Techninis ir inžinerinis brėžinys ir projekto vizualizacija – istorija

Kaip per visą istoriją vystėsi techninis ir inžinerinis braižymas? Skerspjūvis nuo 2100 m.pr.Kr iki šių dienų.

2100 rpn - Pirmasis išsaugotas objekto vaizdas stačiakampėje projekcijoje, atsižvelgiant į atitinkamą mastelį. Piešinys pavaizduotas ant Gudėjos statulos (1klausyk)) inžinierius ir valdovas

Šumerų miestas-valstybė Lagašas, esantis šiuolaikinio Irako teritorijoje.

XNUMX amžiuje prieš Kristų – Markusas Vitruvius Pollio laikomas dizaino piešimo tėvu, t.y. Vitruvijus, romėnų architektas, konstruktorius

karines transporto priemones valdant Juliui Cezariui ir Oktavianui Augustui. Jis sukūrė vadinamąjį Vitruvijaus žmogų – nuogo žmogaus atvaizdą, įrašytą apskritime ir kvadrate (2), simbolizuojantis judesį (vėliau Leonardo da Vinci išplatino savąją šio piešinio versiją). Jis išgarsėjo kaip traktato „Apie dešimties knygų architektūrą“, kuris buvo parašytas 20–10 m. pr. Kr. ir buvo rastas tik 1415 m., Šv. vienuolyno bibliotekoje autorius. Gallene Šveicarijoje. Vitruvijus išsamiai aprašo ir graikų klasikinius ordinus, ir jų romėniškas variacijas. Aprašymai buvo papildyti atitinkamomis iliustracijomis – originalūs brėžiniai vis dėlto neišliko. Šiuolaikiniu laikotarpiu daugelis žinomų autorių kūrė šiam kūriniui iliustracijas, bandydami atkurti prarastus piešinius.

3. Vienas iš Guido da Vigevano piešinių

Viduramžiai – Projektuojant pastatus ir sodus, naudojami geometriniai principai - ad quadratum ir ad triangulum, t.y. brėžinys kvadrato ar trikampio požiūriu. Katedros statytojai darbo procese kuria eskizus ir brėžinius, tačiau be griežtų taisyklių ir standartizavimo. Rūmų chirurgo ir išradėjo Guido da Vigevano apgulties variklių brėžinių knyga, 1335 m.3) parodo šių ankstyvųjų brėžinių svarbą, kaip įrankį pritraukiant rėmėjus ir klientus, norinčius finansuoti statybos investicijas.

1230-1235 – Sukūrė albumą Villard de Honnecourt (4). Tai rankraštis, kuriame yra 33 tarpusavyje susegti 15–16 cm pločio ir 23–24 cm aukščio pergamento lakštai, iš abiejų pusių padengti rašikliu darytais piešiniais ir žymėmis, prieš tai nupieštais švino pagaliuku. Prie piešinių apie pastatus, architektūrinius elementus, skulptūras, žmones, gyvūnus ir įrenginius pateikiami aprašymai.

1335 – Guido da Vigevano dirba prie Texaurus Regis Francie – kūrinio, ginančio Pilypo VI paskelbtą kryžiaus žygį. Darbe yra daugybė karo mašinų ir transporto priemonių brėžinių, įskaitant šarvuotus vežimus, vėjo vežimėlius ir kitus išradingus apgulties įrenginius. Nors Pilypo kryžiaus žygis niekada neįvyko dėl karo su Anglija, da Vigevano karinis albumas yra ankstesnis už daugelį Leonardo da Vinci ir kitų šešioliktojo amžiaus išradėjų karinių pastatų ir juos numato.

4. Puslapis iš Villard de Honnecourt albumo.

1400-1600 – Pirmieji techniniai brėžiniai tam tikra prasme artimesni šiuolaikinėms idėjoms, Renesansas atnešė daug patobulinimų ir pokyčių ne tik statybos technikoje, bet ir projektuojant bei projektuojant.

