Projekta tehniskais un inženiertehniskais rasējums un vizualizācija - vēsture

Kā vēstures gaitā attīstījusies tehniskā un inženiertehniskā rasēšana? Šķērsgriezums no 2100.g.pmē līdz mūsdienām.

2100 rpn - Pirmais saglabātais objekta attēls taisnstūra projekcijā, ņemot vērā atbilstošo mērogu. Zīmējums ir attēlots uz Gudea statujas (1klausieties)) inženieris un valdnieks

Šumeru pilsētvalsts Lagaša, kas atrodas mūsdienu Irākas teritorijā.

XNUMX gadsimts pirms mūsu ēras – Markuss Vitruviuss Pollio tiek uzskatīts par dizaina zīmēšanas tēvu, t.i. Vitruvijs, romiešu arhitekts, konstruktors

militārie transportlīdzekļi Jūlija Cēzara un Oktaviāna Augusta valdīšanas laikā. Viņš radīja tā saukto Vitruvian Man - kaila cilvēka tēlu, kas ierakstīts aplī un kvadrātā (2), simbolizējot kustību (vēlāk Leonardo da Vinči izplatīja savu šī zīmējuma versiju). Viņš kļuva slavens kā autors traktātam Par desmit grāmatu arhitektūru, kas tika uzrakstīts laikā no 20. līdz 10. gadam pirms mūsu ēras un tika atrasts tikai 1415. gadā Sv. klostera bibliotēkā. Gallen Šveicē. Vitruvijs sīki apraksta gan grieķu klasiskos ordeņus, gan to romiešu variācijas. Apraksti tika papildināti ar atbilstošām ilustrācijām - oriģinālie zīmējumi tomēr nav saglabājušies. Mūsdienu periodā daudzi slaveni autori veidoja ilustrācijas šim darbam, cenšoties atjaunot zaudētos zīmējumus.

3. Viens no Gvido da Vigevano zīmējumiem

Viduslaiki – Projektējot ēkas un dārzus, tiek izmantoti ģeometriskie principi - ad quadratum un ad triangulum, t.i. zīmējums kvadrāta vai trīsstūra izteiksmē. Katedrāles celtnieki darba procesā veido skices un rasējumus, taču bez stingriem noteikumiem un standartizācijas. Galma ķirurga un izgudrotāja Gvido da Vigevano aplenkuma dzinēju zīmējumu grāmata, 1335.3) parāda šo agrīno rasējumu nozīmi kā sponsoru un klientu, kuri vēlas finansēt investīcijas būvniecībā, piesaistei.

1230-1235 – Izveidoja Viljara de Honkurta albumu (4). Šis ir rokraksts, kurā ir 33 kopā sastiprinātas 15–16 cm platas un 23–24 cm augstas pergamenta loksnes, kas no abām pusēm pārklātas ar ar pildspalvu veidotiem un ar svina nūju iepriekš uzzīmētiem zīmējumiem un atzīmēm. Zīmējumiem par ēkām, arhitektūras elementiem, skulptūrām, cilvēkiem, dzīvniekiem un ierīcēm pievienoti apraksti.

1335 – Gvido da Vigevano strādā pie Texaurus Regis Francie, gabala, kas aizstāv Filipa VI pasludināto krusta karu. Darbā ir iekļauti daudzi kara mašīnu un transportlīdzekļu zīmējumi, tostarp bruņu rati, vēja rati un citas ģeniālas aplenkuma ierīces. Lai gan Filipa krusta karš nekad nenotika kara ar Angliju dēļ, da Vigevano militārais albums ir pirms daudzām Leonardo da Vinči un citu sešpadsmitā gadsimta izgudrotāju militārajām ēkām un paredz tās.

4. Lapa no albuma Villara de Onnekura.

1400-1600 – Pirmie tehniskie rasējumi savā ziņā ir tuvāki mūsdienu idejām, renesanse ienesa daudzus uzlabojumus un izmaiņas ne tikai būvniecības tehnikā, bet arī projektu noformēšanā un prezentācijā.

