Inkscape : Raster 2 Laser GCode generator 除蟲

如果有在玩雷雕的話，Inkscape 的 extension Raster 2 Laser GCode generator 是很好用的工具。它可以先幫我們把 Inkscape 工作區中的圖形在背景下匯出成 PNG 格式的圖檔，然後再依使用者的設定，把每一個點的顏色(RGB)轉換為灰階(每一個點均用一個 0～255 的值來表示)，最後再將灰階圖中的每一個點顏色轉換成 GCode 中雷射的強度。

之前在測試 RGB 轉換為灰階的七個模式，其中的第一個名為「0.21R + 0.71G + 0.07B」，我一直覺得它哪裡怪怪的。假設別的模式花不到二十分鐘打雷射的圖形，它卻要花近兩個小時，看雷射移動的軌跡，它連不需要打雷射的地方(圖片中白色的部份)也打雷射，由輸出的 GCode 可以看到它第一個開啟雷射(M106   S3.0)的位置是在左下角的原點 (G00 X0.0 Y0.0 F1200)，這很明顯和我設計的圖形是不同的。

今天謎團解開了，把「0.21R + 0.71G + 0.07B」轉完的灰階點數值顯出來，原來白色的地方應該為 255 的，通通變成 252，難怪連沒有圖案的每個點也要打雷射。

首先來看一下「0.21R + 0.71G + 0.07B」這個名稱就怪怪的，猜想它的命名是由轉換的演算法而來的。它轉換為灰階的演算法是取出一個點的RGB三色值，再分別乘上 0.21、0.71、0.07 的權重，最後再將三個數值加總成該點灰階的顏色數值(0～255)，也就是當一個點是白色時 (R:255、G:255、B:255)，照說轉換為灰階時應該還是白色 255。如果把加權的 0.21、0.71、0.07 三個數加起來應該要是 1 才對(255*1=255)，很明顯的，前面三個數加起來是 0.99，比 1 少 0.1 呢！

好啦～那是不是把其中一個加權加上 0.1 就可以解決「白色不是白色」的問題呢？

假設我們把「0.21R + 0.71G + 0.07B」改為「0.21R + 0.71G + 0.08B」，也就是藍色由 0.07 的加權變成 0.08，白色的轉換公式為：

255*0.25+255*0.71+255*0.08

將上面的算式在 Python 中計算完是白色的 255 嗎？ 

哈～當然不是，Python 給的結果是：

254.99999999999997

如果照作者原來的演算法，加完要再用 int() 取整數，也就是變成：

int(255*0.25+255*0.71+255*0.08)

Python 給的計算結果為：

254

不是我們要的 255，這下又要讓雷射頭疲於奔命了。

最後來看看怎麼解決「白色不是白色」的問題，首先將轉換的權重改為「0.21R + 0.71G + 0.08B」，另外搭配使用 round() 把加完的結果取四捨五入。

所以第一種灰階轉換的這一行：

matrice[y][x] = int(pixels[pixel_position]*0.21 + pixels[(pixel_position+1)]*0.71 + pixels[(pixel_position+2)]*0.07)

改成這樣：

matrice[y][x] = int(round(pixels[pixel_position]*0.21 + pixels[(pixel_position+1)]*0.71 + pixels[(pixel_position+2)]*0.08))

下面是同一張圖，經過修正的程式，輸出了正常 GCode 

由 GCode 看來，第一個打雷射的內容為：

G00 X5.125 Y10.5 F1200

M106   S85.0

Y 方向是 10.5 mm 的位置，和原始設計的位置一樣了。

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