DPI, PPI, Hz - co z tymi parametrami?

Oprócz podstawowych parametrów pracy - moc i prędkość - dla procesów grawerowania i cięcia należy również odpowiednio ustawić parametry: rozdzielczości DPI, pulsowania, PPI i częstotliwości Hz. Te parametry mają znaczący wpływ na efekt wykonanej pracy, a w niektórych zadaniach zdecydowanie są najważniejsze.

Parametr DPI

Jest to skrót od angielskich słów Dots Per Inch, czyli kropki na cal. Jest to ilość punktów, plamek przypadających na odcinku 1 cala (2,54 cm). Jednostka stosowana jest do określenia rozdzielczości drukarek, ploterów, naświetlarek itp urządzeń. Pojęcie to jest bardzo rozpowszechnione i często stosowane także jako potoczny zamiennik określeń pokrewnych: ppi (pixels per inch - pikseli na cal), czyli jednostek rozdzielczości obrazów bitmapowych oraz spi (samples per inch - próbek na cal), czyli jednostek rozdzielczości skanerów.

Jednostka dpi opisuje stopień oddawania szczegółów kształtu obrazu w sterowanych komputerowo urządzeniach drukujących, naświetlających, a także wycinających, grawerujących itp. Określa gęstość punktów możliwych do uchwycenia szczegółów obrazu, który jest rozumiany jako układ plamek, których środki pozostają w stałych odległościach względem siebie, a ułożone są w rzędach i kolumnach. Rozdzielczość pozioma (w rzędach) jest rzeczywistą rozdzielczością urządzenia i jeśli nie podano inaczej, oznacza także rozdzielczość pionową.

Źródło "Wikipedia"

W naszym przypadku parametr DPI określa z jaką rozdzielczością zostanie wysłane zadanie do grawerowania, a dokładniej, na ile rzędów (linii poziomych) zostanie podzielony 1 cal wysyłanej grafiki do lasera. Wybór rozdzielczości grawerowania ustawia się w sterowniku drukarki.
Do dyspozycji jest 6 rozdzielczości (dpi): 125, 250, 333, 500, 600, 1000. Po wysłaniu zadania do JC, nie można już zmienić parametru rozdzielczości DPI tej grafiki, jak w przypadku pozostałych parametrów, które można edytować w JC przed wykonaniem grawerowania.

Jak słusznie zauważyła nasza czytelniczka, Pani Beata, parametr dpi dotyczy nie tylko procesu grawerowania, ale również ma wpływ na płynność łuków i okręgów. Starsze wersje sterownika JobControl ponieżej X, nie przetwarzały współrzędnych wektorów lecz dzieliły je tak jak bitmapę.
Problem został rozwiązany w wersji X przez opcję "zaawansowana geometria", dzięki której wektory są prawidłowo rozpoznawane i przetwarzane na współrzędne. Lecz aby otrzymać takie wektory, to program graficzny, z którego jest drukowana praca, musi posiadać możliwość drukowania krzywych jako współrzędne, w Corelu będzie to opcja "Wysyłaj krzywe Beziera i ścieżki do sterownika". Nie każdy program graficzny posiada taką możliwość.

Im wyższe dpi, tym drukowany obraz oddaje więcej szczegółów.

Poniekąd tak jest, ale niestety nie można dosłownie przełożyć tej definicji w przypadku grawerowania laserowego. Tutaj znaczenie ma jeszcze rodzaj zamontowanej soczewki (ogniskowa) i grawerowany materiał. Soczewki ze względu na różną ogniskową, mają też różnej średnicy "plamki". Może zdarzyć się tak, że wielkość plamki będzie zdecydowanie większa od plamki rozdzielczości, np. gdy będzie grawerowany obraz w rozdzielczości 1000 dpi za pomocą soczewki 2,5". Doprowadzi to zaniku szczegółów w wygrawerowanym obrazie. To tak jak by grubym markerem poprawić kontury ołówka. Ma to bardzo duże znaczenie w przypadku grawerowania zdjęć.

