo)») для п’яти елементів.

Багато команд змушують контролер переходити з одного режиму в інший, і режим залишається активним, поки інша команда не змінить його явно або неявно. Такі команди називаються «модальними». Наприклад, якщо охолоджуюча рідина ввімкнена, вона залишається ввімкненою, поки її явно не вимкнуть. G-коди для руху також є модальними. Наприклад, якщо команда G1 (прямий рух) задана в одному рядку, вона буде виконана знову в наступному рядку, якщо в цьому рядку є одне або кілька слів осі, за винятком випадків, коли в наступному рядку задана явна команда з використанням слів осі або скасування руху.

«Немодальні» коди впливають лише на ті лінії, на яких вони зустрічаються. Наприклад, G4 (затримка) є немодальним.

Полярні координати можна використовувати для визначення координат XY переміщення. @n — це відстань, а ^n — кут. Перевага цього полягає в тому, що для таких елементів, як кола отворів для болтів, можна дуже просто переміститися до точки в центрі кола, встановити зміщення, а потім переміститися до першого отвору і запустити цикл свердління. Полярні координати завжди відраховуються від поточної нульової позиції XY. Щоб змістити полярні координати від нуля верстата, використовуйте зміщення або виберіть систему координат.

В абсолютному режимі відстань і кут вимірюються від нульової позиції XY, а кут починається з 0 на позитивній осі X і збільшується в напрямку проти годинникової стрілки навколо осі Z. Код G1 @1^90 є таким самим, як G1 Y1.

У відносному режимі відстань і кут також враховуються від нульового положення XY, але вони є сукупними. Спочатку може бути заплутано, як це працює в інкрементальному режимі.

Наприклад, якщо у вас є наступна програма, ви можете очікувати, що вона буде квадратним візерунком:

З наступного рисунка видно, що результат не такий, як можна було б очікувати. Тому що ми додавали 0,5 до відстані щоразу, коли відстань від нульової точки XY збільшувалася з кожною лінією.

Наступний код створить наш квадратний візерунок:

Як бачите, додаючи до кута лише 90 градусів щоразу, відстань до кінцевої точки однакова для кожної лінії.

Це помилка, якщо:

Commands are arranged in sets called modal groups, and only one member of a modal group may be in force at any given time. In general, a modal group contains commands for which it is logically impossible for two members to be in effect at the same time - like measure in inches versus measure in millimeters. A machining center may be in many modes at the same time, with one mode from each modal group being in effect. The modal groups are shown in the following Table.

Для декількох модальних груп, коли обробний центр готовий приймати команди, один член групи повинен бути активним. Для цих модальних груп існують налаштування за замовчуванням. Коли обробний центр вмикається або іншим чином переініціалізується, значення за замовчуванням автоматично вступають в силу.

Група 1, перша група в таблиці, – це група G-кодів для руху. Один з них завжди активний. Він називається поточним режимом руху.

Помилкою є розміщення G-коду з групи 1 і G-коду з групи 0 в одному рядку, якщо обидва вони використовують слова осі. Якщо G-код з групи 1, що використовує слова осі, неявним чином діє в рядку (будучи активованим у попередньому рядку), а G-код з групи 0, що використовує слова осі, з’являється в рядку, дія G-коду з групи 1 для цього рядка призупиняється. G-коди з групи 0, що використовують слова осі, — це G10, G28, G30, G52 і G92.

Включати будь-які непов’язані слова в рядок з керуванням потоком O- є помилкою.

Коментарі носять суто інформативний характер і не впливають на роботу машини.

Коментарі можна додавати до рядків G-коду, щоб пояснити наміри програміста. Коментарі можна вставляти в рядок за допомогою дужок () або в кінці рядка за допомогою крапки з комою. Крапка з комою не розглядається як початок коментаря, якщо вона знаходиться в дужках.

Коментарі можуть з’являтися між словами, але не між словами та відповідним їм параметром. Отже, «S100(встановлена швидкість)F200(подача)» прийнятний, тоді як «S(швидкість)100F(подача)» – ні.

Ось приклад програми з коментарями:

Існує кілька «активних» коментарів, які виглядають як коментарі, але викликають певні дії, наприклад «(debug,..)» або «(print,..)». Якщо в рядку є кілька коментарів, то за цими правилами інтерпретується тільки останній коментар. Отже, звичайний коментар, що йде за активним коментарем, фактично вимикає активний коментар. Наприклад, «(foo) (debug,#1)» надрукує значення параметра «#1», а «(debug,#1)(foo)» — ні.

Коментар, що починається з крапки з комою, за визначенням є останнім коментарем у цьому рядку та завжди інтерпретуватиметься відповідно до синтаксису активного коментаря.

* «(MSG,)» — відображає повідомлення, якщо «MSG» з’являється після лівої дужки і перед будь-якими іншими друкованими символами. Допускаються варіанти «MSG», що містять пробіли та символи нижнього регістру. Решта символів перед правою дужкою вважаються повідомленням. Повідомлення повинні відображатися на пристрої відображення повідомлень інтерфейсу користувача, якщо такий передбачений.

* (PROBEOPEN filename.txt) - відкриє filename.txt та збереже в ньому 9-значну координату, що складається з XYZABCUVW кожного успішного прямого зондування. * (PROBECLOSE) - закриє відкритий файл журналу проб.

Для отримання додаткової інформації про зондування див. розділ G38.

