Tehniline ja insenerijoonis ning projekti visualiseerimine - ajalugu

Kuidas on tehniline ja insenerijoonimine läbi ajaloo arenenud? Ristlõige aastast 2100 eKr tänapäevani.

2100 rpn - Objekti esimene säilinud kujutis ristkülikukujulises projektsioonis, võttes arvesse sobivat mõõtkava. Joonis on kujutatud Gudea kujul (1kuulake)) insener ja valitseja

Sumeri linnriik Lagash, mis asub tänapäevase Iraagi territooriumil.

XNUMX sajand eKr – Marcus Vitruvius Polliot peetakse disainjoonistamise isaks, s.o. Vitruvius, Rooma arhitekt, ehitaja

sõjaväeautod Julius Caesari ja Octavian Augustuse valitsusajal. Ta lõi nn Vitruviuse mehe - alasti mehe kujutise, mis oli kirjutatud ringi ja ruutu (2), mis sümboliseerib liikumist (hiljem levitas Leonardo da Vinci sellest joonisest oma versiooni). Ta sai kuulsaks kui 20–10 eKr kirjutatud traktaadi „Kümne raamatu arhitektuur” autor, mis leiti alles 1415. aastal Püha Kloostri raamatukogust. Gallen Šveitsis. Vitruvius kirjeldab üksikasjalikult nii Kreeka klassikalisi ordu kui ka nende roomaaegseid variatsioone. Kirjeldustele lisati vastavad illustratsioonid – originaaljooniseid pole aga säilinud. Tänapäeval tegid paljud kuulsad autorid sellele teosele illustratsioone, püüdes taastada kadunud jooniseid.

3. Üks Guido da Vigevano joonistustest

Keskaeg – Hoonete ja aedade projekteerimisel kasutatakse geomeetrilisi põhimõtteid - ad quadratum ja ad triangulum, s.o. joonistamine ruudu või kolmnurga kujul. Katedraali ehitajad loovad töö käigus eskiise ja jooniseid, kuid ilma rangete reeglite ja standardimiseta. Õukonnakirurgi ja leiutaja Guido da Vigevano piiramismootorite jooniste raamat, 13353) näitab nende varajaste jooniste tähtsust sponsorite ja ehitusinvesteeringuid rahastada soovivate klientide meelitamiseks.

1230-1235 – lõi albumi Villard de Honnecourt (4). Tegemist on käsikirjaga, mis sisaldab 33 üksteise külge kinnitatud pärgamendilehte laiusega 15–16 cm ja kõrgusega 23–24 cm, mis on mõlemalt poolt kaetud pliiatsiga tehtud ja eelnevalt pliipulgaga joonistatud jooniste ja märkidega. Hoonete, arhitektuuriliste elementide, skulptuuride, inimeste, loomade ja seadmete joonistele on lisatud kirjeldused.

1335 – Guido da Vigevano töötab Texaurus Regis Francie kallal, mis kaitseb Philip VI väljakuulutatud ristisõda. Teos sisaldab arvukalt jooniseid sõjamasinatest ja -sõidukitest, sealhulgas soomusvankritest, tuulekärudest ja muudest geniaalsetest piiramisseadmetest. Kuigi Philipi ristisõda Inglismaaga peetud sõja tõttu kunagi ei toimunud, on da Vigevano sõjaline album enne ja näeb ette paljusid Leonardo da Vinci ja teiste XNUMX. sajandi leiutajate sõjaväehooneid.

4. Lehekülg Villard de Honnecourti albumist.

1400-1600 - Esimesed tehnilised joonised on teatud mõttes lähedasemad kaasaegsetele ideedele, renessanss tõi kaasa palju parandusi ja muudatusi mitte ainult ehitustehnikas, vaid ka projektide kujundamises ja esitlemises.

