Rysunek techniczny i inżynierski oraz wizualizacja projektu - historia

Jak rozwijał się rysunek techniczny i inżynierski na przestrzeni dziejów? Przekrój od 2100 pne po dziś dzień.

2100 zł - Pierwszy zachowany obraz obiektu w rzucie prostokątnym z uwzględnieniem odpowiedniej skali. Rysunek jest przedstawiony na posągu Gudei (1słuchaj)) inżynier i władca

Sumeryjskie miasto-państwo Lagasz, położone na terytorium współczesnego Iraku.

XNUMX wiek pne – Marek Witruwiusz Pollio uważany jest za ojca rysunku projektowego, tj. Witruwiusz, rzymski architekt, budowniczy

pojazdy wojskowe za panowania Juliusza Cezara i Oktawiana Augusta. Stworzył tzw. Człowieka Witruwiańskiego – wizerunek nagiego mężczyzny wpisanego w okrąg i kwadrat (2), symbolizującej ruch (później Leonardo da Vinci rozpowszechniał własną wersję tego rysunku). Zasłynął jako autor traktatu O architekturze dziesięciu ksiąg, który powstał między 20 a 10 rokiem pne i został znaleziony dopiero w 1415 roku w bibliotece klasztoru św. Gallen w Szwajcarii. Witruwiusz szczegółowo opisuje zarówno greckie porządki klasyczne, jak i ich rzymskie odmiany. Opisy uzupełniono odpowiednimi ilustracjami – oryginalne rysunki nie zachowały się jednak. W okresie nowożytnym wielu znanych autorów wykonało ilustracje do tego dzieła, próbując odtworzyć zaginione rysunki.

3. Jeden z rysunków Guido da Vigevano

Średniowiecze – Przy projektowaniu budynków i ogrodów stosuje się zasady geometryczne – ad quadratum i ad triangulum, czyli rysowanie w formie kwadratu lub trójkąta. Budowniczowie katedry w trakcie pracy tworzą szkice i rysunki, ale bez ścisłych zasad i standaryzacji. Księga rysunków machin oblężniczych autorstwa nadwornego chirurga i wynalazcy Guido da Vigevano, 13353) pokazuje znaczenie tych wczesnych rysunków jako narzędzi przyciągania sponsorów i klientów pragnących sfinansować inwestycje budowlane.

1230-1235 – Stworzył album Villarda de Honnecourta (4). Jest to rękopis zawierający 33 spięte ze sobą arkusze pergaminu o szerokości 15–16 cm i wysokości 23–24 cm, pokryte z obu stron rysunkami i znakami wykonanymi długopisem i uprzednio narysowanymi ołowianym patyczkiem. Rysunkom o budynkach, elementach architektonicznych, rzeźbach, ludziach, zwierzętach i urządzeniach towarzyszą opisy.

1335 – Guido da Vigevano pracuje nad Texaurus Regis Francie, utworem broniącym krucjaty ogłoszonej przez Filipa VI. Praca zawiera liczne rysunki machin wojennych i pojazdów, w tym opancerzonych rydwanów, wozów wiatrowych i innych pomysłowych urządzeń oblężniczych. Chociaż krucjata Filipa nigdy nie miała miejsca z powodu wojny z Anglią, album wojskowy da Vigevano poprzedza i wyprzedza wiele budynków wojskowych Leonarda da Vinci i innych szesnastowiecznych wynalazców.

4. Strona z albumu Villara de Onnekura.

1400-1600 - Pierwsze rysunki techniczne są w pewnym sensie bliższe myślom współczesnym, renesans przyniósł wiele ulepszeń i zmian nie tylko w technice budowlanej, ale także w projektowaniu i przedstawianiu projektów.

XV wiek – Ponowne odkrycie perspektywy przez artystę Paolo Uccello zostało wykorzystane w rysunku technicznym renesansu. Filippo Brunelleschi zaczął stosować w swoich obrazach perspektywę liniową, co po raz pierwszy dało jemu i jego naśladowcom możliwość realistycznego przedstawiania struktur architektonicznych i urządzeń mechanicznych. Ponadto rysunki z początków XV wieku autorstwa Mariano di Jacopo, zwanego Taccola, pokazują użycie perspektywy do dokładnego zobrazowania wynalazków i maszyn. Taccola wyraźnie zastosował reguły rysunkowe nie jako sposób dokumentowania istniejących konstrukcji, ale jako metodę projektowania wykorzystującą wizualizację na papierze. Jego metody różniły się od wcześniejszych przykładów rysunku technicznego Villarda de Honnecourta, Abbé von Landsberga i Guido da Vigevano w wykorzystaniu perspektywy, objętości i cieniowania. Metody zapoczątkowane przez Taccolę były wykorzystywane i rozwijane przez późniejszych autorów. 

