Методическая разработка урока на тему: «Печатающие устройства - плоттеры»
методическая разработка на тему

Методическая разработка

 урока на тему: «Печатающие устройства - плоттеры»

        Разработанная тема урока «Печатающие устройства - плоттеры» является предпоследним занятием по изучению раздела 5 — «Устройства вывода информации». Поэтому урок по типу носит обобщающий характер нового учебного материала с применением различных приемов, форм и методов обучения.

План урока   

Изучаемая тема:  Печатающие устройства — плоттеры.

Цель урока:

Обучающая цель:

        -  Ознакомиться с назначением, областью применения, принципами вывода информации на  плоттеры. Изучить принципы классификации, основные характеристики и типы плоттеров.

Воспитательная цель:

• воспитывать бережное отношение к компьютеру, соблюдение ТБ;
• формировать умение преодолевать трудности;
• способствовать развитию умения оценивать свои возможности.

Развивающая цель:

• формировать аналитическое и логическое мышление учащихся;

• развивать умение выделять главное, находить ошибку;
• развивать способности сравнивать, сопоставлять.

Обеспечение занятия:

• ЛВС СКС;

• учебные ресурсы prep.scc/~vlr.
• ПО ЛВС 210л.

Тип урока:

Комбинированный.

Метод урока:

Информационно-развивающий метод обучения в виде лекции и с элементами визуализации и диалога.

Сценарий урока

Организационная часть:

• приветствие обучающихся (Здравствуйте! Здравствуйте! Здравствуйте! Сегодня и всегда. Я очень рад вас видеть. Улыбнитесь друг другу, пошлите соседу, окружающим приятную информацию, информацию любви, нежности, доброты);
• проверка явки обучающихся и готовности к занятию;
• заполнение журнала

Здоровьесберегающий элемент урока.

Прежде чем начать и правильно настроиться на  работу, выполним простое упражнение.

- Сядьте поудобнее на стуле, запрокиньте ногу на колено, придержите ее руками, закройте глаза. Это поза бесконечности. Сосредоточьтесь над знаком бесконечность - вытянутая горизонтальная восьмерка. Она находится над вашим теменем, плавно колеблется над вашей головой. Вы его ярко представили. Постарайтесь удержать это изображение в вашем мысленном образе в течение нескольких секунд. (Пауза - молчание в течение 5 сек.) Спасибо! Откройте глаза. Когда человек сталкивается с бесконечностью, он невольно задумывается о своем здоровье.

Компьютер для нас - это не только развлечение, но и инструмент для серьезной работы. Поэтому мы должны помнить и соблюдать правила поведения и техники безопасности при работе с ЭВМ.

А теперь приступаем к работе (физ.пауза по времени).

Повторение изученного материала:

На предыдущих занятиях мы с Вами изучали устройства вывода информации  и для лучшего восприятия нового материала нам необходимо вспомнить некоторые понятия и определения из темы «Печатающие устройства - лазерные принтеры». В настоящее время лазерные принтеры очень часто являются домашней периферией и я предлагаю  Вам  ответить на следующие вопросы:

• принцип работы,
• технические характеристики,
• расходные материалы.

После того как все ответили, преподаватель вместе со студентами анализируют вопросы, ответы, примеры из домашней практики.

Подведение итогов. (Преподаватель называет отличившихся,  останавливается на частых ошибках)

Получение новых знаний:

План изложения нового материала:

• Назначение плоттера;
• Принцип формирования изображения;
• Конструкция плоттеров;
• Основные конструктивные и эксплуатационные характеристики плоттеров;
• Типы плоттеров:
  а) перьевые;
  б) струйные;
  в) электростатические
  г) прямого вывода изображения;
  д) лазерные.

        Задачей нашего занятия является понять, что такое плоттер, принцип работы, конструкцию, а также рассмотреть типы плоттеров.

 И начнем с того что постараемся ответить на этот вопросы максимально понятно, чтобы в дальнейшем использовать полученные знания в своей профпригодности.

1. Плоттер — устройство вывода из ЭВМ графической информации типа чертежей, схем, рисунков, диаграмм на бумажный или иной вид носителя. Помимо обычной бумаги для плоттеров используются носители в виде специальной пленки, электростатической или термореактивной бумаги. Благодаря появлению первых перьевых плоттеров, разработанных фирмой CalComp в 1959 г., стало возможным автоматизированное проектирование, создание САПР в различных областях деятельности.

