uCNC

このページはＩＳＡのＭＯＺボードを廃止して
ＳＴＭ３２Ｆ１０３ボードに変更する過程を
紹介していきます。

＜その１＞

２０２５年
２月４日
現在稼働しているシステムは四半世紀も前なので制御ボードがＩＳＡです。ＩＳＡコネクタの載っているマザー（ＦＡ用では新品が買えますが高いです）も年々入手難になっているので、ここでシステムの改修をしたいと思います。変更点は、ホストＯＳをＦｒｅｅＢＳＤからＷｉｎｄｏｗｓへ、ＰＣはデスクトップからノートへ、制御ボードは自作ＭＯＺボードからＳＴＭ３２＋ｕＣＮＣへ、制御アプリも自作のＸアプリからＷｉｎｄｏｗｓで動くｇｃｏｄｅ　ｓｅｎｄｅｒに変更すれば良さそうです。ステッピングモータドライバユニット以降はそのまま使います。因みに、改修後はガレージのレーザ加工機とほぼ同じ構成になります。レーザ加工機はアルドウィーノＭＥＧＡですが、今回はＳＴＭ３２です。Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏと似てます。下は現在のシステム全体構成です。ＭＯＺボードにＺ８０が載っていて３軸ステッピングモータを動かしています。また、サウンドブラスタボードは壊れて外しているので、ジョイスティック／ロータリーエンコーダは使えないです。旋盤の方の制御方法も要検討です。

下はＭＯＺボードのブロック図です。ＦＩＦＯを介してＺ８０にコマンドを送り、ステータスを受け取ります。Ｚ８０で動いているのは３ＤのＤＤＡ（デジタル差分分析）プログラムです。ホストのＯＳはＦｒｅｅＢＳＤなので、ＦＩＦＯを制御するデバイスドライバを介して制御しています。

下はＭＯＺボードのＩＳＡコネクタ付近です。８２５５とＦＩＦＯが見えています。

２月５日
今回、ステッピングモータ制御のファームウェアはｕＣＮＣを使います。ｕＣＮＣはアルドウィーノＵＮＯで動くＧＲＢＬが元ですが、今は３２ｂｉｔコントローラを使います。ｅｂａｙで３２ｂｉｔのステッピングモータ制御ボードを検索するとＳＴＭ３２は少なく、下のＥＳＰ３２が圧倒的に多いようです。ＥＳＰ３２の方がｗｉｆｉ接続が簡単だからでしょうか？

下はＳＴＭ３２の制御ボードですが、これしか見つからないです。さらに日本に送れないかもとのこと。今回はステッピングモータドライバが外付けで、ボードに載っている必要は無いのでＳＴＭ３２ボードに接続するＩ／Ｆボードを自作した方が良さそうです。因みに、ＳＴＭ３２Ｆ１０３はＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３、ＥＳＰ３２はＸｔｅｎｓａ（懐かしい響きです）です。

２月６日
ヤフーショッピングでＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６のｂｌｕｅｐｉｌｌボードを購入しました。５個で２４００円で、安いです。

ｂｌｕｅｐｉｌｌボードが到着したので、早速、マーキングを確認します。ＳＴＭ３２Ｆ１０３はクローンコントローラがたくさん存在します。載っているものはＳＴＭのロゴがあり本物みたいに見えます。互換コントローラのＡＰＭ３２Ｆ１０３を良くききますが、このサイトによるとＡＰＭはＡＲＭのライセンスは取ってないみたいです。

ｕＣＮＣの開発環境を確認しておきます。ＰｌａｔｆｏｒｍＩＯで開発できます。プラットフォームはＡｒｄｕｉｎｏでテージのＳｐｅｅｄｕｉｎｏのＳＴＭ３２と同じです。

２月７日
２０１０年にも一度、ＩＳＡを廃止しようとしました。ステッピングモータをＡＲＭのＬｉｎｕｘマシンで制御する計画でした。たった１ページしかなく、途中でとん挫してます。ホストＰＣとソケット通信でデータを送受信する予定だったと思います。

２月８日
ｕＣＮＣのソースをＰｌａｔｆｏｒｍＩＯでビルドしてみます。ボードをｂｌｕｅｐｉｌｌに設定してビルドすると、Ｇｉｔが無いのでインストールしろというエラーで止まります。必要なファイルをＧｉｔでネットから入手する仕組みのようです。

指定のサイトからＧｉｔをインストール後、無事、ビルドできました。

できたオブジェクトの場所を開いてみます。５３ＫＢと思ったより、小さいです。ちなみに、ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６のフラッシュ容量は６４ＫＢです。

２月９日
プログラムのビルドができたので、ＳＴＬＩＮＫでボードにダウンロードしようとしたところ、ＣＰＵＩＤが違うというエラーでストップします。嫌な予感がします。

ネットで検索するとＰｌａｔｆｏｒｍＩＯのコミュニティで同じ不具合が報告されていて、対処方法もありました。ちょっと昔なので設定ファイルのディレクトリ構成が変わっていて、難儀しましたが、無事解決しました。

