1. ВСТУП.

Завдання виведення інформації, представленої в графічній формі, виникла одночасно з появою обчислювальних, і її рішення - одна з основних цілей обчислювальних засобів, що застосовуються для автоматизації проектування. Пристрої, що виконують функції виведення графічної інформації на паперовий і деякі інші носіїв, називаються графобудівники або плоттерами (від англ. Plotter) - термін, який, як і багато інших транслітеровані англомовні терміни, вже витіснив свій російськомовний аналог. У цьому рефераті розглянуті основні плоттерні технології (plot/print technologies), тенденції ринку, переваги й недоліки різних типів плотерів і характеристики, котороие необхідно враховувати при виборі конкретного плоттера.

Хочу зауважити, що більшість розглянутих нижче технологій використовується в плоттерах не тільки великого (А0, А1) формату, що є предметом даного реферату, але і в плоттерах меншого формату і навіть в принтерах.

2. Перьевая Плоттери (ПП, PEN PLOTTER).

Пір'яні плоттери - це електромеханічні пристрої векторного типу, і на ПП традиційно виводять графічні зображення різні векторні програмні системи типу AutoCAD. ПП створюють зображення за допомогою піщущіх елементів, узагальнено званих пір'ям, хоча є кілька видів таких елементів, що відрізняються один від одного використовуваним видом рідкого барвника. Піщущіе елементи бувають одноразові і багаторазові (допускають перезарядку). Перо кріпиться в утримувачі піщущего вузла, який має одну або дві ступені свободи переміщення.

Існує два типи ПП: планшетний, в яких папір не обертається, а перо переміщається по всій площині зображення, і барабанні (чи рулонні), в яких перо переміщається вздовж однієї осі координат, а папір-вздовж іншої за рахунок захоплення транспортним валом, звичайно врікціонним. Пермещенія виконуються за допомогою крокових (у переважній більшості плотерів) або лінійних електродвигунів, що створюють досить великий шум. Хоча точність виведення інформації барабанними плоттерами несколко нижче, ніж планшетного, вона задовольняє вимогам більшості завдань. Ці плотери більш компактні й можуть відрізати від рулону лист необхідного розміру автоматично, що визначило їх домінування на ринку великих ПП (ПП формату А3 зазвичай планшетні).

Відмінною особливістю ПП є виское якість одержуваного зображення і хороша передача кольору при іспользоваріі кольорових піщущіх елементів. На жаль, швидкість виведення інформації в ПП невисока, несмотряна все більш швидку механіку і спроби оптимізації процедури малювання; існує і проблема підбору пари носій - чорнило.

Олівцеві-пір'яні плотери (КПП, pen/pencil) - різновид пір'яних - відрізняються можливістю установки спецілізірованного пише вузла з цанговым механізмом для використання обчних олівцевих грифелів, який забезпечує постійне зусилля натиску грифеля на папір і його автоподача при сточуванням. У результаті не потрібно постійно стежити за процесом виведення інформації, як при експлуатації ПП, у яких може засмічуватися канал закінчення барвника.

Додаткові переваги олівцевої технології:

_ "Барвник" олівцевих грифелів не висихає, і олівець пише на будь-якій швидкості (при використанні рідких барвників необхідно враховувати час їх витікання з пера і час висихання)

_ Олівець дозволяє малювати на будь-яких паперових носіях, у тому числі і не дуже високої якості, при цьому зображення якісні, дають гарні відбитки при копіюванні, і в той же час їх можна коригувати гумкою.

_ Грифель просто купити, значно економлячи на витратні матеріали.

ПП і КПП осбенно привабливі для тих, кому важливіше якість, ніж кількість зображень, і хто має скромний бюджет.

Всі інші типи плотерів утворюють зображення на носії інформації, використовуючи різні фізичні процеси, зокрема прібегагая до дискретного (растровому) способу його створення.

3. Струминні Плоттери (СП, INK-JET PLOTTER).

Струменевий технологія створення зображення відома з 70-х років, але справжній її прорив на ринку став можливий тільки з розробкою фірмою Canon технології створення реактивного бульбашки (Bubblejet) - спрямованого розпилення чорнила на папір за допомогою сотень дрібних форсунок одноразової друкувальної головки. Кожній форсунці відповідає свій мікорскопіческій нагрівальний елемент (терморезистор), який миттєво (за 7-10 мкс) нагрівається під впливом електричного імпульсу. Чорнило закипають, і пари створюють бульбашка, який виштовхує з форсунки краплю чорнила. Коли імпульс закінчується, терморезистор так само швидко остигає, а бульбашка зникає.

