Отраслевой журнал
Практический взгляд на производительность, скорость и точность современных режущих плоттеров. (Продолжение. Начало — в № 110 журнала «НАРУЖКА. Издание для производителей рекламы» за февраль 2018 г.)
В предыдущих статьях рассказывалось о многих опциях, которые повышают производительность работы цифровых планшетных режущих плоттеров. Однако при обработке заданий с предварительной печатью практически все они дают максимальную эффективность, если на плоттере установлена система приводки/регистрации. Эту технологию называют «Cut–to-Print» («раскрой-по-печати»), и появилась она в начале 2000-х годов: американская фирма MGE разработала первую в мире систему регистрации «i-cut» для плоттеров Zund.
Система приводки или регистрации позволяет по заранее напечатанным меткам на материале автоматически подогнать пути резки к отпечатанному дизайну. Она состоит из специализированной видеокамеры, устанавливаемой на инструментальную каретку (или инструментальную головку), и специализированного программного обеспечения, обрабатывающего должным образом видеосигнал. В основу приводки положен тот факт, что при печати основное изображение и метки получают одинаковые «искажения» вследствие ряда причин:
— неровных краев листа (невозможно точное позиционирование при печати);
— неравномерной скорости подачи печатной головки (или материала) по осям;
— дисторсии носителя, обусловленной его свойствами (например, растяжение, перекос ткани или съеживание самоклеящейся пленки из-за нагрева УФ-лампой).
Видеокамера считывает метки и передает изображение и координаты места считывания меток в программу, которая сравнивает реальное положение меток с их расположением на электронном чертеже. Так определяются все расхождения координат теоретических и напечатанных меток по участкам и соответственно корректируются траектории движения инструмента. 
Традиционная камера
В качестве меток лучше всего использовать круг контрастного к фону цвета как идеальную симметричную фигуру. То есть центр напечатанного круга вычисляется с наименьшей погрешностью. Из практики рекомендуется диаметр круга 5—6 мм. Двух напечатанных меток достаточно для определения положения листа материала на столе плоттера. Для того чтобы определить положение отпечатка на столе плоттера, требуется больше меток, по которым программа сможет рассчитать линейные и нелинейные погрешности и скорректировать раскрой. Количество точек определяется из опыта и зависит от сложности контура (или количества отпечатков на листе). При этом надо помнить, что слишком много меток не улучшат точность совпадения раскроя с отпечатком, но увеличат время считывания точек, поскольку камера последовательно переезжает от метки к метке. Для уверенного распознавания меток они должны быть расположены в свободном поле на расстоянии около 10 мм от основных изображений.
Видеокамера поставляет исходное изображение меток в программу, ее характеристики во многом определяют удобство и точность работы всей системы в целом. Чаще используются объективы типа «рыбий глаз», которые обеспечивают широкое поле захвата, что сокращает время поиска метки. Но в этом случае программа должна иметь качественный алгоритм компенсации «сферичности» изображения от такого объектива. Что же касается контрастности меток к фону, следует понимать, что цвета, контрастные для глаза, бывают малоразличимыми для чувствительных элементов камеры, если камера черно-белая. Поэтому цветная видеокамера предпочтительнее черно-белой. Камере приходится работать при различных условиях освещения в помещении, поэтому она, как правило, оснащается собственной подсветкой.
Типичная процедура работы с системой распознавания меток следующая:
1) лист кладется на стол плоттера;
2) камера подводится к первой метке вручную (с пульта оборудования или из программы);
3) после распознавания метки программа автоматически пытается найти вторую, полагая, что края листа параллельны соответствующим сторонам рабочей области плоттера и масштаб отпечатка равен масштабу электронного чертежа;
4) если программа не смогла по каким-либо причинам найти вторую метку, оператор помогает, подводя к ней камеру вручную;
5) после определения двух меток процесс продолжается автоматически, пока не будет обработана последняя точка.
Уже само наличие системы регистрации позволяет повысить производительность работы. При обработке первого листа можно отметить расположение одного из его углов, чтобы в дальнейшем листы укладывать примерно в то же место, что было у первого. Как правило, современные программы имеют опцию повтора, то есть оператор, положив следующий лист примерно в то же самое место на столе, должен нажать только кнопку продолжения; программа будет автоматически выполнять поиск меток по примеру первого листа. Опция повтора также позволяет за один прием раскраивать несколько небольших листов с одинаковым заданием, уложенных один к одному в рабочей зоне плоттера. Нужно будет только задать в программе расстояние между листами и их количество вдоль осей X и Y.
