Плоттеры
Задача вывода информации, представленной в графической форме, возникла одновременно с появлением ЭВМ, и ее решение - одна из основных целей вычислительных средств, применяемых в системах автоматизации проектирования (САПР). Устройства, выполняющие функции вывода графической информации на бумажные и некоторые другие типы носителей, называются графопостроителями или плоттерами (от англ. plotter) - термин, который, как и многие другие транслитерированные англоязычные термины, вытеснил свой русскоязычный аналог.
Перьевые плоттеры (ПП, pen plotter)
Перьевые плоттеры - это электромеханические устройства векторного типа, и на ПП традиционно выводят графические изображения различные векторные программные системы наподобие AutoCAD. ПП создают изображение с помощью пишущих элементов, обобщенно называемых перьями, хотя имеется несколько видов таких элементов, отличающихся друг от друга используемым видом жидкого красителя. Различают одноразовые и многоразовые (допускающие перезарядку) пишущие элементы. Перо крепится в держателе пишущего узла, который имеет одну или две степени свободы перемещения.
Существует два типа ПП: планшетные, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по всей плоскости изображения, и барабанные (или рулонные), в которых перо перемещается вдоль одной оси координат, а бумага - вдоль другой за счет захвата транспортным валом, обычно фрикционным. Перемещения выполняются с помощью шаговых (в подавляющем большинстве плоттеров) или линейных электродвигателей, создающих довольно большой шум. Хотя точность вывода информации барабанными плоттерами несколько ниже, чем планшетными, она удовлетворяет требованиям большинства задач. Эти плоттеры более компактны и могут автоматически отрезать от рулона лист необходимого размера, что определило их доминирование на рынке больших ПП (ПП формата A3 обычно планшетные).
Карандашно-перьевые плоттеры (КПП, pen/pencil) - разновидность перьевых - отличаются возможностью установки специализированного пишущего узла с цанговым механизмом для использования обычных карандашных грифелей, который обеспечивает постоянное усилие нажима грифеля на бумагу и его автоподачу при истачивании. В результате не требуется постоянно следить за процессом вывода информации, как при эксплуатации ПП, в которых может засоряться канал истечения красителя.
Дополнительные преимущества карандашной технологии:
карандашный грифель не высыхает, и карандаш пишет на любой скорости (при использовании жидких красителей необходимо учитывать время их вытекания из пера и время высыхания);
карандаш позволяет рисовать на любых бумажных носителях, в том числе и не очень высокого качества; при этом изображения качественны, дают хорошие оттиски при копировании, и в то же время их можно корректировать ластиком;
грифели легко приобрести, значительно экономя расходные материалы.
Все остальные типы плоттеров образуют изображения на носителе информации, используя различные физические процессы, в частности прибегая к дискретному (растровому) способу его создания.
Струйные плоттеры (СП, ink-jet plotter)
Струйная технология была описана выше, здесь же отметим лишь, что приемлемая цена, высокое качество и большие возможности делают СП серьезным конкурентом перьевых устройств. Спрос на СП со стороны пользователей, работающих с настольными издательскими системами и САПР, выпускающих сложные чертежи формата АО, растет, однако невысокая скорость вывода графической информации и выцветание со временем полученного цветного изображения без принятия специальных мер (использования ламинирования или специальной «самоламинирующейся» бумаги) несколько ограничивает их применение.
Электростатические плоттеры
(ЭП, electrostatic plotter)
Электростатическая технология основывается на создании скрытого электрического изображения (потенциального рельефа) на поверхности носителя - специальной электростатической бумаги, рабочая поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика, а основа пропитана гидрофильными солями для обеспечения требуемых влажности и электропроводности. Потенциальный рельеф формируется при осаждении на поверхность диэлектрика свободных зарядов, образующихся при подаче на тончайшие электроды записывающей головки высоковольтных импульсов.
Когда бумага проходит через проявляющий узел с жидким намагниченным тонером, частицы тонера притягиваются к заряженным участкам бумаги. Полная цветовая гамма получается за четыре цикла создания скрытого изображения и прохода носителя через четыре проявляющих узла с соответствующими тонерами.
Электростатические плоттеры можно было бы считать идеальными устройствами, если бы не необходимость поддержания стабильных температуры и влажности в помещении, необходимость тщательного обслуживания и относительно высокая стоимость.