* (LOGOPEN,filename.txt) - відкриває іменований файл журналу. Якщо файл вже існує, він скорочується. * (LOGAPPEND,filename) - відкриває іменований файл журналу. Якщо файл вже існує, дані додаються. * (LOGCLOSE) – закриває відкритий файл журналу. * (LOG,) – все, що знаходиться після ,, записується до файлу журналу, якщо він відкритий. Підтримує розширення параметрів, як описано нижче.

Приклади логування знаходяться у файлах G-коду nc_files/examples/smartprobe.ngc та nc_files/ngcgui_lib/rectange_probe.ngc.

* (ABORT,) – відображає повідомлення типу (MSG,) з додаванням спеціальної обробки параметрів коментарів, як описано нижче, та переривання поточного запущеного процесу.

* (DEBUG,) – відображає повідомлення типу (MSG,) з додаванням спеціальної обробки параметрів коментарів, як описано нижче.

* (PRINT,) - Повідомлення виводяться на stderr зі спеціальною обробкою параметрів коментарів, як описано нижче.

У коментарях DEBUG, PRINT та LOG значення параметрів у повідомленні розгортаються.

Наприклад: вивести іменовану глобальну змінну до stderr (вікно консолі за замовчуванням).

Усередині вищезазначених типів коментарів послідовності типу «#123» замінюються значенням параметра 123. Послідовності типу «#<іменований параметр>» замінюються значенням іменованого параметра. З іменованих параметрів видаляються пробіли. Отже, «#<іменований параметр>» буде перетворено на «#<іменованийпараметр>».

Номери параметрів можна форматувати, наприклад:

виведе значення, округлене до цілого числа.

Форматування буде виконано для всіх параметрів в одному рядку, якщо не буде змінено, тобто в одному рядку дозволено кілька форматів.

Рядок форматування не обов’язково має бути одразу поруч із параметром.

Якщо рядок форматування створено з неправильним шаблоном, він буде надрукований як символи.

Файл G-коду повинен містити один або декілька рядків G-коду та завершуватися символом Program End. Будь-який G-код після кінця програми не обчислюється.

Якщо код закінчення програми не використовується, використовується пара знаків відсотка «%», де перший знак відсотка знаходиться в першому рядку файлу, за ним йде один або кілька рядків G-коду, а потім другий знак відсотка. Будь-який код після другого знака відсотка не обробляється.

Інтерпретатор і завдання ретельно написані таким чином, що єдиним обмеженням розміру програми обробки деталей є ємність диска. Однак інтерфейси TkLinuxCNC і Axis завантажують текст програми для відображення його користувачеві, тому обмежуючим фактором стає оперативна пам’ять. В Axis, оскільки попередній перегляд малюється за замовчуванням, час перемальовування також стає практичним обмеженням розміру програми. Попередній перегляд можна вимкнути в Axis, щоб пришвидшити завантаження великих програм обробки деталей. В Axis розділи попереднього перегляду можна вимкнути за допомогою коментарів preview control.

Порядок виконання елементів у рядку визначається не позицією кожного елемента в рядку, а наступним списком:

Use at least 3 digits after the decimal when milling in millimeters, and at least 4 digits after the decimal when milling in inches.

Зокрема, перевірки допусків дуг виконуються для 0,001 та 0,0001 відповідно до активних одиниць вимірювання.

G-код найрозбірливіший, коли перед словами стоїть хоча б один пробіл. Хоча дозволено вставляти пробіл посередині чисел, це не дозволено.

Дуги центрального формату (які використовують I- J- K- замість R-) поводяться більш стабільно, ніж дуги R-формату, особливо для кутів, що входять до складу, поблизу 180 або 360 градусів.

Якщо правильне виконання вашої програми залежить від модальних налаштувань, обов’язково встановіть їх на початку програми обробки деталей. Режими можуть бути перенесені з попередніх програм та з команд MDI.

G17 використовувати площину XY, G20 дюймовий режим, G40 скасувати компенсацію діаметра, G49 скасувати зміщення довжини, G54 використовувати систему координат 1, G80 скасувати стандартні цикли, G90 режим абсолютної відстані, G94 режим подачі/хвилини.

Мабуть, найважливішим параметром модального режиму є одиниці вимірювання відстані. Якщо ви не включите G20 або G21, різні верстати будуть фрезерувати програму в різних масштабах. Інші параметри, такі як режим повернення в фіксованих циклах, також можуть бути важливими.

Ігноруйте все в розділі Order of Execution, і натомість не пишіть жодного рядка коду, який є хоч трохи неоднозначним.

Не використовуйте та не встановлюйте параметр в одному рядку, навіть якщо семантика добре визначена. Оновлення змінної до нового значення, наприклад, #1=[#1+#2], є прийнятним.

Номери рядків не мають жодних переваг. Коли номери рядків повідомляються в повідомленнях про помилки, числа відносяться до номера рядка у файлі, а не до значення N-слів.

Розгляньте можливість використання режиму зворотної швидкості часу.

Оскільки значення слова «F» в метрах за хвилину варіюється залежно від типу осі, що переміщується, а кількість видаленого матеріалу залежить не тільки від швидкості подачі, простіше використовувати G93, обернену швидкість часу, для видалення необхідної кількості матеріалу.

Оскільки значення F-слова в режимі подачі за хвилину залежить від того, яким осям подається команда на рух, а також оскільки кількість видаленого матеріалу залежить не тільки від швидкості подачі, для досягнення бажаної швидкості вилучення матеріалу може бути простіше використовувати режим зворотної подачі за часом G93.