數據繪圖機

數據繪圖機又稱自動繪圖機，是直接由電子計算機或數位訊號控制，用以自動輸出各種圖形、圖像和字元的繪圖設備。

基本介紹

• 中文名：數據繪圖機
• 外文名：data plotter
• 別名：自動繪圖機
• 控制：數位訊號
• 分類方式：按繪圖方式
• 用途：自動輸出各種圖形

定義

數據繪圖機可採用在線上或脫機的工作方式。是計算機輔助製圖和計算機輔助設計中廣泛使用的一種外圍設備。常見的按繪圖方式分為（如筆式繪圖機）和掃描式繪圖機（如靜電掃描繪圖機、雷射掃描繪圖機、噴墨式掃描繪圖機）等。按機械結構分為滾筒式（鼓式）、繪圖機和平台式繪圖機兩大類。數控繪圖機的傳動方式有鋼絲或鋼帶傳動；有滾珠絲槓或齒輪齒條傳動；有電機傳動，如採用開環控制方式的直線步進電機和採用閉環控制的伺服電機等。

可採用在線上或脫機的工作方式。是計算機輔助製圖和計算機輔助設計中廣泛使用的一種外圍設備。常見的按繪圖方式分為（如筆式繪圖機）和掃描式繪圖機（如靜電掃描繪圖機、雷射掃描繪圖機、噴墨式掃描繪圖機）等。按機械結構分為滾筒式（鼓式）、繪圖機和平台式繪圖機兩大類。數控繪圖機的傳動方式有鋼絲或鋼帶傳動；有滾珠絲槓或齒輪齒條傳動；有電機傳動，如採用開環控制方式的直線步進電機和採用閉環控制的伺服電機等。

發展狀況

數據繪圖機是利用電子計算機和數控技術進行自動繪圖的設備, 又稱為數控繪圖機。它的產生和發展是與電子計算機技術和數控技術的發展密切地聯繫在一起的。由於能高速度、高精度地繪出複雜圖形, 所以現在已被廣泛地套用於航空、造船、汽車、電子和建築工業等部門以及許多科學領域中。

近十多年來，數據繪圖機的繪圖工作大致採用兩種方式。一種是把自動繪圖機作為電子計算機的外部設備, 其目的是將計算機的輸出結果能自動地變為圖形, 它適用於高速地進行圖形處理, 但繪圖精度低, 如x 一y自動繪圖機( 儀) ; 另一種是以自動繪圖機作為數控工具機的一種套用, 藉此自動地繪出工作圖紙, 它適用於精密圖形的處理, 但繪圖速度較低, 如平台式自動繪圖機。

數據繪圖機的發展相當快。現在，在第二種繪圖方式的基礎上，已設計和製造出具有獨立體系的自動繪圖系統— 大型自動繪圖機。該系統的裝置包括小型( 多功能) 計算機、插補機( 又稱專用計算機)、伺服系統、繪圖機以及光電機、電傳打字機、座標讀取裝置等。

基本原理

數據繪圖機的主要功能是根據給定的數據, 高速度、高精度地將圖形繪製出來( 數字到圖形) ;而帶有坐標讀取裝置的繪圖機，則還能根據圖形給出其坐標值的功能( 圖形到數字)。一般說來，除了最簡單的情況和複雜的立體圖形，以及隨機參數外，平面圖形的處理總可以歸結為：按某一給定方程繪出相應的曲線, 或者將給定參數的一些離散點連成一光滑曲線。

不論是給定方程也好，或給出離散點也好，問題的性質都是一致的，其基本要素均為點，所以解決點的變化規律是問題的主要方向。然而按方程或離散點編制的程式還不能直接由繪圖機執行，因為任何繪圖機都不可能直接產生任意形狀的曲線, 一般只能直接形成一次曲線(直線)、二次曲線(圓弧、拋物線) 等。因此，由方程或離散點構成的複雜曲線，必須經由計算機處理, 並在滿足精度要求的前提下，以直線、圓弧、或拋物線線段去分段逼近此曲線。通常, 這類繪圖處理程式只是程式系統設計的一部分, 它還必然跟其他工作，諸如造船工業中的數學放樣研究，或航空工業中的理論外形計算，或汽車設計中的審勢相密切配合。因此，繪圖數據的處理一般在較大的通用計算機上進行。