Друкуючі головки можуть бути "кольоровими" і мати відповідне число груп форсунок. Для створення повноцінного зображення використовується стандартна для поліграфії колірна схема CMYK, що використовує чотири кольори: Cyan - блакитний, Magenta - пурпуровий, Yellow - жовтий і Black - чорний. Складні кольори утворюються змішуванням основних, причому отримання відтінків різних кольорів досягається шляхом згущення чи розрідження точок відповідного кольору у фрагменті зображення (аналогічний спосіб використовується при отриманні різних відтінків "сірого" при виведенні монохромних зображень).

Струменевий технологія має ряд переваг. Сюди можна віднести простоту реалізації, висока роздільна здатність, низьку споживану потужність і відносно високу швидкість друку. Прийнятна ціна, висока якість і великі можливості роблять СП серйозним конкурентом пір'яних пристроїв. Попит на СП з боку працюючих з настільними видавничими системами і користувачів систем автоматизованого проектування, що випускають складні креслення формату А0, зростає, однак невисока швидкість виведення графічної інформації та вицвітання з часом отриманого кольорового зображення без прийняття спеціальних заходів (використання ламінування або спеціальної "самоламінірующейся" папери ) обмежує їх застосування.

4. Електростатичний Плоттери

(ЕП, ELEСTROSTATIC PLOTTER).

Електростатична технологія грунтується на створенні прихованого електричного зображення (рельєфу потенційного) на поверхні носія - спеціального електростатичного паперу, робоча поверхня якої покрита тонким шаром діелектрика, а основа просочена гідрофільними солями для забезпечення необхідних вологості і електропровідності. Потенційний рельєф формується при осадженні на поверхню діелектрика вільних зарядів, що утворюються при порушенні найтонших електродів записуючої головки високовольтними імпульсами напруги. Коли папір проходить через виявляє вузол з рідким намагніченим тонером, частки тонера осідають на заряджених ділянках паперу. Повна кольорова гама виходить за чотири цикли створення прихованого зображення і проходу носія через чотири виявляють вузла з відповідними тонерами.

Електростатичні плотери можна було б вважати ідеальними пристроями, якби не необхідність підтримки стабільних температури і вологості в приміщенні, необхідність ретельного обслуговування та їх висока вартість, у зв'язку з чим ЕП набувають користувачі, які мають виправдано високі вимоги до продуктивності і якості. Для досягнення максимальної ефективності ЕП зазвичай працюють як мережеві пристрої, для чого оснащені адаптерами мережного інтерфейсу. Важливі також висока стійкість зображення до впливу ультрафіолетових променів і невисока (на рівні вартості високоякісної друкарською) вартість електростатичного паперу. ЕП застосовують при високому ступені автоматизації проектних робіт в солідних організаціях та у геоінформаційних системах (ГІС).

5. Плоттери ПРЯМОГО ВИВЕДЕННЯ ЗОБРАЖЕННЯ

(ППВІ, DIRECT IMAGING PLOTTER).

Зображення в ППВІ створюється на спеціальній термобумаге (папері, просоченої теплочутливому речовиною) довгої (на всю ширину плоттера) "гребінцем" мініатюрних нагрівачів. Термобумага, яка зазвичай подається з рулону, рухається уздовж "гребінки" і змінює колір в місцях нагріву. Зображення виходить високоякісним (розширення до 800 dpi (dots per inch - крапка/дюйм)), але, на жаль, тільки монохромним.

Зараз ціни на термобумагу знизилися, недостакі, колись прису щие їй (чутливість до змін температури навколишнього середовища та низька контрастність зображення), усунуті, а типи термоносітелей містять у собі стандартну білий папір, кальку і навіть поліефірну плівку. Якість цих носіїв відповідає найсуворішим архівним вимогам.

