Офсет режущего плоттера.

Несмотря на некоторую загадочность слова, вынесенного в заголовок этой статьи, сайнмейкеры со стажем, скорее всего, уже поняли, о чем здесь будет идти речь. Для того, чтобы помочь понять проблему остальным, мы должны сделать краткий экскурс в методологию раскроя виниловых пленок с помощью режущего плоттера. Прежде всего, что такое режущий плоттер и чем он отличается от обычного, чертежного? Какие бывают разновидности режущих плоттеров?

Классический плоттер является так называемым векторным периферийным устройством компьютера и предназначен для вывода изображений, состоящих из линий. Назначение чертежного плоттера - очень точно перемещать над носителем (чаще всего бумагой) пишущий узел с чертежным инструментом (чаще всего рапидографом, фломастером или карандашом). Опуская и поднимая инструмент и передвигая его по носителю, можно получать рисунки - копии электронных рисунков в компьютере. Поскольку точка соприкосновения чертежного инструмента с бумагой совпадает с математической осью плоттера, то копии получаются чрезвычайно точными. Например, если плоттер перевел пишущий узел в начало координат, то можно быть твердо уверенным в том, что пятнышко от чертежного инструмента на бумаге будет точно в этом месте. Несмотря на абсолютную очевидность этого утверждения, в случае с режущим плоттером это не так. Почему?

Режущий   плоттер   -   это   разновидность плоттера, имеющего вместо пишущего - режущий узел. Основная разница практически только в этом и состоит: на обычном плоттере для получения чертежа достаточно лишь небольшого нажима на чертежный инструмент, чтобы тот оставлял след на бумаге. На плоттере режущем рабочим инструментом является небольшой и остро заточенный нож, а режущая головка и сервоузел ее перемещения изготовлены в расчете на более значительные усилия нажима.

Посмотрим теперь, как можно заставить нож резать пленку. Между прочим, это совсем не тривиальная задача, как может показаться на первый взгляд. В случае с пишущим инструментом все ясно: наконечник любого чертежного инструмента имеет симметричную круглую форму и при перемещении в любую из сторон оставляет одинаковый след. С режущим инструментом все не так просто. Мы не можем изготовить круглый нож одинаково острый со всех сторон. Поэтому нож с одной режущей кромкой надо заставить поворачиваться в сторону перемещения головки.

Существует два решения этой проблемы. Первый - лобовой и, возможно, самый удачный - силой заставить нож вращаться. Другими словами, получить власть над ножом и поворачивать его всякий раз в сторону перемещения головки. Для этого на головку плоттера устанавливается точный и быстродействующий сервомеханизм вращения ножа. Когда плоттер изменяет направление перемещения головки, специальный микропроцессор вычисляет градусы поворота  и  поворачивает  нож  на нужный угол. Плоттеры с таким методом управления называются плоттерами с тангенциальным ножом.

На плоттерах этого типа отсутствуют проблемы с искажениями резки, поскольку режущая грань ножа находится точно на математической оси (как пятнышко чертежного инструмента), а на точке поворота нож принудительно направляется в нужную сторону и затем удерживается в таком положении до следующего поворота.

Что касается цен, то даже подсознательно чувствуется, что такие плоттеры просто обязаны быть дороже плоттеров со свободным ножом. Как правило тангенциальные плоттеры дороже обычных на 1-2 тыс. долларов (или на 15-30% стоимости обычного плоттера). Не все производители режущего оборудования предлагают сайнмейкерам тангенциальные машины. Однако несмотря на то, что тангенциальные плоттеры в наше время редкость, некоторые изготовители все еще имеют в составе семейств своих плоттеров и тангенциальные разновидности.

Второй способ заставить поворачиваться нож в сторону резки более дешевый и практичный. Достаточно дать ножу возможность самому свободно вращаться вокруг своей оси - и он сам, подобно флюгеру, будет поворачиваться в направлении перемещения каретки. В данном случае роль киля у флюгера выполняет режущая кромка ножа, находящаяся немного позади математической оси. После изменения направления движения каретки нож сам выравнивается вперед режущей кромкой, действуя по пути наименьшего сопротивления. Такие плоттеры Graphtec называются плоттерами со свободным ножом. Именно они и составляют подавляющее большинство на рынке.

Но тут возможна одна досадная неприятность. При достаточно резком повороте, скажем, на 90°, нож не может сразу же встать на новую ось движения ка ретки. И вот почему. При изменении направления резки нож должен «пробежать» некоторое небольшое расстояние, пока трение на выровняет нож строго по направлению резки. В самые первые мгновения после изменения направления он все еще остается в предыдущем положении и новое направление резки нож начинает находясь в состоянии какого-то произвольного поворота. В нашем примере он повернут на 90°. Так вот, чтобы сориентироваться в новую сторону, нож должен повернуться, в нашем случае на те же 90°. Но не надо забывать, что поворот ножа происходит «на ходу», то есть в процессе движения каретки. В результате нож описывает некоторую кривую, пока не встает на нужную траекторию. Так возникает искажение.