Для достижения максимальной эффективности ЭП обычно работают в качестве сетевых устройств, для этого снабжены адаптерами сетевого интерфейса. Немаловажны также высокая устойчивость изображения к воздействию ультрафиолетовых лучей и невысокая стоимость электростатической бумаги (на уровне высококачественной типографской). ЭП применяют при высокой степени автоматизации проектных работ в крупных организациях и в геоинформационных системах (ГИС).
Плоттеры прямого вывода изображения
(ППВИ, direct imaging plotter)
Изображение в ППВИ создается на специальной термобумаге (бумаге, пропитанной теплочувствительным веществом) длинной (на всю ширину плоттера) «гребенкой» миниатюрных нагревателей. Термобумага, которая обычно подается с рулона, движется вдоль «гребенки» и меняет цвет в местах нагрева. Изображение получается высококачественным (разрешение до 800 тнд), однако только монохромным.
Сейчас
цены на термобумагу снижаются, недостатки,
в прошлом присущие ей (чувствительность
к изменениям температуры
окружающей
среды, и низкая контрастность изображения),
устранены, а типы термоносителей включают
в себя стандартную белую 6yмагу,
кальку и полиэфирную пленку. Качество
этих носителей удовлетворяет самым
строгим архивным требованиям.
Плоттеры на основе термопередачи
(ПТП, thermal transfer plotter)
Отличие этих плоттеров от ППВИ состоит в том, что в них между термонагревателями и бумагой (или прозрачной пленкой) размещается «донорный цветоноситель» - тонкая, толщиной 5-10 мкм лента (например, лавсановая), обращенная к бумаге красящим слоем, выполненным на восковой основе с низкой (менее 100 °С) температурой плавления.
На донорной ленте последовательно нанесены области каждого из основных цветов размером, соответствующим листу используемого формата. В процессе вывода информации бумажный лист с наложенной на него донорной лентой проходит под печатающей готловкой, которая состоит из тысяч мельчайших нагревательных элементов. Воск в местах нагрева расплавляется, и пигмент остается на листе. За проход наносится один цвет, и изображение получается за четыре прохода. Таким образом, на каждый лист цветного изображения затрачивается в 4 раза больше красящей ленты, чем на лист монохромного.
Лазерные (светодиодные) плоттеры
(ЛП, laser/led plotter)
Данные плоттеры базируются на электрографической технологии, в основе которой находятся физические процессы внутреннего фотоэффекта в светочувствительных полупроводниковых слоях ceленосодержащих материалов и силовое воздействие электростатического поля. Промежуточный носитель изображения (вращающийся селеновый барабан) заряжается в темноте до потенциала в сотни вольт. Луч света снимает этот заряд, создавая скрытое электростатическое изображение, которое притягивает мелкодисперсный тонер, переносимый затем механическим путем на бумагу. Бумага с нанесенным тонером проходит через нагреватель, в результате этого частицы тонера запекаются, создавая изображение.
Некоторое время назад создание скрытого изображения на барабане осуществлялось исключительно с помощью лазера. Для управления перемещением лазерного луча служила сложная система вращающихся зеркальных многогранников или призм, или линз. Вследствие этого плоттеры, использующие лазеры, боятся тряски и ударов, которые могут сбить настройку.
Чтобы избежать сложностей с оптикой и сделать систему проще, легче и надежнее, перешли к применению линеек точечных полупроводниковых светодиодов (light-emitting diode - LED).
Область их применения: сложный технический дизайн, архитектура, картография и другое, т. е. везде, где требования к производительности и качеству результатов высоки, но наличие цвета не требуется.
Основные параметры плоттеров
В табл. 5.1 содержатся основные параметры, приводимые производителями плоттеров, а в табл. 5.2, 5.3 - описания некоторых промышленных образцов.