З огляду на їхню високу надійність, продуктивність (може досягати 50 аркушів формату А0 на день) і низькі експлуатаційні витрати, плоттери ПВІ застосовують у великих проектних організаціях для виведення перевірочних копій. У зв'язку з цим в їх стандартну конфігурацію входить мережевий адаптер. Технічні характеристики ППВІ відповідають вимогам прикладних задач інженерного проектування, архітектури, будівництва, міського планування та електросхемотехнікі.

6. Плоттери НА ОСНОВІ ТЕРМОПЕРЕДАЧІ

(ПТП, THERMAL TRANSFER PLOTTER).

Відмінність цих плотерів від ППВІ полягає в тому, що в них між термонагревателямі і папером (або прозорою плівкою!) Розміщується "донорних цветоносітель" - тонка, товщиною 5-10 мкм, стрічка (наприклад, універсальна), звернена до паперу барвним шаром, виконаним на воскової основі з низькою (менш 100Ш С) температурою плавлення.

На донорно стрічці послідовно нанесені області кожного з основних кольорів розміром, відповідним листом використовуваного формату. У процесі виведення інформації паперовий лист з накладеним на нього донорно стрічкою проходить під друкуючої головкою, яка складається з тисяч дрібних нагрівальних елементів. Віск в місцях нагріву розплавляється, і пігмент залишається на аркуші. За один прохід наноситься один колір. се зображення виходить за чотири проходу. Таким чином, на кожен лист кольорового зображення витрачається в чотири рази більше фарбувальної стрічки, ніж на лист монохромного.

З огляду на дорожнечу кожного відбитка ці плоттери використовуються у складі засобів автоматизованого проектувалася для високоякісного виходу об'єктів тривимірного моделювання, у системах картографії, де потрібна висока якість відтворення кольорів, та рекламними агентствами для виведення кольоропроб плакатів і транспарантів для барвистих презентацій.

7. ЛАЗЕРНІ (світлодіодні) Плоттери

(ЛП, LASER/LED PLOTTER).

Ці плотери базуються на електрографічний технології, в основу якої покладені фізичні процеси внутрішнього фотоефекту в світлочутливих напівпровідникових шарах селеносодержащіх матеріалів і силовий вплив електростатичного поля. Проміжний носій зображення (що обертається селеновий барабан) в темряві може бути заряджений до потенціалу в сотні вольт. Промінь світла знімає цей заряд, створюючи приховане електростатичне зображення, яке притягує намагнічений мелкодісперсний тонер, переносимий потім механічним шляхом на папір. Після цього папір з нанесеним тонером проходить через нагрівач, в результаті чого частинки тонера запікаються, створюючи зображення.

Деякий час тому створення прихованого зображення на барабані здійснювалося виключно за допомогою лазера. Для керування переміщенням лазерного променя слугувала складна система обертових дзеркальних багатогранників або призм або лінз. Внаслідок цього плоттери, що використовують лазери, бояться тряски і ударів, які можуть збити налаштування. Уникнути складнощів з оптикою і зробити систему простіше, легше і надійніше дозволило застосування лінійок точкових напівпровідникових світлодіодів (light-emitting diode - LED).

Лазерні і LED-плотери зважаючи на високий швидкодії (лист формату А1 виводиться менше ніж за півхвилини) зручно використовувати як мережеві пристрої, і вони мають в стандартній комплектації адаптор мережного інтерфейсу. Не менш важливо й те, що ці плотери можуть працювати на звичайного паперу, що скорочує експлуатаційні витрати.

LED-плотери стають все більш популярними, хоча за вартістю можна порівняти з монохромними електростатичними.

Область їх застосування: складний технічний дизайн, архітектура, картографія та інше, тобто скрізь, де вимоги до продуктивності і якості результатів високі, але наявність кольору не потрібно.

Час від часу пророкує появу кольорових лазерних плотерів, але поки що це занадто дорого.

8. ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ Плоттери.

Тепер давайте розглянемо основні параметри, що наводяться виробниками плотерів.

 8.1 Носій і ЗОБРАЖЕННЯ.

Тип носія (media type) прямо впливає на експлуатаційні витрати: чим дорожче і "екзотічнєє" носій, тим вони вищі.

Максимальний розмір листа (max. media size) при використанні нарізаних заздалегідь або максимальна ширина листа носія (max. media width) при використанні рулонного носія більше фактичних відповідно розміру робочого поля носія (image size) або ширини робочого поля (image width), т. е. простору, де плоттер малює, на розмір полів по краях листа (border, margins) через необхідність його переміщення в процесі створення зображення.