Современные плоттеры — широкий класс периферийных устройств для вывода графической информации, которые можно классифицировать по ряду признаков ( СЛАЙД№1,  СЛАЙД№2 - записать в конспект).

2. По принципу формирования изображения:

• плоттеры векторного типа, в которых пишущий узел относительно носителя перемещается по двум координатам;

• плоттеры растрового типа, в которых пишущий узел перемещается относительно носителя только в одном направлении и изображение формируется из последовательно наносимых точек.

3. Конструктивно, в зависимости от вида носителя, плоттеры разделяются на планшетные и рулонные.

В планшетных плоттерах носитель размещается не подвижно на плоскости, над которой располагается конструкция, позволяющая перемещать пишущий блок одновременно по двум координатам. Конструктивная схема планшетного плоттера показана на рис.1 (prep.scc/~vlr Тема 5.3). Пишущий блок укреплен на траверсе и перемещается в горизонтальном направлении относительно планшета, на котором закреплен носитель. В свою очередь, траверса с пишущим элементом перемещается в вертикальном направлении по другой траверсе. Перемещения осуществляются через блочно-тросовые системы, ходовые винты и зубчатые рейки двумя реверсивными двигателями, один из которых установлен на траверсе, а другой — на планшете.

В рулонных плоттерах, как показано на рис.2.(prep.scc/~vlr Тема5.3) носитель размещается на барабане, который приводится во вращение в обе стороны реверсивным двигателем, а пишущий блок, приводимый в движение шаговым двигателем, перемещается по направляющей вдоль оси барабана.

Несмотря на то что принципиально планшетные плоттеры могут обеспечивать более высокую точность вывода информации, на рынке больших плоттеров (формата АО и А1) преобладают рулонные плоттеры, поскольку их характеристики удовлетворяют требованиям большинства задач. Общий вид рулонного плоттера показан на рис.3(prep.scc/~vlr Тема 5.3).Дополнительные преимущества рулонных плоттеров следующие: они более компактны и удобны, работают с чертежами очень большой длины (более 10 м) или выводят несколько десятков чертежей один за другим, автоматически отматывая и отрезая от рулона лист необходимого размера. Плоттеры малого формата (A3) обычно планшетные.

4. Основные конструктивные и эксплуатационные характеристики плоттеров:

• формат воспроизводимого изображения-оригинала, варьирующего обычно от А4 до А0 для графопостроителей планшетного типа или измеряемого рабочей длиной барабана и максимальной длиной рулона (до нескольких десятков метров),
• размер рабочего поля (plotting area),
• точность (accuracy),
• разрешение растровых графопостроителей (обычно в переделах 300-2500 dpi),
• скорость прорисовки (plotting speed) или изготовления единицы продукции заданного формата,
• наличие или отсутствие собственной памяти (буфера),
• программное обеспечение (драйверы, программы растеризации),
• наличие сетевой платы.

5. Перьевые плоттеры.

Перьевые плоттеры являются электромеханическими устройствами векторного типа и создают изображение при помощи пишущих элементов, обобщенно называемых перьями. Пишущие элементы отличаются один от другого используемым типом жидкого красителя (одноразовые и многоразовые; шариковые, фибровые, пластиковые; с чернилами на водной или масляной основе; заполненные под давлением) и крепятся в держателе пишущего узла, который имеет одну степень свободы перемещения в рулонных плоттерах и две степени свободы перемещения в планшетных.

Отличительной особенностью ПП является высокое качество получаемого изображения, в том числе цветного при использовании цветных пишущих элементов. С помощью ПП традиционно выводят графические изображения, получаемые в системах автоматизированного проектирования, например в AutoCAD . Скорость вывода информации в ПП невысока, поэтому производители плоттеров используют все более быструю механику, пытаясь одновре менно оптимизировать процедуру рисования, количество nepeмещений пишущего узла и бумаги, число смен пера и остановок.

Ведущие изготовители перьевых плоттеров: CalComp , Mutoh (карандашно-перьевые плоттеры), Summagraphics ( Houston Inst - ruments ).
Кроме перьевых плоттеров, которые являются векторными, все остальные типы плоттеров — растровые, т. е. используют дискретный способ создания изображения.

