Графопостроитель

Графопострои́тель (от греч. γράφω — пишу, рисую), пло́ттер — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью, рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.

Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

Связь с компьютером графопостроители, как правило, осуществляют через последовательный порт, параллельный порт, SCSI-интерфейс и Ethernet. Некоторые модели графопостроителей оснащаются встроенным буфером (размером 1 Мбайт и более).

Первые плоттеры (например, Calcomp 565, выпускавшийся с 1959 года) работали на принципе передвижения бумаги с помощью ролика, обеспечивая тем самым координату X, а Y обеспечивалась движением пера. Другой подход (воплощённый в Computervision’s Interact I (первая CAD-система)) представлял собой модернизированный пантограф, управляемый вычислительной машиной и имеющий шариковое перо в качестве рисующего элемента. Недостаток этого метода заключался в том, что требовалось пространство, соответствующее расчерчиваемой области. Но достоинством этого метода, вытекающим из его недостатка, является легко повышаемая точность позиционирования пера и соответственно точность самого рисунка, наносимого на бумагу. Позже это устройство было дополнено специальным кассетным держателем, который мог компоноваться перьями разной толщины и цвета.

Фирмы Hewlett Packard и Tektronix в конце 1970-х годов представили планшетные плоттеры, размер которых совпадал с размером стандартного рабочего стола. В 1980-х была выпущена меньшая по размерам и более лёгкая модель HP 7470, использующая инновационную технологию «зернистого колеса» для перемещения бумаги. Эти небольшие плоттеры бытового назначения стали популярны в деловых приложениях, но из-за низкой производительности были практически бесполезны для печати общего назначения. С широким распространением струйных и лазерных принтеров с высокой разрешающей способностью, с удешевлением компьютерной памяти и с увеличением скорости обработки растровых цветных изображений, графопостроители с пером практически исчезли из обихода.

Типы графопостроителей

Типы графопостроителей:

рулонные и планшетные;
перьевые, струйные и электростатические;
векторные и растровые.

Назначение графопостроителей — высококачественное документирование чертёжно-графической информации.

Графопостроители можно классифицировать следующим образом:

по способу формирования чертежа — с произвольным сканированием и растровые;
по способу перемещения носителя — планшетные, барабанные и смешанные (фрикционные, с абразивной головкой);
по используемому инструменту (типу чертёжной головки) — перьевые, фотопостроители, со скрайбирующей головкой, с фрезерной головкой.

Также плоттерами называют широкоформатные принтеры и каттеры (от англ. cutter). Это не совсем корректно, однако де-факто уже является стандартом.

Планшетные графопостроители

В планшетных графопостроителях носитель неподвижно закреплён на плоском столе. Закрепление либо электростатическое, либо вакуумное, либо механическое за счёт притягивания прижимающих бумагу пластинок, к (электро)магнитам, вмонтированным в поверхность стола. Специальной бумаги не требуется. Головка перемещается по двум перпендикулярным направлениям. Размер носителя ограничен размером планшета.

В некоторых устройствах небольших размеров головка закреплена неподвижно, а перемещается стол с закреплённым на нём носителем, как это сделано во фрезерных станках с числовым программным управлением.

Графопостроители с перемещающимся носителем

Имеются три разновидности графопостроителей с перемещающимся носителем:

барабанные графопостроители, в которых носитель фиксированного размера укреплён на вращающемся барабане;
фрикционные графопостроители, в которых носитель перемещается с помощью фрикционных роликов. Эти графопостроители (при равных размерах чертежа) много меньших габаритов, чем барабанные. Одна из новых разновидностей фрикционного графопостроителя, появившаяся благодаря технологическим достижениям в металлообработке — графопостроитель с т. н. абразивной головкой, в которых валики привода бумаги — стальные со специальной насечкой, не забивающейся волокнами бумаги;
рулонные графопостроители, которые подобны фрикционным, но используют специальный носитель с краевой перфорацией.

