1-19 ПЕРЬЕВЫЕ ГРАФОПОСТРОИТЕЛИ

Перьевые графопостроители (прежде всего цифровые) делятся на три вида: планшетные, барабанные и графопостроители с нажимным роликом. На рис. 1-56 даны принципиальные схемы каждого из этих устройств.

В планшетном графопостроителе с подвижным кронштейном (рис. 1-56а) носитель изображения закрепляется на ложе графопостроителя. Перемещение пишущего узла на плоскости осуществляется при движении кронштейна по ширине ложа для оси х и при движении собственно узла по кронштейну для оси у. На рис. 1-57 приведен типичный планшетный графопостроитель с подвижным кронштейном.

Рис. 1-56 Схемы действия перьевых графопостроителей разных типов: а) планшетный с подвижным кронштейном; b) планшетный с подвижным пишущим узлом; с) барабанный; d) с нажимным роликом.

Рис. 1-57 Планшетный графопостроитель с подвижным кронштейном. (С разрешения фирмы Xynetics, Inc.)

Рис. 1-58 Планшетный графопостроитель с подвижным пишущим узлом.

В планшетном графопостроителе с подвижным пишущим узлом (рис. 1-56b) применяется устройство рисования, которое, находясь в подвешенном состоянии, перемещается под действием магнитных сил. Данный принцип обеспечивает почти полное отсутствие трения. Управление движением пишущего узла по двум направлениям осуществляется на основе электромагнитного воздействия по принципу сервомотора. Пример графопостроителя данного типа представлен на рис. 1-58.

Крепление носителя изображения на ложе крупноформатных планшетных графопостроителей осуществляется с помощью вакуума. Данные устройства имеют разрешение не менее 0.004 дюйма и скорость 3600 дюйм/мин. Размеры планшетных графопостроителей колеблются от 8.5 х 11 дюймов до нескольких десятков футов в ширину и длину. В качестве носителя изображения может использоваться множество материалов, таких, как бумага, пергамент, фотопленка, копировальная поверхность, лист металла и ткани. Этим разнообразным типам носителей соответствует множество устройств рисования, среди которых шариковая ручка, фломастеры и обычные чернильные перья, световые и лазерные лучи, инструменты для гравировки, копировальные резцы и резцы по ткани. Такое разнообразие типов носителей и пишущих узлов предполагает широкий спектр различных сфер применения планшетных графопостроителей. Кроме их традиционного использования для рисования, крупноформатные графопостроители применяются для создания шаблонов печатных плат и интегральных схем. Носителем изображения в этом случае является фотопленка, а пишущим инструментом луч света. Различные модификации планшетных графопостроителей используются также и для раскройки мужской и женской одежды и даже парусов. В качестве носителя здесь выступает соответствующая ткань, а пишущим узлом является нож либо лазерный луч.

Более дешевые и небольшие планшетные графопостроители не обладают такой гибкостью применения и имеют более низкую скорость и разрешающую способность. Обычно в таких устройствах используется принцип электростатического управления носителем, в качестве которого, как правило, применяется бумага, пергамент или прозрачная пленка.

Барабанные графопостроители (рис. 1-56с) являются более сложными в механическом плане устройствами, чем планшетные. Пишущий узел в них перемещается вдоль неподвижного кронштейна в одном направлении. Сам носитель вращается вперед и назад под кронштейном, обеспечивая таким образом отрисовку по другому направлению.

Носитель закрепляется на барабане при помощи вакуума либо прижимных роликов. Тип материала носителя определяется его свойствами легко вращаться. Обычно это бумага или пергамент определенной ширины. Длина носителя ограничена только длиной ленты в рулоне. Несмотря на то что разрешающая способность графопостроителей данного типа примерно равна разрешению планшетных устройств (0.0005 дюйма), скорость рисования в них, как правило, значительно ниже.

Графопостроители с прижимным роликом представляют собой смесь планшетных и барабанных устройств. Носитель изображения размещается в них между прижимным роликом и цилиндрической поверхностью рисования (рис. l-56d). При вращении прижимного ролика носитель движется вперед и назад под неподвижным кронштейном, по которому, в свою очередь, перемещается пишущий узел. В этих графопостроителях применяется накопитель для отдельных листов либо для рулона, что и определяет формат бумаги, пергамента или прозрачной пленки. Обычная разрешающая способность данных устройств составляет 0.001 Дюйм, а скорость равна 180 дюйм/мин. На рис. 1-59 показан графопостроитель с прижимным роликом.

Большинство перьевых графопостроителей работают в инкрементальном режиме и приводятся в движение шаговым мотором. Пишущий узел в них перемещается над поверхностью рисования по восьми возможным направлениям (рис. 1-60) за некоторое число небольших шагов. Результирующая линия, проведенная в направлении, отличном от указанных на рис. 1-60, будет иметь ступенчатый характер. Появление такой «лестницы», или зазубренной линии, является следствием ключевого явления, получившего название лестничный эффект (алиазинг), т.е. дефект изображения линии вследствие дискретности растра [1-1]. Из всех алгоритмов построения линии, имеющих наилучшие показатели оптимальности выбора из восьми возможных направлений, алгоритм Брезенхема [1-1] является наиболее удачным. Данный алгоритм, часто ассоциируемый с растровыми устройствами, первоначально был разработан именно для цифровых инкрементальных графопостроителей.

Рис. 1-59 Графопостроитель с прижимным роликом. (С разрешения фирмы Hewlett- Packard. Со.)

Рис. 1-60 Направления движения в инкрементальных графопостроителях.

Рис. 1-61 Пример типичного изображения, получаемого на цифровом инкрементальном графопостроителе.

Корректность направления движения достигается путем использования сервомоторов, которые управляют пишущим узлом графопостроителя. В этом случае обратная связь в цепи постоянно корректирует одновременно оба мотора для получения гладкой линии.

Скорость является важной, но не единственной существенной характеристикой графопостроителя. В некоторых случаях ускорение оказывает гораздо большее влияние на общее быстродействие. Дело в том, что чертеж состоит из коротких сегментов линий и поэтому графопостроитель должен уметь стартовать и останавливаться между сегментами. Большее ускорение позволяет графопостроителю быстрее достигать нужной скорости. Возможная в настоящее время величина ускорения превышает 4g. Многие контроллеры графопостроителей комплектуются также специальными программами, позволяющими заранее избегать лишних остановок, например, в случае, когда для представления кривой используется последовательность соединенных друг с другом коротких отрезков.

В отличие от многих графических устройств, перьевые графопостроители позволяют получать достаточно высококачественные изображения, такие как на рис. 1-61.