WEB APPLICATION: https://vsu-metacam.steptflow.tech

MetaCAM — Gerber → G-code

MetaCAM — часть дипломного проекта «Программно-аппаратный комплекс для автоматизированного изготовления метаматериалов методом ЧПУ-фрезерования».

Задача модуля — дать максимально доступный и простой способ превратить Gerber‑файл (например, .GTL) в траектории обработки и G‑code для ЧПУ, без лишнего интерфейса и без потери ключевого функционала.

Зачем это нужно

Классические Gerber‑«слайсеры»/CAM‑инструменты часто требуют:

• установки большого набора зависимостей;
• сложной настройки окружения;
• наличия интерпретатора (например, Python) и совместимых библиотек;
• при этом некоторые решения не поставляются как готовый исполняемый файл и зависят от конкретной ОС/версии окружения.

MetaCAM решает проблему доступности и встраиваемости: один и тот же функционал доступен через несколько одинаково “легких” способов.

Способы доступа (главный плюс проекта)

MetaCAM предоставляет лёгкий доступ при разработке и тестировании новых версий метаматериалов, за счёт:

• понятного минималистичного интерфейса;
• API для интеграции в научные/инженерные системы;
• возможности запуска в виде самостоятельной программы.

Поддерживаются пути использования:

• Binary file (Windows / Linux / macOS) — запуск как скомпилированной программы;
• HTTP API — управление через запросы (для автоматизации и интеграции);
• Web Application — минималистичное веб‑приложение;
• Multi‑platform PWA — установка как приложение (iOS, Android, Windows, macOS, Linux и др.) или запуск как обычный сайт.

Архитектура репозитория

• backend/ — FastAPI backend

  • разбор Gerber RS‑274X (апертуры, вспышки, штрихи, регионы)
  • генерация траекторий для NCC (Non‑Copper Clearing) и подготовка данных превью
  • генерация базового G‑code (GRBL‑совместимый стиль)
  • файловое хранение проектов/конфигов/артефактов (backend/data/, в Docker монтируется как volume)

• frontend/ — Vite + React + Tailwind

  • пошаговый “wizard” настройки
  • канвас‑превью с панорамированием/зумом
  • проекты и последние конфиги
  • вкладка «О приложении» с QR на GitHub

• docker/ — деплой через Docker Compose

  • Nginx отдаёт статику фронта и проксирует /api/v1/* на backend
  • кеширование и rate‑limit под сценарий “один пользователь”

Используемые алгоритмы (стандартные CAM‑подходы)

Внутри используются распространённые для CAM задачи и методы:

• Polygon offsetting / tool clearance: геометрическое “расширение/сужение” областей на величину радиуса инструмента (для расчёта безопасных зон обработки).
• Pocket clearing (area clearing): заполнение области траекторией с заданным overlap (подходы типа seed‑fill/спирального заполнения).
• Path ordering / connection: упорядочивание и “склейка” сегментов для уменьшения холостых перемещений; применяется пространственный индекс (R‑tree).

Запуск всего приложения (Docker Compose)

Из папки docker/:

docker compose up -d --build

Открыть:

• UI: http://localhost/
• API: http://localhost/api/v1

Единая настройка адреса API для фронтенда (один файл .env в корне)

В корне репозитория (рядом с frontend/, backend/, docker/) создай .env:

METACAM_API_URL=http://<HOST>

Фронтенд читает это значение в рантайме через /env.js, который генерируется контейнером frontend.

Бинарный режим и параметры запуска (для интеграции)

В дипломном комплексе MetaCAM предполагается как модуль, который можно вызывать:

• как исполняемый файл (CLI),
• либо через HTTP API.

Типовые параметры интеграции (концептуально):

• входной файл Gerber (.gbr/.gtl/...)
• конфигурация генерации (единый конфиг NCC + Milling: диаметр инструмента, overlap, margin, feedrate и т.д.)
• путь выходного G‑code (.nc)
• директория проекта/данных (для сохранения артефактов и кэширования)
• режим работы: serve (API сервер) / run (одиночная генерация)

Примечание: конкретный CLI‑интерфейс зависит от сборки бинарника и может отличаться по флагам, но смысл параметров сохраняется.

Ссылки

• Спецификация Gerber RS‑274X (Ucamco): https://www.ucamco.com/en/gerber
• Справочник по G‑code / GRBL: https://github.com/gnea/grbl/wiki
• Геометрическая база для clearance/offset (Minkowski sum): https://en.wikipedia.org/wiki/Minkowski_addition