Технически и инженерни чертежи и визуализация на проекти - история

Как се е развивал технически и инженерен чертеж през цялата история? Напречно сечение от 2100 г. пр.н.е до наши дни.

2100 rpn - Първото запазено изображение на обекта в правоъгълна проекция, съобразено с подходящия мащаб. Рисунката е изобразена върху статуята на Гудеа (1слушай)) инженер и владетел

Шумерски град-държава Лагаш, разположен на територията на съвременен Ирак.

XNUMX век пр.н.е – Марк Витрувий Полион се смята за бащата на дизайнерската рисунка, т.е. Витрувий, римски архитект, конструктор

военни превозни средства по време на управлението на Юлий Цезар и Октавиан Август. Той създава така наречения Витрувиански човек - изображение на гол мъж, вписан в кръг и квадрат (2), символизиращо движението (по-късно Леонардо да Винчи разпространи своя собствена версия на тази рисунка). Той става известен като автор на трактата „За архитектурата на десетте книги“, който е написан между 20 и 10 г. пр. н. е. и е намерен едва през 1415 г. в библиотеката на манастира „Св. Гален в Швейцария. Витрувий описва подробно както гръцките класически ордени, така и техните римски вариации. Описанията бяха допълнени с подходящи илюстрации - оригиналните рисунки обаче не са запазени. В съвременния период много известни автори правят илюстрации за това произведение, опитвайки се да пресъздадат изгубените рисунки.

3. Една от рисунките на Гуидо да Виджевано

Средна възраст – При проектирането на сгради и градини се използват геометрични принципи – ad quadratum и ad triangulum, т.е. рисуване по отношение на квадрат или триъгълник. Строителите на катедралата в процеса на работа създават скици и чертежи, но без строги правила и стандартизация. Книга с чертежи на обсадни машини от придворния хирург и изобретател Гуидо да Виджевано, 1335 г.3) демонстрира значението на тези ранни чертежи като инструменти за привличане на спонсори и клиенти, желаещи да финансират строителни инвестиции.

1230-1235 – Създаден албум от Villard de Honnecourt (4). Това е ръкопис, съдържащ 33 листа пергамент, закрепени един към друг, широки 15–16 см и високи 23–24 см. Те са покрити от двете страни с рисунки и знаци, направени с химикал и предварително нарисувани с оловна пръчка. Рисунките за сгради, архитектурни елементи, скулптури, хора, животни и устройства са придружени от описания.

1335 – Гуидо да Виджевано работи върху Texaurus Regis Francie, произведение, защитаващо кръстоносния поход, обявен от Филип VI. Произведението съдържа множество рисунки на бойни машини и превозни средства, включително бронирани колесници, вятърни колички и други гениални обсадни съоръжения. Въпреки че кръстоносният поход на Филип никога не се е състоял поради войната с Англия, военният албум на да Виджевано предхожда и предшества много от военните сгради на Леонардо да Винчи и други изобретатели от шестнадесети век.

4. Страница от албума Villara de Onnekura.

1400-1600 - Първите технически чертежи са в известен смисъл по-близо до съвременните представи, Ренесансът носи много подобрения и промени не само в строителните техники, но и в дизайна и представянето на проектите.

XNUMX век – Преоткриването на перспективата от художника Паоло Учело е използвано в техническата рисунка на Ренесанса. Филипо Брунелески започва да използва линейна перспектива в своите картини, което за първи път дава възможност на него и неговите последователи да представят реалистично архитектурни структури и механични устройства. В допълнение, рисунки от началото на XNUMX век от Мариано ди Якопо, наречен Такола, показват използването на перспектива за точно изобразяване на изобретения и машини. Taccola изрично използва правилата за рисуване не като средство за документиране на съществуващи структури, а като метод за проектиране, използвайки визуализация на хартия. Неговите методи се различават от по-ранните примери за техническо рисуване от Villard de Honnecourt, Abé von Landsberg и Guido da Vigevano в използването на перспектива, обем и засенчване. Методите, инициирани от Taccola, са използвани и развити от по-късни автори.