XV a – Renesanso epochos techniniame piešinyje panaudotas dailininko Paolo Uccello iš naujo atradimas perspektyvoje. Filippo Brunelleschi savo paveiksluose pradėjo naudoti linijinę perspektyvą, kuri pirmą kartą suteikė jam ir jo pasekėjams galimybę realistiškai pavaizduoti architektūrines struktūras ir mechaninius įrenginius. Be to, Mariano di Jacopo, pavadinto Taccola, XNUMX amžiaus pradžios piešiniai rodo perspektyvos naudojimą norint tiksliai pavaizduoti išradimus ir mašinas. Taccola aiškiai naudojo piešimo taisykles ne kaip esamų struktūrų dokumentavimo priemonę, o kaip projektavimo metodą, naudojant vizualizaciją popieriuje. Jo metodai skyrėsi nuo ankstesnių Villardo de Honnecourt, Abbé von Landsberg ir Guido da Vigevano techninio piešimo pavyzdžių perspektyvos, apimties ir šešėlių panaudojimu. Taccola inicijuotus metodus naudojo ir išplėtojo vėlesni autoriai. 

XNUMX amžiaus pradžia – Pirmieji šiuolaikinių techninių brėžinių ypatybių, tokių kaip planiniai vaizdai, surinkimo brėžiniai ir detalūs pjūvių brėžiniai, pėdsakai yra iš Leonardo da Vinci eskizų knygelių, sukurtų pačioje XNUMX amžiaus pradžioje. Leonardo įkvėpimo sėmėsi iš ankstesnių autorių darbų, ypač Francesco di Giorgio Martini, architekto ir mašinų dizainerio. Projekcijų objektų tipai yra ir Leonhardo Albrechto Diurerio laikų vokiečių tapybos meistro darbuose. Daugelis da Vinci naudojamų metodų buvo naujoviški šiuolaikinių projektavimo principų ir techninio brėžinio požiūriu. Pavyzdžiui, jis vienas pirmųjų pasiūlė sukurti medinius objektų modelius kaip dizaino dalį. 

1543 – Formalaus piešimo technikos mokymo pradžia. Įkuriama Venecijos meno akademija del Disegno. tapytojai, skulptoriai ir architektai buvo mokomi taikyti standartines projektavimo technikas ir atkartoti raštus vaizde. Akademija taip pat turėjo didelę reikšmę kovojant su uždaromis mokymo sistemomis amatų dirbtuvėse, kurios dažniausiai priešinosi bendrų normų ir standartų naudojimui projektuojant brėžinius.

XVII a – Renesanso epochos techninius brėžinius pirmiausia veikė meniniai principai ir konvencijos, o ne techninės. Vėlesniais šimtmečiais ši padėtis pradėjo keistis. Gerardas Desarguesas rėmėsi ankstesnio tyrinėtojo Samuelio Maralois darbu, kad sukurtų projekcinės geometrijos sistemą, kuri buvo naudojama matematiškai vaizduoti objektus trimis matmenimis. Jo vardu pavadinta viena pirmųjų projekcinės geometrijos teoremų – Desargueso teorema. Kalbant apie euklido geometriją, jis pasakė, kad jei du trikampiai yra plokštumoje taip, kad trys tiesės, apibrėžtos atitinkamų jų viršūnių porų, sutampa, tada trys atitinkamų kraštinių porų (arba jų plėtinių) susikirtimo taškai. ) išlieka kolineriški.