Опция повтора выполняется автоматически столько раз, сколько выводов было предварительно задано в программе.
Другая удобная опция системы регистрации — приводка по кромке, то есть в качестве меток используются края листа. Как правило, при печати лист позиционируется в принтере по упорам, в которые он и упирается двумя кромками. Упоры устанавливаются на столах разных принтеров примерно на одно и то же расстояние от угла листа. На плоттере в программе при приводке в расчет берутся те участки краев листа, которые расположены от угла на том же стандартном для принтеров расстоянии. Особенно удобна данная функция, когда запечатанный материал должен обрабатываться с обратной стороны. В данном случае приводка осуществляется по отпечатку, лист переворачивается и приводка повторяется по кромке. Программа автоматически пересчитывает данные для перевернутого изображения.
Следует отметить, что для раскроя обратной стороны предлагается и другое решение — использование камеры, установленной снизу. Такое устройство, как правило, применяется в конвейерных автоматических раскройных системах (например, на автоматах Esko Kongsberg). 
После подачи листа (вниз отпечатком) из стопы он проходит над щелью, где стоит камера, считывающая метки. После этого материал перемещается в рабочую зону. Преимущества такого решения, на мой взгляд, не так очевидны, как это кажется. Оно не универсально, в обычных плоттерах неприменимо. После считывания меток лист перемещается, а это источник возможной погрешности. И, как бы то ни было, в обоих случаях качество результата сильно зависит от качества материала и аккуратности оператора принтера и самого принтера.
Система регистрации также позволяет на конвейерных плоттерах раскраивать детали (или листы), длина которых больше длины рабочей зоны, то есть осуществлять раскрой «по кадрам». Метки приводки обеспечивают точное продолжение незаконченных резов после доподачи материала конвейерной системой. Для повышения качества стыка можно размещать две метки согласования у линии каждого стыка, чтобы они считывались как в первом, так и во втором кадрах.
В дополнение к традиционной классической системе регистрации начинают появляться альтернативные устройства.
Первой была попытка приспособить протекционную систему, применяемую в швейной промышленности для раскладки лекал на ткани. На мой взгляд, она не заслуживает интереса, разве что позволила производителям швейных раскройных систем выйти на графический рынок без дополнительных затрат на разработки.
Интересной является система, применяемая при раскрое тканей из рулона и не требующая меток. В месте подачи материала над столом устанавливается сканер — «полоса», который непрерывно считывает изображение (фактически всю верхнюю сторону полотна) во время движения материала. Специальная программа обрабатывает изображение и предлагает варианты векторных траекторий раскроя оператору на выбор. Точность этой системы приводки ниже традиционной, но для предварительно запечатанных тканей она, несомненно, имеет преимущества. Прежде всего траектория определяется непосредственно по отпечатку, именно по тому, как реально материал подан в зону раскроя. И по сути это будет существенно точнее, чем коррекция теоретического пути ножа по меткам. Такую систему использует немецкая фирма Bullmer (на фото milenin04.tif).
Последний вариант совсем недавно предложен фирмой Zund Systemtechnik AG: это использование фотоаппарата для фотографирования сразу всего листа со всеми напечатанными метками. Соответственно, это дает практически мгновенный результат нахождения всех меток без необходимости возить камеру от одной точки до другой. Стоит заметить, что эта технология далеко не нова: ее уже давно используют для раскроя шкур. Однако погрешность, которую дает фотографирование, вполне приемлема для определения контура кожи, но плохо подходит для графических работ. В данном случае точность падает согласно законам геометрической оптики, то есть чем выше фотоаппарат над столом, тем грубее результат. Швейцарским специалистам удалось практически устранить эти недостатки, условная погрешность их системы 0,5 мм против 0,1 мм от традиционной. 
Фотоаппарат над столом
Действительно, нет возможности измерить точную погрешность приводки, которая зависит от слишком многих факторов, включая такие, как, к примеру, аккуратность оператора. Поэтому, по моему мнению, эта система дает огромный выигрыш по скорости приводки, обеспечивая отличную точность. Характеристики швейцарской системы достигнуты за счет качественных (хоть и недешевых) фотоаппарата и объектива, разработки и реализации алгоритмов компенсации и расчета. Кроме этого, в данном случае потребуется дополнительная конструкция для монтажа фотокамеры над столом.
Виктор Миленин, специалист по режущим комплексам.
Количество просмотров: 980
