Vue générale du langage G-codes de LinuxCNC

Le G-code est le langage de programmation des machines numériques. Le G-code utilisé par LinuxCNC est basé sur le langage RS274/NGC. Cette documentation le décrit de manière exhaustive, c’est donc un gros morceau mais il contient beaucoup de concepts qui seront assimilés par le lecteur dès la première lecture. C’est notamment le cas de ce chapitre. Par la suite, l’utilisateur reviendra ici, d’abord pour chaque détail de création de son G-code, puis plus tard, seulement pour vérifier la syntaxe des codes les moins courants. Il aura alors perçu la puissance de ce langage et de LinuxCNC qui le met à profit.

Le langage G-code est basé sur des lignes de code. Chaque ligne (également appelée un bloc) peut inclure des commandes pour faire produire diverses actions à la machine. Plusieurs lignes de code peuvent être regroupées dans un fichier pour créer un programme G-code.

Une ligne de code typique commence par un numéro de ligne optionnel suivi par un ou plusieurs mots. Un mot commence par une lettre suivie d’un nombre (ou quelque chose qui permet d'évaluer un nombre). Un mot peut, soit donner une commande, soit fournir un argument à une commande. Par exemple, G1 X3 est une ligne de code valide avec deux mots. G1 est une commande qui signifie déplaces toi en ligne droite à la vitesse programmée et X3 fournit la valeur d’argument (la valeur de X doit être 3 à la fin du mouvement). La plupart des commandes G-code commencent avec une lettre G ou M (G pour Général et M pour Miscellaneous (auxiliaire)). Les termes pour ces commandes sont G-codes et M-codes.

Le langage G-code n’a pas d’indicateur de début et de fin de programme. L’interpréteur cependant traite les fichiers. Un programme simple peut être en un seul fichier, mais il peut aussi être partagé sur plusieurs fichiers. Un fichier peut être délimité par le signe pour-cent de la manière suivante. La première ligne non vide d’un fichier peut contenir un signe % seul, éventuellement encadré d’espaces blancs, ensuite, à la fin du fichier on doit trouver une ligne similaire. Délimiter un fichier avec des % est facultatif si le fichier comporte un M2 ou un M30 , mais est requis sinon. Une erreur sera signalée si un fichier a une ligne pour-cent au début, mais pas à la fin. Le contenu utile d’un fichier délimité par pour-cent s’arrête après la seconde ligne pour-cent. Tout le reste est ignoré.

Le langage G-code prévoit les deux commandes (M2 ou M30 ) pour finir un programme. Le programme peut se terminer avant la fin du fichier. Les lignes placées après la fin d’un programme ne seront pas exécutées. L’interpréteur ne les lit pas.

Une ligne de G-code typique est construite de la façon suivante, dans l’ordre avec la restriction à un maximum de 256 caractères sur la même ligne.

Toute entrée non explicitement permise est illégale, elle provoquera un message d’erreur de l’interpréteur.

Les espaces sont permis ainsi que les tabulations dans une ligne de code dont ils ne changent pas la signification, excepté dans les commentaires. Ceci peut donner d'étranges lignes, mais elles sont autorisées. La ligne g0x +0. 12 34y 7 est équivalente àg0 x+0.1234 y7, par exemple.

Les lignes vides sont permises, elles seront ignorées.

La casse des caractères est ignorée, excepté dans les commentaires. Toutes les lettres en dehors des commentaires peuvent être, indifféremment des majuscules ou des minuscules sans changer la signification de la ligne.

Le caractère optionnel d’effacement de bloc qui est la barre oblique /, quand il est placé en premier sur une ligne, peut être utilisé par certaines interfaces utilisateur pour sauter, si besoin, des lignes de code. Dans Axis, la combinaison de touches Alt-m-/ est une bascule qui active ou désactive l’effacement de bloc. Quand l’effacement de bloc est actif, toutes les lignes commençant par / sont sautées.

Dans Axis il est également possible de basculer l’activation d’effacement de bloc avec l’icône:

Un numéro de ligne commence par la lettre N suivie d’un nombre entier non signé. Les numéros de ligne peuvent se suivre, être répétés ou être dans le désordre, bien qu’une pratique normale évite ce genre d’usage. Les numéros de ligne peuvent être sautés, c’est une pratique normale. L’utilisation d’un numéro de ligne n’est pas obligatoire, ni même recommandée, mais si ils sont utilisés, il doivent être placés en début de ligne.

