序文
3D印刷スライス制御の統合プロセスに関係するファイル形式には、主にstlファイルとgcodeファイルが含まれます。stlファイルは3次元のソリッドモデルであり、そのプレビュー機能は比較的成熟しています。javaおよびpythonの場合、通常、openGLライブラリを使用してプレビューを実行できますが、gcodeファイルはスライス後に生成されるファイルであり、基本的にtxtなどのテキストファイルと同様です。 stlファイルにパッチ情報が含まれていないため、gcodeファイルのプレビューを解析する必要があり、実装プロセスがより複雑になり、関連情報が少なくなります。この記事は、marlinファームウェアのM165命令に基づくgcodeの基本的なプレビューに基づいています。 gcodeモデルのフルカラープレビューには主にプログラミング言語pythonが含まれ、関連するサードパーティライブラリには主にpyqt5とvtkが含まれます。
1. pyqt5とvtkとは何ですか？
開発中、バックエンドはビジネスロジックを実装し、フロントデスクはインターフェイスの表示を担当します。ネットワークプログラミングでは通常、html + css + JavaScriptを使用してフロントエンドインターフェイスの表示を完了します。ASforAndroid開発を使用したことがある人は、通常xmlファイルを使用してフロントエンドインターフェイスを完了します。フラスコのようなWebフレームワークをネットワークプログラミングに使用したくない場合は、日常的に使用するための単純なexeファイルを作成するだけです。もちろん、インターフェイスの作成に純粋なpythonを使用することもできます。PyQt5はそのような強力なGUIライブラリの1つです。 。
vtkはグラフィックライブラリであり、主に3次元のコンピュータグラフィック、画像処理、および視覚化に使用されます。Vtkは、オブジェクト指向の原則に基づいて設計および実装されています。そのコアはC ++で構築されていますが、pythonおよびJavaでも使用できます。stlプレビューとgcodeプレビューの両方をこのライブラリに基づいて実装できます。
2.基本原則
3つの実装手順
1.必要なライブラリをpycharmにインストールします
Pythonインタープリターインストールライブラリ（円はプレビューに必要なライブラリです）：
2. pyqt5インターフェイスクラスを自由に記述し、プレビューコントロールの初期化メソッドを定義します。
コードは次のとおりです（最初に関連するライブラリをインポートすることを忘れないでください）。
DEF init3dWidget（自己）：
widget3d = QVTKRenderWindowInteractor（）
widget3d.Initialize（）
widget3d.Start（）
self.render = vtk.vtkRenderer（）
self.render.SetBackground（params.BackgroundColor）＃设置背景颜色
widget3d.GetRenderWindow（）。 AddRenderer（self.render）
self.interactor = widget3d.GetRenderWindow（）。GetInteractor（）
self.interactor.GetInteractorStyle（）。SetCurrentStyleToTrackballCamera（）
self.axesWidget = gui_utils.createAxes（self.interactor）＃创建坐png
轴returnwidget3d
初期化方法の重要性は、プレビューウィンドウの背景色や座標軸などの基本要素を指定することです。プレビューウィンドウのサイズについては、まずpyqt5の関連レイアウトを使用してサイズを決定し、次にaddWidgetメソッドを使用して上記の初期化方法を転送して基本プレビューウィンドウの作成を完了します。
self.main_grid.addWidget（self.init3dWidget（））
3.ウィンドウにプレビューステーションを追加します
コードは次のとおりです（例）。
self.planeActor = gui_utils.createPlaneActorCircle（params.PlaneCenter）＃例としてシリンダーを 取り上げますself.planeTransform = vtk.vtkTransform（） self.render.AddActor（self.planeActor） self.render.ResetCamera（）
次の2つの関数がgui_utils.pyにあります。このファイルは、主に一般的な関数を定義します。
def createPlaneActorCircle（x）：
return createPlaneActorCircleByCenter（x）
def createPlaneActorCircleByCenter（center）：
cylinder = vtk.vtkCylinderSource（）＃Cylinder.SetResolution
（50）
cylinder.SetRadius（params.PlaneDiameter / 2）＃大小
cylinder.SetHeight（0.1） ＃高度
cylinder.SetCenter（center [0]、center [2] -0.1、center [1]）＃中心
マッパー= vtk.vtkPolyDataMapper（）
mapper.SetInputConnection（cylinder.GetOutputPort（））
actor = vtk.vtkActor（）
actor .SetMapper（mapper）
