완전한 G-코드 가이드: 초보자부터 전문가까지

G-Code란 무엇인가요?

G-Code(Geometric Code)는 CNC 기계를 구동하는 일반 텍스트 언어입니다. 각 파일(일반적으로 .gcode, .nc 또는 .cnc)은 기계에 이동 위치, 속도, 도구 활성화 시기를 알려주는 일련의 명령입니다. 선은 위에서 아래로 한 번에 하나씩 실행됩니다.

디자인은 청사진, G-Code는 단계별 주행 지침이라고 생각하면 됩니다. 3D 프린터는 JPG를 직접 이해하지 못하고, 펜 플로터도 문자 'A'의 모양을 스스로 해석하지 못합니다. G-Code는 모든 형상을 직선, 호, 도구 켜기/끄기 같은 기본 동작으로 쪼개어 어떤 모션 컨트롤러에서도 안정적으로 실행할 수 있게 해 줍니다.

이 표준은 1950년대 MIT로 거슬러 올라가며 1963년에 RS-274로 공식화되었고 1982년에 ISO 6983으로 국제적으로 출판되었습니다. 오래되었음에도 불구하고 G-Code는 취미용 데스크톱 프린터부터 산업용 5축 공장에 이르기까지 보편적인 제작 언어로 남아 있습니다.

G-코드는 어디에 사용되나요?

• 펜 플로터(AxiDraw, HP 7475A, DIY GRBL): 실제 펜을 종이 위로 움직여 벡터 아트웍을 재현합니다. 이는 아티스트와 제작자가 G-Code에 가장 쉽게 접근할 수 있는 진입점 중 하나입니다.
• 레이저 조각기 및 절단기: 이미지를 나무로 굽거나 아크릴에서 모양을 자르기 위해 전력을 조절하면서 빔을 조종합니다.
• FDM 3D 프린터(Prusa, Creality, Bambu Lab): 필라멘트를 공급하면서 X, Y, Z에 걸쳐 프린트 헤드를 조정하고 층별로 물체를 만듭니다.
• CNC 라우터 및 밀: 조각, 포켓 및 프로파일링을 위해 재료를 통해 회전 절단 도구를 지시합니다.
• CNC 선반, 플라즈마 절단기, 워터젯 및 와이어 EDM 기계: 모두 G-코드 또는 유사한 파생물을 사용합니다.

G 코드 파일의 분석

각 라인(블록이라고 함)은 하나의 완전한 명령어입니다. 기계는 라인 사이의 상태를 기억합니다. 즉, 라인 10에 설정된 이송 속도는 변경하지 않는 한 라인 200에서 활성 상태로 유지됩니다. 이를 모달 상태라고 합니다.

다음은 50×50mm 정사각형을 그리는 펜 플로터 프로그램입니다:

G21 ; 밀리미터

G90 ; 절대 위치

G0 Z5.0 ; 리프트 펜

G0 X0 Y0 ; 원점으로 이동

M3 S1000 ; 펜 내리기

G1 X50.0 Y0 F2000

G1 X50.0 Y50.0

G1 X0 Y50.0

G1 X0 Y0

M5 ; 펜 올리기

M2 ; 끝

G1 X50.0 Y25.3 F1500 해설: G1 = 직선 이동, X50.0 Y25.3 = 도착 좌표, F1500 = 1500 mm/min입니다. G1은 한 번만 적고, 다음 좌표 줄은 G0나 다른 동작 명령이 나올 때까지 이 모드를 계속 사용합니다. 세미콜론 뒤의 내용은 주석이므로 기계는 무시합니다.

필수 G 코드 명령

이러한 명령은 취미용 GRBL부터 산업용 Fanuc까지 거의 모든 펌웨어에서 작동합니다.