Rozdzielczość zadania należy również dostosować pod względem grawerowanego materiału. Materiały miękkie dające bardzo łatwo się grawerować np.: lipa, brzoza, filc, pianka są bardzo podatne na spalanie i grawerowany punkt ma większą średnicę niż plamka lasera. Zostaje nadmiernie wypalony materiał dookoła punktu, a punkty zaczynają nachodzi na siebie i zlewają się w całość, co powoduje pogorszenie ostrości grawerowanej grafiki i zatracenie szczegółów.
W przypadku materiałów twardych np.: aluminium anodowane, twarde gatunki drzewa itp, można grawerować na wysokich rozdzielczościach, oczywiście z odpowiednio dobraną mocą, aby nie spalić materiału. Aluminium anodowane wręcz idealnie nadaje się do grawerowania np. zdjęć na 1000 dpi, po uprzednim ich przygotowaniu. Bardzo dobrze odzwierciedla wszelkie drobne szczegóły.

Im wyższe dpi, tym więcej ciepła otrzymuje materiał.

Grawerując miękki materiał np. w rozdzielczości 500 dpi i 30% mocy otrzymamy zadowalający efekt. Grawerując ten sam materiał w rozdzielczości 1000 dpi i 30% mocy zostanie on zbyt mocno spalony. Dlaczego, przecież moc nie została zwiększona? Tak, moc nie została zwiększona, ale ilość linii do grawerowania zwiększyła się 2 razy. W związku z tym zagęszczone linie, nachodząc na siebie, spowodowały wzrost efektywny mocy grawerowania do 60%, pomimo ustawionej mocy lasera 30%. Została dostarczona dwukrotnie większa energia cieplna, na tym samym odcinku, co spowodowało zbyt głęboki i mocno spalony grawerunek.

Materiały, które bardzo wolno oddają skumulowaną temperaturę podczas grawerowania często stwarzają zagrożenie pożaru, dodatkowo jeśli nie ma nadmuchu na materiał, a moc jest ustawiona zdecydowanie za duża. Starajcie tak dobierać parametry, aby nigdy nie doprowadzić do powstania ognia. Nigdy nie odchodź od maszyny podczas jej pracy!

Parametr PPI

Jak wspomniałem na początku, skrót dpi stał się również zamiennikiem pokrewnego określenia ppi (pixels per inch - pikseli na cal). Parametry dpi i ppi określają prawie to samo - rozdzielczość. Jednakże jest różnica, ponieważ w przypadku grawerowania laserowego dpi określa rozdzielczość obrazu, a ppi rozdzielczość pojedynczej linii. PPI są to impulsy (strzały lasera) przypadające na długości 1 cala. Dokładniej, jest to ilość wyemitowanych impulsów, gęstość strzałów w jednostce długości potrzebnych do wygrawerowania ciągłej linii. Poniżej, schemat poglądowy układu ppi.

Ze schematu wynika, że im większy parametr ppi, tym odstępy pomiędzy pojedynczymi impulsami są mniejsze i następuje zagęszczenie impulsów, które zachodzą na siebie, tworząc jednolitą linię. W JC można ustawić parametr ppi w przedziale 500 - 1000 lub ustawić automatyczny i dotyczy on tylko grawerowania. Parametr ppi powinien być ustawiony większy lub równy parametrowi dpi. Opcja "Auto" automatycznie dostosuje ppi do rozdzielczości dpi. Minimalny parametr 500 ppi jest wystarczający do uzyskania grawerowanej jednolitej linii. Osobiście chciałbym, aby można było ten parametr jeszcze zaniżyć, np. do 10 ppi, dałoby to ciekawe efekty przy grawerowaniu. O ile dobrze pamiętam, to pierwsze wersje JC umożliwiały ustawienie tego parametru na 125 ppi.

Im wyższe ppi, tym więcej ciepła otrzymuje materiał.

