Tehnična in inženirska risba ter vizualizacija projekta - zgodovina

Kako se je skozi zgodovino razvijala tehnična in inženirska risba? Prerez iz leta 2100 pr do današnjih dni.

2100 rpn - Prva ohranjena podoba predmeta v pravokotni projekciji z upoštevanjem ustreznega merila. Risba je upodobljena na kipu Gudea (1poslušaj)) inženir in vladar

Sumersko mesto-država Lagaš, ki se nahaja na ozemlju sodobnega Iraka.

XNUMX. stoletje pr – Marcus Vitruvius Pollio velja za očeta oblikovalske risbe, tj. Vitruvij, rimski arhitekt, konstruktor

vojaška vozila v času vladavine Julija Cezarja in Oktavijana Avgusta. Ustvaril je tako imenovanega Vitruvskega človeka - podobo golega moškega, vpisanega v krog in kvadrat (2), ki simbolizira gibanje (kasneje je Leonardo da Vinci razdelil svojo različico te risbe). Zaslovel je kot avtor razprave O arhitekturi desetih knjig, ki je bila napisana med 20. in 10. pr.n.št. in je bila najdena šele leta 1415 v knjižnici samostana sv. Gallenu v Švici. Vitruvius podrobno opisuje tako grške klasične rede kot njihove rimske različice. Opisi so bili dopolnjeni z ustreznimi ilustracijami - izvirne risbe pa niso ohranjene. V sodobnem obdobju so številni znani avtorji izdelali ilustracije za to delo, ki so poskušali poustvariti izgubljene risbe.

3. Ena od risb Guida da Vigevana

Srednja leta – Pri načrtovanju stavb in vrtov se uporabljajo geometrijska načela - ad quadratum in ad triangulum, t.j. risanje v obliki kvadrata ali trikotnika. Graditelji katedrale med delom ustvarjajo skice in risbe, vendar brez strogih pravil in standardizacije. Knjiga risb oblegovalnih strojev dvornega kirurga in izumitelja Guida da Vigevana, 13353) prikazuje pomen teh zgodnjih risb kot orodij za privabljanje sponzorjev in naročnikov, ki želijo financirati gradbene investicije.

1230-1235 – Ustvaril album Villarda de Honnecourta (4). To je rokopis, ki vsebuje 33 med seboj pritrjenih pergamentnih listov, širokih 15–16 cm in višine 23–24 cm, ki so na obeh straneh prekriti z risbami in oznakami, narejenimi s peresom in predhodno narisanimi s svinčeno palico. Risbe o zgradbah, arhitekturnih elementih, skulpturah, ljudeh, živalih in napravah so opremljene z opisi.

1335 – Guido da Vigevano dela na Texaurus Regis Francie, delu, ki brani križarsko vojno, ki jo je razglasil Filip VI. Delo vsebuje številne risbe vojnih strojev in vozil, vključno z oklepnimi vozovi, vetrnimi vozovi in ​​drugimi domiselnimi oblegovalnimi napravami. Čeprav se Filipova križarska vojna zaradi vojne z Anglijo nikoli ni zgodila, je da Vigevanov vojaški album pred in predvideva številne vojaške zgradbe Leonarda da Vincija in drugih izumiteljev iz XNUMX. stoletja.

4. Stran iz albuma Villara de Onnekura.

1400-1600 - Prve tehnične risbe so v nekem smislu bližje sodobnim predstavam, renesansa je prinesla številne izboljšave in spremembe ne samo v tehniki gradnje, temveč tudi v snovanju in predstavitvi projektov.