actor.GetProperty（）。SetColor（params.PlaneColor）＃颜色
actor.RotateX（90）
リターンアクター
上記の2つの手順を完了すると、次の図に示すように、初期化インターフェイスウィンドウとプレビュープラットフォームが表示されます。
4.gcodeファイルを解析します
表示ウィンドウが完成したら、gcodeのフルカラープレビューの背景をさらに改善できます。これを行うには、最初にボタンコントロールを設定し、pyqt5が提供するQFileDialog.getOpenFileNameメソッドを使用してgcodeファイル選択ウィンドウを作成し、gcodeパスを解析関数に渡す必要があります。
解析コードは次のとおりです（例）。
def readGCode（filename）：
with open（filename）as f：
lines = [line.strip（）for line in f]
return parseGCode（lines）
def parseGCode（lines）：
path = []
layer = []
layers = []
＃位置情報と回転情報
rotations = [] lays2rots = []
color = []＃色信息床=
0＃レイヤー番号
除算= [] ＃レイヤー情報
センター=なし＃モデル中心位置
平面= [] ＃xyz座標のみ値
stop =
Falserotations.append
（Rotation（0、0））
x、y、z
= 0、0、0 w、e、r = 0,0,0 abs_pos = True＃絶対位置
def finishLayer（）：
パス、レイヤー
if len（path）> 1：
layer.append（path）
path = [[x、y、z]]
if len（layer）> 0：
layers.append（layer）
lays2rots.append（len（rotations）-1）
layer = []
for line in lines ：
if len（line）== 0：
続行
if line.startswith（ "; LAYER：1"）：
stop = True
if line.startswith（ ';'）：
if line.startswith（ "; LAYER："）：
finishLayer （）
floor + = 1
＃elif line.startswith（ "; End"）：
＃break
＃if line.startswith（ "; LAYER："）：
if stop is True：
for i in range（len（plane））：
w + = plane [i] [0]
e + = plane [i] [1]
r + = plane [i] [2]
w = w / len（plane）
e = e / len（plane）
r = r / len（plane）
stop = False＃归位
if center is None：＃保证center只有一OT值
center = [w、e、r]
else：
if "行のG1 "または行の" G0 "：
a = float（getValue（line、" X "、-1））
b = float（getValue（line、" Y "、-1））
c = float（getValue（line 、 "Z"、-1））
a！= -1およびb！= -1およびc！= -1：
plane.append（[a、-b、-c]）
else：
plane.append（[a、-b、0]）
args = line.split（ ""）
if args [0] == "G0"：
if len（path）> 1：＃パスを終了して新しい
レイヤーを開始します。append（path）
x、y、z、z_rot = parseArgs（args [1：]、x、y、z、abs_pos）
path = [[x、y 、z]]
z_rotがNoneでない場合：
finishLayer（）
rotations.append（Rotation（rotations [-1] .x_rot、z_rot））
elif args [0] == "M165"：＃全彩解析
divide.append（floor ）
a = float（getValue（line、 "A"、-1））
b = float（getValue（line、 "B"、-1））
c = float（getValue（line、 "C"、-1））
色。 append（material_chose（a、b、c））
print（color）
elif args [0] == "G1"：＃
x、y、zに描画、_ = parseArgs（args [1：]、x、y、z 、abs_pos）
path.append（[x、y、z]）
elif args [0] == "G90"：＃絶対位置
abs_pos = True
elif args [0] == "G91"：＃相対位置
abs_pos = False
else ：
合格＃スキップ
＃finishLayer（）＃最後のレイヤーを忘れないでください
divide.append（floor）
print（len（divide）、floor、len（color）、center）
layers.append（layer）
lays2rots.append（len（rotations）-1）
＃ print（layers）
return GCode（layers、rotations、lays2rots、color、divide、center）＃每一層単専储
123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828
def material_chose（user_a、user_b、user_c）：