XV gadsimts – Renesanses tehniskajā zīmējumā izmantots mākslinieka Paolo Učello perspektīvas jaunatklājums. Filippo Brunelleski savās gleznās sāka izmantot lineāro perspektīvu, kas viņam un viņa sekotājiem pirmo reizi deva iespēju reālistiski attēlot arhitektūras struktūras un mehāniskās ierīces. Turklāt Mariano di Jacopo, vārdā Taccola, XNUMX. gadsimta sākuma zīmējumi parāda perspektīvas izmantošanu, lai precīzi attēlotu izgudrojumus un mašīnas. Taccola skaidri izmantoja zīmēšanas noteikumus nevis kā līdzekli esošo struktūru dokumentēšanai, bet gan kā projektēšanas metodi, izmantojot vizualizāciju uz papīra. Viņa metodes atšķīrās no Viljara de Honkurta, Abbe fon Landsberga un Gvido da Vigevano iepriekšējiem tehniskās rasēšanas piemēriem, izmantojot perspektīvu, apjomu un ēnojumu. Taccola aizsāktās metodes ir izmantojuši un izstrādājuši vēlākie autori. 

XNUMX gadsimta sākums – Pirmās pēdas par mūsdienu tehnisko rasējumu iezīmēm, piemēram, plāna skatiem, montāžas rasējumiem un detalizētiem šķērsgriezuma rasējumiem, nāk no Leonardo da Vinči skiču burtnīcām, kas tapušas XNUMX. gadsimta pašā sākumā. Leonardo smēlies iedvesmu no agrāko autoru darbiem, jo ​​īpaši Frančesko di Džordžo Martini, arhitekta un mašīnu dizainera. Objektu tipi projekcijās sastopami arī Leonharda Albrehta Dīrera laika vācu glezniecības meistara darbos. Daudzas no da Vinči izmantotajām metodēm bija novatoriskas mūsdienu dizaina principu un tehnisko rasējumu ziņā. Piemēram, viņš bija viens no pirmajiem, kas ierosināja dizaina ietvaros izgatavot priekšmetu koka modeļus. 

1543 – Formālās apmācības uzsākšana zīmēšanas tehnikā. Tiek dibināta Venēcijas Mākslas akadēmija del Disegno. gleznotāji, tēlnieki un arhitekti tika mācīti pielietot standarta projektēšanas paņēmienus un reproducēt zīmējumus attēlā. Akadēmijai bija arī liela nozīme cīņā pret slēgtām apmācības sistēmām amatniecības darbnīcās, kas parasti iebilda pret vienotu normu un standartu izmantošanu dizaina rasēšanā.

XVII gadsimts – Renesanses tehniskos zīmējumus galvenokārt ietekmēja mākslinieciskie principi un konvencijas, nevis tehniskie. Turpmākajos gadsimtos šī situācija sāka mainīties. Džerards Desargs izmantoja agrākā pētnieka Samuela Maraloisa darbu, lai izstrādātu projektīvās ģeometrijas sistēmu, kas tika izmantota, lai matemātiski attēlotu objektus trīs dimensijās. Viņa vārdā ir nosaukta viena no pirmajām projektīvās ģeometrijas teorēmām, Desarga teorēma. Runājot par Eiklīda ģeometriju, viņš teica, ka, ja divi trijstūri atrodas uz plaknes tā, ka trīs taisnes, ko nosaka to virsotņu atbilstošie pāri, sakrīt, tad atbilstošo malu pāru (vai to paplašinājumu) trīs krustošanās punkti. ) paliek kolineāri.