Un mot est une lettre, autre que N, suivie d’un nombre réel.

Les mots peuvent commencer avec l’une ou l’autre des lettres indiquées dans le tableau ci-dessous. Ce tableau inclus N pour être complet, même si, comme défini précédemment, les numéros de lignes ne sont pas des mots. Plusieurs lettres (I, J, K, L, P, R) peuvent avoir différentes significations dans des contextes différents. Les lettres qui se réfèrent aux noms d’axes ne sont pas valides sur une machine n’ayant pas les axes correspondants.

Les règles suivantes sont employées pour des nombres (explicites). Dans ces règles un chiffre est un caractère simple entre 0 et 9.

Les zéros non significatifs, ne sont pas nécessaires.

Si un nombre utilisé dans le langage G-code est proche d’une valeur entière à moins de quatre décimales, il est considéré comme entier, par exemple 0.9999.

Le langage RS274/NGC supporte les paramètres, qui sont appelés variables dans d’autres langages de programmation. Il existe plusieurs types de paramètres ayant différents usages et différentes formes. Le seul type de nombre supporté par les paramètres est le flottant, il n’y a pas de string, pas de boolean ni d’entier dans le G-code comme dans d’autres langages de programmation. Toutefois, les expressions logiques peuvent être formulées avec les opérateurs booléens (AND, OR, XOR et les opérateurs de comparaison EQ, NE, GT, GE, LT, LE) ainsi que MOD, ROUND, FUP et FIX les fonctions qui supportent l’arithmétique entière.

Les paramètres différent par leur syntaxe, leur portée, leur comportement quand ils ne sont pas encore initialisés, leur mode, leur persistance et l’usage pour lequel ils sont prévus.

Un paramètre numéroté commence par le caractère # suivi par un entier compris entre 1 et (actuellement) 5602. Le paramètre est référencé par cet entier, sa valeur est la valeur stockée dans le paramètre.

Une valeur est stockée dans un paramètre avec l’opérateur = par exemple:

Le caractère # a une précédence supérieure à celle des autres opérations, ainsi par exemple, #1+2 signifie la valeur trouvée en ajoutant 2 à la valeur contenue dans le paramètre 1 et non la valeur trouvée dans le paramètre 3. Bien sûr, #[1+2] signifie la valeur trouvée dans le paramètre 3. Le caractère # peut être répété, par exemple ##2 signifie le paramètre dont le numéro est égal à la valeur entière trouvée dans le paramètre 2.

Les paramètres nommés fonctionnent comme les paramètres numérotés mais sont plus faciles à lire. Les paramètres nommés sont convertis en minuscules, les espaces et tabulations sont supprimés. Les paramètres nommés doivent être encadrés des signes < et >.

#<Un paramètre nommé> est un paramètre nommé local. Par défaut, un paramètre nommé est local à l'étendue dans laquelle il est assigné. L’accès à un paramètre local, en dehors de son sous-programme est impossible, de sorte que deux sous-programmes puissent utiliser le même nom de paramètre sans craindre qu’un des deux n'écrase la valeur de l’autre.

#<_un paramètre global> est un paramètre nommé global. Ils sont accessibles depuis des sous-programmes appelés et peuvent placer des valeurs dans tous les sous-programmes accessibles à l’appelant. En ce qui concerne la portée, ils agissent comme des paramètres numérotés. Ils ne sont pas enregistrés dans des fichiers.

Exemples:

Les paramètres globaux suivants sont disponibles en lecture seule, pour accéder aux états internes de l’interpréteur et de la machine. Ils peuvent être utilisés dans les expressions quelconques, par exemple pour contrôler le flux d’un programme avec les instructions if-then-else.

Une expression est un groupe de caractères commençant avec le crochet gauche [ et se terminant avec le crocher droit ] . Entre les crochets, on trouve des nombres, des valeurs de paramètre, des opérations mathématiques et d’autres expressions. Une expression est évaluée pour produire un nombre. Les expressions sur une ligne sont évaluées quand la ligne est lue et avant que quoi que ce soit ne soit éxécuté sur cette ligne. Un exemple d’expression: [1 + acos[0] - [#3 ** [4.0/2]]].

