【DIY CNC 雕刻機.雷射雕刻機.3D列印機】CNC GRBL Arduino G-code （超有趣的！）

之前因為媒體一直報導3D列印機相關新聞，台灣很瘋3D列印機
政府拼經濟，又吹起：工業4.0的風潮與相關產業報導
大家又注意到： CNC 數位機床的運用
CNC 雕刻機.雷射雕刻機.3D列印機…..引起很多人的興趣！
有錢的，馬上買一台來玩，購買之後才發覺：要學的東西還真有趣！
利用Google搜尋關鍵字：CNC、GRBL、Arduino、G-code….您可以找到很多相關的文件與技術！

首先，先瞭解一下：什麼是 CNC 數控 加工 呢？
傳統的機械加工都是用手工操作普通工具機作業的，加工時用手搖動機械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產品的精度的。
現代工業早已使用電腦數位化控制的工具機進行作業了，數控工具機可以按照技術人員事先編好的程序自動對任何產品和零部件直接進行加工了。
這就是我們說的「數控加工」。
數控加工廣泛應用在所有機械加工的任何領域，更是模具加工的發展趨勢和重要和必要的技術手段。
「CNC」是英文Computerized Numerical Control（計算機數字化控制）的縮寫。

那什麼是：Arduino 呢？
Arduino 基本介紹：
大家一定都聽過Android，但對於Anduinot卻充滿了陌生感。
和Android相同的地方在於，兩者皆是使用開放原始碼的軟硬體平台。
不同的是，Arduino提供了簡單好用的I/O介面，並具可使用類似於Java、C語言等高階語言的開發環境。

Arduino是一種開放授權的互動環境開發技術，互動裝置其實無所不在，像是冷氣的恆溫裝置，便是使用感測器偵測環境溫度，進行室內溫度的自動調節
還有汽車使用的倒車雷達，過於靠近物體便會發出聲音警告駕駛者。
這些裝置為生活增加不少安全及便利，互動能帶給使用者驚喜，有時會以藝術品的方式呈現在生活當中。

以往要處理相關的電子設備時，需要透過工程師，逐一由單一小元件拼湊出整個電路。
大多數的設計工具都是為了工程師設計，除了電路外還需要廣泛的知識，才有辦法完成電路。
還好微處理器有了長足的進步，除了在使用上變得更為容易，價格上的減少更降低了學習的門檻。

Arduino 的特色：
開放源碼(open-source)。
不僅軟體是開放源碼，硬體也是開放的。軟體的開發環境可在網上免費下載，而Arduino 的電路設計圖也可從官方網站自行下載，依據自身之需求進行修，但須要符合創用CC授權條款(創用CC授權條款)。

開發簡單，參考資料多：
在以往的硬體環境中，要開發微控制器的程式，開發者需要具備電子、電機及相關科系的背景，一般人需花費大量時間能有機會進入這個開發環境中。
Arduino 學習門檻較為簡單，不需要電子電機相關科系的背景，也可以很容易學會Arduino相關互動裝置的開發。
由於 Arduino 以公開共享為基礎，多數人都樂於分享自己的的創品，網路上能找的創作案子非常豐富。
以此會基礎，有時只需要參考分享者的作品，依據自身的需求行調整，就可以在短時間內完成自己的創作。

Arduino具備哪些東西？
主要可區分為三大類，分別是Arduino硬體、Arduino軟體及Arduino擴充原件。
硬體部分可購買現成的版子或是依據網路下載的電路途自行組裝，出學者建議購買現成的，根據Arduino官方網站所寫，台灣地區具有官方合法授權的代理商為藝科資訊 Aroboto Studio、PlayRobot 飆機器人/普特企業有限公司、iCshop (台灣)電子零件，電子材料，當然，還有別的商家，到網路上搜尋一下可找到不少，拍賣網站上也有，甚至也可以到國外網站去買。
目前官方網站提供了許多不同的版子供開發者購買。

Arduino硬體介紹：
微控制器：ATMEGA328
工作電壓：5V
輸入電壓（推薦）：7-12V
輸入電壓（限制）：6-20V
數字I / O接腳     14（6個提供PWM輸出）
模擬輸入接腳     6支
EEPROM     1 KB（ATMEGA328）
震盪速度     16 MHz

Arduino軟體介紹：
軟體取得：
需要開發環境、編譯器、連結器、開發工具鏈、燒錄程式、板子與電腦連接所需要的驅動程式、等等等等，這些通通都已經準備好、打包好了

到Arduino官方網站的下載頁面：
http://arduino.cc/en/Main/Software
即可下載！
可在Windows、Mac OS X、Linux上運行。
 
開發環境：
Arduino 的軟體開發環境是開放源碼，可以在Arduino官網免費下載，它所用的程式語言語法類似於 C/C++，具備文字編輯介面、常用工具欄、圖形化控制介面及錯誤編輯器，運用這個工具進行城市的上傳，及各項感應器的溝通。

編譯環境：

使用的Arduino編寫的軟件被稱為 Sketch(腳本) 。
這些的腳本都寫在文本編輯器。
腳本名稱就是檔案名稱。上排圖形提供了新增、上傳、除錯及腳板切換介面。
而console介面紀錄了完整的執行訊息，更可藉由此介面監視Arduino I/O數值。

Arduino CNC建置步驟：
 硬體主要的材料如下：

1、Arduino UNO

2、EasyDriver步進馬達驅動模組（ A4988 或 DRV8825 ）

3、步進馬達（42步進馬達.57步進電機.86步進電機）

軟體的材料：
1、Grbl
https://github.com/grbl/grbl

2、XLoader
http://russemotto.com/xloader/

3、Inkscape
https://inkscape.org/en/download/

4、GrblController
http://zapmaker.grblcontroller.s3-website-us-west-2.amazonaws.com/

那什麼是：G代碼（G-code，又稱 RS-274）呢？
G代碼（G-code，又稱RS-274），是最為廣泛使用的數控（numerical control）程式語言，有多個版本，主要在計算機輔助製造中用於控制自動工具機。
G代碼有時候也稱為G程式語言。

如何用Arduino來進行CNC的控制：

1、Arduino是透過Grbl韌體來執行的，所以要把Grbl的hex燒錄到Arduino裡，燒錄只要燒錄一次即可，燒錄必須用XLoader來進行燒錄。

2、Arduino燒錄Grbl韌體，後同時與X、Y、Z軸的步進馬達線路接好後，就需要透過 GrblController 來進行CNC的控制了。

3、在還沒開始真正執行要CNC的圖形檔案前，可以透過 GrblController 可以來測試 Arduino

所以，透過以上講解這些東西與步驟，就能自己 DIY 來建構屬於自己的 CNC 雕刻機.雷射雕刻機或3D列印機了！
是不是既能夠學到數位控制的技術與原理，也可以自己弄一台CNC 雕刻機.雷射雕刻機或3D列印機來輸出自己的作品呢？
生活因為不斷學習與操作而獲得樂趣！