Początek XVI wieku – Pierwsze ślady cech nowożytnych rysunków technicznych, takich jak rzuty, rysunki złożeniowe i szczegółowe rysunki przekrojowe, pochodzą ze szkicowników Leonarda da Vinci wykonanych na samym początku XIX wieku. Leonardo czerpał inspirację z prac wcześniejszych autorów, w szczególności Francesco di Giorgio Martini, architekta i projektanta maszyn. Rodzaje obiektów w rzutach obecne są także w twórczości niemieckiego mistrza malarstwa z czasów Leonharda Albrechta Dürera. Wiele technik stosowanych przez da Vinci było nowatorskich pod względem nowoczesnych zasad projektowania i rysunku technicznego. Na przykład jako jeden z pierwszych zaproponował wykonanie w ramach projektu drewnianych modeli przedmiotów. 

1543 – Rozpoczęcie formalnego szkolenia w zakresie technik rysunkowych. Powstaje Wenecka Akademia Sztuki del Disegno. malarzy, rzeźbiarzy i architektów uczono stosowania standardowych technik projektowania i odtwarzania wzorów na obrazie. Akademia miała też duże znaczenie w walce z zamkniętymi systemami kształcenia w warsztatach rzemieślniczych, które zazwyczaj sprzeciwiały się stosowaniu utartych norm i standardów w rysunku projektowym.

XVII wiek – Na rysunki techniczne renesansu wpływ miały przede wszystkim zasady i konwencje artystyczne, a nie techniczne. Sytuacja ta zaczęła się zmieniać w kolejnych stuleciach. Gerard Desargues wykorzystał prace wcześniejszego badacza Samuela Maralois, aby opracować system geometrii rzutowej, który był używany do matematycznego przedstawiania obiektów w trzech wymiarach. Jego imieniem nazwano jedno z pierwszych twierdzeń geometrii rzutowej, twierdzenie Desarguesa. Jeśli chodzi o geometrię euklidesową, powiedział, że jeśli dwa trójkąty leżą na płaszczyźnie w taki sposób, że trzy proste wyznaczone przez odpowiednie pary ich wierzchołków pokrywają się, to trzy punkty przecięcia odpowiednich par boków (lub ich przedłużeń ) pozostają współliniowe.

1799 - Książka „Geometria wykreślna” francuskiego matematyka z XVIII wieku Gasparda Monge (5), przygotowanych na podstawie jego wcześniejszych wykładów. Jako pierwsza ekspozycja geometrii wykreślnej i sformalizowania prezentacji w rysunku technicznym, publikacja ta sięga narodzin nowoczesnego rysunku technicznego. Monge opracował podejście geometryczne w celu określenia prawdziwego kształtu płaszczyzn przecięcia wygenerowanych kształtów. Podczas gdy takie podejście tworzy obrazy, które są pozornie identyczne z widokami, które Witruwiusz promował od czasów starożytnych, jego technika pozwala projektantom tworzyć proporcjonalne widoki z dowolnego kąta i kierunku, biorąc pod uwagę podstawowy zestaw widoków. Ale Monge był kimś więcej niż tylko praktykującym matematykiem. Uczestniczył w tworzeniu całego systemu edukacji technicznej i projektowej, który w dużej mierze opierał się na jego zasadach. Rozwój zawodu rysownika w tym czasie ułatwiła nie tylko praca Monge, ale także rewolucja przemysłowa w ogóle, potrzeba produkcji części zamiennych i wprowadzenie do produkcji procesów projektowych. Istotna była też ekonomia – zestaw rysunków projektowych w większości przypadków sprawiał, że nie trzeba było budować makiety działającego obiektu. 

1822 Jedna z popularnych metod reprezentacji technicznej, rysunek aksonometryczny, została sformalizowana przez pastora Williama Farisha z Cambridge na początku 1822 roku w swojej pracy z zakresu nauk stosowanych. Opisał technikę pokazywania obiektów w przestrzeni trójwymiarowej, rodzaj rzutu równoległego, który odwzorowuje przestrzeń na płaszczyźnie za pomocą prostokątnego układu współrzędnych. Cechą wyróżniającą aksonometrię spośród innych typów rzutowania równoległego jest chęć zachowania rzeczywistych wymiarów rzutowanych obiektów w co najmniej jednym wybranym kierunku. Niektóre rodzaje aksonometrii pozwalają również zachować wymiary narożników równolegle do wybranej płaszczyzny. Farish często używał modeli do zilustrowania pewnych zasad w swoich wykładach. Do wyjaśnienia montażu modeli wykorzystał technikę rzutowania izometrycznego - odwzorowywania przestrzeni trójwymiarowej na płaszczyznę, która jest jednym z rodzajów rzutowania równoległego. Chociaż ogólna koncepcja izometrii istniała wcześniej, to Farish jest powszechnie uznawany za pierwszą osobę, która ustaliła zasady rysowania izometrycznego. W 120 w artykule „O perspektywie izometrycznej” pisał o „potrzebie dokładnych rysunków technicznych, wolnych od zniekształceń optycznych”. To doprowadziło go do sformułowania zasad izometrii. Izometryczny oznacza „równe miary”, ponieważ ta sama skala jest używana do wysokości, szerokości i głębokości. Istotą rzutu izometrycznego jest wyrównanie kątów (XNUMX°) między każdą parą osi, tak aby redukcja perspektywy każdej osi była taka sama. Od połowy XIX wieku izometria stała się powszechnym narzędziem inżynierów (6), a wkrótce potem aksonometria i izometria zostały włączone do programów badań architektonicznych w Europie i Stanach Zjednoczonych.