Карандашно-перьевые плоттеры

Карандашно-перьевые плоттеры (Pen/Pencil Plotter) являются разновидностью перьевых плоттеров. Их отличие от последних состоит в возможности установки специализированного пишущего узла, в котором используются обычные карандашные грифели. Держатель пишущего узла в таких устройствах, благодаря наличию специального механизма, обеспечивает постоянную величину усилия нажима грифеля на бумагу и автоподачу грифеля при его стачивании. Прочая механика у карандашно-перьевых плоттеров абсолютно аналогична перьевым плоттерам, поэтому в них также можно применять все пишущие узлы, используемые в перьевых плоттерах.

Дополнительные преимущества карандашной технологии:

• Карандашные грифели не имеют проблем, присущих перьям. Их "краситель" не высыхает, и они не имеют канала истечения красителя, который может забиваться твердыми частицами, в связи с чем при их эксплуатации не требуется постоянно следить за процессом вывода информации плоттером.
• Грифели можно покупать в магазинах канцелярских товаров, и они дают значительную экономию на расходных материалах: одного грифеля хватает на несколько чертежей, и они дешевы (соотношение расходов при выводе информации на лист с использованием различных пишущих элементов представлено на рисунке).
• Грифели позволяют максимально использовать скоростные возможности плоттера, т.к. карандаш пишет на любой скорости, при использовании жидких красителей необходимо учитывать время их вытекания из пера и время высыхания.
• Карандашные изображения качественны, и, в то же время, их можно корректировать ластиком. Они дают хорошие оттиски при копировании.
• Карандаш позволяет рисовать на любых бумажных носителях, в том числе и не очень высокого качества.

ПП особенно привлекательны для тех, кто полагается больше на качество, нежели на количество изображений, и имеет скромный бюджет. Недостаток у карандашно-перьевых плоттеров только один. Так как за все надо платить, то расширение технологических возможностей - использование карандашей -оплачивается слегка большей, чем у обычных плоттеров, ценой устройства, однако эта разница очень быстро компенсируется в процессе эксплуатации.

Ведущие изготовители перьевых плоттеров: CalComp, Mutoh (карандашно-перьевые плоттеры), Summagraphics (Houston Instruments). В последние годы объем продаж и, соответственно, производства перьевых и карандашных плоттеров стал сильно сокращаться. На европейском и американском рынке продаж уже почти нет. Объем продаж этого типа плоттеров упал настолько, что фирма Hewlett-Hackard вообще перестала их выпускать. На российском рынке эта тенденция начала проявляться в полной мере с середины 1995 года. В моду прочно вошла струйная технология, и это уже свершившийся факт.

Кроме перьевых плоттеров, которые, как уже указывалось, являются векторными, все остальные типы плоттеров - раcтровые, т.е. используют дискретный способ создания изображения. При этом, естественно, чем выше плотность точек в выводимом изображении, тем выше его качество. (СЛАЙД№3,  СЛАЙД№4).

6. Струйные плоттеры.

Струйные плоттеры являются устройствами вывода графической информации растрового типа, пишущие узлы которых используют струйную технологию печати. Из всего разнообразия струйных технологий печати наибольшее распространение в пишущих узлах плоттеров получила «пузырьковая». Существует три разновидности струйных плоттеров: монохромные, цветные (полноцветные) и с возможностью цветной печати ( color capable ).
Струйные плоттеры с возможностью цветной печати позволя ют выполнять чертежи с цветными линиями и однотонно закрашенными областями. Они являются струйным аналогом обычных перьевых плоттеров.

Современные струйные плоттеры можно разделить на два класса: плоттеры для САПР и полноцветные (универсальные) плоттеры. Плоттеры для САПР ориентированы на печать векторной графики, прежде всего монохромных чертежей. Полноцветные плоттеры способны печатать любую графику — от чертежей до плакатов с фотографическим качеством изображения — и находят все более широкое применение, в том числе в САПР. В пишущих узлах полноцветных струйных плоттеров используется четыре группы сопел, в каждую из которых поступает краситель определенного, цвета согласно технологии цветной печати CMYK .

Приемлемая цена, высокое качество печати и большие возможности сделали струйные плоттеры серьезным конкурентом перьевых устройств. Однако данные устройства, как и перьевые плоттеры, не вполне устраивают пользователей с большими объемами выводимой графической информации. Для высокой производительности целесообразно применять плоттеры прямого вывода или лазерные.