Таблица 5.1. Основные параметры плоттеров
Английский термин |
Русский термин |
Примечания |
Параметры носителя и изображения |
||
Media type |
Тип носителя |
Напрямую влияет на эксплуатационные расходы: чем дороже и сложнее носитель, тем они выше |
Max. media size |
Максимальный размер листа |
При использовании нарезанных заранее или максимальная ширина листа носителя (max. media width) при использовании рулонного носителя больше фактических, соответственно, размера рабочего поля носителя (image size) или ширины рабочего поля (image width) |
Drawing size |
Формат листа |
Определяет максимальный стандартный формат, который может быть вписан в размер рабочего поля |
Media length |
Длина носителя |
Для рулонных плоттеров зависит от его толщины (чем тоньше носитель, тем он длиннее), так как допустимый диаметр рулона ограничен. Иногда можно встретить параметр - максимальная толщина носителя (max. media thickness). Понятно, что малая толщина носителя сужает возможности использования плоттера |
|
|
|
Параметры точности |
||
Mechanical resolution
|
Механическая точность |
Имеет смысл только для перьевых плоттеров и характеризует то, с какой точностью их механическая система способна позиционировать пишущий узел |
Software resolution |
Программно-зада- ваемое разрешение |
Определяет, с какой точностью (разрядностью) могут кодироваться координаты в графическом файле, пересылаемом плоттеру |
|
||
Resolution |
Разрешение печати |
Используется в растровых плоттерах и измеряется числом точек на дюйм (тнд) в зарубежным плоттерах и числом точек на миллиметр - в отечественных |
Accuracy |
Точность |
Соответствует только некоторым, весьма определенным условиям работы плоттера. Например, применение бумаги с повышенной шероховатостью или другого пишущего узла (отличающегося от тестового), а также износ механики плоттера вследствие эксплуатации существенно повлияют |
на эту характеристику |
||
Repeatability |
Повторяемость |
Для перьевых плоттеров определяет точность, с шторой плоттер многократно позиционирует пишущий узел в одной и той же точке в процессе рисования |
End point accuracy |
Погрешность остановки пера |
Величина погрешности позиционирования пишущего узла перьевых плоттеров |
Скоростные характеристики устройства |
||
Media travel speed |
Скорость печати, или перемещения, носи- теля |
Эта характеристика присуща растровым плоттерам и обычно определяет максимально технически возможную скорость печати уже подготовленной информации |
Interface, input ports |
Тип интерфейса |
Для высокопроизводительных плоттеров узкими местами являются процессы пересылки графической информации, поэтому это важный параметр, характеризующий не только то, каким образом можно подключать плоттер, но и скорость печати |
Max. speed |
Максимальная скорость взаимного перемещения пишущего узла и носителя |
Этот параметр, приводимый для перьевых плоттеров, часто вводит в заблуждение. Техническая возможность перемещать пишущий узел с большой скоростью и реальная скорость рисования - это разные вещи |
Max. plotting speed |
Скорость |
Максимальная скорость нанесения непрерывной линии пишущим узлом |
Acceleration |
Ускорение |
Максимальное ускорение перемещения пишущего узла |
Pen response time |
|
Скорость подъема/опускания пера |
Чертежные характеристики |
||
Colour palette |
Цветовая палитра |
Для цветных растровых плоттеров этот параметр характеризует максимально возможное количество цветов, с которым способен работать плоттер, но количество одновременно отображаемых цветов обычно меньше |
Area fill colours |
Число цветов однородной заливки |
Определяет количество одновременно отображаемых цветов. Например, при цветовой палитре в 16,7 млн цветов одновременно из них могут отобразиться только 8192 |
Line types
|
Число типов линий |
Параметр векторной графики и определяет для некоторых плоттеров количество встроенных («зашитых» в постоянной памяти или задаваемых внутренней программой) типов линий. Наличие встроенных типов линий не означает, что чертеж не может содержать большего, чем указано, числа линий, так как ряд компьютерных программ готовит данные для вывода на плоттер, не используя встроенные типы линий |
Area fill types, hatch types |
Число штриховок |
Ряд перьевых и растровых плоттеров способны закрашивать замкнутые области путем штрихования, и этот параметр характеризует количество встроенных (аппарат) реализованных видов штриховок. Он, как и число типов линий, не относится к числу критичных |
