Myオープンソースハードウェア開発のヒント

ESI · 2021 年 7 月 12 日午前 4:48

思い付く範囲でまとめてみました。
これから何かつくってみようかという方のヒントになれば幸いです

※ 記述や理解の間違い等御指摘頂けると嬉しいです。修正します。

そもそも OSHW って？

ライセンスをどうしよう？

設計ソフトは何を使う？

※ OSS に拘らないならオールインワンな Fusion 360 が良さそうです。

無償/安価で使えるCAMソフト

【レーザー加工】
■Fusion360
個人利用一年無償、商業利用でも年間7万円程度
CADCAMCAEその他いろいろ付いているので、デザイン、設計、加工まで全部できる。
レーザー加工もできるがベクターデータのみ対応なのでレーザーだけやるのならLaserWeb Softwareでいいかなというところ。
【切削加工】
■Fusion360（おすすめ）
個人利用一年無償、商業利用でも年間7万円程度
三次元設計とCAMが連動しているためデータの修正が容易。
2次元加工、3次元加工、割り出し４軸加工、一応5軸加工のパス作成まで対応している。
クラウドベースなので同じIDでログインすれば作業場所を選ばない。
GRBLに対応しているので自作CNCに即対応できる。
同レベルのCAMは普通に年間50万くらいするので現時点のファブリケーションで利用しやすいCAMとしては最優。

※ Gym さんの無償/安価で使えるCAMソフトより引用

デスクトップファブリケーションのおおまかな流れ

一般的な立体物

要件定義
設計
3D モデル
（必要に応じて）構造計算
G-code
3Dプリンタ or CNC フライス盤
実物

PCB 基板（○Printed Circuit Board ×ポリ塩化ビフェニル）

要件定義
回路設計
PCB パターン
（必要に応じて）電子回路シミュレーション
ガーバーデータ＆ドリルデータ
G-code
エッチング or CNC フライス盤
実物

ソフトウェア紹介

3D モデリングソフトウェア（3DCG／CAD）

Blender
FreeCAD
BRL-CAD
SweetHome3D

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3DCGソフトウェア

3DCGソフトウェアは、3次元コンピュータグラフィックス (3DCG) を制作するためのソフトウェアである。 3DCGは主にの工程に分かれている。作業の基幹となり多くの工程の調整が行える統合型ソフトウェアの他に、個別の機能に特化したソフトウェアも存在する。モデリングが中心となっているソフトウェアは「モデラー」、レンダリングが中心となっているソフトウェアは「レンダラー」と呼ぶ。各種工程における機能においては、破壊的なものと、非破壊的なものが存在する。非破壊的なものは過去の操作の修正がしやすく、パラメータにキーフレームやドリブンキー/IPOドライバを入れることでアニメーションさせることもできる。しかし、メモリやディスク容量を消費するため、メモリサイズの大きなものを扱ったり細かな編集を繰り返したりといったことは苦手である。互換性の問題もあるため、他のソフトウェアとのやりとりには破壊的な形式に直すことも多かったが、最近は非破壊的な交換形式というものが開発されてきている。

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CAD

CAD（キャド、英: computer-aided design）は、コンピュータ支援設計とも訳され、コンピュータを用いて設計をすること、あるいはコンピュータによる設計支援ツールのこと（CADシステム）。人の手によって行われていた設計作業をコンピュータによって支援し、効率を高めるという目的からきた言葉である。 CADを「コンピュータを用いた製図（システム）」と解する場合は「英: computer-assisted/aided drafting」、「英: computer-assisted/aided drawing」を指し、同義として扱われることもある。設計対象や目的によりCADD（コンピュータ支援設計と製図（英語版））、CAID（コンピュータ支援工業デザイン（英語版））、CAAD（コンピュータ支援建築設計（英語版））などと区分される場合もある。日本での定義としてはJIS B3401に記載があり、「製品の形状、その他の属性データからなるモデルを、コンピュータの内部に作成し解析・処理することによって進める設計」となっている。