Les opérateurs binaires ne se rencontrent que dans les expressions. Il y a quatre opérateurs mathématiques de base: addition +, soustraction -, multiplication * et division /. Il y a trois opérateurs logiques: le ou (OR), le ou exclusif (XOR) et le et logique (AND). Le huitième opérateur est le modulo (MOD). Le neuvième opérateur est l'élévation à la puissance (**) qui élève le nombre situé à sa gauche à la puissance du nombre situé à sa droite. Les opérateurs de relation sont: égalité (EQ), non égalité (NE), strictement supérieur (GT), supérieur ou égal (GE), strictement inférieur (LT) et inférieur ou égal (LE).

Les opérations binaires sont divisées en plusieurs groupes selon leur précédence. Si dans une opération se trouvent différents groupes de précédence, par exemple dans l’expression [2.0 / 3 * 1.5 - 5.5 / 11.0], les opérations du groupe supérieur seront effectuées avant celles des groupes inférieurs. Si une expression contient plusieurs opérations du même groupe (comme les premiers / et * dans l’exemple), l’opération de gauche est effectuée en premier. Notre exemple est équivalent à: [[[2.0/3]*1.5]-[5.5/11.0]], qui est équivalent à [1.0-0.5] , le résultat est: 0.5 .

Les opérations logiques et le modulo sont exécutés sur des nombres réels et non pas seulement sur des entiers. Le zéro est équivalent à un état logique faux (FALSE), tout nombre différent de zéro est équivalent à un état logique vrai (TRUE).

Une fonction commence par son nom, ex: ATAN suivi par une expression divisée par une autre expression (par exemple ATAN[2]/[1+3]) ou tout autre nom de fonction suivi par une expression (par exemple SIN[90]). Les fonctions disponibles sont visibles le tableau ci-dessous. Les arguments pour les opérations unaires sur des angles ( COS, SIN et TAN ) sont en degrés. Les valeurs retournées par les opérations sur les angles ( ACOS, ASIN et ATAN ) sont également en degrés.

La fonction FIX arrondi un nombre vers la gauche, (moins positif ou plus négatif) par exemple, FIX[2.8]=2 et FIX[-2.8]=-3. La fonction FUP à l’inverse, arrondi un nombre vers la droite (plus positif ou moins négatif) par exemple, FUP[2.8]=3 et FUP[-2.8]=-2.

La fonction EXISTS vérifie l’existence d’un simple paramètre nommé. Il reçoit le paramètre à vérifier en argument, il retourne 1 si celui-ci existe et 0 sinon. C’est une erreur si un paramètre numéroté ou une expression est utilisé.

Une ligne peut contenir autant de mots G que voulu, mais un seul du même groupe modal.

Une ligne peut avoir de zéro à quatre mots M. Mais pas deux mots M du même groupe modal.

Pour toutes les autres lettres légales, un seul mot commençant par cette lettre peut se trouver sur la même ligne.

Si plusieurs valeurs de paramètre se répètent sur la même ligne, par exemple: #3=15 #3=6, seule la dernière valeur prendra effet. Il est absurde, mais pas illégal, de fixer le même paramètre deux fois sur la même ligne.

Si plus d’un commentaire apparaît sur la même ligne, seul le dernier sera utilisé, chacun des autres sera lu et son format vérifié, mais il sera ignoré. Placer plusieurs commentaires sur la même ligne est très rare.

Les trois types d’item dont la commande peut varier sur une ligne (comme indiqué au début de cette section) sont les mots, les paramètres et les commentaires. Imaginez que ces trois types d'éléments sont divisés en trois groupes selon leur type.

Dans le premier groupe les mots, peuvent être arrangés dans n’importe quel ordre sans changer la signification de la ligne.