В началото на XNUMX век – Първите следи от характеристиките на съвременните технически чертежи, като планови изгледи, монтажни чертежи и подробни чертежи в разрез, идват от скицниците на Леонардо да Винчи, направени в самото начало на XNUMX век. Леонардо черпи вдъхновение от работата на по-ранни автори, по-специално Франческо ди Джорджо Мартини, архитект и дизайнер на машини. Типове обекти в проекции присъстват и в творчеството на немския майстор на живописта от времето на Леонхард Албрехт Дюрер. Много от техниките, използвани от да Винчи, са иновативни по отношение на съвременните принципи на проектиране и технически чертежи. Например, той беше един от първите, който предложи да се правят дървени модели на предмети като част от дизайна.

1543 – Начало на формално обучение по техники на рисуване. Основана е Венецианската академия за изкуства del Disegno. художници, скулптори и архитекти бяха научени да прилагат стандартни техники за проектиране и да възпроизвеждат модели в изображение. Академията беше от голямо значение и в борбата срещу затворените системи на обучение в занаятчийските работилници, които обикновено се противопоставяха на използването на общи норми и стандарти в чертежа на дизайна.

XVII век – Техническите чертежи на Ренесанса са повлияни предимно от художествени принципи и конвенции, а не от технически. Тази ситуация започна да се променя през следващите векове. Жерар Дезарг черпи от работата на по-ранния изследовател Самуел Маралоа, за да разработи система от проективна геометрия, която се използва за математическо представяне на обекти в три измерения. Една от първите теореми на проективната геометрия, теоремата на Дезарг, е кръстена на него. От гледна точка на евклидовата геометрия той каза, че ако два триъгълника лежат на равнина по такъв начин, че трите линии, определени от съответните двойки на техните върхове, съвпадат, тогава трите точки на пресичане на съответните двойки страни (или техните продължения ) остават колинеарни.

1799 - Книгата "Дескриптивна геометрия" на френския математик от XVIII век Гаспар Монж (5), изготвен на базата на предишни негови лекции. Считана за първото изложение на описателната геометрия и формализирането на дисплея в техническото рисуване, тази публикация датира от раждането на съвременния технически чертеж. Монж разработи геометричен подход за определяне на истинската форма на пресечните равнини на генерираните форми. Докато този подход създава изображения, които са повърхностно идентични с възгледите, които Витрувий е насърчавал от древни времена, неговата техника позволява на дизайнерите да създават пропорционални изгледи от всякакъв ъгъл или посока, като се има предвид основен набор от изгледи. Но Монж беше нещо повече от практикуващ математик. Той участва в създаването на цялата система за техническо и дизайнерско образование, която до голяма степен се основава на неговите принципи. Развитието на рисуващата професия по това време е улеснено не само от работата на Монж, но и от индустриалната революция като цяло, необходимостта от производство на резервни части и въвеждането на процесите на проектиране в производството. Икономиката също беше важна - набор от проектни чертежи в повечето случаи направи ненужно изграждането на оформление на работещ обект.

1822 Един от популярните методи за техническо представяне, аксонометричният чертеж, е формализиран от пастор Уилям Фариш от Кеймбридж в началото на 1822 век в неговата работа върху приложните науки. Той описва техника за показване на обекти в триизмерно пространство, вид успоредна проекция, която картографира пространството върху равнина с помощта на правоъгълна координатна система. Характеристика, която отличава аксонометрията от другите видове паралелна проекция, е желанието да се поддържат реалните размери на проектираните обекти в поне една избрана посока. Някои видове аксонометрия също ви позволяват да запазите размерите на ъглите успоредни на избраната равнина. Фариш често използва модели, за да илюстрира определени принципи в своите лекции. За да обясни сглобяването на модели, той използва техниката на изометричната проекция – картографиране на триизмерно пространство върху равнина, което е един от видовете паралелна проекция. Въпреки че общата концепция за изометрията е съществувала и преди, Фариш е този, който е широко признат за първия човек, установил правилата на изометричното рисуване. В 120, в статията „За изометричната перспектива“, той пише за „необходимостта от точни технически чертежи, без оптични изкривявания“. Това го накара да формулира принципите на изометрията. Изометричен означава „равни мерки“, тъй като една и съща скала се използва за височина, ширина и дълбочина. Същността на изометричната проекция е да се изравнят ъглите (XNUMX°) между всяка двойка оси, така че перспективното намаляване на всяка ос да е еднакво. От средата на деветнадесети век изометрията се превърна в обичаен инструмент за инженерите (6), а малко след това аксонометрията и изометрията бяха включени в програмите за архитектурни изследвания в Европа и Съединените щати.