XV sajand – Renessansiajastu tehnilises joonistuses kasutati kunstnik Paolo Uccello perspektiivi taasavastamist. Filippo Brunelleschi hakkas oma maalides kasutama lineaarset perspektiivi, mis andis talle ja tema järgijatele esmakordselt võimaluse kujutada realistlikult arhitektuurseid struktuure ja mehaanilisi seadmeid. Lisaks näitavad Mariano di Jacopo, nimega Taccola, XNUMX. sajandi algusest pärit joonised perspektiivi kasutamist leiutiste ja masinate täpseks kujutamiseks. Taccola kasutas selgesõnaliselt joonistamisreegleid mitte olemasolevate struktuuride dokumenteerimise vahendina, vaid paberil visualiseerimist kasutava disainimeetodina. Tema meetodid erinesid varasematest Villard de Honnecourti, Abbé von Landsbergi ja Guido da Vigevano tehnilise joonistamise näidetest perspektiivi, helitugevuse ja varjutamise poolest. Taccola algatatud meetodeid on kasutanud ja välja töötanud hilisemad autorid. 

XNUMX. sajandi algus – Esimesed jäljed kaasaegsete tehniliste jooniste omadustest, nagu plaanivaated, koostejoonised ja üksikasjalikud lõikejoonised, pärinevad Leonardo da Vinci XNUMX. sajandi alguses tehtud visanditest. Leonardo ammutas inspiratsiooni varasemate autorite, eelkõige arhitekti ja masinadisaineri Francesco di Giorgio Martini töödest. Projektsioonides objektide tüübid on olemas ka Leonhard Albrecht Düreri aegse saksa maalimeistri töödes. Paljud da Vinci kasutatud tehnikad olid kaasaegsete disainipõhimõtete ja tehnilise joonise poolest uuenduslikud. Näiteks oli ta üks esimesi, kes soovitas kujunduse raames teha puidust esemetest makette. 

1543 – Joonistustehnikate formaalse koolituse alustamine. Asutatakse Veneetsia Kunstiakadeemia del Disegno. maalijaid, skulptoreid ja arhitekte õpetati rakendama standardseid kujundusvõtteid ja reprodutseerima kujutisel mustreid. Akadeemial oli suur tähtsus ka võitluses suletud väljaõppesüsteemide vastu käsitöökodades, mis tavaliselt olid vastu ühiste normide ja standardite kasutamisele projekteerimisel.

XNUMX. sajand – Renessansiaegseid tehnilisi jooniseid mõjutasid eelkõige kunstilised põhimõtted ja kokkulepped, mitte tehnilised. See olukord hakkas järgnevate sajandite jooksul muutuma. Gerard Desargues tugines varasema teadlase Samuel Maraloisi tööle, et töötada välja projektiivse geomeetria süsteem, mida kasutati objektide matemaatiliseks esitamiseks kolmemõõtmeliselt. Tema järgi on nimetatud projektiivse geomeetria üks esimesi teoreeme, Desarguesi teoreem. Eukleidilise geomeetria osas ütles ta, et kui kaks kolmnurka asetsevad tasapinnal nii, et nende vastavate tippude paaridega määratud kolm sirget langevad kokku, siis vastavate külgede paaride (või nende pikenduste) kolm lõikepunkti ) jäävad kollineaarseks.