Вне зависимости от способа перемещения носителя, система привода графопостроителей с произвольным сканированием использует либо шаговые двигатели, поворачивающиеся на фиксированный угол при подаче одного импульса, либо исполнительную систему с обратной связью, содержащую двигатели привода и датчики положения. Перемещения с шаговыми двигателями обычно выполняются на 1 шаг по одному из 8 направлений.

Поэтому требуется аппроксимация вычерчиваемой кривой штрихами основных направлений. Повышение точности аппроксимации достигается как уменьшением шага, так и путём увеличения числа направлений перемещения за счёт использования дополнительных пар моторов или за счёт изменения передаточного числа.

Электростатические графопостроители

Электростатические графопостроители работают на безударном электрографическом растровом принципе. Специальная диэлектрическая бумага перемещается под электростатической головкой, содержащей иголки с плотностью 40—100 на 1 см. К иголкам прикладывается отрицательное напряжение, в результате чего диэлектрическая бумага заряжается, и на ней создаётся скрытое изображение. Затем бумага проходит через бокс, в котором над ней распыляется положительно заряженный тонер. Заряженные области притягивают частицы тонера. В цветных системах этот процесс повторяется для каждого из основных субтрактивных цветов — голубого, пурпурного и жёлтого, а также чёрного.

Электростатические графопостроители быстрее перьевых графопостроителей, но медленнее лазерных печатающих устройств. Их скорость составляет от 500 до 1000 линий, наносимых на бумагу в 1 мин. Они работают с разрешением 200—400 точек на дюйм. Электростатические графопостроители необходимы, если требуется высококачественный цветной вывод для CAD-системы. Такой графопостроитель в 10—20 раз быстрее перьевого. Среди лидеров на рынке этих устройств фирмы Versatec, Calcomp и Benson. Эти графопостроители весьма дороги, их цена составляет от 30 до 150 тысяч долларов.

Основные параметры графопостроителей
	Планшетные	Барабанные
Формат черчения	Ширина 210—840 мм Длина 297—1188 мм	Ширина 210—1140 мм Длина 297 мм — не ограничена
Скорость черчения	80 — 1140 мм/с	30 — 300 мм/с
Точность	0.8 — 0.0025 мм	0.7 — 0.0025 мм
Разрешение	0.4 — 0.0025 мм	0.1 — 0.0025 мм

Точность определяется минимально возможным значением приращения координаты. Обычные значения десятки микрометров. Разрешение определяется фактическими возможностями исполнительной системы и чертёжной головки. Для перьевых графопостроителей обычные значения — доли миллиметра. Для фотопостроителей — менее 10 микрометров.

Уникальные высокоточные графопостроители имеют зачастую и уникальные протоколы управления. Графопостроители широкого распространения, как правило, поддерживают протокол графопостроителей фирмы «Хьюлетт-Паккард» HPGL (Hewlett Packard Graphics Language). Он содержит небольшое количество графических функций, легко читается и интерпретируется. Некоторые графопостроители интерпретируют протокол ReGIS^[англ.], разработанный для терминалов VT240 (и более мощных).

Фотографопостроители

Используются в очень точных построениях, трассировке печатных плат. Плюсы: дешевле перьевых, быстрее. Минусы: необходимы специальные помещения (затемнённые фотолаборатории).

Производители

Основными производителями лазерной инженерной техники являются KIP, Ricoh, Oce, Xerox, суммарно занимающие более 90 % рынка. Их техника также продается под другими торговыми марками, принадлежащими либо самому производителю (например — бренды Gestetner и Rex-Rotary принадлежат Ricoh), либо крупному дилеру (Utax или МВ, например), либо даже прямому конкуренту (в случае наличия у него временных проблем с производством).

См. также

Плоттерная резка

Литература

Л. Хоэнстейн. 23. Графопостроители // Компьютеры. Справочное руководство = The McGraw-Hill Computer Handbook / Г.Хелмс. — М.: Мир, 1986. — Т. 3. — С. 99−118. — 403 с.