Pen force |
Давление на пишущий элемент |
Определяет применимость для данного плоттера того или иного носителя и пишущего элемента |
Pen type |
Типы пишущих элементов |
Чем больше список применяемых типов пишущих элементов (а в их число могут входить фломастеры, шариковые стержни и рапидографы с различными характеристиками), тем проще будет найти расходные материалы для плоттера |
Number of pens |
Число пишущих элементов в карусели |
Определяет возможное число одновременно отображаемых цветов или ширину линий на чертеже |
Pencil holder |
Грифеледержатель |
Специфический для каоандашно-перьевых плоттеров параметр. Например, если грифеледержатель имеет бункер на несколько грифелей, то это существенно повышает автономность работы плоттера |
Cutting kit |
Тип лезвий |
Специфический для режущих плоттеров параметр. Он аналогичен параметру типы пишущих узлов |
Прочие параметры |
||
Memory capacity, standard buffer size |
Размеры оперативной памяти |
У высокопроизводительных плоттеров с несколькими каналами приема информации также может быть встроенный жесткий диск, на который записывается графическая информация |
Protocol support, standard data formats, graphic languages |
Графические языки, стандартные форматы данных |
Способность плоттера выводить тот или иной вид графической информации определяется соответствующим программным обеспечением и набором графических языков и форматов данных, которые интерпретирует плоттер |
Mean time before failure |
Наработка на отказ |
Сегодня надежность плоттеров составляет десятки тысяч часов |
Таблица 5.2. Примеры промышленных плоттеров
Марка |
Характеристики |
HP DesignJet 500 Printer (24"), память 16 Мбайт |
Ширина носителя 1070 мм. Ширина печати 1057 мм. Разрешение 600 * 1200 тнд. Макс, объем памяти 16 Мбайт. Интерфейсы LPT/USB. Сетевой интерфейс JetDire |
Encad NovaJet 880 |
Формат 1067/1520 мм. Ширина печати 1055/1510мм. Разрешение 600 × 600 тнд. Подача чернил - двойная система непрерывной подачи из емкостей по 500 мл. Объем памяти 64-256 Мбайт. Язык PostScript - опция (программ./апп. RIP). Интерфейсы Centronics, RS232C/RS422C, AppteTalk. Сетевой интерфейс 10/100 Base TX. Производительность 5,8/12,4 м2/ч. Драйверы АDI (AutoCAD R12-14) |
ОСЕ 9300 P2R С двумя рулонами |
ОСЕ 9300 - плоттер для рабочих групп с производительностью 3 м/мин и до 100 отпечатков в день. Технология печати ОСЕ Instant Fusing с бесконтактной низкотемпературной системой закрепления тонера, позволяющей выполнять печать даже сложных чертежей в ярких отчетливых линиях. Программное обеспечение ОСЕ Plot Director предоставляет функции для управления печатью с удаленной станции, в том числе организацию очередей, сохранение настроек плоттера, эмуляцию перьевого графопостроителя, выбор подающего рола, задание числа копий, масштабирование, поворот оригинала |
Summa Graphics D-120, режущий плоттер |
Скорость (ускорение) до 1130 мм/с, ускорение до 3g. Толщина материала 0,05-0,25 мм (при использовании стандартного ножа), до 0,8 (при использовании специального sandblast-ножа). Диапазон давления ножа 0-400 г, шаг давления ножа 5 г. Повторяемость: ±0,1 мм на 8 м. Рабочая область: с гарантией повторяемости 1200 мм × 8 м, без гарантии повторяемости 1200 мм × 50 м |
Roland CX-24 CAMM-1 PLOTTER/ CUTTER
|
Макс, ширина резки 584 мм. Заправляемая ширина материала 50-711 мм. Макс, скорость резки 40 см/с. Подача материала - фрикционная. Тип ножа - флюгерный. Система команд - CAMM-GL III (режим 1 и режим 2). Давление ножа 30 -200 г. Размер буфера 1 Мбайт. Размеры 840 × 278 × 221 мм. Вес 14 кг. Окружающая среда: температура 5-40 ºС; влажность 35 - 80% (без конденсата) |
Таблица 5.3. Сравнительные характеристики некоторых плоттеров
Параметры |
TechJet 5500 |
HP 750 С |
HP 750 С Plus |
Encad Nova Jet4 |
Изготовитель |
СаlComp |
Hewlett-Packard |
Hewlett-Packard |
Encad |
Вид печати |
Полноцветная |
Полноцветная |
Полноцветная |
Полноцветная |
Время вывода листа А1, мин:c |
||||
Черно-белый |
1 : 15 |
1 : 23 |
1 : 23 |
4 : 38 |
Цветной |
3 : 22 |
3 : 58 |
Нет данных |
6 : 47 |
Разрешение, тнд |
||||
Черно-белый |
720×720 |
600×600 |
600×600 |
600×600 |
Цветной |
360×360 |
300×300 |
600×600 |
300×300 |
Память, Мбайт |
16-72 |
4-68 |
8-72 |
4-68 |
Автоматическое распознавание форматов данных |
Есть |
Нет |
Есть |
Нет |
Распознавание отсутствия чернил и предупреждение |
Есть |
Нет |
Есть |
Нет |
Одновременная загрузка рулонной и листовой бумаги |
Есть |
Нет |
Нет |
Нет |