G-coordinatorで3Dプリント（造形入門）

単純な四角形パス

平面に単純な四角形を作ってみましょう．

G-coordinatorでは，基本的にあらゆる造形を座標を用いて行います．
ここでは最も単純に，座標を直接手入力してみましょう．
ノズルが移動する座標は順番に以下のようになります．

(x, y, z) = (0,  0,  0.2),
            (10, 0,  0.2),
            (10, 10, 0.2),
            (0,  10, 0.2),
            (0,  0,  0.2)

ノズルが移動する座表のx座標列，y座標列，z座標列が必要なので，以下のようなコードを書きます．

import gcoordinator as gc

full_object=[]

x = [0, 10, 10,  0, 0]
y = [0,  0, 10, 10, 0]
z = [0.2, 0.2, 0.2, 0.2, 0.2]
layer = gc.Path(x, y, z)

full_object.append(layer)
gc.gui_export(full_object)

x, y, z座標列を用いて，gc.Path()というクラスのインスタンスを作成します．
作成したlayerというインスタンスをfull_objectというリストに追加します．
これは，一般に印刷するパスは複数存在するので，それらを格納するリストです．（詳細は次章で述べます）
印刷するパスを格納したリストをGUIに渡すことで．プレビューに表示されます．

四角形壁の造形

ご存知の通り，3Dプリンタでは，積層をするため，パス一つでは，造形物にはなりません．先ほど作ったパスを縦に積み重ねる必要があります．

for文を用いて，それぞれのパスのz座標列をパスごとに高くすればいいです．

import gcoordinator as gc
full_object = []

for height in range(100):
    x = [0, 10.0, 10.0, 0, 0]
    y = [0, 0, 10.0, 10.0, 0]
    z = [(height+1)*0.2] * 5
    path = gc.Path(x, y, z)
    full_object.append(path)
gc.gui_export(full_object)

forループをする中でheightという変数がループごとに値が1ずつ増えていきます．
それをもちいて，z座標列では，ｘ座標列と同じ項数で値が(height+1)*0.2となる座標列を作成しています．

heightに1を足しているのは，forループで，heightの値が0からスタートしても，z座標は，0.2から始まって欲しいからです．また，0.2は，一般的なレイヤー厚さとして例に挙げています．

円形パスの作成

次に，円を作成してみましょう．これは，先ほどの，四角の頂点を十分大きいものにすれば実現できます．頂点の数が非常に多いので，numpyを用いて，座標列を作成します．

まずは，1レイヤーだけの円形パスの造形コードを以下に示します．

import numpy as np
import gcoordinator as gc

full_object=[]

arg = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
x = 10 * np.cos(arg)
y = 10 * np.sin(arg)
z = np.full_like(arg, 0.2)
wall = gc.Path(x, y, z)
full_object.append(wall)

gc.gui_export(full_object)

argという変数で，0から2π(単位はrad)までの項数100の角度に関する等差数列を作成しています．
この角度列のcos()がx座標列，sin()がy座標列になっています．z座標列は，argと項数が同じで，値が全て0.2で初期化しています．
これらのx, y, z座標列からPathを作成し，guiにexportしています．

このコードは正確には，円を出力するコードというより，正99角形を出力するコードです．
G-codeには，G3のように弧を印刷するコマンドも存在しますが，現在のG-coordinatorではそれらに対応していないので，このように実装します．

この分割を多くすると，より円に近づき，精密な表現になりますが，その分，G-codeのデータが重たくなります．半径10mm程度の円柱であれば，100分割ほどで十分です．

円柱壁

前節で，作成した円を縦に積み重ねることで，円柱を作成可能です．

四角柱と同様に，for分でループしながらループごとにzの値を大きくしていきます．

import numpy as np
import gcoordinator as gc

full_object=[]
for height in range(100):
    arg = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
    x = 10 * np.cos(arg)
    y = 10 * np.sin(arg)
    z = np.full_like(arg, (height+1) * 0.2)
    wall = gc.Path(x, y, z)
    full_object.append(wall)

gc.gui_export(full_object)