1799 - XVIII sajandi prantsuse matemaatiku Gaspard Monge'i raamat "Kirjeldav geomeetria"5), mis on koostatud tema varasemate loengute põhjal. See väljaanne, mida peetakse esimeseks kirjeldava geomeetria ja kuvamise vormistamise tehnilises joonestuses ekspositsiooniks, pärineb kaasaegse tehnilise joonestamise sünnist. Monge töötas välja geomeetrilise lähenemisviisi genereeritud kujundite ristumistasandite tegeliku kuju määramiseks. Kuigi see lähenemine loob kujutisi, mis on pealiskaudselt identsed vaadetega, mida Vitruvius on iidsetest aegadest propageerinud, võimaldab tema tehnika disaineritel luua proportsionaalseid vaateid mis tahes nurgast või suunast, arvestades põhivaadete kogumit. Kuid Monge oli midagi enamat kui lihtsalt praktiseeriv matemaatik. Ta osales kogu tehnika- ja disainihariduse süsteemi loomisel, mis suuresti lähtus tema põhimõtetest. Joonistaja elukutse kujunemist sel ajal ei soodustanud mitte ainult Monge'i töö, vaid ka tööstusrevolutsioon üldiselt, vajadus varuosade valmistamise järele ja projekteerimisprotsesside juurutamine tootmisse. Oluline oli ka ökonoomsus - projekteerimisjooniste komplekt muutis enamikul juhtudel töötava objekti paigutuse ehitamise tarbetuks. 

1822 Ühe populaarseima tehnilise esitusmeetodi, aksonomeetrilise joonistamise, vormistas Cambridge'i pastor William Farish 1822. sajandi alguses oma rakendusteaduste alases töös. Ta kirjeldas tehnikat objektide kuvamiseks kolmemõõtmelises ruumis, omamoodi paralleelprojektsiooni, mis kaardistab ruumi tasapinnale ristkülikukujulise koordinaatsüsteemi abil. Tunnus, mis eristab aksonomeetriat muudest paralleelprojektsiooni tüüpidest, on soov säilitada projitseeritud objektide tegelikud mõõtmed vähemalt ühes valitud suunas. Mõned aksonomeetria tüübid võimaldavad hoida ka nurkade mõõtmeid paralleelselt valitud tasapinnaga. Farish kasutas oma loengutes teatud põhimõtete illustreerimiseks sageli mudeleid. Mudelite kokkupanemise selgitamiseks kasutas ta isomeetrilise projektsiooni tehnikat – kolmemõõtmelise ruumi kaardistamist tasapinnale, mis on üks paralleelprojektsiooni liike. Kuigi isomeetria üldine kontseptsioon eksisteeris varem, peetakse Farishi laialdaselt esimeseks isomeetrilise joonistamise reeglite kehtestajaks. Aastal 120 kirjutas ta artiklis "Isomeetrilisest vaatenurgast" "vajadusest täpsete tehniliste jooniste järele, mis ei sisalda optilisi moonutusi". See viis ta sõnastamiseni isomeetria põhimõtted. Isomeetriline tähendab "võrdseid mõõte", kuna sama skaalat kasutatakse kõrguse, laiuse ja sügavuse jaoks. Isomeetrilise projektsiooni olemus seisneb nurkade (XNUMX°) võrdsustamises iga teljepaari vahel, nii et iga telje perspektiivi vähendamine on sama. Alates XNUMX. sajandi keskpaigast on isomeetriast saanud inseneride tavaline tööriist (6) ning varsti pärast seda lisati aksonomeetria ja isomeetria arhitektuuriuuringute programmidesse Euroopas ja Ameerika Ühendriikides.

6. Tehniline joonis isomeetrilises vaates

80-id – Viimane uuendus, mis viis tehnilised joonised nende praegusele kujule, oli leiutis neid mitmel viisil kopeerida, alates valguskopeerimisest kuni paljundamiseni. Esimene populaarne paljunemisprotsess, mis võeti kasutusele 80ndatel, oli tsüanotüüp (7). See võimaldas tehniliste jooniste levitamist üksikute tööjaamade tasemele. Töötajad koolitati kavandit lugema ja nad pidid rangelt kinni pidama mõõtmetest ja tolerantsidest. See omakorda avaldas tohutut mõju masstootmise arengule, kuna vähendas nõudeid toote esitaja professionaalsuse ja kogemuste tasemele.

7. Tehnilise joonise koopia

1914 – 1914. sajandi alguses kasutati tehnilistel joonistel laialdaselt värve. 100. aastaks oli aga tööstusriikides sellest tavast peaaegu XNUMX% loobutud. Värvidel oli tehnilistel joonistel erinevad funktsioonid – neid kasutati ehitusmaterjalide kujutamiseks, voolude ja liikumiste eristamiseks süsteemis ning lihtsalt seadmete kujutiste kaunistamiseks. 