Podobnie jak w przypadku dpi, ilość ma znaczenie. Im większe ppi, tym moc efektywna jest większa, tzn. grawerujemy głębiej i mocniej, więcej ciepła otrzymuje materiał. Trzeba uważać na zadaną moc, ponieważ zwiększenie ppi z 500 na 1000, również minimalnie zwiększy moc grawerowania.

Parametr Hz

Częstotliwość (Herc - Hz) – wielkość fizyczna określająca liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. W układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1 sekundy. Najczęściej rozważa się częstotliwość w ruchu obrotowym, częstotliwość drgań, napięcia, fali.

Źródło "Wikipedia"

W przypadku cięcia laserowego jest to parametr określający częstotliwość pulsowania, emitowania wiązki lasera. Podobnie jak parametr PPI, który dotyczy tego samego pulsowania, ale w jednostce długości, to parametr Hz dotyczy pulsowania w jednostce czasu, czyli w ciągu 1 sekundy. Jak pokazuje animacja powyżej, im wyższy parametr Hz, tym większa ilość impulsów występuje w ciągu jednej sekundy i następuje zagęszczenie fali.

Parametr Hz dotyczy tylko procesu cięcia. Ma on zdecydowany wpływ na jakość krawędzi po cięciu. Można to bardzo łatwo zaobserwować wycinając pleksi wylewaną na różnych częstotliwościach i sprawdzając chropowatość krawędzi. W JobControl można ustawić parametr Hz w przedziale 1000 - 60 000.  Jest to bardzo duży zakres pozwalający na precyzyjne dostrojenie częstotliwości do rodzaju ciętego materiału, np.: sklejka brzozowa 1000 - 3000, pleksi 20 000 - 50 000, laminat 10 000 - 30 000.

Im wyższe Hz, tym mniejsza energia impulsu.

Stosowanie bardzo wysokich częstotliwości umożliwia cięcie bez widocznych "ząbków", ale przyczynia się również do spadku efektywności cięcia.  Dzieje się tak ponieważ, charakterystyka generowania fali laserowej nie pozwala na emisję w pełni "naładowanej" wiązki w bardzo wysokich częstotliwościach. Dlatego cięcie w przedziale 40 000 - 60 000 Hz grubych materiałów nie jest wskazane.

Należy wziąć również pod uwagę prędkość cięcia, ponieważ jest ściśle powiązana z częstotliwością. Przyjmijmy, że mamy ustawioną prędkość cięcia 1 mm/s i częstotliwość 30 000 Hz, czyli na 1 mm długości cięcia w ciągu 1 sekundy przypadnie 30 000 impulsów. Załóżmy, że materiał jest gruby i nie został przecięty na wylot, a jedynie nacięty i niewiele brakuje do przebicia się. Można by w takim przypadku zwiększyć moc, co spowoduje zwiększenie energii cieplnej i zbyt obfite spalanie materiału lub powtórzyć cięcie 2 razy co znacznie pogorszy jakość krawędzi. Lecz wystarczy zmniejszyć częstotliwość Hz o połowę lub mniej, energia impulsu będzie już na tyle duża, że przepali materiał na wylot. Można też zmniejszyć prędkość, dając tym samym więcej czasu na przebicie laserem materiału.

Podsumowanie

Jak widzicie parametry dpi, ppi, Hz są bardzo ważne i mają duży wpływ na jakość obróbki materiału, czy to będzie grawerowanie czy cięcie. Ustawienie odpowiedniej rozdzielczości (dpi) do różnych zadań i materiałów zdecydowanie skraca czas obróbki, a efekt wykonanej pracy jest do przewidzenia i nie sprawi niespodzianek. Tak samo jeśli chodzi o cięcie. Należy wykonać parę testów cięcia na różnych parametrach i wybrać ten który jest optymalny pod względem jakości i prędkości cięcia. Bawcie się, testujcie różne ustawienia, na pewno odkryjecie nowe efekty Waszej pracy.