О струйных плоттерах, чернилах и бумаге.
Процесс струйной печати - это соединение трех элементов: плоттера, чернил и бумаги. Результат зависит в равной степени от всех трех компонентов.
Чернила для плоттеров CalComp, Hewlett-Packard, EnCAD содержат краситель, растворенный в некоей жидкости, основная часть которой - вода. Ага, скажете вы, раз вода, значит, при попадании на отпечаток дождя или снега краска потечет. Вы будете правы, но только отчасти. Сочетание чернила+бумага не столь простое, как это кажется на первый взгляд. Чернила высыхают и изменяют свои свойства. Наверняка вы знакомы с акриловыми водорастворимыми красками - после высыхания никакая вода их не растворит.

Бумага.
С ней тоже не все просто. Большая часть разновидностей носителей (именно так называют то, на чем печатает плоттер) не имеет никакого отношения к целлюлозе - это всевозможные синтетические пленки. Собственно бумага бывает матовая и глянцевая, с закрывающимися порами для лучшего предохранения чернил от воздействия внешней среды (влаги и ультрафиолета), водостойкая и пр. Пленки бывают глянцевые и матовые, разной степени прозрачности, для печати с наружной стороны и на обороте - чтобы использовать изображение на просвет, для световой рекламы и так далее. Каждый вид носителя имеет свое назначение. В зависимости от того, где будет использоваться плакат и что на нем изображено, выбирают наиболее подходящий вид носителя.

О растеризации и разрешении.
Очень важно , как именно печатает плоттер, его разрешение и получаемый растр. Паспортное значение разрешения плоттера (обычно 300, а у плоттеров CalComp - 360 dpi) - это разрешение при печати сплошным цветом, характерной для векторной графики или типографского текста. При печати растровых изображений реальное разрешение будет меньше. Причем на визуальное восприятие качества печати весьма влияет тот алгоритм, по которому плоттер распределяет капельки чернил четырех базовых типографских цветов на бумаге, образуя растр печати. Единственно приемлемым для вывода рекламных плакатов является стохастический растр. При этом методе растрирования точки не образуют никаких регулярных структур, что в результате обеспечивает максимально возможную четкость и реалистичность отпечатка. Получить качественный растр отнюдь не просто. С большинством цветных плоттеров используют специальные аппаратные или программные растровые процессоры (RIP). Цена их находится в диапазоне от 3 до 10 тыс. долл. Но в стандартной поставке струйных плоттеров CalComp предусмотрены системные драйверы для Windows ХР, Windows 8.0,  которые могут производить стохастический растр очень неплохого качества. Для особо привередливых можно порекомендовать аппаратный RIP компании Adobe, работающий с Postscript-модификацией цветных струйных плоттеров CalComp.

О цветовой калибровке.
Все знают, что любые устройства вывода, даже типографские (некоторые скажут - особенно типографские), искажают цвета. Чтобы этого не происходило, необходимо производить цветовую калибровку. Кроме того, некоторые производители расходных материалов для струйных плоттеров допускают значительные отклонения в свойствах чернил разных партий, поэтому случается, что при замене картриджа цвета могут слегка "съехать". Как правило, это заметно только тренированному глазу, но иногда отличия бывают не столь деликатными. Производители плоттеров стремятся ужесточить допуски на качество чернил, и уже есть положительные результаты. Например, чернила, используемые в плоттерах CalComp, сертифицированы Pantone и не требуют дополнительной настройки цветов при каждой смене картриджей. Вместе с тем "сладкая парочка" - чернила + бумага, обладает оригинальными цветовыми характеристиками, поэтому вам стоит иметь набор параметров цветовой коррекции для всех видов применяемых носителей. Как правило, для большинства видов бумаги, рекомендуемых фирмой-разработчиком плоттеров, такие параметры есть. Есть они и во многих программных RIP (например, в RIP фирмы ONYX). Если вам не повезло, то придется создать профайл самостоятельно. Процесс длительный, требующий не только специального оборудования (денситометр), но и некоторого навыка, а также - большого терпения.

Как напечатать.
Исходные данные: из трех основных переменных, которые влияют на качество печати - плоттер, чернила, бумага - на самом деле две являются константами. Плоттер у вас только тот, который есть, а чернила, соответственно, только такие, какие подходят для его струйной головки. В данном конкретном примере использовался плоттер CalComp TechJet 175i формата А0, специально разработанный для вывода плакатов и других оформительских работ. У него большие (175 мл) раздельные сменные емкости для чернил четырех базовых цветов. Как уже упоминалось, чернила сертифицированы Pantone, поэтому при смене картриджа можно не производить дополнительной цветовой коррекции. Система подачи чернил обладает некоторым интеллектом, поэтому о таких проблемах, как появление пузырьков в подающих трубках, она заботится сама, не позволяя им испортить результат печати. Кроме того, если в процессе печати закончится картридж и чернила перестанут поступать, то плоттер прервет работу и будет ждать, пока вы не замените чернила (СЛАЙД№5).