Формат листа (drawing size) визначає максимальний стандартний формат, який може бути вписана в розмір робочого поля.

Довжина носія (media length) для рулонних плотерів залежить від його товщини (чим тонше носій, тим він довший), так як допустимий діаметр рулону обмежений. Іноді можна зустріти параметр - максимальна товщина носія (max. media thickness). Зрозуміло, що мала товщина носія звужує можливості використанням плоттера.

 8.2 ПАРАМЕТРИ ТОЧНОСТІ.

Те, наскільки плоттер задовольняє потреби користувача, багато в чому визначається його параметрами точності. Дані, звичайно наводяться в технічній документації, потребують додаткового аналізу, тому що, по-перше, не існує універсального показника точності, а по-друге, ці показники у різних типів плотерів характеризують фактичні різні параметри.

Механічна точність (mechanical resolution, resolution) має сенс тільки для пір'яних плотерів і характеризує те, з якою точністю їх механічна система здатна позиціонувати пишучий вузол. Вона завжди істотно краще фактичної точності, забезпечуваною плоттером, оскільки, з одного боку, центр пишучого елемента зовсім необов'язково потрапить строго у встановлену позицію, а, з іншого пляма, що створюється які пишуть елементом, має ненульові розміри.

Програмно що задається дозвіл (software resolution) визначає, з якою точністю (розрядністю) можуть кодуватися координати в графічному файлі, що пересилається плоттер. До точності координат у вихідний кресленні цей параметр має вельми віддалене відношення, тому що звичайно істотно перевищує механічну точність плоттера.

Дозвіл друку (resolution).

Цей параметр використовується в растрових плоттреах і вимірюється кількістю крапок на дюйм (dots per inch, dpi) у закордонним плоттерах і числом крапок на міліметр - у вітчизняних. Чим більше величина, тим вище дозвіл.

Слід мати на увазі, що дозвіл повноколірного друку для деяких видів кольорових плотерів (наприклад, струменевих) менше, ніж дозвіл монохромного друку. Так, наприклад, при разешеніі 1200 крапка/дюйм в монохромному режимі той же плоттер в кольоровому режимі буде забезпечувати дозвіл 1200/N (N = 2 - 4, в залежності від конструктивних особливостей друкарської головки плоттера).

Точність (accuracy).

Коли цей параметр вказаний в явному вигляді для пір'яних плотерів, треба враховувати, що він відповідає лише деяким, досить визначеним, умовами роботи плоттера. Наприклад, застосування папери з підвищеною шорсткістю (отечечественний ватман) або іншого пише вузла (відмінного від тестового, а також знос механіки плоттера внаслідок експлуатації істотно повліяте на цю характеристику.

Повторюваність (repeatability).

Цей параметр дуже значимий для пір'яних плоттерові визначає точність, з якою плоттер багаторазово позиціонує пишучий вузол в одній і тій же точці в процесі малювання.

Похибка зупинки пера (end point accuracy) характеризує величину похибки позиціонування пишучого вузла пір'яних плотерів, що виникає при установці пише вузла в початкову точку вектора після холостого переміщення, що відбувається на максимальній швидкості.

 8.3 ПАРАМЕТРИ ПРОДУКТИВНОСТІ.

Швидкість друку, або переміщення носія (media travel speed).

Ця характеристика властива растровим плоттера, і зазвичай визначає максимально технічно можливу швидкість друку у?? е підготовленої інформації. У той же час для високопродуктивних плотерів вузьке місце - процеси пересилання графічної інформації та її інерпретаціі в плоттері і реальна швидкість друку з урахуванням цих процесів нижче. Тому тип інтерфейсу (interface, input ports) - дуже важливий параметр, що характеризує не тільки те, яким чином можна підключати плоттер, але і швидкість друку. Стандартними дял плотерів є проследовательний інтерфейс RS-232C і більш швидкий паралельний інтерфейс Centronics. Для високопродуктивних растрових плотерів з великими обсягами інформації, що передається бажано наявність декількох одночасно працюючих стандартних інтерфейсів.