• G0 — 신속 이동: 기계가 허용하는 최고 속도로 위치만 바꿉니다. 레이저나 스핀들이 켜진 상태에서는 절대 쓰면 안 됩니다.
• G1 - 선형 이동: 설정된 이송 속도(F)로 직선을 그리거나 자릅니다. 모든 CNC 작업에 대한 기본 명령입니다.
• G2 / G3 — 시계 방향 / 시계 반대 방향 원호: I/J 중심 오프셋 또는 R 반경을 사용하여 단일 명령으로 부드러운 곡선을 생성합니다. 하나의 G2/G3가 수십 개의 작은 G1 세그먼트를 대체합니다.
• G4 - 드웰(dwell): 지정한 시간만큼 일시 정지합니다. ⚠ P 단위는 펌웨어마다 다릅니다. GRBL은 초(G4 P1.5 = 1.5초), Marlin은 밀리초(G4 P1500 = 1.5초)를 사용합니다.
• G20 / G21 — 인치/밀리미터 단위. 항상 모든 파일의 시작 부분에 이를 설정하세요.
• G28 — 모든 축을 원점으로 복귀시킵니다. 동작 방식은 펌웨어마다 다르므로 사용 전에 반드시 확인하세요.
• G90 / G91 — 절대/상대 위치 지정. G90이 기본값입니다. G91은 현재 위치를 기준으로 모든 좌표를 만듭니다.
• G92 - 이동하지 않고 현재 위치를 원점으로 설정합니다. 작업 도중 작업 원본을 정의하는 데 사용됩니다.
• M3 S[값] - 도구 켜짐: 레이저를 발사하거나 스핀들을 회전하거나 펜 서보를 내립니다. S는 전력, RPM 또는 서보 각도를 제어합니다.
• M5 — 도구 꺼짐. 빠른 이동 이동 전에 항상 포함하세요.
• M104 / M109 - 핫엔드 온도를 설정합니다(3D 프린팅). M109는 계속하기 전에 목표에 도달할 때까지 기다립니다.
• M140 / M190 — 침대 온도를 설정합니다(3D 프린팅). M190 대기 - 인쇄가 시작되기 전에 사용합니다.
• F — mm/min 단위의 이송 속도. 모달: 변경할 때까지 지속됩니다.
• S - 출력값 또는 속도: 레이저 출력(GRBL 기준 0~1000), 스핀들 RPM, 또는 서보 각도.
• E - 압출기 필라멘트 거리(3D 프린팅에만 해당)
• I, J — G2 및 G3과 함께 사용되는 현재 위치로부터의 호 중심 오프셋입니다.

SVG에서 G 코드로: 실제로 일어나는 일

SVG 경로는 베지어 곡선, 호 및 직선을 사용합니다. G1은 직선만 그립니다. 따라서 변환기는 두 가지 방법으로 간격을 연결해야 합니다.

면처리는 곡선을 여러 개의 작은 직선 세그먼트로 나눕니다. 부드러운 곡선에는 더 짧은 세그먼트가 필요합니다. 즉, 기계의 명령 버퍼가 따라잡을 수 없을 때 더 큰 파일과 잠재적인 모션 끊김 현상이 발생함을 의미합니다.

아크 피팅은 더 똑똑합니다. 짧은 세그먼트의 실행이 집단적으로 원을 형성하는 시기를 감지하고 전체 그룹을 단일 G2 또는 G3 명령으로 대체합니다. 360개의 G1 라인을 차지하는 원은 G-Code의 한 라인이 됩니다. 파일은 최대 90%까지 줄어들고 동작은 완벽하게 매끄러워지며 기계는 호를 통해 지속적인 속도를 유지합니다. 모든 GRBL 빌드가 G2/G3을 지원하는 것은 아닙니다. 활성화하기 전에 확인하세요.

G 코드 방언: 하나의 파일이 모든 시스템에 적합하지 않은 이유

핵심 동작 명령(G0, G1, G2, G3)은 어디에서나 작동합니다. 시작 순서, 도구 변경, 주석 구문 등 그 밖의 모든 것은 펌웨어 제품군에 따라 다릅니다. 전문 CNC 기계의 잘못된 컨트롤러에서 G-Code를 실행하면 잘못된 출력이 생성될 뿐만 아니라 공작물에 급격한 충돌이 발생할 수 있습니다.

• GRBL: 아마추어 펜 플로터, 레이저 조각기 및 소형 CNC 라우터를 위한 주요 펌웨어입니다. Arduino 기반, 변환기 및 CAM 도구에서 널리 지원됩니다.
• Marlin: FDM 3D 프린터에서 가장 널리 쓰이는 펌웨어입니다. 표준 모션 명령에 압출기 제어, 온도용 M 코드, 베드 레벨링 기능을 더합니다.
• Klipper: Raspberry Pi 같은 별도 호스트에서 동작하는 최신 3D 프린터 펌웨어입니다. 같은 하드웨어에서도 Marlin보다 높은 출력 속도와 입력 셰이핑 기능을 지원합니다.
• 스무디웨어: 중거리 레이저 조각기 및 CNC용 32비트 ARM 펌웨어 - Arduino 기반 GRBL보다 컴퓨팅 헤드룸이 더 많습니다.
• Fanuc: 전 세계적으로 지배적인 산업용 CNC 컨트롤러. 고정 사이클(G81-G89) 및 매크로 프로그래밍이 포함됩니다.
• Siemens Sinumerik / Heidenhain / Haas: 고유한 방언을 사용하는 유럽 및 미국 산업 컨트롤러. Fanuc 포스트 프로세서는 Sinumerik 시스템에서 올바르게 실행되지 않습니다.