7. Электростатические плоттеры.

Электростатические плоттеры основаны на технологии создания скрытого электрического изображения (потенциального рельефа) на поверхности носителя, представляющего собой специальную электростатическую бумагу, рабочая поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика, а основа пропитана гидрофильными солями, позволяющими получить требуемую для нее влажность и электропроводность. Для записи информации используются пишущие узлы, представляющие собой блоки электродов.

Потенциальный рельеф образуется при осаждении на поверхность диэлектрика свободных зарядов, образующихся при возбуждении электродов высоковольтными импульсами напряжения. Когда бумага проходит через проявляющий узел с жидким намагниченным тонером, его частички остаются на заряженных участках бумаги. Полная цветовая гамма получается за четыре цикла создания скрытого изображения и прохода носителя через четыре проявляющих узла с соответствующими тонерами согласно технологии CMYK . Отличительные особенности данного типа плоттеров — скорость, надежность, качество и производительность. Их применяют при высокой степени автоматизации проектных работ. Изображение, полученное на ЭП, весьма устойчиво и не выгорает под действием ультрафиолетовых лучей, а стоимость электростатической бумаги соответствует стоимости высококачественной типографской бумаги. Однако электростатические плоттеры отличаются высокой себестоимостью и необходимостью их тщательного обслуживания (СЛАЙД№6).

8. Плоттеры прямого вывода изображения.

Плоттеры прямого вывода изображения, или термографические, используют в качестве носителя специальную термобумагу, темнеющую под воздействием тепла. Монохромное изображение создается миниатюрными нагревателями, сформированными в виде «гребенки», каждый из которых имеет самостоятельное управление. При перемещении термобумаги относительно «гребенки» ее цвет меняется в местах нагрева.

Простота механизма печати обеспечивает скорость вычерчивания до 50 мм/с с разрешением до 800 dpi . Термобумага обычно подается из рулона. ПВИ применяются в крупных проектных организациях как для вывода проверочных копий, так и для изготовления окончательного пакета чертежей изделия (СЛАЙД№7).

9. Лазерные плоттеры.

Лазерные плоттеры базируются на электрографической технологии, реализованной в лазерных принтерах. В качестве источника излучения в плоттерах применяются лазеры и полупроводниковые светодиодные матрицы ( Light Emitted Diod — LED ). LED -плоттеры относятся к классу растровых, когда каждой точке строки изображения соответствует свой светодиод (например, при разрешении 400 точек на дюйм линейка для формата А1 состоит из 9600 диодов).

Лазерные и LED -плоттеры ввиду высокого быстродействия в первую очередь рекомендуются пользователям с большими объемами работ. Для повышения эффективности такие плоттеры чаще всего используются как сетевые устройства. К числу их преимуществ относится возможность работать на обычной бумаге, что сокращает удельные затраты при эксплуатации.

LED -плоттеры становятся все более популярными, хотя по уровню стоимости находятся в высшей ценовой категории. Области применения LED -плоттеров: сложный технический дизайн архитектура, документооборот, картография (СЛАЙД№8).

В ходе объяснения схемы студентам предлагается анализировать и сравнивать различные способы печати.

Самостоятельная работа студентов на уроке:

• конспектирование (фиксирующих записей, умение выделять главное),
• технические характеристики плоттеров.

Закрепление материала:

фронтальный опрос студентов по плану изложения нового материала.

Контроль знаний учащихся: тестовый опрос с помощью ПК ауд.210л-212л

по пройденной теме:  Печатающие устройства – плоттеры.

Подведение итогов контроля знаний студентов.

Задание на дом:

- домашнее задание — подготовительные анализ информационных ресурсов по изучению темы: 5.4 Печатающие устройства - 3d принтеры.

Закрепление изученного материала:

Заключительная часть

Проанализировав Ваши ответы можно сделать вывод, что с поставленной задачей на занятии мы справились, и можем перейти к изучению следующего раздела «Печатающие устройства - 3d принтеры».