6. Технически чертеж в изометричен изглед

80-те години – Последната иновация, която доведе техническите чертежи до сегашния им вид, беше изобретяването на копирането им по различни начини, от фотокопиране до фотокопиране. Първият популярен репродуктивен процес, въведен през 80-те години, беше цианотипът (7). Това позволи разпространението на технически чертежи до нивото на отделните работни станции. Работниците бяха обучени да четат чертежа и трябваше стриктно да се придържат към размерите и допуските. Това от своя страна оказа огромно влияние върху развитието на масовото производство, тъй като намали изискванията за нивото на професионализъм и опит на производителя на продукта.

7. Копие на технически чертеж

1914 – В началото на 1914 век цветовете се използват широко в техническите чертежи. Въпреки това до 100-та година тази практика е била изоставена от почти XNUMX% в индустриализираните страни. Цветовете в техническите чертежи имаха различни функции - те бяха използвани за представяне на строителни материали, те бяха използвани за разграничаване на потоци и движения в система и просто за украсяване на изображения на устройства с тях.

1963 – Иван Съдърланд, в своята докторска дисертация в MIT, разработва Sketchpad за дизайн (8). Това беше първата CAD (Compute Aided Design) програма, оборудвана с графичен интерфейс - ако можете да го наречете така, защото всичко, което правеше, беше да създава xy диаграми. Организационните иновации, приложени в Sketchpad, поставят началото на използването на обектно-ориентирано програмиране в съвременните CAD и CAE (Computer Aided Engineering) системи.

8. Иван Съдърланд представя Sketchpad

60-те години. – Инженери от големи компании като Boeing, Ford, Citroën и GM разработват нови CAD програми. Компютърно-подпомаганите методи за проектиране и визуализацията на дизайна се превръщат в начин за опростяване на автомобилни и авиационни проекти, а бързото развитие на нови производствени технологии, главно на машинни инструменти с цифрово управление, не е без значение. Поради значителната липса на изчислителна мощност в сравнение с днешните машини, ранният CAD дизайн изискваше много финансова и инженерна мощност.

9. Портер Пиер Безие с неговите математически формули

1968 – Изобретяването на методите за XNUMXD CAD/CAM (компютърно подпомагано производство) се приписва на френския инженер Пиер Безие.9). За да улесни проектирането на части и инструменти за автомобилната индустрия, той разработи системата UNISURF, която по-късно се превърна в работна основа за следващите поколения CAD софтуер.

1971 – Появява се ADAM, Автоматизирано чертане и машинна обработка (ADAM). Това беше CAD инструмент, разработен от Dr. Patrick J. Hanratty, чиято компания за производствени и консултантски услуги (MCS) доставя софтуер на големи компании като McDonnell Douglas и Computervision.

80-те години. – Напредък в разработването на компютърни средства за солидно моделиране. През 1982 г. Джон Уокър основава Autodesk, чийто основен продукт е световно известната и популярна програма 2D AutoCAD.

1987 – Пуснат е Pro/ENGINEER, който обявява увеличеното използване на техники за функционално моделиране и обвързване на функционални параметри. Производителят на този следващ крайъгълен камък в дизайна беше американската компания PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER е създаден за процесори Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris и Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC, но с течение на времето производителят постепенно ограничава броя на поддържаните платформи. От 2011 г. единствените поддържани платформи са системи от семейството на MS Windows.

10. Проектиране на роботи в съвременна CAD програма

1994 – Появява се на пазара Autodesk AutoCAD R13, т.е. първата версия на програмата на известна компания, работеща върху триизмерни модели (10). Това не беше първата програма, предназначена за 3D моделиране. Функциите от този тип са разработени в началото на 60-те години, а през 1969 г. MAGI пусна SynthaVision, първата комерсиално налична програма за моделиране на твърдо тяло. През 1989 г. NURBS, математическо представяне на 3D модели, се появява за първи път на работните станции на Silicon Graphics. През 1993 г. CAS Berlin разработи интерактивна програма за симулация NURBS за компютър, наречена NöRBS.

2012 – Autodesk 360, облачен софтуер за проектиране и моделиране, навлиза на пазара.