Dans le second groupe les valeurs de paramètre, quelque soit leur arrangement, il n’y aura pas de changement dans la signification de la ligne sauf si le même paramètre est présent plusieurs fois. Dans ce cas, seule la valeur du dernier paramètre prendra effet. Par exemple, quand la ligne #3=15 #3=6 aura été interprétée, la valeur du paramètre 3 vaudra 6. Si l’ordre est inversé, #3=6 #3=15 après interprétation, la valeur du paramètre 3 vaudra 15.

Enfin dans le troisième groupe les commentaires, si plusieurs commentaires sont présents sur une ligne, seul le dernier commentaire sera utilisé.

Si chaque groupe est laissé, ou réordonné, dans l’ordre recommandé, la signification de la ligne ne changera pas, alors les trois groupes peuvent être entrecroisés n’importe comment sans changer la signification de la ligne. Par exemple, la ligne g40 g1 #3=15 (foo) #4=-7.0 à cinq items est signifiera exactement la même chose dans les 120 ordres d’arrangement possibles des cinq items comme #4=-7.0 g1 #3=15 g40 (foo).

En G-code, de nombreuses commandes produisent, d’un mode à un autre, quelque chose de différent au niveau de la machine, le mode reste actif jusqu'à ce qu’une autre commande ne le révoque, implicitement ou explicitement. Ces commandes sont appelées modales. Par exemple, si l’arrosage est mis en marche, il y reste jusqu'à ce qu’il soit explicitement arrêté. Les G-codes pour les mouvements sont également modaux. Si, par exemple, une commande G1 (déplacement linéaire) se trouve sur une ligne, elle peut être utilisée sur la ligne suivante avec seulement un mot d’axe, tant qu’une commande explicite est donnée sur la ligne suivante en utilisant des axes ou un arrêt de mouvement.

Les codes non modaux n’ont d’effet que sur la ligne ou ils se présentent. Par exemple, G4 (tempo) est non modale.

Des coordonnées polaires peuvent être utilisées pour spécifier les coordonnées XY d’un mouvement. Le @n est la distance et le ^n est l’angle. L’avantage est important, par exemple: Pour faire très simplement un cercle de trous tangents:

Les coordonnées polaires sont toujours données à partir de la position X0, Y0. Pour décaler les coordonnées polaires machine utilisez le décalage pièce ou sélectionnez un système de coordonnées.

En mode absolu, la distance et l’angle sont donnés à partir de la position X0, Y0 et l’angle commence à 0 sur l’axe X positif et augmente dans la direction trigonométrique (anti-horaire) autour de l’axe Z. Le code G1 @1 ^90 est la même que G1 Y1.

En mode relatif, la distance et l’angle sont également donnés à partir de la position XY zéro, mais ils sont cumulatifs. Ce fonctionnement en mode incrémental peut être déroutant au début.

Par exemple: si vous avez le programme suivant, vous vous attendez à obtenir une trajectoire carré.

Vous pouvez voir sur la figure suivante que la sortie n’est pas celle à laquelle vous vous attendiez, parce-que avons ajouté 0.5 à la distance de la position XY zéro à chaque début de ligne.

Le code suivant va produire notre modèle carré.

Comme vous pouvez le voir, en ajoutant seulement l’angle de 90 degrés à chaque ligne. La distance du point final est la même pour chaque ligne.

C’est une erreur si:

Les commandes modales sont arrangées par lots appelés groupes modaux, à tout moment, un seul membre d’un groupe modal peut être actif. En général, un groupe modal contient des commandes pour lesquelles il est logiquement impossible que deux membres soient actifs simultanément, comme les unités en pouces et les unités en millimètres. Un centre d’usinage peut être dans plusieurs modes simultanément, si un seul mode pour chaque groupe est actif. Les groupes modaux sont visibles dans le tableau ci-dessous.

Pour plusieurs groupes modaux, quand la machine est prête à accepter des commandes, un membre du groupe doit être en vigueur. Il y a des paramètres par défaut pour ces groupes modaux. Lorsque la machine est mise en marche ou ré-initialisées, les valeurs par défaut sont automatiquement actives.

Groupe 1, le premier groupe du tableau, est un groupe de G-codes pour les mouvements. À tout moment, un seul d’entre eux est actif. Il est appelé le mode de mouvement courant.

