數(shù)據(jù)繪圖機主要功能

由于繪圖機廣泛應用于造船、航空、汽車、建筑、電子等各種行業(yè), 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?，F(xiàn)以HTJ-18 筋型繪圖機為例，作一說明如下。由于它帶有一臺小型多功能電子計算機, 因而可靈活地運用軟件技術(shù)來充分發(fā)揮繪圖機多方面的功能：

（1）繪制任意直線；

（2）將所繪制的圖形作任意角度的旋轉(zhuǎn)及進行坐標轉(zhuǎn)換；

（3）圖形比例可以在一定范圍內(nèi)任意選擇，既可由程序規(guī)定，亦可由控制臺打字機作人工改變, 它并具有將圖形進行局部放大的功能;

（4）程序編制可用相對坐標, 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）采用宏指令形式，將一些常用的數(shù)字、字母、符號、文字, 甚至一些標準圖形— 如集成電路出腳、印刷板插腳等指令化, 供使用時調(diào)用；

（6）可通過計算機的外圍設(shè)備— 控制臺打字機。實現(xiàn)人一機對話，輸入、輸出或修改繪圖信息;

（7）繪制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, 從而可繪制四種不同粗細或不同顏色的圖形, 而其中每一單筆又可繪制實線、虛線和點劃線;

（8） 可根據(jù)已知的圖形, 利用工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng), 進行手動人工跟蹤, 讀取圖形的特征點及需要點的坐標值, 并可直接輸出;

（9）可提供數(shù)控切割機 、數(shù)控肋骨冷彎機等數(shù)控加工設(shè)備的紙帶, 亦可對數(shù)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(chǎn)數(shù)據(jù)處理的功能。

數(shù)據(jù)繪圖機的主要功能是根據(jù)給定的數(shù)據(jù), 高速度、高精度地將圖形繪制出來( 數(shù)字到圖形) ;而帶有坐標讀取裝置的繪圖機，則還能根據(jù)圖形給出其坐標值的功能( 圖形到數(shù)字)。一般說來，除了最簡單的情況和復雜的立體圖形，以及隨機參數(shù)外，平面圖形的處理總可以歸結(jié)為：按某一給定方程繪出相應的曲線, 或者將給定參數(shù)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(zhì)都是一致的，其基本要素均為點，所以解決點的變化規(guī)律是問題的主要方向。然而按方程或離散點編制的程序還不能直接由繪圖機執(zhí)行，因為任何繪圖機都不可能直接產(chǎn)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(gòu)成的復雜曲線，必須經(jīng)由計算機處理, 并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, 這類繪圖處理程序只是程序系統(tǒng)設(shè)計的一部分, 它還必然跟其他工作，諸如造船工業(yè)中的數(shù)學放樣研究，或航空工業(yè)中的理論外形計算，或汽車設(shè)計中的審勢相密切配合。因此，繪圖數(shù)據(jù)的處理一般在較大的通用計算機上進行。

數(shù)據(jù)繪圖機是利用電子計算機和數(shù)控技術(shù)進行自動繪圖的設(shè)備, 又稱為數(shù)控繪圖機。它的產(chǎn)生和發(fā)展是與電子計算機技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展密切地聯(lián)系在一起的。由于能高速度、高精度地繪出復雜圖形, 所以現(xiàn)在已被廣泛地應用于航空、造船、汽車、電子和建筑工業(yè)等部門以及許多科學領(lǐng)域中。

近十多年來，數(shù)據(jù)繪圖機的繪圖工作大致采用兩種方式。一種是把自動繪圖機作為電子計算機的外部設(shè)備, 其目的是將計算機的輸出結(jié)果能自動地變?yōu)閳D形, 它適用于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(shù)控機床的一種應用, 借此自動地繪出工作圖紙, 它適用于精密圖形的處理, 但繪圖速度較低, 如平臺式自動繪圖機。

數(shù)據(jù)繪圖機的發(fā)展相當快?，F(xiàn)在，在第二種繪圖方式的基礎(chǔ)上，已設(shè)計和制造出具有獨立體系的自動繪圖系統(tǒng)— 大型自動繪圖機。該系統(tǒng)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(tǒng)、繪圖機以及光電機、電傳打字機、座標讀取裝置等。

數(shù)據(jù)繪圖機可采用聯(lián)機或脫機的工作方式。是計算機輔助制圖和計算機輔助設(shè)計中廣泛使用的一種外圍設(shè)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、激光掃描繪圖機、噴墨式掃描繪圖機）等。按機械結(jié)構(gòu)分為滾筒式（鼓式）、繪圖機和平臺式繪圖機兩大類。數(shù)控繪圖機的傳動方式有鋼絲或鋼帶傳動；有滾珠絲杠或齒輪齒條傳動；有電機傳動，如采用開環(huán)控制方式的直線步進電機和采用閉環(huán)控制的伺服電機等。

可采用聯(lián)機或脫機的工作方式。是計算機輔助制圖和計算機輔助設(shè)計中廣泛使用的一種外圍設(shè)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、激光掃描繪圖機、噴墨式掃描繪圖機）等。按機械結(jié)構(gòu)分為滾筒式（鼓式）、繪圖機和平臺式繪圖機兩大類。數(shù)控繪圖機的傳動方式有鋼絲或鋼帶傳動；有滾珠絲杠或齒輪齒條傳動；有電機傳動，如采用開環(huán)控制方式的直線步進電機和采用閉環(huán)控制的伺服電機等。