"" "挤料比例模块" ""
color = []
info = [{'C'：98、 'M'：1、 'Y'：1、 'R'： 128、 'G'：199、 'B'：217}、
{'C'：89、 'M'：10、 'Y'：1、 'R'：153、 'G'：185、 'B'： 215}、
{'C'：79、 'M'：20、 'Y'：1、 'R'：160、 'G'：144、 'B'：191}、
{'C'：69、 'M '：30、' Y '：1、' R '：172、' G '：136、' B '：188}、
{' C '：59、' M '：40、' Y '：1、' R '：175、' G '：112、' B '：172}、
{' C '：49、' M '：50、' Y '：1、'R '：179、' G '：94、' B '：161}、
{' C '：39、' M '：60、' Y '：1、' R '：190、' G '：92、' B '：165}、
{' C '：29、' M '：70、' Y '：1、' R '：195、' G '：93、' B '：167}、
{' C '：19 、 'M'：80、 'Y'：1、 'R'：210、 'G'：95、 'B'：170}、B '：170}、B '：170}、
{'C'：9、 'M'：90、 'Y'：1、 'R'：225、 'G'：104、 'B'：181}、
{'C'：1、 'M'：98 、 'Y'：1、 'R'：244、 'G'：104、 'B'：193}、
{'C'：1、 'M'：89、 'Y'：10、 'R'：232 、 'G'：112、 'B'：163}、
{'C'：1、 'M'：79、 'Y'：20、 'R'：227、 'G'：107、 'B'：142 }、
{'C'：1、 'M'：69、 'Y'：30、 'R'：223、 'G'：101、 'B'：129}、
{'C'：1、 'M' ：59、 'Y'：40、 'R'：225、 'G'：109、 'B'：128}、
{'C'：1、 'M'：49、 'Y'：50、 'R' ：224、'G'：118、 'B'：127}、
{'C'：1、 'M'：39、 'Y'：60、 'R'：223、 'G'：124、 'B'：120} 、
{'C'：1、 'M'：29、 'Y'：70、 'R'：223、 'G'：137、 'B'：116}、
{'C'：1、 'M'： 19、「Y」：80、「R」：225、「G」：159、「B」：113}、
{'C'：1、 'M'：9、 'Y'：90、 'R'：226、 'G'：179、 'B'：96}、
{'C'：1、 'M '：1、' Y '：98、' R '：223、' G '：215、' B '：89}、
{'C'：10、 'M'：1 、 'Y'：89、 'R'：214、 'G'：213、 'B'：88}、
{'C'：20、 'M'：1、 'Y'：79、 'R'：194 、 'G'：211、 'B'：105}、
{'C'：30、 'M'：1、 'Y'：69、 'R'：177、 'G'：202、 'B'：108 }、
{'C'：40、 'M'：1、 'Y'：59、 'R'：169、 'G'：203、 'B'：126}、
{'C'：50、 'M' ：1、 'Y'：49、 'R'：161、 'G'：200、 'B'：138}、
{'C'：60、 'M'：1、 'Y'：39、 'R' ：153、 'G'：195、 'B'：145}、
{'C'：70、 'M'：1、 'Y'：29、 'R'：140、 'G'：191、 'B'：154}、
{'C'：80、 'M'：1 、 'Y'：19、 'R'：141、 'G'：197、 'B'：168}、
{'C'：90、 'M'：1、 'Y'：9、 'R'：137 、 'G'：199、 'B'：190}、
{'C'：80、 'M'：10、 'Y'：10、 'R'：138、 'G'：145、 'B'：129 }、190}、 {'C'：80、 'M'：10、 'Y'：10、 'R'：138、 'G'：145、 'B'：129}、190}、 {'C'：80、 'M'：10、 'Y'：10、 'R'：138、 'G'：145、 'B'：129}、
{'C'：70、 'M'：20、 'Y'：10、 'R'：141 、 'G'：111、 'B'：113}、
{'C'：60、 'M'：30、 'Y'：10、 'R'：149、 'G'：91、 'B'：106 }、113}、 {'C'：60、 'M'：30、 'Y'：10、 'R'：149、 'G'：91、 'B'：106}、113}、 {'C'：60、 'M'：30、 'Y'：10、 'R'：149、 'G'：91、 'B'：106}、
{'C'：50、 'M'：40 、 'Y'：10、 'R'：154、 'G'：71、 'B'：94}、
{'C'：40、 'M'：50、 'Y'：10、 'R'：163 、 'G'：63、 'B'：89}、
{'C'：30、 'M'：60、 'Y'：10、 'R'：168、 'G'：54、 'B'：80 }、
{'C'：20、 'M'：70、 'Y'：10、 'R'：178、 'G'：50、 'B'：77}、
{'C'：10、 'M' ：80、 'Y'：10、 'R'：187、 'G'：44、 'B'：77}、
{'C'：70、 'M'：10、 'Y'：20、 'R' ：152、 'G'：150、 'B'：110}、
{'C'：60、 'M'：20、 'Y'：20、 'R'：158、 'G'：131、 'B'：117}、
{'C'：50、 'M'：30 、 'Y'：20、 'R'：173、 'G'：120、 'B'：118}、
{'C'：40、 'M'：40、 'Y'：20、 'R'：181 、 'G'：110、 'B'：116}、
