5.3 Формирование графического изображения и организация управления пером в плоттере

Для вывода любого графического изображения на носитель необходимо иметь определённые исходные данные и выполнять некоторые обязательные правила. К ним относятся:

1. Опорные или базовые точки графических элементов;

2. Правила соединения базовых точек;

3. Возможные траектории движения пера.

Опорные или базовые точки задаются их координатами. При этом используются два метода задания опорных точек – абсолютными значениями координат (Xi,Yi) или приращениями координат (ΔXi, ΔYi), т.е.

инкрементальным способом. Современные плоттеры работают как с использованием абсолютного, так и инкрементального способов.

Соединение опорных точек осуществляется либо кусочно-линейным, либо параболическим способами. На практике чаще всего используется первый способ.

Перьевые плоттеры – устройства, работающие в пошаговом режиме. Это значит, что перо плоттера при отработке каждого элемента чертежа движется по наперёд заданным траекториям, которые определяются элементарным перемещением пера – шагом пера. На рис.5.4, а приведена диаграмма элементарных шагов пера. Каждое перемещение пера задаётся величинами Δxи Δy. При этом одна из величин может быть равна нулю. Диаграмма, приведённая на рис.5.4,а, соответствует работе плоттера с полным шагом. В плоттерах реализуется и полушаговый режим (см. рис. 5.4, б).

Движением пера в плоттерах управляют двигатели постоянного тока или шаговые двигатели, которые, в свою очередь получают управляющие сигналы от следящих систем. Следящие системы плоттеров могут быть двух типов – цифро-аналоговые и цифровые.

Структурная схема цифро-аналоговой следящей системы приведена на рис. 5.5. Схема представляет собой типичную следящую систему, сос-тоящую из цифро-аналогового преобразователя (ЦАПx, ЦАПy), операцион- ного усилителя (ОУ), усилителя мощности (УМ), двигателя постоянного тока (D) и редуктора (РД).

Величина шага Δx(илиΔyпо координатеY) в виде двоичного кода подаётся на регистрRGx и, далее, на цифро-аналоговый преобразователь ЦАПx.НапряжениеUxcвыхода преобразователя поступает на первый вход аналогового сумматора на базе операционного усилителя ОУ, на выходе которого образуется напряжениеUвых, численно равное:

Uвых = −(UxR0/R1 + UосR/R2) (*)

Так как напряжения Ux и Uос, поступающее на второй вход сумма- тора с потенциометра обратной связи ПОС, всегда разной полярности, то выходное напряжение сумматора представляет собой напряжение рассогласования (*) между напряжениямиUx иUос. Это напряжение поступает на усилитель мощности УМ и с него на обмотки двигателяD. Двигатель через редуктор РД перемещает перо и движок потенциометра ПОС. При этом перо отрабатывает величину шага ∆x, а потенциометр ПОС подаёт компенсирующее напряжениеUос на второй вход сумматора. При равенстве напряженийUxиUос выходное напряжение сумматора (*) становится равным нулю, и перо останавливается или отрабатывает следующий шаг ∆x. Аналогично работает следящая система СCy, отрабатывающая перемещение пера по оси ординат.

Цифровая следящая система (ЦСС), структурная схема которой приведена на рис.5.6, построена с использованием шаговых двигателей (ШДв). В отличие от предыдущей схемы эта следящая система не имеет цепи отрицательной обратной связи и представляет собой блок управления шаговыми двигателями (БУШДв). Этот блок при подаче на регистр (РГ) кода ∆x(∆yпо координатеY) образует три импульсные последовательно-

сти для управления трёхфазным шаговым двигателем (ШДв), которые через усилители мощности (УМ1 – УМ3) поступают на обмотки ШДв.

Позиционный двоичный код ∆x(∆y) в блоке БУШДв преобразуется в число-импульсный (унитарный) код. Количество импульсов в унитарном должно коде равно количеству элементарных шагов, которые должен совершить шаговый двигатель.