사진을 플롯 가능한 경로로 변환

사진에는 픽셀만 포함되어 있으며 경로 데이터는 없습니다. 사진을 플롯하거나 벡터 조각하려면 먼저 SVG로 변환해야 합니다. 일반적인 접근 방식:

• 라인 아트 추적: 피사체의 윤곽선과 구조적 가장자리를 SVG 경로로 추출합니다. 윤곽이 뚜렷한 로고, 인물 사진, 일러스트레이션에 적합합니다.
• 해칭/크로스 해칭: 이미지 밝기를 선 밀도에 매핑합니다. 어두운 영역이 더 촘촘한 선을 얻습니다. 결과는 전통적인 조각과 아름다운 플롯을 연상시킵니다.
• 점묘법: 밝기를 도트 밀도에 매핑합니다. 각 점은 점묘법 그림과 유사하게 간단한 펜 터치 또는 레이저 드웰입니다.
• 등고선 매핑: 광도를 고도처럼 처리하여 밝기 임계값에서 동심 선을 그립니다. 사진에서 흐르는 듯한 유기적인 결과를 만들어냅니다.
• 알고리즘 스타일(보로노이, 플로 필드, 파동 패턴): 이미지 밝기를 수학적으로 변환해 추상적이면서도 형태를 알아볼 수 있는 기계 드로잉을 만드는 방식입니다.

완전한 파이프라인: 사진 → SVG → Pixel2Lines를 사용한 G-코드

Pixel2Lines는 펜 플로터 및 레이저 조각사를 위해 제작된 전문적인 스타일(선 그리기, 해칭, 점각 등)을 통해 사진을 깨끗하고 기계에 바로 사용할 수 있는 SVG로 변환합니다. 출력 경로는 개별 스트로크로 구성되어 펜 리프트와 이동 시간을 최소화합니다.

SVG가 있으면 SVG-G-Code 변환기가 이송 속도, 펜업 높이, 레이저 출력 및 경로 정렬 순서를 완전히 제어하여 최종 파일을 생성합니다.

Pixel2Lines를 통해 사진을 SVG로, 변환기를 통해 SVG를 G-Code로 변환하는 이 2단계 파이프라인은 벡터 디자인 기술이나 G-Code 지식 없이도 모든 사진에서 기계에서 바로 사용할 수 있는 파일로 이동합니다.

일반적인 문제 및 수정 사항

• 도면이 미러링됩니다. SVG Y는 아래쪽으로 증가합니다. G-코드 Y는 위쪽으로 증가합니다. 변환기에서 Y축 반전을 활성화합니다.
• 잘못된 출력 크기: DPI 불일치. Illustrator = 72, 기존 Inkscape = 90, 최신 도구 = 96. 변환기 DPI를 소스 앱과 일치시키거나 SVG 크기를 밀리미터 단위로 정의하세요.
• 기계가 곡선에서 버벅입니다. 너무 많은 짧은 세그먼트가 모션 버퍼를 넘치게 만들기 때문입니다. 아크 피팅을 켜고 선형화 공차를 높이거나 이송 속도를 낮추세요.
• 펜이 끌리고 올라가지 않음: M5 명령이 없거나 Z 간격이 너무 낮아 용지를 물리적으로 들어 올릴 수 없습니다.
• 작업이 예상보다 훨씬 오래 걸린다면 경로 순서가 비효율적일 가능성이 큽니다. G-code를 다시 만들기 전에 vpype로 경로를 재정렬하세요.
• 기계가 시작하자마자 엉뚱한 위치로 이동합니다. 작업 원점이 설정되지 않은 상태입니다. 다시 홈으로 보낸 뒤 원하는 원점까지 조그 이동하고, 시작 전에 G92 X0 Y0을 실행하세요.