При виборі плоттера дял деяких додатків корисно знати його швидкодію процесора (контролера). Наприклад, це істотно, якщо ви хочете готувати дані на мові PostScript та собіраететсь використовувати растровий плоттер, що має всроенний інтерпретатор PostScript-файлів.

Максимальна швидкість взаємного переміщення пишучого вузла і носія (max. speed). Цей параметр, що приводиться дял пір'яних плотерів, часто лише вводить в оману. Технічна можливість переміщати пишучий вузол з великою швидкістю і реальна швидкість малювання - це, як кажуть, дві великі різниці. Реальна швидкість малювання определеятся максимальною швидкістю нанесення безупинної лінії які пишуть вузлом (max. plotting speed) і максимальним прискоренням переміщення (acceleration) пише вузла. Максимальна швидкість наненсенія безупинної лінії вказана на упаковці пише вузла, а не в технічних характеристиках плоттера і визначається, наприклад, швидкістю закінчення чорнила! А максимальне прискорення, яке може бути надане піщушему вузла, те саме що терміну "прийомистість автомобіля" і впливає на втрати часу при зміні напрямку пише вузла, що відбувається постійно. На втрати часу також впливає швидкість підняття/опускання пера (pen response time).

 8.4 ПАМ'ЯТЬ.

Для поліпшення функціональних показників (швидкодія, зручність роботи, автономність та ін) плоттер має всроенную пам'ять, в яку завантажується графічна інформація, що обробляється процесором плоттера в процесі створення зображення.

Стандартний буфер - це оперативна пам'ять у плоттері стандартної конфігурації. Сучасні моделі плотерів большлго формату мають стандартний буфер (memory) ємністю (memory capacity, standard buffer size) від 1 Мбайт. У деяких моделях плотерів можна встановлювати додаткові блоки пам'яті, так зване розширення буферу (memory upgrade, optional buffer) ємністю до 64 Мбайт. У високопродуктивних плотерів з декількома каналами прийому інформації також повинна бути додаткова дискова пам'ять (disk) - вбудований жорсткий диск, на який записується графічна інформація.

Для пір'яних плотерів розмір пам'яті визначає лише здатність працювати в режимі off-line (тобто автономно) після завантаження файлу креслення.

Для растрових плотерів це життєво важливий параметр, так як він, в кінцевому рахунку визначає дозвіл і формат зображення, що забезпечуються плотером.

 8.5 ФОРМАТИ ДАНИХ.

Графічні мови, стандартні формати даних (protocol support, standard data formats, graphic languages).

Як уже зазначалося, існує два принципи створення зображення - векторний і растровий.

Перший характерний для пір'яних плотерів, а другий - для всіх інших.

Однак не слід плутати принцип створення зображення і те, яку графічну інформацію - растрову або векторну - можна вивести на даному плоттері. Здатність плоттера виводити той чи інший вид графічної інформації визначається відповідним програмним забезпеченням і набором графічних мов та форматів даних, що "розуміє" плоттер.

Проблема полягає в тому, що часто і/або формати даних інформації в комп'ютері не відповідають дозволу і/або форматів даних плоттера. І якщо векторні графічні мови, такі, як HPGL, фактично стандарт для будь-якого плоттера (тобто завжди забезпечений висновок векторної графічної інформації), то висновок растрової інформації на растровому ж плоттері не завжди може бути здійснений без спеціальних драйверів. Як правило, це драйвери постачаються разом з плоттером, але в деяких випадках їх просто може не бути.

Тому для того щоб плоттер працював з обраним програмним забезпеченням, необхідно впевнитися, що формати даних і графічні мови, які підтримуються вашим плотером і цим програмним забезпеченням, збігаються.

Ряд фірм-виробників випускають моделі плотерів з можливістю підключення додаткових фунціональних блоків, які дозволяють розширювати набір графічних мов та форматів даних, "розуміються" плотером. Найчастіше це робиться для мови PostScript.

 8.6 креслярські ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Колірна палітра (colour palette).

Для кольорових растрових плотерів цей параметр характеризує максимально можливу кількість квітів, з яким здатний працювати плоттер, але кількість одночасно відображаються завжди менше і определеятся числом квітів однорідної заливки (area fill colours). Наприклад (гіпотетичний випадок), при колірній палітрі в 16,7 млн. кольорів одночасно можуть відобразитися тільки 8192 з них.

