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ケースに穴あけをしてコネークターなどを取り付けて配線、送り制御器のハードの完成です。モーターおよびリミットスイッチと接続するケーブルも同時に製作しました。

穴あけはすべて手作業で、角穴はヤスリで形を整えたのでとても手間が掛かった。

次はリミットスイッチとステッピングモーターを接続してホーミングなどGRBLの機能を試してみます。

GコードとGRBLの機能を学習しました。実際、学習というほどの作業は皆無でGRBLのwikiの幾つかを読むと直ぐに使えるようになります。このソフトはとてもよく出来ていて、ジョグコマンドという機能を使うと簡単にXYの移動制御を行うことができます。実際UGS (Universal GCode Sender)もジョグコマンドを使っています。というわけで、本質的な作業は直ぐに終了。時間の掛ったLCDの文字表示とは対照的。

次にリミットスイッチを取り付けることに。リミットスイッチとはテーブルが末端に到達したときにオンになるスイッチで、これによって末端を越えて動かさないようになります。XYそれぞれの末端、計4個あるのが理想ですが2個だけでもOK。2個の時はGRBL起動時にホーミングという機能を動かします。ホーミングが始まるとGRBLはリミットスイッチがオンになるまでテーブルを移動して末端を認識。そしてソフトリミットというテーブルの移動可能量を予め設定しておけば、それを越えて反対側に移動することはなくなります。

リミットスイッチの定番はマイクロスイッチで、オムロンの小型のスイッチを入手。

小型とはいえこのようなメカニカルスイッチを後付けするのは結構難儀。DROとそのカバーがあるため良い位置が見つからない。スイッチも然るべき向きで固定しなくてはならず、あれこれ検討した結果マイクロスイッチは諦めて、8年前に購入したまま出番の無かったフォトリフレクタを試してみることに。今でも秋月で売られているTPR-105という製品です。秋月のwebを参考にR=10kとして(図の左半分だけの回路で)動作を調べたところうまく動作しない。反射面との距離が3mm程度あって感度が不足している模様。そこで2SC1815を追加しR=100kとして様子見したところ良さげ。

そこで基板に部品を取り付けて実際に組み込んでみました。

ところが今度は感度が高過ぎで想定よりも手前で反応してしまう。ううむ、やはり使い方をちゃんと学習しないとうまくいかないようです。これに関してはOMRONのwebに詳しい。特にフォトマイクロセンサの基礎知識と受光素子側の設計が必読で、それによるとフォトリフレクタは実使用状態で光電流を測定してRの値を決めなければならないということです。そこで基板の部品を取り外して線を出して光電流を測定してみました。

結果、R=100kでは大き過ぎで受光素子側の設計を参考にしてR=3kと決定、今度は当然のことですがうまく動作しました。線は暫定ですが蓋を付けてY側が完成。

X側も同様にして回路を決めて組み込みます。こちらはテーブル内部に取り付けました。切り粉が降りかからないようにカバーを付けます。

リミットスイッチ(リミット回路？)は完成しました。これをGRBLに認識させるには配線をCNCシールド基板まで引き回さなければなりません。そこで次の作業はケースのパネルに穴あけをしてコネクターを取り付けて配線を引き回すことです。

操作装置のコアとなるソフトがすべて動作するようになりました。具体的にはMPGの入力、タッチパネルの入力、キーの入力、LCDへの表示などで、これらがすべて同時に動作するようになりました。どのように操作するか、すなわちユーザーインターフェースの詳細が決まってないので平たく言うとソフトウェア部品が出来たということです。写真ではMPGの値、タッチの座標、電源電圧、キースイッチのON/OFF状態、送り制御器から無線経由で受信したDROの値をLCDに表示しています。

ここに至るまでにかなりの時間が掛かりましたが、はっきり言って本質的ではないことに多くの時間が投下されました。よくあることです。今回はLCDの文字表示に時間がかかりました。ハードでもタッチパネルの断線トラブルに遭遇したし、LCDは鬼門だった。

この装置に文字を表示するにはビットマップフォントが必要になりますが、少々調べた限りでは公開されているビットマップフォントは24ドットまでのようです。3.5インチLCDシールドは320x480ドットなので、3.5x25.4/sqrt(320x320+480x480)=0.154mm/dotとなります。24ドットフォントだと24x0.154=3.7mmとなって小さい。最低でも倍程度ないと離れて見るのに不都合です。そこで先人達にならってOpenTypeフォントをotf2bdfでビットマップフォントBDFに変換して利用します。容量の制限で全てのフォントをTWELITEのCPUに載せることは出来ないので、Cソースで使用されている文字を拾い上げて必要なフォントを選び、そのフォントデータから別のCソースを生成するツールを作りました。

ところでこのLCDは16ビットカラーのため1ドットは2バイトとなります。40x40ドットのフォントを表示するには40x40x2=3.2kバイト書き込むことになる。さらにLCDはDIOに繋がっているのでWR信号をLOW-HIGHとトグルする必要があって、つまりはアクセス回数は倍の6.4k回になります。20文字表示しようとすると128k回になり調べたところ40mS程度かかっている。LCDをクリアするコードを作った時から気付いていたのですが表示が遅い。JN516xではvAHI_DioSetByte()/vAHI_DioSetOutput()というAPIでDIOにアクセスするのが作法です。NXPのコミュニティーを調べたところアクセス時間の質問がありました。それによるDIOに出力するのに220nS掛かっているようです。動作クロックは32MHzなので32MHzx220nS=7サイクルを要している。NXPの回答ではペリフェラルアクセスには3サイクル掛かるとあり、ペリフェラルはメモリースペースにマッピングされていると書かれている。データシートにも同じことが書かれているので、作法を無視してメモリーアドレスに直接書き込むと3サイクルで動作すると考えられます。幸いそのようなレジスターアクセス関数が容易されていて(PeripheralRegs_JN516x.h)、それを使ったところ速くなりました。

これでやっと操作器からGコードなどを送り込んで動作させるための下地ができました。次はステッピングモーターを取り付けて実際に動かしながらどのようなコマンドを送り込めば良いのかを学習します。