EDA (半導体)

EDA（英: electronic design automation）、DA（英: design automation）とは、電子機器、半導体など電子系の設計作業を自動化し支援するためのソフトウェア、ハードウェアおよび手法の総称。半導体の設計工程とその製造工程、さらにそれを部品として実装するプリント基板設計の自動化で使われる用語である。それぞれの製造工程、検査工程でのデータ処理技術を意味するともいえる。従来から単体で存在した電子系のCADやCAEを包含した用語として使われるようになった。実際のシステムのことをEDAツールといい、開発・販売業者をEDAベンダーという。電子・半導体メーカーなどが内製する場合もある。回路シミュレータSPICEがカリフォルニア大学バークレーで開発された。当時のプラットフォームとしてはメインフレームが主流であった。その後各所で派生版が生まれ、改良されながら2008年現在も使用されている。半導体レイアウト設計用のCADシステムとして、アメリカのカルマー社（Calma）、アプリコン社（Aplilicon）などのシステムが登場した。いずれもミニコンをホスト...

ガーバーデータ G-code 変換ソフトウェア（CAM ソフトウェアの一種）

FlatCAM
pcb2gcode

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ガーバーフォーマット

ガーバーフォーマット(Gerber Format)は、プリント基板の設計や製造で使用されるファイルフォーマットのひとつである。プリント基板（配線パターンやソルダーマスク、シンボルマークなど）のイメージ、ドリルやルーター加工のデータが格納される。プリント基板の設計工程から製造工程へデータを受け渡すファイルフォーマットの業界標準である。ガーバーフォーマットは、ジョセフ·ガーバーによって設立されたGerber Systemsにより開発された。1998年にBarco ETSがGerber Systemsを買収、現在はUcamco(2008年に改称)がガーバーフォーマットを引き継いでいる。Ucamco社は、ガーバーフォーマット仕様書を断続的に改訂し公開している。現行のガーバーフォーマット仕様は、2017年3月発行のリビジョンである。仕様書はUcamco社のダウンロードページからダウンロードすることができる。当初はGerber System社の独自形式であったが業界標準として広がり、1979年に米国電子工業会(EIA)でRS-274-Dとして規格となった。ガーバーフォーマットでは線や点...

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CAM

CAM（キャム）とは、コンピュータ支援製造 (computer aided manufacturing) の略語。製品の製造を行うために、CADで作成された形状データを入力データとして、加工用のNCプログラム作成などの生産準備全般をコンピュータ上で行うためのシステムである。出力されたデータは、CNC化された工作機械に送られて実際の加工が行われる。狭義では、CAD/CAMの設計分野CADとの対比で製造分野のことをさすが、製造分野に最適化されているCAD/CAMシステムや、テキストベースの自動プログラミング装置など、NCプログラムを出力するシステムをすべてCAMと呼ぶこともある。 1956年マサチューセッツ工科大学にてAPT(アプト)と呼ばれるNCプログラム言語が開発された。日本では1972年に純国産のNCプログラム言語が開発された（後にLanc(ランク)と命名）。また、APT言語から派生したFAPT言語やHAPT言語、MINIAPT言語も実用化されている。総称して自動プログラミング装置(自動プロ)と呼ばれていた。これらは、言語専用の命令を記述したプログラムを工作機械用のNCデータに変...

CNC フライス盤制御・監視ソフトウェア（GRBL コントローラー／他）

cncjs
Candle

本掲示板における CNC 入門者向け記事

安全のために知っておきたいこと

近年、デスクトップファブリケーション、DIY バイオ、オープンソース・ラボウェアといった、様々な科学・技術に対する一般への門戸を大きく開く潮流が生まれ、大きな流れとして定着しつつあります。

一方それらの中に含まれる物や考え方には、扱い方によっては自分や周囲の命に関わる危険を伴うものも存在します。自分が扱う物について、自分が行いたいことについて、そこから広がる未来について、興味を持って調べること、関心を抱いて学び続けることをおすすめします。