C’est une erreur que de mettre un G-code du groupe 1 et un G-code du groupe 0 sur la même ligne si les deux utilisent les mêmes axes. Si un mot d’axe utilisant un G-code du groupe 1 est implicitement actif sur la ligne (en ayant été activé sur une ancienne ligne) et qu’un G-code du groupe 0 utilisant des mots d’axes apparaît sur la même ligne, l’activité du G-code du groupe 1 est révoquée pour le reste de la ligne. Les mots d’axes utilisant des G-codes du groupe 0 sont G10, G28, G30 et G92.

C’est une erreur d’inclure des mots sans rapport sur une ligne avec le contrôle de flux O.

Des commentaires peuvent être ajoutés aux lignes de G-code pour clarifier l’intention du programmeur. Les commentaires peuvent être placés sur une ligne en les encadrant par des parenthèses. Ils peuvent aussi occuper tout le reste de la ligne à partir d’un point virgule. Le point virgule n’est pas traité comme un début de commentaire si il se trouve entre deux parenthèses.

Voici un exemple de programme commenté:

Les commentaires peuvent se trouver entre des mots, mais pas entre des mots et leur paramètre correspondant. Ainsi, cette ligne est correcte:

mais celle-ci est incorrecte:

Les commentaires sont seulement informatifs, ils n’ont aucune influence sur la machine.

Il y a plusieurs commentaires actif qui ressemblent à un commentaire mais qui produit certaines actions, comme (debug,…) ou (print,…), expliqués plus loin. Si plusieurs commentaires se trouvent sur la même ligne, seul le dernier sera interprété selon les règles. Par conséquent, un commentaire normal suivant un commentaire actif aura pour effet de désactiver le commentaire actif. Par exemple, (foo) (debug,#1) affichera la valeur du paramètre #1, mais (debug,#1) (foo) ne l’affichera pas.

Un commentaire commençant par un point virgule est par définition le dernier commentaire sur cette ligne et sera toujours interprété selon la syntaxe des commentaires actifs.

Voir la section sur la mesure au palpeur pour d’autres informations sur le palpage avec G38.

Dans les commentaires avec DEBUG, PRINT et LOG, les valeurs des paramètres dans le message sont étendues.

Par exemple: pour afficher le contenu d’une variable nommée globale sur la sortie stderr (la fenêtre de la console par défaut), ajouter une ligne au G-code comme:

À l’intérieur de ces types de commentaires, les séquences comme 123 sont remplacées par la valeur du paramètre 123. Les séquences comme <paramètre nommé> sont remplacées par la valeur du paramètre nommé. Rappelez vous que les espaces dans les noms des paramètres nommés sont supprimés, <parametre nomme> est équivalent à <parametrenomme>.

Un programme G-code doit contenir une ou plusieurs lignes de G-code puis se terminer par une ligne defin de programme. Tout G-code, placé après cette ligne de fin de programme, sera ignoré.

Si le programme n’utilise pas G-code de fin de programme, une paire de signes pourcent % peut être utilisées. Le premier signe % doit dans ce cas se trouver sur la première ligne du fichier, suivi par une ou plusieurs lignes de G-code, puis du second signe %. Tout G-code placé après le second signe % sera ignoré.

L’interpréteur et le gestionnaire de tâches ont été écrits, de sorte que la taille des fichiers n’est limité que par la capacité du disque dur. Les interfaces graphiques TkLinuxCNC et Axis affichent tous les deux le programme G-code à l'écran pour l’utilisateur, cependant, la RAM devient un facteur limitant. Dans Axis, parce-que l’aperçu du parcours d’outil est affiché par défaut, le rafraîchissement de l'écran devient une limite pratique à la taille des fichiers. Le tracé du parcours d’outil peut être désactivé dans Axis pour accélérer le chargement des fichiers conséquents. L’aperçu peut être désactivé en passant un commentaire spécial.

L’ordre d’exécution des éléments d’une ligne est défini, non pas par sa position dans la ligne mais par la liste suivante:

La signification du mot F-, exprimé en vitesse par minute, étant différente selon l’axe concerné par la commande de déplacement et parce-que la quantité de matière enlevée ne dépend pas seulement de la vitesse d’avance, il est facile d’utiliser le mode inverse du temps G93 pour atteindre la quantité de matériaux à enlever, souhaitée.