Grbl1.1 Laser Modeの実験

さてGrbl1.1のレーザーモードの実験をしてみました。
前回も書きましたが、Grbl1.1では新たにLaser Modeが加わり、その中でもM4コマンドをつかった（従来まではM3）Dynamic Laser Modeという、レーザーヘッドの移動スピードに比例するようにレーザー出力をリアルタイムで調節してくれる新機能があります。今までは、スピードが落ちがちなパス折り返し地点や出だしの部分などで、焦げが目立っていましたが、それが解消（緩和）されるというわけです。どの程度効果あるのか、そしてどんな設定やコマンド操作するといいのか試してみました。
結果的には、従来に比べけっこう使えるんじゃないかという感じです。

使っているG Code SenderはbCNCです。今回は90度の扇形（半径20mm）の図面を描いて実験です（Inkscapeで描画、Laser Tool Plug-inでGコード生成）。直線部分、角の部分、そして円弧がある図形という感じです。特にいままでは、角の部分で焦げが目立っていましたが、どうなるかいくつかのパターンで試してみました。
画面左↑にGコードがあります。ちょうど水色の部分にM03があり、ここをM4に変更したりS値を少し書き換えていくつかのパターンをつくってみました。
結果は以下。

材料は厚さ2.2mmのシナベニヤ板。半径20mmの扇形。5.5Wダイオードレーザー使用。
まずは下の段から、
左端は、従来のM3 S1000 F200でカットしたもの（やや角に焦げが見えます）。
左から2番目、M4 S1000 F200。Dynamic Laser Modeなので、あまり角が焦げていません。なかなか効果あり。

M4でもS値を入力する必要がある：
ここで疑問に思ったことがあり（前回の投稿での疑問でもありましたが）、M4はスピード（フィード）に合わせてレーザー出力するのなら（M4の場合、スピードが0だと出力も自動的に0なる）、S1000はコマンド入力しなくてもいいんじゃないか？ということで試してみると、M4だけで出力値Sを入れないでRunさせると、レーザー自体出力していませんでした。つまり、M4 S1000などと出力したい値（おそらく100%のときの出力値）を入力しないとダメです。
ということで、右から2番目のが、M4 S500 F200。出力を半分に下げてのDynamic Laser Mode。少しわかりにくいかもしれませんが、左から2番目のS1000よりは弱いかなと。
わかりにくいので、右端がS100まで出力を落としたDynamic Laser Mode。ということから、M4の場合、Sの値は上限値という感じです。

レーザーモードのオン・オフ設定：
ただ、注意点としては、M3の場合は最初に$32=0という感じで、レーザーモードをオフにしておき、M4を使うなら$32=1に設定変更が必要です。M4での作業が終わればまた$32=0に戻すという感じ。M4が便利そうなので、$32=1のままでよさそうですが（M3はもはや使わないかも）。

リアルタイムオーバーライド機能：
それから、実験結果画像の上のほうにあるのは何かというと、Grbl1.1からはReal-time Overridesが使えるようになったので、もともとbCNCについているオーバーライド機能を使ってみたという結果です。

bCNCには、FeedやSpindleをリアルタイムで調節できるスライダーがついています。加工中ではないときでも、Spindleボタンを押せば、レーザーオン・オフや出力調整が可能です（いきなりレーザー光がでるので注意が必要です）。この画像↑の場合、Feedが最大200になっています。

追記：調べてみると、どうやらこの200は200%とということらしいです。100が100%でそれに対し、25%〜200%で可変制御可能ということみたいです。

このようにスライダを右にずらせばフィード50%などに変更できます。これを加工中（レーザー照射中）に変更するとどうなるかというのが、実験結果画像の上段です。上の段真ん中が、M4で加工中にフィードを200%から50%まで下げてみた結果です。Dynamic Laser Modeなので、理論的にはフィードが途中で変わっても、それに合わせて出力変化してくれるので、均一な加工結果になるはずです。ぐりぐり少しいじったので、円弧の部分でややムラがありますが、縦のラインはフィード200%で横のラインがフィード50%ですが、だいたい同じくらいの出力になっている感じなので、効果はでていると思います。

実験結果画像上段の右端は、M3で同じように加工中にリアルタイムでフィードを変化させたものです。Dynamic Laser Modeではないので、当然200%から50%に下げれば、それだけ焦げが多くなるはずです。まあ、そういう結果になっているので、やはりリアルタイムで調節可能ということが分かりました。

まとめ：

Dynamic Laser Modeはけっこう効果あります（焦げが少なくなるために、きれいに切断できる）。

Dynamic Laser ModeでM4を使うときは$32=1(レーザーモードON)にする。

従来のコマンド(M3)の場合は、

M3 S1000(レーザーON、出力100%）

でしたが、

Dynamic Laser Mode(M4)の場合は、

M4 S1000(S値：レーザー出力上限値、S500なら最高50%で出力)。

リアルタイムでフィード（25%〜200%）や出力値（0〜100%）も調整可能。

結果的には、Grbl1.1のほうがGrbl0.9よりずっと優れている。

要するに、どうすればいいかというと、Gコード上ではM4 S1000で出力値MAX、フィードもやや速め（M3のときの設定に比べれば1.5倍〜2倍）に設定しておき、bCNCならスライダで出力値やフィードを調整するという手順になるかと。なので、今回の実験のように、いちいちGコードファイルを開いて編集する必要もないと思います。

Inkscape Laser Tool Plug-inでの設定：

例えば、Inkscape Laser Tool Plug-inを使うならば、

こんな感じで、

Laser ON Command: M04、

Laser Speed: 200（これはやや速め/レーザーのW数による）、

Laser Power S#:1000（ここはGrblのスピンドルMAX出力値の1000）

にしておいてGコードを生成。

あとでbCNCなどのG Code Senderのほうで出力値やフィードは現場調整という感じ。

bCNCの画面折り畳み機能：

これはレーザーモードには関係ないですが、bCNCの場合以下のようにState▲をクリックすると、画面が折り畳めます（しばらく気づかなかった）。

bCNCの全体表示画面が大きすぎるとき（Raspberry Piの小さなモニターのときなど）、折りたたみ機能を使えば大丈夫というわけです。