Кількість типів ліній (line types).

Цей параметр використовується для характеристики векторної графіки і визначає для деяких плотерів кількість вбудованих ( "зашиті" в постійній пам'яті або задаються внутрішньої програмою) типів ліній. Наявність вбудованих типів ліній не означає, що креслення не може містити і більшого ніж вказано, числа ліній, так як ряд комп'ютерних програм готує дані для виведення на плоттер, не використовуючи вбудовані типи ліній.

Число штріховок (area fill types, hatch types).

Ряд пір'яних і растрових плотерів здатні зафарбовувати замкнуті області шляхом штріхованія, і цей параметр характеризує кількість вбудованих (апаратно реалізованих) видів штріховок. Він, як і число типів ліній, не відноситься до числа критичних, оскільки далеко не всі програмні засоби використовують можливості вбудованого управління штріхованіем, а створюють штрихування самостійно.

Ще кілька параметрів, що характеризують виключно пір'яні плотери.

Тиск на пишучий елемент (pen force).

Параметр визначає застосовність дял даного плоттера того чи іншого носія й пише елементу. Надмірно високий тиск на пишучий елемент може призвести до заминання або прорізування носія, а також псування пишучого елемента, а недостатнє - до втрати безперервності мальованої ліній.

Типи друкарських елементів (pen type).

Чим більше список вживаних типів друкарських елементів (а до їх числа можуть входити фломастери, кулькові стержні і рапідографи з різними характеристиками), тим простіше буде знайти витратні матеріали для плотера. Ну, і звичайно, тип пишучого вузла надає критичний вплив на реальну продуктивність плоттера.

Число які пишуть елементів в каруселі (No. of pens).

Це параметр визначає можливу кількість одночасно відображаються або ширину ліній на кресленні.

Специфічний для олівця-пір'яних плотерів параметр - гріфеледержатель (pencil holder). Він описує характеристики олівцевого пише вузла. Якщо гріфеледержатель має бункер на кілька грифелів, то це істотно підвищує автономність роботи плоттера, тому що заміна списаного грифеля при цьому проводиться автоматично, без переривання роботи.

Специфічним для ріжучих плотерів є параметр тип лез (cutting kit). Він аналогічний параметру типи друкарських вузлів.

Ну і, нарешті, однією з найбільш серйозних, але вкрай рідко зустрічаються у документації та рекламних листках на плоттери характеристик є напрацювання на відмову (MTBF - mean time before failure). Якщо цей параметр присутній в документації, це вже говорить про високу якість пристрою, тому що, якщо він низький, його навряд чи будуть афішувати.

Сьогодні можна вважати, що надійність плотерів, що поставляються на ринок солідними фірмами, становить десятки тисяч годин.

9. ТЕНДЕНЦІЇ РИНКУ.

Ринок широкоформатних плотерів росте на тлі гострого суперництва використовуваних технологій. Міцні позиції утримують карандашноперьевие плотери, виграють на дешевих витратних матеріалах.

В останні роки значно покращилися технічні характеристики кольорових струменевих плотерів. Маючи істотно меншу вартість, за якістю зображення вони стали наближатися до кольорових електростатичним плоттера. Очікується поява нових виробників СП, що неминуче повинно підвищити гостроту конкуренції і привести до зниження цін на ці вироби, а значить, і до більш широкого використання кольору при підготовці документів.

Щоб протистояти наступу струменевих кольорових плотерів, виробники інших типів пристроїв постійно вдосконалюють їх характрістікі.

Що стосується LED-плотерів, висока ціна робить їх поки що мало доступними широкому загалу користувачів, проте оскільки ці пристрої знаходяться в одній "ваговій категорії" з монохромними електростатичними, то поступово починають їх витісняти.

 Список використаних джерел.

 1. Єрьомін Л.В., Корольов А.Ю., Косарєв В.П. та ін Економічна інформатика і обчислювальна техніка. -М.: Изд-во "Фінанси та статистика", 1993.

2. Косарєв В.П., Сурков Е.М., Бакова І.В. Технічні засоби АСУ. -М.: Изд-во "Фінанси та статистика", 1986.

3. Персональний комп'ютер: діалог і програмні засоби. Учебное пособие/Под ред. В. М. Матюшко-М.: Изд-во УДН, 1991.