クローンの紹介ページで確認すると、載っているのは中国製クローンのＣＳ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６のようです。マーキングはＳＴＭなんですが、流石に、５枚で２４００円はクローンだったようです。クローンでもちゃんと動けば良いですが～因みに、このフラッシュ容量は１２８ＫＢのようです。

２月１０日
ｕＣＮＣのファームが怪しいｂｌｕｅｐｉｌｌ互換ボードに書けたので、早速Ｕｎｉｖｅｒｓａｌｇ－ｃｏｄｅＳｅｎｄｅｒをインストールして接続してみます。緊急停止ボタンやドアスイッチなどの入力ポートが通常状態でないとアラームが出てアイドル状態にならないので、臨時にジャンパ線で通常状態にすると無事、アイドル状態になりました。ｕＣＮＣのＷｉｋｉサイトのＦＡＱに対処方法が載っていました。

ｕＣＮＣはほぼＧＲＢＬ互換なので、ファームの選択はＧＲＢＬを指定すれば良いようです。ジョグパネルで各軸の送りができているので、実際にモータを繋げれば動いてるのでは？と思います。今のところ、クローンのコントローラでも問題ないです。

２月１１日
Ｘ軸だけドライバを繋げてステッピングモータを動かしてみました。接続したのはＳＴＥＰとＤＩＲの２本だけです。ＨｅｅｋｓＣＮＣが出力するＧコードの先頭に工具登録、工具設定コードが有って、そのままではエラーで停止します。この行をコメントにすると問題なく動きました。クリックすると約１．７ＭＢの動画をダウンロードします。

下の赤枠がエラーの出る行で、これをコメントにする必要がありました。

２月１５日
Ｕｎｉｖｅｒｓａｌｇ－ｃｏｄｅＳｅｎｄｅ（ＵＧＳ）に画像ファイルから輪郭抽出してＧコードを出力する機能あるので試してみます。読み込める画像のフォーマットはＪＰＥＧとＰＮＧです。今回はステンシルフォントを使って、以下のＰＮＧ画像を作りました。

ＵＧＳはデザインウインドで簡単な図形や文字が入力できますが、デザインウインドのメニューから赤枠の輪郭抽出のダイアログが起動できます。

ダイアログから画像ファイルを選択して読み込み、左のスライダで閾値や直線、カーブなど各パラメータを調整して画像が鮮明になるようにします。

抽出後はパスツールで切削の方法を選びます。今回は赤枠のレーザ加工用（輪郭線に沿って移動）を選択しました。その後、生成されたＧコードをエクスポートします。

いつも、Ｇコードの確認で使っているＮＣＶＣに読み込んで確認します。正しく変換できています。ＵＧＳの輪郭抽出はスライダでリアルタイムに調整できるのも良いです。切削順は結構分散しています。 動画をキャプチャしました。クリックすると約１．２ＭＢの動画をダウンロードします。

今使っている輪郭抽出はＦｒｅｅＢＳＤで動くａｕｔｏｔｒａｃｅです。ａｕｔｏｔｒａｃｅはＤＸＦに変換できるので、重宝しています。画像は予め、２値化しておく必要があります。パラメータの調整はＣＵＩのため、変換後に都度確認が必要です。下はラズベリーパイのロゴマークです。

ａｕｔｏｔｒａｃｅでＢＭＰをＤＸＦに変換するには以下のコマンドを使います。変換後にＱｃａｄに読み込み、不要なレイヤを削除する処置も必要です。１つの閉区間がレイヤになるため複雑な図だと厄介です。
$ autotrace -corner-surround 1 -input-format BMP -output-format DXF rpi2_log .bmp > rpi2_log.dxf

２月１８日
上と同じラズベリーパイのロゴマークの画像をＵｎｉｖｅｒｓａｌｇ－ｃｏｄｅＳｅｎｄｅｒで輪郭抽出してみます。

左はパス１の内側データの輪郭、右がパス０の外側データの輪郭です。双方とも良好です。

ＧコードをエクスポートしてＮＣＶＣで確認すると、正しく表示されません。

どこで異常なのかトレースしてみます。赤枠の行に小数点の無いデータがありました。Ｇコードの永遠の課題、電卓型／従来型問題が発生です。

Ｇコードの座標は電卓型と従来型があって小数点の扱いが異なります。ＨｅｅｋｓＣＮＣとＵＧＳからＧコードを生成して、ＮＣＶＣで表示すると、この問題が出ます。Ｇコード内にどちらが使われているかを指示するコマンドは無いです。

ＮＣＶＣの作者のページにスクリプトがありました。小数点を強制的に付けるｐｅｒｌのプログラムです。

早速、ｃｙｇｗｉｎで変換してみます。

今度は正しく表示されました。大分前にもこの問題が発生しました。厄介です。この時はＺ軸の値に強制的に小数点を付けるプログラムを作製して対応しました。

２月２１日
ＳＴＭ３２のＩ／Ｆボードの作製を開始します。ピンコネクタを購入してユニバーサル基板に半田付けしました。ステッピングモータドライバのフォトカプラのドライバには手持ちのデジトラＲＮ１２１０を使います。このユニバーサル基板は高校生の時にバイト先のプリント基板工場のゴミ箱から拾ってきた基板です（笑）。