1963 – Ivan Sutherland arendab oma doktoritöös MIT-is Sketchpadi disaini jaoks (8). See oli esimene CAD (Compute Aided Design) programm, mis oli varustatud graafilise liidesega – kui seda nii võib nimetada, sest see ei teinud muud, kui lõi xy diagramme. Sketchpadis rakendatud organisatsioonilised uuendused on algatanud objektorienteeritud programmeerimise kasutamise kaasaegsetes CAD ja CAE (Computer Aided Engineering) süsteemides. 

8. Ivan Sutherland tutvustab Sketchpadi

60 aastat. – Suurte ettevõtete, nagu Boeing, Ford, Citroën ja GM, insenerid töötavad välja uusi CAD-programme. Arvutipõhised disainimeetodid ja disaini visualiseerimine on muutumas auto- ja lennundusprojektide lihtsustamiseks ning uute tootmistehnoloogiate, peamiselt arvjuhtimisega tööpinkide kiire areng ei ole tähtsusetu. Arvutusvõimsuse olulise puudumise tõttu tänapäeva masinatega võrreldes nõudis varajane CAD-projekteerimine palju finants- ja insenerijõude.

9. Porter Pierre Bezier oma matemaatiliste valemitega

1968 – XNUMXD CAD/CAM (arvutipõhise tootmise) meetodite leiutamise eest vastutab prantsuse insener Pierre Bézier.9). Autotööstuse osade ja tööriistade projekteerimise hõlbustamiseks töötas ta välja UNISURF-süsteemi, millest sai hiljem järgnevate põlvkondade CAD-tarkvara tööalus.

1971 – Ilmub ADAM, Automated Drafting and Machining (ADAM). See oli CAD-tööriist, mille töötas välja Dr. Patrick J. Hanratty, kelle tootmis- ja konsultatsiooniteenuste (MCS) ettevõte tarnib tarkvara suurtele ettevõtetele, nagu McDonnell Douglas ja Computervision.

80 aastat. – Edusammud tahkete modelleerimiseks kasutatavate arvutitööriistade väljatöötamisel. 1982. aastal asutas John Walker Autodeski, mille põhitooteks on maailmakuulus ja populaarne 2D AutoCAD programm.

1987 – Välja antakse Pro/ENGINEER, mis annab teada funktsionaalse modelleerimise tehnikate ja funktsiooniparameetrite sidumise suuremast kasutamisest. Selle disaini järgmise verstaposti tootjaks oli Ameerika ettevõte PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER loodi Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solarise ja Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC protsessoritele, kuid aja jooksul on tootja toetatavate platvormide arvu järk-järgult piiranud. Alates 2011. aastast on ainsad toetatud platvormid MS Windowsi perekonna süsteemid.

10. Robotite projekteerimine kaasaegses CAD programmis

1994 – Turule ilmub Autodesk AutoCAD R13, i.е. kolmemõõtmeliste mudelite kallal töötava tuntud ettevõtte programmi esimene versioon (10). See ei olnud esimene 3D-modelleerimiseks mõeldud programm. Seda tüüpi funktsioonid töötati välja 60ndate alguses ja 1969. aastal andis MAGI välja SynthaVisioni, esimese kaubanduslikult saadaoleva tahkete osakeste modelleerimisprogrammi. 1989. aastal ilmus Silicon Graphicsi tööjaamades esmakordselt NURBS, 3D-mudelite matemaatiline esitus. 1993. aastal töötas CAS Berlin välja interaktiivse NURBS-i simulatsiooniprogrammi PC-le nimega NöRBS.

2012 – Turule tuleb pilvepõhine disaini- ja modelleerimistarkvara Autodesk 360.