Конечно, значение этого искажения невелико и практически оно не было бы заметно на конечной работе, если бы не одно «но». Дело в том, что точка соприкосновения ножа и пленки (область резки) не находится строго на математической оси плоттера. Точка резки слегка сдвинута от этой оси, чтобы дать возможность ножу-флюгеру быстро и эффективно поворачиваться и отслеживать все девиации движения каретки. И именно эта особенность доставляет основные неприятности.

Проведите практически или мысленно следующий эксперимент. Привяжите грузик к небольшой нитке и возьмитесь за кончик нитки так, чтобы грузик волочился по песку и оставлял за собой след. Теперь опишите рукой с ниткой квадрат с как можно более четкими углами. А теперь посмотрите, какую фигуру описал на песке грузик. Практически это тот же квадрат, но со скругленными углами. Это и понятно. Ведь грузик из-за нитки немного не дотягивал до точек изменения направления. А когда грузик начинали тянуть в перпендикулярном направлении, он физически не мог сразу встать на новую траекторию и поэтому «скашивал» углы.

Это есть наглядная иллюстрация проблем, возникающих в плоттерах со свободным ножом. На поворотах нож слегка скашивает углы и таким образом искажает работу. Безусловно, на больших размерах резки эта проблема несущественна и даже, на первый взгляд, кажется надуманной. Но ведь изготовителям рекламы приходится иметь дело с разными заказами. На небольших элементах, скажем, символах размером 1-2 см, искажения уже сильно заметны. Эти искажения могут сделать непригодной конечную работу, что совершенно неприемлемо на практике. Что же делать? Выход есть.

Возвращаясь к нашему примеру, попробуйте так двигать рукой, чтобы дать возможность грузику описать на песке правильный квадрат с хорошими углами. Это ведь возможно, не правда ли? Если Вы приглядитесь к своим движениям, то обратите внимание, что Ваша рука движется немного дальше угла и затем возвращается на новую траекторию по некоторой кривой. Вы вносите в движение Вашей руки преднамеренные искажения, чтобы компенсировать другие, уже вредные искажения в Вашей работе.

Это и есть суть коррекции. Надо заставить плоттер на поворотах «проскакивать» чуть дальше поворота, чтобы режущая область (которая всегда немного отстает) «дотянула» до координаты поворота. Затем надо заставить двигаться каретку по такой траектории, чтобы компенсировать искажения, которые могут возникнуть при выравнивании ножа по направлению резки. При правильно подобранных значениях искажение полностью компенсируется, а результат получается идеальным.

Само предыскажение называется OFFSET (по-английски: возмещение, противовес, компенсация). В дальнейшем мы будем называть это слово в русской транслитерации и писать с двойной «ф», чтобы не путать с типографским офсетом. Величина  оффсета   -  искажения,  которое необходимо вносить в процессе резки, - зависит от нескольких факторов. Строго говоря, их два. Рассмотрим их.

Первый и главный из них - расстояние от математической оси ножа плоттера до его режущей кромки. В простейшем случае (если принять толщину обрабатываемого материала - пленки - бесконечно малой) это та самая дистанция, которую плоттер должен проскакивать перед поворотом. В определении величины оффсета этот фактор играет решающую роль, внося 90% значения и поэтому зачастую другие факторы в расчет не принимаются. На практике, когда реальное значение оффсета устанавливается эмпирически, знание величины оффсета ножа является отправной точкой для экспериментов. Типичное значение оффсета ножей для большинства плоттеров лежит в пределах 0.03 - 0.05 мм.

Но если внимательно присмотреться к рисунку, то нетрудно определить, что на значение оффсета влияет также толщина обрабатываемого материала. Чем толще пленка, тем меньше должно быть значение оффсета - и наоборот. Правда, влияние этого фактора столь невелико, что вряд ли его стоит принимать в расчет в повседневной практике. Тем более, что подавляющее большинство пленок имеют почти одинаковую толщину (50...100 мкм) и достаточно редко встречаются более толстые материалы. Тем не менее, если вы кроите толстые материалы такие, как, например, текстильные термопленки или пескоструйные шаблоны, то вряд ли стоит снижать значение оффсета, поскольку в этом случае вполне можно столкнуться с проблемой недорезания материала на изломах.

Как правило, в реальной жизни почти каждый сайнмейкер имеет дело с одним и тем же плоттером, со стандартными ножами к нему и со стандартными же пленками. Поэтому раз и навсегда выставленное значение оффсета решает почти все потенциальные  проблемы  плоттера со сво бодным ножом. Практически во всех новых плоттерах уже на заводе-изготовителе устанавливается некое среднее значение оффсета для подавляющего большинства случаев. Однако более глубокое знание проблемы позволит сайнмейкеру управлять ситуацией и с успехом выходить из трудных положений в случаях с нестандартными заказами.