ファブ社会に向けての法・社会制度に関する手引き–ファブ社会に向けて、ものやデータをつくるとき、流通させるときに注意すべきこと–

平成 27年7月ファブ社会の基盤設計に関する検討会

図解アリエナイ理科ノ教科書

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図解アリエナイ理科ノ教科書

『図解アリエナイ理科ノ教科書』（ずかいアリエナイりかノきょうかしょ、英語: The introduction to Mad-Science）とは、理科に関する書籍、およびそのシリーズ。理科をマッドサイエンスで学ぶというコンセプトから、「文部科学省不認可教科書」の副題が付けられている他、「東大不合格率100%教科書」を謳う。三才ブックス「三才ムック B-GEEKS advanced edition Vol.1」として刊行された同名書籍と、続編となる書籍や関連書籍を含めたシリーズである。著作に関しては、文・監修は薬理凶室（代表者：へるどくたークラレ）の担当、漫画・イラストはシニ黒の担当に分担されている。害虫の飼育法、ドラッグの合成法、細菌の培養法や化学兵器・テスラコイル・レールガンの製造法などを通して科学のおもしろさと危険さを紹介している。

自由な教材

OCW

Center for Open Education / University of Minnesota
https://open.umn.edu/

日本の大学のオープンコースウェアへのリンク

京都大学OCW

放送大学オープンコースウェア
https://www.ouj.ac.jp/hp/gaiyo/ocw.html

■オープンコースウェア（OCW）とは
1999年米国マサチューセッツ工科大学（MIT）のプロジェクトが、大学が担う知識普及モデルとして提唱し始まったものです。2004年にMITから日本の大学にOCW活動が紹介され、複数の大学でOCWに準拠した講義公開の取り組みが始まりました。
日本オープンコースウエアコンソーシアム（JOCW）： http://www.jocw.jp/
Open Courseware Consortium (OCWC）： http://www.ocwconsortium.org/
※ 放送大学オープンコースウェアについて | 放送大学 - BSテレビ・ラジオで学ぶ通信制大学より引用

MOOC

A complete list of MOOCs and free online courses. | MOOC List

Home | Learning for a Lifetime | Stanford Online

東北大学オープンオンライン教育開発推進センター – 東北大学の教育研究成果をオンライン教育という新しいカタチを通して、国内外へ発信していきます。

MOOC（Massive Open Online Courses：大規模公開オンライン講座）とは、
世界中に登録者を持つ、新しいオンライン学習サービスです。

― 特徴 ―

本格的な大学の講義を無料で受けられる

インターネットでどこでも手軽に受講できる

1講座10分程度に区切られた映像
例：10分×9回（1週間あたり）×4週

学習者同士が教え合い、議論ができる電子掲示板

達成度を測るためのテスト

一定の成績を修めた学習者へ修了証の発行

対面授業

居住国、人種、言語、年齢等の異なる多様な学習者が集まっており、
また、ハーバード大学、マサチューセッツ工科大学、オックスフォード大学、
スタンフォード大学といった各国トップクラスの大学も参加しています。
MOOCは今後の教育のあり方を大きく変える革新的なシステムです。
※ MOOCとは – 東北大学オープンオンライン教育開発推進センターより引用

放送大学の放送授業

The Open University of Japan

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放送大学

放送大学（ほうそうだいがく、英語: The Open University of Japan）は、千葉県千葉市美浜区若葉2-11に本部を置く日本の私立大学である。1983年に設置された。大学の略称は放大（ほうだい）、OUJ（オー・ユー・ジェー）。国が個別の法律に基づき設置した、自治医科大学同様。放送による通信制大学・大学院（公設民営方式による公設民営大学であり国設の私立大学である）。 1981年、生涯学習機関として、広く社会人等に大学教育の機会を提供するという趣旨で放送大学学園法（昭和56年法律第80号、以下、旧法）が制定された。放送大学は、旧法に基づき特殊法人である放送大学学園（以下、旧法人）が1983年に設置した大学である。 2002年には「特殊法人等整理合理化計画」に伴い、放送大学の設置者である放送大学学園を「特別な学校法人」とするため、旧法を改正した放送大学学園法（平成14年法律第156号、以下、新法）が公布された。新法第3条の規定により、現在の放送大学は、学校法人である放送大学学園（以下、新法人）が設置する学校となっている。なお、文部科学省のホームページでは国立大学の項に記...