1799 - XVIII amžiaus prancūzų matematiko Gaspardo Monge knyga „Aprašomoji geometrija“5), parengtas remiantis ankstesnėmis jo paskaitomis. Šis leidinys, laikomas pirmąja aprašomosios geometrijos ekspozicija ir demonstravimo formalizavimu techniniame brėžinyje, datuojamas šiuolaikinio techninio braižymo gimimu. Monge'as sukūrė geometrinį metodą, kad nustatytų tikrąją sukurtų formų susikirtimo plokštumų formą. Nors šis metodas sukuria vaizdus, ​​​​kurie paviršutiniškai yra identiški vaizdams, kuriuos Vitruvius propagavo nuo senų senovės, jo technika leidžia dizaineriams sukurti proporcingus vaizdus bet kokiu kampu ar kryptimi, atsižvelgiant į pagrindinį vaizdų rinkinį. Tačiau Monge buvo daugiau nei tik praktikuojantis matematikas. Jis dalyvavo kuriant visą techninio ir dizaino švietimo sistemą, kuri daugiausia rėmėsi jo principais. Piešimo profesijos raidą tuo metu palengvino ne tik Monge'o darbas, bet ir apskritai pramonės revoliucija, atsarginių dalių gamybos poreikis ir projektavimo procesų įvedimas į gamybą. Svarbus buvo ir ekonomiškumas – dėl projektinių brėžinių rinkinio daugeliu atvejų nereikėjo kurti darbinio objekto maketo. 

1822 Vieną iš populiarių techninio vaizdavimo metodų – aksonometrinį piešinį – įformino pastorius Williamas Farishas iš Kembridžo 1822 m. pradžioje savo darbe apie taikomuosius mokslus. Jis aprašė objektų demonstravimo trimatėje erdvėje techniką, savotišką lygiagrečią projekciją, kuri atvaizduoja erdvę plokštumoje, naudodama stačiakampę koordinačių sistemą. Ypatumas, išskiriantis aksonometriją nuo kitų lygiagrečios projekcijos tipų, yra noras išlaikyti realius projektuojamų objektų matmenis bent viena pasirinkta kryptimi. Kai kurios aksonometrijos rūšys taip pat leidžia išlaikyti kampų matmenis lygiagrečiai pasirinktai plokštumai. Farishas savo paskaitose dažnai naudojo modelius tam tikriems principams iliustruoti. Modelių surinkimui paaiškinti jis panaudojo izometrinės projekcijos techniką – trimatės erdvės atvaizdavimą plokštumoje, kuri yra viena iš lygiagrečios projekcijos rūšių. Nors bendra izometrijos samprata egzistavo ir anksčiau, būtent Farishas yra laikomas pirmuoju asmeniu, sukūrusiu izometrinio piešimo taisykles. 120 m. straipsnyje „Apie izometrinę perspektyvą“ jis rašė apie „tikslių techninių brėžinių poreikį be optinių iškraipymų“. Tai paskatino jį suformuluoti izometrijos principus. Izometrinis reiškia „vienodus matus“, nes ta pati skalė naudojama aukščiui, pločiui ir gyliui. Izometrinės projekcijos esmė – išlyginti kampus (XNUMX°) tarp kiekvienos ašių poros, kad kiekvienos ašies perspektyvinis sumažinimas būtų vienodas. Nuo XIX amžiaus vidurio izometrija tapo įprasta inžinierių priemone (6), o netrukus po to aksonometrija ir izometrija buvo įtrauktos į architektūros tyrimų programas Europoje ir JAV.

6. Techninis brėžinys izometriniu vaizdu

80-s – Naujausia naujovė, atnešusi techninius brėžinius į dabartinę formą, buvo išradimas juos kopijuoti įvairiais būdais – nuo ​​kopijavimo iki fotokopijavimo. Pirmasis populiarus reprodukcinis procesas, pristatytas devintajame dešimtmetyje, buvo cianotipas (7). Tai leido paskirstyti techninius brėžinius iki atskirų darbo vietų lygio. Darbuotojai buvo mokomi skaityti projektą ir turėjo griežtai laikytis matmenų ir leistinų nuokrypių. Tai savo ruožtu turėjo didžiulę įtaką masinės gamybos plėtrai, nes sumažino reikalavimus produkto atlikėjo profesionalumo lygiui ir patirčiai.

7. Techninio brėžinio kopija

1914 – 1914 amžiaus pradžioje spalvos buvo plačiai naudojamos techniniuose brėžiniuose. Tačiau iki 100 metų pramoninėse šalyse šios praktikos buvo atsisakyta beveik XNUMX proc. Spalvos techniniuose brėžiniuose turėjo skirtingas funkcijas – buvo naudojamos statybinėms medžiagoms atvaizduoti, jomis atskirti srautus ir judesius sistemoje, tiesiog dekoruoti jomis įrenginių atvaizdus. 