近年來，計算機繪圖系統(tǒng)的發(fā)展異常迅速，它已成為實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)、管理過程自動化所必不可少的工具。而繪圖機本身的發(fā)展, 則還涉及計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、軟件研究、自動控制、精密機械制造、精密測量等各個專業(yè)領(lǐng)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(fā)展、完善和應用。其中較為突出的有平面步進電機和直線電機的發(fā)展和應用。為提高繪圖機精度, 在閉環(huán)系統(tǒng)中可應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(fā)展也很迅速; 大規(guī)模集成電路的應用則能大大簡化控制機的結(jié)構(gòu), 和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為適應高達每分鐘1 0 0 米以上的繪圖速度, 研制的新型筆墨紙和薄膜也有相應的發(fā)展。

結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進

為改善圖面質(zhì)量, 對臺面、筆架都提出了新的要求。以不銹鋼絲編織網(wǎng)構(gòu)成的臺面最為引人注意。筆架部分則盡量減輕重量和提高剛性, 因此, 趨向于用動圈式抬落筆機構(gòu)來代替螺線管線圈。

新型繪圖機和多功能繪圖系統(tǒng)的出現(xiàn)

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

繪圖方法和應用軟件的研究和發(fā)展

自動繪圖機的發(fā)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(jù)不同的特點, 研究和發(fā)展相應的程序系統(tǒng)( 軟件)。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(shù)據(jù)的處理的數(shù)學方法問題。而在造船工業(yè)中, 這些問題的解決, 則與諸如數(shù)學放樣的研究、數(shù)學船型的發(fā)展等密切相關(guān)。

繪圖機由驅(qū)動電機、控制電路、插補器、繪圖臺、筆架、機械傳動等部分組成。繪圖機的種類很多，按照結(jié)構(gòu)和工作原理，主要分為滾筒式繪圖機和平臺式繪圖機兩類。

繪圖機滾筒式繪圖機

滾筒式繪圖機中，繪圖紙卷覆在滾筒上，滾筒的兩邊裝有鏈輪，圖紙的兩側(cè)制有鏈孔。當X方向步進電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動時，鏈輪就帶動圖紙轉(zhuǎn)動(順時針或逆時針)，實現(xiàn)X方向運動。Y方向的運動，是由Y方向步進電機驅(qū)動筆架直線移動來實現(xiàn)的。這種繪圖機結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、圖幅面大，在X方向上可以連續(xù)繪制幾十米長的圖形，但需要兩側(cè)制有鏈孑L的專用圖紙。

繪圖機平臺式繪圖機

平臺式繪圖機的繪圖平臺上裝有橫梁，橫梁上裝有筆架，繪圖紙固定在平臺上。工作時，X方向步進電機驅(qū)動橫梁連同筆架做x方向運動，Y方向步進電機驅(qū)動筆架沿橫梁導軌做Y方向運動。平臺式繪圖機繪圖精度較高，對圖紙沒有特殊要求。

如果計算機系統(tǒng)配置了繪圖機，那么在繪圖軟件支持下，繪圖機能將那些用曲線圖、平面圖和立體圖繪制的圖紙表示得非常清楚。因此，繪圖機除在氣象、測繪等圖形輸出中應用外，在機械、電子、建筑、商業(yè)管理、辦公自動化乃至服裝設(shè)計等領(lǐng)域應用得非常廣泛。例如，在機械工業(yè)中繪制工程圖樣；在電子工業(yè)中繪制電路圖、布線圖；在汽車工業(yè)中繪制汽車外形圖；在建筑工業(yè)中繪制各種建筑平面圖和立體圖；在紡織工業(yè)中繪制設(shè)計圖案等，都離不開繪圖機。它已是計算機系統(tǒng)中一種主要的硬拷貝輸出設(shè)備。

筆式繪圖機雖然能以很高的精度繪圖，但是，繪圖所花時間相當長。因為它只能一根根線的繪制，并且只能按產(chǎn)生圖形時輸入數(shù)據(jù)的順序進行。因此，當筆從一條直線轉(zhuǎn)到下一條直線時，就會出現(xiàn)一些不必要的無規(guī)則移筆運動。可以想象，在圖形十分復雜并且包含大量直線的情況下，繪圖時間是相當長的。因此，在要求短時間內(nèi)大量出圖的應用中，常常使用靜電繪圖機。

靜電繪圖機由一塊電子矩陣模板構(gòu)成，此模板可以在電感紙上印出許多點。模板支承在一根棒上，將紙輸送到一個滾簡之上，從模板之下通過。當紙經(jīng)過模板下面時，用光柵類型的格式來繪圖。可以用相當高的密度打點，一般可達到每毫米約8個點，以一系列的點來形成直線。對于某些靜電繪圖機來說，可以繪制寬1.8米的圖形。

和筆式繪圖機相比，靜電繪圖機的繪圖速度要快得多，有時要快3~4個數(shù)量級，但是價格要高出許多。由于它是一種光柵格式輸出，繪圖質(zhì)量尚且說過得去，但不是很好。而且繪圖必須用專用的紙和化學藥品。在繪圖之前，需要對圖形數(shù)據(jù)作預處理，將計算機數(shù)據(jù)庫中的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光柵格式，以達到高速度地繪圖，這就需要額外的計算機機時費用。靜電繪圖機還可用作為文本輸出的打印機。