{'C'：30、 'M'：50、 'Y'：20、 'R'：177、 'G'：88、 'B'：98}、
{'C'：40、 'M '：20、' Y '：40、' R '：171、' G '：129、' B '：83}、
{'C'：20、 'M'：60、 'Y'：20、 'R'：187 、 'G'：76、 'B'：92}、
{'C'：10、 'M'：70、 'Y'：20、 'R'：193、 'G'：69、 'B'：90}、
{'C'：60、 'M'：10 、 'Y'：30、 'R'：160、 'G'：161、 'B'：114}、
{'C'：50、 'M'：20、 'Y'：30、 'R'：171 、 'G'：131、 'B'：106}、
{'C'：40、 'M'：30、 'Y'：30、 'R'：183、 'G'：122、 'B'：101 }、
{'C'：30、 'M'：40、 'Y'：30、 'R'：173、 'G'：88、 'B'：80}、
{'C'：20、 'M' ：50、 'Y'：30、 'R'：184、 'G'：84、 'B'：80}、
{'C'：10、 'M'：60、 'Y'：30、 'R' ：182、 'G'：74、 'B'：80}、
{'C'：50、 'M'：10、 'Y'：40、 'R'：158、 'G'：155、 'B'： 86}、
{'C'：30、 'M'：30、 'Y'：40、 'R'：178、 'G'：104、 'B'：78}、
{'C'：20、 'M '：40、' Y '：40、' R '：182、' G '：93、' B '：70}、
{'C'：10、 'M'：50 、 'Y'：40、 'R'：192、 'G'：82、 'B'：72}、
{'C'：40、 'M'：10、 'Y'：50、 'R'：172 、 'G'：152、 'B'：65}、
{'C'：30、 'M'：20、 'Y'：50、 'R'：174、 'G'：126、 'B'：85 }、
{'C'：20、 'M'：30、 'Y'：50、 'R'：179、 'G'：108、 'B'：86}、
{'C'：10、 'M' ：40、 'Y'：50、 'R'：188、 'G'：91、 'B'：78}、
{'C'：30、 'M'：10、 'Y'：60、 'R' ：168、 'G'：146、 'B'：78}、
{'C'：20、 'M'：20、 'Y'：60、 'R'：179、 'G'：120、 'B'： 76}、
{'C'：10、 'M'：30、 'Y'：60、 'R'：190、 'G'：104、 'B'：74}、
{'C'：20、 'M '：10、' Y '：70、' R '：187、' G '：149、' B '：65}、
{'C'：10、 'M'：20、 'Y'：70、 'R'：197、 'G'：128、 'B'：63}、
{'C'：10、 'M '：10、' Y '：80、' R '：206、' G '：162、' B '：59}]
for i in info：G '：162、' B '：59}] for i in info：G '：162、' B '：59}] for i in info：
user_a == i ['C']およびuser_b == i ['M']およびuser_c == i ['Y']の場合：
color = [i ['R']、i ['G']、i [ 'B']]
if len（color）== 0：
＃固定カラーカードがない場合は、式を使用して合計= user_a + user_b + user_c
color = [255-255 * user_a / total、255-255 * user_b /を変換します合計、255-255 * user_c / total]
戻り色
5.階層的な位置情報をスライスされた情報に変換します
def makeBlocks（layers）：＃将分離散点変面片信息
blocks = []
レイヤー内のレイヤー：
points = vtk.vtkPoints（）＃点
✓lines= vtk.vtkCellArray（）
block = vtk.vtkPolyData（）
points_count =
レイヤー内のパスの場合は0 ：
line = vtk.vtkLine（）
for k in range（len（path）-1）：
points.InsertNextPoint（path [k]）
line.GetPointIds（）。SetId（0、points_count + k）
line .GetPointIds（）。SetId（1、points_count + k + 1）
lines.InsertNextCell（line）
block.SetPoints（points）
block.SetLines（lines）
points.InsertNextPoint（path [-1]）＃最後のポイントを追加することを忘れないでください
points_count + = len（path）
blocks.append（block）はブロックを
返します
この関数によって渡されるレイヤーは、分析関数のレイヤーに対応します。この関数は、主にポイント情報をライン情報に変換し、次にパッチ情報に変換します。次に、レイヤー化された情報に色を付けて、レイヤードエンティティモデルに変換できます。
6.色情報に従ってスライス情報をレンダリングします
def wrapWithActors（blocks、rotations、lays2rots、color = None、divide = None）：
actors = []
for i in range（len（blocks））：
block =ブロック[i]
actor = build_actor（block、True）
transform = vtk .vtkTransform（）
＃最初に絶対座標に回転してから最後の回転を適用する