1963 – Ivanas Sutherlandas savo daktaro disertacijoje MIT kuria dizaino eskizų planšetę (8). Tai buvo pirmoji CAD (Compute Aided Design) programa, aprūpinta grafine sąsaja – jei taip galima pavadinti, nes viskas, ką ji padarė, buvo sukurti xy diagramas. Sketchpad pritaikytos organizacinės naujovės paskatino objektinio programavimo naudojimą šiuolaikinėse CAD ir CAE (Computer Aided Engineering) sistemose. 

8. Ivanas Sutherlandas pristato Sketchpad

60-s. – Didžiųjų kompanijų, tokių kaip Boeing, Ford, Citroën ir GM, inžinieriai kuria naujas CAD programas. Kompiuteriniai projektavimo metodai ir dizaino vizualizacija tampa būdu supaprastinti automobilių ir aviacijos projektus, o sparti naujų gamybos technologijų, daugiausia staklių su skaitmeniniu valdymu, plėtra nėra be reikšmės. Dėl didelio skaičiavimo galios trūkumo, palyginti su šiuolaikinėmis mašinomis, ankstyvam CAD projektavimui reikėjo daug finansinių ir inžinerinių galių.

9. Porteris Pierre'as Bezier su savo matematinėmis formulėmis

1968 – XNUMXD CAD/CAM (kompiuterinės gamybos) metodų išradimas priskiriamas prancūzų inžinieriaus Pierre'o Bézier'ui.9). Siekdamas palengvinti automobilių pramonei skirtų dalių ir įrankių projektavimą, jis sukūrė UNISURF sistemą, kuri vėliau tapo tolesnių kartų CAD programinės įrangos pagrindu.

1971 – Pasirodo ADAM, automatinis braižymas ir apdirbimas (ADAM). Tai buvo CAD įrankis, kurį sukūrė dr. Patrick J. Hanratty, kurio gamybos ir konsultavimo paslaugų (MCS) įmonė tiekia programinę įrangą didelėms įmonėms, tokioms kaip McDonnell Douglas ir Computervision.

80-s. – Pažanga kuriant kompiuterinius kietojo modelio įrankius. 1982 m. Johnas Walkeris įkūrė „Autodesk“, kurio pagrindinis produktas yra visame pasaulyje žinoma ir populiari 2D AutoCAD programa.

1987 – Išleistas Pro/ENGINEER, skelbiantis apie didesnį funkcinio modeliavimo metodų naudojimą ir funkcijų parametrų susiejimą. Šio kito dizaino etapo gamintoja buvo Amerikos įmonė PTC (Parametrinės technologijos korporacija). Pro/ENGINEER buvo sukurtas Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris ir Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC procesoriams, tačiau laikui bėgant gamintojas palaipsniui ribojo palaikomų platformų skaičių. Nuo 2011 m. vienintelės palaikomos platformos yra sistemos iš MS Windows šeimos.

10. Robotų projektavimas modernia CAD programa

1994 – Rinkoje pasirodo Autodesk AutoCAD R13, t.y. pirmoji gerai žinomos įmonės, dirbančios su trimačiais modeliais, programos versija (10). Tai nebuvo pirmoji programa, skirta 3D modeliavimui. Tokio tipo funkcijos buvo sukurtos septintojo dešimtmečio pradžioje, o 60 m. MAGI išleido „SynthaVision“ – pirmąją komerciškai prieinamą kietojo modelio programą. 1969 m. NURBS, matematinis 1989D modelių vaizdas, pirmą kartą pasirodė Silicon Graphics darbo stotyse. 3 m. CAS Berlin sukūrė interaktyvią NURBS modeliavimo programą asmeniniam kompiuteriui, pavadintą NöRBS.

2012 – Į rinką patenka „Autodesk 360“, debesies pagrindu sukurta projektavimo ir modeliavimo programinė įranga.