Как преобразовать G-code в STL: пошаговое руководство с примерами

[Kirilljs]

Приветствую, коллеги!

Сегодня разберем неочевидную задачу: как из G-code получить STL-модель. Это нужно для:

• Визуализации траектории резания.
• Обратного проектирования (реверс-инжиниринга).
• Проверки геометрии перед запуском станка.

Что такое G-code и STL?

G-code — язык программирования для станков с ЧПУ. Содержит команды вида:

G01 X10 Y20 Z5 F100 ; Линейное перемещение
M03 S1000 ; Включение шпинделя

STL — формат 3D-модели, представляющий поверхности в виде сетки треугольников. Используется в CAD/CAM-системах.

Проблема: G-code описывает движение инструмента, а STL — геометрию детали. Прямое преобразование невозможно без восстановления 3D-модели.

---

Методы преобразования G-code в STL

Для конвертации G-code в STL используют три основных подхода:

• Автоматическая обработка через CAM/CAD-системы.
• Ручное восстановление геометрии по координатам.
• Специализированные конвертеры (например, NC Viewer).

Рассмотрим каждый метод подробно.

Способ 1: Использование CAM-программ

Шаги:

1. Импортируйте G-code в CAM-систему (например, Fusion 360).
2. Проанализируйте траекторию резания — программа восстановит 3D-модель на основе перемещений инструмента.
3. Экспортируйте модель в STL.

Пример в Fusion 360:

• Откройте Manufacturing → Setup.
• Загрузите G-code через Post Process → Edit Toolpath.
• Используйте Simulate для визуализации и сохраните модель как STL.

---

Способ 2: Ручное восстановление геометрии

Если у вас простой G-code (например, 2D-фрезеровка или гравировка), можно вручную создать STL-модель. Вот как это сделать:

Шаг 1: Извлеките координаты из G-code

Откройте файл G-code в текстовом редакторе (Notepad++, Блокнот). Найдите строки с командами G01 (движение) или G00 (быстрый ход).

Пример фрагмента G-code:

G01 X10 Y20 Z5 ; Движение к точке (10,20,5)
G01 X30 Y40 Z0 ; Опускание инструмента к Z=0

Как извлечь координаты:

• Запишите значения X, Y, Z из каждой строки.
• Пропустите строки с командами вроде M03 (включение шпинделя) или G28 (возврат в исходное положение).

Шаг 2: Создайте 3D-модель в CAD-программе

Используйте бесплатные инструменты:

Blender (для новичков):

1. Добавьте плоскость (Shift + A → Mesh → Plane ).
2. Введите координаты вручную через N-панель (правая панель).
3. Соедините точки линиями/кривыми.

Fusion 360 (для точной работы):

1. Создайте эскиз на плоскости.
2. Используйте линии и сплайны , вводя координаты из G-code.

Шаг 3: Преобразуйте модель в STL

1. В Blender: File → Export → STL.
2. В Fusion 360: Make → 3D Print → Save as STL.

Пример скрипта на Python для извлечения координат
Создайте файл parse_gcode.py и вставьте код:

# Открываем файл G-code
with open("example.gcode", "r") as file:
    lines = file.readlines()

coordinates = []
for line in lines:
    line = line.strip()  # Удаляем лишние пробелы
    if line.startswith("G01") or line.startswith("G00"):
        x = y = z = 0.0  # Значения по умолчанию
        parts = line.split()
        for part in parts:
            if part.startswith("X"):
                x = float(part[1:])
            elif part.startswith("Y"):
                y = float(part[1:])
            elif part.startswith("Z"):
                z = float(part[1:])
        coordinates.append((x, y, z))

print("Координаты для построения:")
for point in coordinates:
    print(f"X={point[0]} Y={point[1]} Z={point[2]}")

Как использовать скрипт:

• Сохраните G-code как example.gcode в той же папке, что и скрипт.
• Запустите скрипт: python parse_gcode.py.
• Скопируйте координаты в CAD-программу.

---

Способ 3: Специализированные инструменты

ПО для конвертации:

• MeshCAM — строит STL на основе траекторий фрезеровки.
• PyCAM (открытый код) — поддерживает G-code в STL.
• NC Viewer — визуализирует G-code и экспортирует в OBJ/STL.

Пример работы в NC Viewer:

1. Загрузите G-code.
2. Нажмите Export → STL Mesh.
3. Укажите параметры сетки (толщина слоя, точность).

---

Ограничения и проблемы

• Потеря данных: G-code не содержит информации о форме заготовки.
• Сложные 3D-траектории: Для 5-осевых станков восстановление STL требует ручной коррекции.
• Неточности: Шаг между точками в G-code влияет на качество STL.

Решение: Используйте сглаживание сетки в CAD-системах (например, MeshLab).

---

Сравнение инструментов

Инструмент	Сложность	Точность	Поддержка 5-осевых станков
Fusion 360	Средняя	Высокая	Да
PyCAM	Низкая	Средняя	Нет
NC Viewer	Высокая	Высокая	Да

---

Пример практической задачи

Задача: Конвертировать G-code лазерной резки в STL для 3D-печати.

Решение:

1. Загрузите G-code в MeshCAM.
2. Укажите толщину материала (Z-ось).
3. Экспортируйте STL и импортируйте в слайсер (например, Cura).

Результат: Готовая модель для печати с сохранением контуров резки.

---

Подытожим

Преобразование G-code в STL требует понимания особенностей обоих форматов. Для простых задач подойдут скрипты и NC Viewer, для сложных — Fusion 360 или MeshCAM. Не забывайте проверять модель на наличие ошибок!

P.S. Если столкнулись с неточностями — пишите в комментариях. Давайте улучшать алгоритмы вместе!