主要功能

由於繪圖機廣泛套用於造船、航空、汽車、建築、電子等各種行業, 因此，不同的使用場合，對繪圖機的功能也就有不同的要求。然而，一些最基本的要求: 比如對速度、精度, 以及必須具備的常用功能— 坐標變換、圖形比例等所提出的性能要求則是共同的。現以HTJ-18 筋型繪圖機為例，作一說明如下。由於它帶有一台小型多功能電子計算機, 因而可靈活地運用軟體技術來充分發揮繪圖機多方面的功能：

（1）繪製任意直線；

（2）將所繪製的圖形作任意角度的旋轉及進行坐標轉換；

（3）圖形比例可以在一定範圍內任意選擇，既可由程式規定，亦可由控制台打字機作人工改變, 它並具有將圖形進行局部放大的功能;

（4）程式編制可用相對坐標, 亦可用絕對坐標；編碼可用ISO、EIA、ASCII、ESSI、B55 型電傳打字機碼、ASCI'I奇校二進制代碼等編碼中的任何一種；

（5）採用宏指令形式，將一些常用的數字、字母、符號、文字, 甚至一些標準圖形— 如積體電路出腳、印刷板插腳等指令化, 供使用時調用；

（6）可通過計算機的外圍設備— 控制台打字機。實現人一機對話，輸入、輸出或修改繪圖信息;

（7）繪製圖形可選用單筆或四筆裝置, 當用四筆時, 可通過工具功能自動選筆, 從而可繪製四種不同粗細或不同顏色的圖形, 而其中每一單筆又可繪製實線、虛線和點劃線;

（8） 可根據已知的圖形, 利用工業電視監視系統, 進行手動人工跟蹤, 讀取圖形的特徵點及需要點的坐標值, 並可直接輸出;

（9）可提供數控切割機 、數控肋骨冷彎機等數控加工設備的紙帶, 亦可對數控加工紙帶進行校驗；

（10）小型多功能計算機可單獨使用, 因而具備完成各類科研、生產數據處理的功能。

發展動向

近年來，計算機繪圖系統的發展異常迅速，它已成為實現設計、生產、管理過程自動化所必不可少的工具。而繪圖機本身的發展, 則還涉及計算機技術、數控技術、軟體研究、自動控制、精密機械製造、精密測量等各個專業領域, 因此, 要作全面敘述比較困難, 而只能就以下兒點略作介紹。

提高速度和精度的一些途徑

新型元、器件的不斷發展、完善和套用。其中較為突出的有平面步進電機和直線電機的發展和套用。為提高繪圖機精度, 在閉環系統中可套用高精度的位置檢測裝置— 如光柵。此外, 感應同步器及磁尺等的發展也很迅速; 大規模積體電路的套用則能大大簡化控制機的結構, 和提高系統的穩定性。為適應高達每分鐘1 0 0 米以上的繪圖速度, 研製的新型筆墨紙和薄膜也有相應的發展。

結構設計的改進

為改善圖面質量, 對台面、筆架都提出了新的要求。以不鏽鋼絲編織網構成的台面最為引人注意。筆架部分則儘量減輕重量和提高剛性, 因此, 趨向於用動圈式抬落筆機構來代替螺線管線圈。

新型繪圖機和多功能繪圖系統的出現

新型繪圖機的主要特點是，可以與計算機更靈活地實現人- 機對話，其功能較齊全, 且配有較完善的軟體。

繪圖方法和套用軟體的研究和發展

自動繪圖機的發展和功能的不斷完善, 為迅速而準確地進行各類圖形處理提供了必要的手段, 但要滿足不同部門的需要, 則還必須根據不同的特點, 研究和發展相應的程式系統( 軟體)。繪圖方法的研究也很重要, 這就是要解決平面圖形的處理、立體圖形的處理或隨機數據的處理的數學方法問題。而在造船工業中, 這些問題的解決, 則與諸如數學放樣的研究、數學船型的發展等密切相關。