Миниатюры для HMI в G-code: интеграция preview в ЧПУ-системы

[locolizator]

Миниатюры в G-code позволяют отображать preview моделей прямо на HMI-экранах ЧПУ-станков. Это упрощает проверку программ перед запуском, снижает ошибки и экономит время оператора. Такие решения особенно полезны в производстве, где точность критична.

Интеграция preview решает проблему слепого запуска G-code: без визуализации сложно заметить дефекты траекторий или конфликты инструмента. С миниатюрами на экране вы сразу видите, как будет выглядеть обработка. Это стандарт в современных slicer’ах и firmware для 3D-принтеров, а теперь проникает в промышленные HMI.

Что такое миниатюры в G-code и зачем они нужны

Миниатюры — это JPEG-изображения, закодированные в base64 и встраиваемые в начало G-code файла. Slicer вроде Cura добавляет их автоматически через post-processing скрипты. На HMI такие данные декодируются и показываются как preview, чтобы оператор мог оценить модель до запуска.

В промышленных системах, таких как ctrlX CORE от Bosch Rexroth, G-code UI интегрирует preview с управлением кинематикой. Это позволяет выбрать программу, включить оси и визуально проверить траекторию. Без этого рискуете простоями из-за ошибок в коде — например, столкновений или неверных поддержек.

Пример: в Ender 3 с Professional firmware DACAI-экраны показывают thumbnail после прошивки. Размер изображения ограничен 20 КБ, но этого хватает для четкого обзора. В CNC аналогично — инструменты вроде MeshInspector визуализируют G-code в браузере для предварительной инспекции.

Вот ключевые шаги для создания миниатюры:

• Сгенерируйте preview в slicer (Cura, Simplify3D).
• Добавьте скрипт post-processing для встраивания base64 JPEG.
• Убедитесь, что firmware HMI поддерживает декодирование (TJC, DACAI).

Сравнение slicer для генерации preview
Slicer	Поддержка	Ограничения
---------------	----------------	----------------------
Cura	Полная (скрипт)	До 20 КБ JPEG
Simplify3D	Preview mode	Нет base64 авто
PrusaSlicer	Встроенная	Требует настройки

Важно: всегда проверяйте совместимость дисплея — не все экраны декодируют thumbnail из коробки.

Интеграция preview в HMI для ЧПУ

HMI-дисплеи на базе ESP32 или ctrlX позволяют запускать G-code UI с встроенным viewer. Node-RED и PLC-пакеты обрабатывают загрузку программы, выбор кинематики и отображение миниатюры. Оператор видит статус машины, диагностику и визуализацию траекторий.

Реальный кейс: в ctrlX CORE кнопки KIN ON/OFF активируют оси после preview. Это предотвращает запуск бракованного кода — например, с перекрытием инструмента. Для сложных моделей используйте G-code injection: сгенерируйте файл на мощном ПК и загрузите напрямую в HMI.

В LVGL-библиотеках для ESP32 HMI создаются drag-and-drop интерфейсы с preview. SquareLine Studio экспортирует код для embedded UI, где миниатюры хранятся на TF-карте. Это упрощает деплой без кастомных плат.

Преимущества интеграции:

• Снижение времени на верификацию — preview вместо симуляции.
• Быстрый доступ к инструментам (UART, GPIO) для сенсоров.
• Поддержка multi-touch для зума траекторий.
• Автоматическая обработка в slicer без доп. ПО.

Операции в G-code UI HMI
Кнопка	Функция
------------	--------------------------
KIN ON	Включение осей
PROG LOAD	Загрузка с preview
DIAGNOSIS	Диагностика траекторий

Нюанс: для DACAI экранов нужна прошивка firmware.zlib на µSD.

Подготовка и инструменты для preview

Генерация миниатюр начинается в slicer: скачайте скрипт для Cura и добавьте в Extensions > Post Processing. Он автоматически эмбеддит JPEG в G-code. Для онлайн-проверки используйте gCodeViewer — визуализирует пути слоев в браузере.

В промышленных CNC Fusion 360 или Inventor HSM предлагают machine simulation с кинематикой, но для HMI лучше native интеграция. Mantis-принтеры рекомендуют Cura для G-code injection сложных моделей, чтобы избежать таймаутов на слабом железе.

Тестируйте на демо-файлах: откройте G-code с thumbnail — если HMI показывает изображение, всё готово. Обновляйте firmware для TJC/DACAI до v1.5. Это стандарт для Ender-проектов, но применимо к ЧПУ.

Необходимые инструменты:

1. Slicer с скриптами — Cura для base64.
2. Firmware — Professional для thumbnail.
3. HMI-дисплей — ESP32 или ctrlX с LVGL.
4. Viewer — MeshInspector для десктопа.

Ключевой момент: лимит 20 КБ на JPEG — оптимизируйте разрешение.

Готовые решения и тонкости внедрения

Готовые платформы вроде CrowPanel интегрируют ESP32 HMI с preview без пайки: подключаете GPIO и загружаете UI. LVGL обеспечивает отзывчивость, а USB-C — питание и флешинг. Для ctrlX скачайте PLC-пакет и Node-RED flow.

Тонкости: проверяйте плотность экструзии в preview — Simplify3D анимирует слои для выявления overhangs. В CNC фокусируйтесь на toolpath без ошибок. Масштабируйте для multi-kinematics в HMI.

Тип HMI	Совместимость	Особенности
DACAI v1.5	Полная	Прошивка µSD
ESP32 CrowPanel	LVGL	TF-карта UI
ctrlX CORE	Node-RED	PLC kinematics

Траектории после preview: масштабирование

Preview в HMI — база, но за кадром остаётся симуляция полного цикла с физикой. Стоит изучить API для динамического рендера траекторий в реальном времени. Далее — интеграция с IoT для удалённой верификации или AI-анализ ошибок в G-code.