1799 - XVIII gadsimta franču matemātiķa Gasparda Monža grāmata "Aprakstošā ģeometrija" (5), kas sagatavots, pamatojoties uz viņa iepriekšējām lekcijām. Šī publikācija, kas tiek uzskatīta par pirmo aprakstošās ģeometrijas ekspozīciju un attēlojuma formalizāciju tehniskajā rasējumā, ir datēta ar mūsdienu tehnisko rasējumu rašanos. Monge izstrādāja ģeometrisku pieeju, lai noteiktu ģenerēto formu krustošanās plakņu patieso formu. Lai gan šī pieeja rada attēlus, kas ir virspusēji identiski skatiem, kurus Vitruvius ir veicinājis kopš seniem laikiem, viņa tehnika ļauj dizaineriem izveidot proporcionālus skatus no jebkura leņķa vai virziena, ņemot vērā pamata skatu kopumu. Taču Monge bija vairāk nekā tikai praktizējoša matemātiķe. Viņš piedalījās visas tehniskās un dizaina izglītības sistēmas izveidē, kas lielā mērā balstījās uz viņa principiem. Zīmētāja profesijas attīstību tajā laikā veicināja ne tikai Monge darbs, bet arī industriālā revolūcija kopumā, nepieciešamība pēc rezerves daļu ražošanas un projektēšanas procesu ieviešana ražošanā. Svarīga bija arī ekonomija - dizaina rasējumu komplekts vairumā gadījumu padarīja lieku darba objekta izkārtojuma izbūvi. 

1822 Vienu no populārajām tehniskās attēlošanas metodēm, aksonometrisko zīmējumu, 1822. gadsimta sākumā savā darbā par lietišķajām zinātnēm formalizēja mācītājs Viljams Farišs no Kembridžas. Viņš aprakstīja paņēmienu objektu parādīšanai trīsdimensiju telpā, sava veida paralēlu projekciju, kas kartē telpu uz plakni, izmantojot taisnstūra koordinātu sistēmu. Iezīme, kas atšķir aksonometriju no citiem paralēlās projekcijas veidiem, ir vēlme saglabāt projicējamo objektu reālos izmērus vismaz vienā izvēlētajā virzienā. Daži aksonometrijas veidi ļauj arī saglabāt stūru izmērus paralēli atlasītajai plaknei. Farišs savās lekcijās bieži izmantoja modeļus, lai ilustrētu noteiktus principus. Lai izskaidrotu modeļu salikšanu, viņš izmantoja izometriskās projekcijas tehniku ​​- trīsdimensiju telpas kartēšanu uz plaknes, kas ir viens no paralēlās projekcijas veidiem. Lai gan vispārējais izometrijas jēdziens pastāvēja iepriekš, tieši Farišs tiek plaši atzīts par pirmo personu, kas noteica izometriskās zīmēšanas noteikumus. 120. gadā rakstā “Par izometrisko perspektīvu” viņš rakstīja par “vajadzību pēc precīziem tehniskiem rasējumiem bez optiskiem kropļojumiem”. Tas viņam lika formulēt izometrijas principus. Izometrisks nozīmē "vienādi mēri", jo augstumam, platumam un dziļumam tiek izmantota viena un tā pati skala. Izometriskās projekcijas būtība ir izlīdzināt leņķus (XNUMX°) starp katru asu pāri, lai katras ass perspektīvas samazinājums būtu vienāds. Kopš deviņpadsmitā gadsimta vidus izometrija ir kļuvusi par izplatītu inženieru rīku (6), un neilgi pēc tam aksonometrija un izometrija tika iekļautas arhitektūras pētniecības programmās Eiropā un ASV.

6. Tehniskais rasējums izometriskā skatā

80-s – Jaunākais jauninājums, kas tehniskos rasējumus ienesa to pašreizējā formā, bija izgudrojums tos kopēt dažādos veidos, sākot no fotokopēšanas līdz pat fotokopēšanai. Pirmais populārais reproduktīvais process, kas tika ieviests 80. gados, bija cianotips (7). Tas ļāva izplatīt tehniskos rasējumus līdz atsevišķu darbstaciju līmenim. Strādnieki tika apmācīti lasīt projektu, un viņiem bija stingri jāievēro izmēri un pielaides. Tas savukārt atstāja milzīgu ietekmi uz masveida ražošanas attīstību, jo samazināja prasības produkta izpildītāja profesionalitātes līmenim un pieredzei.