https://www.ouj.ac.jp/hp/movie/study/general/

※ 放送大学の放送授業は BS / CS 環境があれば誰でも試聴可能です。

ESI · 2021 年 7 月 13 日午前 4:56

OSHW 開発関連

機械工学分野の展望 / 日本の展望―学術からの提言 2010 / 日本学術会議

平成22年（2010年）4月5日日本学術会議
http://www.scj.go.jp/ja/info/kohyo/pdf/kohyo-21-h-3-8.pdf

ソフトウェア開発方法論

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ソフトウェア開発方法論

ソフトウェア開発方法論またはシステム開発方法論は、ソフトウェア工学におけるフレームワークであり、情報システムの開発工程を構造化し、計画し、制御するのに使われる。SDM（software development methodology または system development methodology）と略記されるソフトウェア開発方法論 (SDM) のフレームワークが生まれたのは1960年代のことである。Elliott (2004) によれば、情報システム構築のための最古の定式化された方法論フレームワークはシステム開発ライフサイクル (SDLC) だという。SDLCの根幹をなすのは、情報システムを計画的に構造化された整然とした形で開発するには、アイデアの誕生から最終的なシステムの配備まで、適用するフレームワークの文脈の中で開発工程の各段階を着実に逐次的に実行しなければならないという考え方である。1960年代におけるこの方法論フレームワークの主な対象は、巨大企業の大規模ビジネスシステム開発だった。当時の情報システムは多大なデータ処理と数値処理を中心としたものだった。ソフトウェア開発...

PDCAサイクルとか、OODAループとか、ビジネスや軍事やソフトウェア開発の考え方にはデスクトップファブリケーションに応用したら面白そうなものが色々あるように思えます。生物の生存戦略も場面状況によっては参考に出来るかもしれません。

CAD/CAM Toolchain — Maker Works

https://www.maker-works.com/cadcam-toolchain/
書かれたのが 2015 年、少し古いかもしれませんが、全体を概観するには良さそうです。

Make: と Maker Faire

詳細はリンク先を参照。

本掲示板における MakerFaireKyoto2021 への参加作品募集トピック。

Myオープンソースハードウェア開発のヒント

そもそも OSHW って？

ライセンスをどうしよう？

設計ソフトは何を使う？

デスクトップファブリケーションのおおまかな流れ

一般的な立体物

PCB 基板（○Printed Circuit Board ×ポリ塩化ビフェニル）

ソフトウェア紹介

3D モデリングソフトウェア（3DCG／CAD）

関連掲示板内記事

3D プリンタ用 3D モデル G-code 変換ソフトウェア（スライサー）

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CNC フライス盤用 3D モデル G-code 変換ソフトウェア（CAD+CAM）

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電子回路基板設計ソフトウェア（EDA）

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ガーバーデータ G-code 変換ソフトウェア（CAM ソフトウェアの一種）

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CNC フライス盤制御・監視ソフトウェア（GRBL コントローラー／他）

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本掲示板における CNC 入門者向け記事

安全のために知っておきたいこと

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ファブ社会に向けての法・社会制度に関する手引き–ファブ社会に向けて、ものやデータをつくるとき、流通させるときに注意すべきこと–

図解アリエナイ理科ノ教科書

自由な教材

OCW

MOOC

放送大学の放送授業

OSHW 開発関連

機械工学分野の展望 / 日本の展望―学術からの提言 2010 / 日本学術会議

ソフトウェア開発方法論

CAD/CAM Toolchain — Maker Works

Make: と Maker Faire