6. Rysunek techniczny w rzucie izometrycznym

80-s – Najnowszą innowacją, która doprowadziła rysunki techniczne do obecnej postaci, było wynalezienie kopiowania ich na różne sposoby, od fotokopii po kserokopię. Pierwszym popularnym procesem reprodukcyjnym, wprowadzonym w latach 80., była cyjanotypia (7). Umożliwiło to dystrybucję rysunków technicznych do poziomu poszczególnych stanowisk roboczych. Pracownicy zostali przeszkoleni w zakresie czytania planu i musieli ściśle przestrzegać wymiarów i tolerancji. To z kolei miało ogromny wpływ na rozwój produkcji masowej, gdyż obniżyło wymagania co do poziomu profesjonalizmu i doświadczenia wykonawcy produktu.

7. Kopia rysunku technicznego

1914 – Na początku XIV wieku kolory były szeroko stosowane w rysunkach technicznych. Jednak do roku 1914 praktyka ta została porzucona przez prawie 100% w krajach uprzemysłowionych. Kolory na rysunkach technicznych pełniły różne funkcje – służyły do ​​przedstawiania materiałów budowlanych, służyły do ​​rozróżniania przepływów i ruchów w systemie, po prostu do ozdabiania nimi obrazów urządzeń. 

1963 – Ivan Sutherland w swojej pracy doktorskiej na MIT opracowuje Sketchpad do projektowania (8). Był to pierwszy program CAD (Compute Aided Design) wyposażony w interfejs graficzny - jeśli można tak to nazwać, bo tylko tworzył diagramy xy. Innowacje organizacyjne zastosowane w Sketchpadzie zapoczątkowały zastosowanie programowania obiektowego w nowoczesnych systemach CAD i CAE (Computer Aided Engineering). 

8. Ivan Sutherland przedstawia Sketchpad

60. – Inżynierowie z największych firm, takich jak Boeing, Ford, Citroën i GM opracowują nowe programy CAD. Komputerowe metody projektowania i wizualizacja projektów stają się sposobem na uproszczenie projektów motoryzacyjnych i lotniczych, a nie bez znaczenia jest szybki rozwój nowych technologii wytwarzania, głównie obrabiarek sterowanych numerycznie. Ze względu na znaczny brak mocy obliczeniowej w porównaniu z dzisiejszymi maszynami, wczesne projektowanie CAD wymagało dużych nakładów finansowych i inżynieryjnych.

9. Porter Pierre Bezier ze swoimi wzorami matematycznymi

1968 – Wynalezienie metod XNUMXD CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing) przypisuje się francuskiemu inżynierowi Pierre'owi Bézierowi.9). Aby ułatwić projektowanie części i narzędzi dla przemysłu motoryzacyjnego, opracował system UNISURF, który później stał się podstawą roboczą dla kolejnych generacji oprogramowania CAD.

1971 – Pojawia się ADAM, Automatyczne rysowanie i obróbka (ADAM). Było to narzędzie CAD opracowane przez dr. Patrick J. Hanratty, którego firma Manufacturing and Consulting Services (MCS) dostarcza oprogramowanie dużym firmom, takim jak McDonnell Douglas i Computervision.

80. – Postęp w rozwoju narzędzi komputerowych do modelowania bryłowego. W 1982 roku John Walker założył firmę Autodesk, której głównym produktem jest znany na całym świecie i popularny program 2D ​​AutoCAD.

1987 – Wydano Pro/ENGINEER, ogłaszając zwiększone wykorzystanie technik modelowania funkcjonalnego i wiązania parametrów funkcji. Producentem tego kolejnego kamienia milowego w konstrukcji była amerykańska firma PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER powstał z myślą o procesorach Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris oraz Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC, jednak z czasem producent stopniowo ograniczał liczbę obsługiwanych platform. Od 2011 roku jedynymi obsługiwanymi platformami są systemy z rodziny MS Windows.

10. Projektowanie robotów w nowoczesnym programie CAD

1994 – na rynku pojawia się Autodesk AutoCAD R13, tj. pierwsza wersja programu znanej firmy pracującej na trójwymiarowych modelach (10). Nie był to pierwszy program przeznaczony do modelowania 3D. Funkcje tego typu zostały opracowane na początku lat 60., aw 1969 MAGI wypuściło SynthaVision, pierwszy dostępny na rynku program do modelowania brył. W 1989 roku NURBS, matematyczna reprezentacja modeli 3D, po raz pierwszy pojawiła się na stacjach roboczych Silicon Graphics. W 1993 roku firma CAS Berlin opracowała interaktywny program symulacyjny NURBS dla komputerów PC o nazwie NöRBS.

2012 – Autodesk 360, oparte na chmurze oprogramowanie do projektowania i modelowania, wchodzi na rynek.