transform.PostMultiply（）
transform.RotateX（-rotations [lays2rots [i]]。x_rot）
transform.PostMultiply（）
transform.RotateZ（-rotations [lays2rots [i ]]。z_rot）
transform.PostMultiply（）
transform.RotateZ（rotations [-1] .z_rot）
transform.PostMultiply（）
transform.RotateX（rotations [-1] .x_rot）
len（color）== 0の場合
actor.SetUserTransform（transform）：
actor.GetProperty（）。SetColor（params.LastLayerColor）
elif len（color）== 1：
actor.GetProperty（）。SetColor（color [0] [0 ] / 255、color [0] [1] / 255、color [0] [2] / 255）
actors.append（actor）
if len（color）> 1：
if len（color）== len（actors）- 2：
for i in range（len（color））：
actors [i] .GetProperty（）。SetColor（color [i] [0] / 255、color [i] [1] / 255、color [i] [2 ] / 255）
else：
for i in range（len（color））：
for layer in range（divide [i]、divide [i + 1]）：
if len（actors）-1> = divide [i + 1] ：
アクター[レイヤー+1] .GetProperty（）。SetColor（color [i] [0] / 255、color [i] [1] / 255、color [i] [2] / 255）
else：
範囲内のレイヤーの場合（
split [i + 1]、len（actors）-1）：actors [layer + 1] .GetProperty（）。SetColor（color [i] [0] / 255、color [i] [1] / 255、color [ I] [2] / 255）
、印刷（LEN（アクター））
俳優[-1] .GetProperty（）。SETCOLOR（params.LayerColor）
戻り俳優
1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738
def build_actor（source、as_is = False）：＃sourceはパッチ情報です。gcodeはパッチ情報を取得する必要があります
mapper = vtk.vtkPolyDataMapper（）＃
2。as_is：
mapper.SetInputData（source ）の場合、画像を作成します（ポイントをキューブに接続します）。）#gcode情報は、
elseを抽出するために別のメソッドを使用する必要があります：
mapper.SetInputData（source.GetOutput（））＃解析されたstl結果のパッチ情報を抽出します
actor = vtk.vtkActor（）
actor.SetMapper（mapper）＃3.2に従って作成します実行ユニット
リターンアクター
7.インターフェイスをクリアし、モデルの解析された中心位置に従ってプレビュープラットフォームを再度追加し、レンダリング結果をレイヤーにオーバーレイします
self.clearScene（）＃プレビュープラットフォームをクリアします
self.planeActor = gui_utils.createPlaneActorCircle（self.gode.center）
self.render.AddActor（self.planeActor）＃self.actors
内のアクターのモデルの位置に一致するプレビュープラットフォームを適応的に生成します。
＃レイヤードオーバーレイレンダリング結果self.render.AddActor（actor）
4.結果表示
勾配モデル：
階層モデル：
モノクロモデル：
5、いくつかの説明
- 上記の分析機能は、curaによって切り出された関連モデルにのみ適用されます.3rによって切り出されたgcodeファイルのプレビューと互換性を持たせたい場合は、ファイルのインポート後に関連する前処理を実行する必要があります。同様のレイヤーを追加する必要があるだけでなく、このような識別子は階層分析に便利です。また、3rファイルのジャンプポイントにあるG1命令をcuraと同じG0命令に変換する必要があります。
- この記事の色情報の分析は、主にmarlinファームウェアによって提供されるM165コマンドに依存しています。これはM165 A0.8733 B0.0188 C0.1079に類似しています。ここで、ABCは押出機に対応する押出比に対応し、私が使用する3つのノズルはcmyの3つの主要な色、つまりシアン、マゼンタ、イエローです。
- stlモデルの3Dプレビューは、vtkライブラリを使用して完了することもできます。プレビュー形式を次の図に示します。
- 現在の主流のキュラと3rスライシングソフトウェアはM165命令を含むgcodeを切り出すことができないため、M165命令の挿入を実現するには、関連するgcode後処理を実行する必要があります。モノクロ、レイヤード、段階的なgcode後処理方法は別のブログを作成します公演。
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