7. Tehniskā rasējuma kopija

1914 – 1914. gadsimta sākumā tehniskajos rasējumos plaši izmantoja krāsas. Tomēr līdz 100. gadam rūpnieciski attīstītajās valstīs šī prakse bija atteikusies gandrīz par XNUMX%. Krāsām tehniskajos rasējumos bija dažādas funkcijas – tās tika izmantotas būvmateriālu attēlošanai, tika izmantotas, lai atšķirtu plūsmas un kustības sistēmā un vienkārši dekorētu ar tām ierīču attēlus. 

1963 – Ivans Sazerlends savā doktora disertācijā MIT izstrādā Sketchpad dizainam (8). Tā bija pirmā CAD (Compute Aided Design) programma, kas aprīkota ar grafisko interfeisu - ja to tā var nosaukt, jo viss, ko tā darīja, bija xy diagrammu izveide. Sketchpad lietotās organizatoriskās inovācijas iezīmēja objektorientētās programmēšanas sākumu mūsdienu CAD un CAE (Computer Aided Engineering) sistēmās. 

8. Ivans Sazerlends iepazīstina ar Sketchpad

60. gadi. – Lielo uzņēmumu, piemēram, Boeing, Ford, Citroën un GM, inženieri izstrādā jaunas CAD programmas. Datorizētās projektēšanas metodes un dizaina vizualizācija kļūst par veidu, kā vienkāršot automobiļu un aviācijas projektus, un jaunu ražošanas tehnoloģiju, galvenokārt darbgaldu ar ciparu vadību, straujā attīstība nav bez nozīmes. Tā kā salīdzinājumā ar mūsdienu iekārtām bija ievērojams skaitļošanas jaudas trūkums, agrīnā CAD projektēšana prasīja daudz finanšu un inženierijas jaudas.

9. Porters Pjērs Bezjē ar savām matemātiskajām formulām

1968 – XNUMXD CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing) metožu izgudrojuma autors ir franču inženieris Pjērs Bezjē.9). Lai atvieglotu detaļu un instrumentu projektēšanu automobiļu rūpniecībai, viņš izstrādāja UNISURF sistēmu, kas vēlāk kļuva par darba pamatu nākamajām CAD programmatūras paaudzēm.

1971 – Parādās ADAM, Automated Drafting and Machining (ADAM). Tas bija CAD rīks, ko izstrādāja Dr. Patrick J. Hanratty, kura uzņēmums Manufacturing and Consulting Services (MCS) piegādā programmatūru lieliem uzņēmumiem, piemēram, McDonnell Douglas un Computervision.

80. gadi. – Panākumi cietvielu modelēšanai paredzētu datoru rīku izstrādē. 1982. gadā Džons Volkers nodibināja Autodesk, kura galvenais produkts ir pasaulē slavenā un populārā 2D AutoCAD programma.

1987 – Tiek izlaists Pro/ENGINEER, paziņojot par pastiprinātu funkcionālās modelēšanas paņēmienu izmantošanu un funkciju parametru saistīšanu. Šī nākamā dizaina pavērsiena ražotājs bija amerikāņu uzņēmums PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER tika izveidots operētājsistēmai Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris un Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC procesoriem, taču laika gaitā ražotājs pamazām ierobežojis atbalstīto platformu skaitu. Kopš 2011. gada vienīgās atbalstītās platformas ir sistēmas no MS Windows saimes.

10. Robotu projektēšana mūsdienīgā CAD programmā

1994 – Tirgū parādās Autodesk AutoCAD R13, t.i. plaši pazīstama uzņēmuma, kas strādā pie trīsdimensiju modeļiem, programmas pirmā versija (10). Tā nebija pirmā programma, kas paredzēta 3D modelēšanai. Šāda veida funkcijas tika izstrādātas 60. gadu sākumā, un 1969. gadā MAGI izlaida SynthaVision, pirmo komerciāli pieejamo cieto modelēšanas programmu. 1989. gadā Silicon Graphics darbstacijās pirmo reizi parādījās 3D modeļu matemātiskais attēlojums NURBS. 1993. gadā CAS Berlin izstrādāja interaktīvu NURBS simulācijas programmu personālajam datoram ar nosaukumu NöRBS.

2012 – Tirgū ienāk Autodesk 360, uz mākoņiem balstīta projektēšanas un modelēšanas programmatūra.