XV stoletje – Ponovno odkritje perspektive umetnika Paola Uccella je bilo uporabljeno v tehnični risbi renesanse. Filippo Brunelleschi je v svojih slikah začel uporabljati linearno perspektivo, ki je njemu in njegovim privržencem prvič dala možnost realističnega predstavljanja arhitekturnih struktur in mehanskih naprav. Poleg tega risbe iz začetka XNUMX. stoletja Mariana di Jacopa, imenovanega Taccola, prikazujejo uporabo perspektive za natančno upodobitev izumov in strojev. Taccola je izrecno uporabil pravila risanja, ne kot sredstvo za dokumentiranje obstoječih struktur, ampak kot metodo načrtovanja z uporabo vizualizacije na papirju. Njegove metode so se razlikovale od prejšnjih primerov tehničnega risanja Villarda de Honnecourta, Abbeja von Landsberga in Guida da Vigevana po uporabi perspektive, volumna in senčenja. Metode, ki jih je začel Taccola, so uporabili in razvili kasnejši avtorji. 

V začetku XNUMX. stoletja – Prve sledi značilnosti sodobnih tehničnih risb, kot so tlorisi, sestavne risbe in podrobne risbe presekov, izvirajo iz skicirk Leonarda da Vincija, narejenih na samem začetku XNUMX. Leonardo je črpal navdih iz del prejšnjih avtorjev, zlasti Francesca di Giorgia Martinija, arhitekta in oblikovalca strojev. Tipi objektov v projekcijah so prisotni tudi v delih nemškega mojstra slikarstva iz časa Leonharda Albrechta Dürerja. Številne tehnike, ki jih je uporabljal da Vinci, so bile inovativne v smislu sodobnih načel oblikovanja in tehničnega risanja. Bil je na primer eden prvih, ki je kot del oblikovanja predlagal izdelavo lesenih modelov predmetov. 

1543 – Začetek formalnega izobraževanja tehnik risanja. Ustanovljena je Beneška akademija umetnosti del Disegno. slikarje, kiparje in arhitekte so učili uporabljati standardne tehnike oblikovanja in reproducirati vzorce v podobi. Akademija je imela velik pomen tudi v boju proti zaprtim sistemom usposabljanja v obrtnih delavnicah, ki so praviloma nasprotovale uporabi enotnih norm in standardov v načrtovalskem risanju.

XVII stoletje – Na tehnične risbe renesanse so vplivala predvsem umetniška načela in konvencije, ne pa tehnična. To stanje se je začelo spreminjati v naslednjih stoletjih. Gerard Desargues je črpal iz dela prejšnjega raziskovalca Samuela Maraloisa, da bi razvil sistem projektivne geometrije, ki je bil uporabljen za matematično predstavitev predmetov v treh dimenzijah. Po njem se imenuje eden prvih izrekov projektivne geometrije, Desarguesov izrek. V smislu evklidske geometrije je rekel, da če dva trikotnika ležita na ravnini tako, da tri črte, ki jih definirajo ustrezni pari njunih oglišč, sovpadajo, potem tri točke presečišča ustreznih parov strani (ali njihovih podaljškov) ) ostanejo kolinearni.

1799 - Knjiga "Opisna geometrija" francoskega matematika iz XVIII stoletja Gasparda Mongea (5), pripravljen na podlagi njegovih prejšnjih predavanj. Ta publikacija, ki velja za prvo razstavo deskriptivne geometrije in formalizacije prikaza v tehničnem risanju, sega v rojstvo sodobne tehnične risbe. Monge je razvil geometrijski pristop za določanje prave oblike presečnih ravnin ustvarjenih oblik. Medtem ko ta pristop ustvarja slike, ki so površno identične pogledom, ki jih je Vitruvius spodbujal že od antičnih časov, njegova tehnika omogoča oblikovalcem, da ustvarijo sorazmerne poglede iz katerega koli kota ali smeri, glede na osnovni nabor pogledov. Toda Monge je bil več kot le praktičen matematik. Sodeloval je pri oblikovanju celotnega sistema tehničnega in oblikovalskega izobraževanja, ki je v veliki meri temeljil na njegovih načelih. Razvoj risarske stroke v tistem času ni olajšalo le Mongejevo delo, temveč tudi industrijska revolucija na splošno, potreba po izdelavi rezervnih delov in uvedba procesov oblikovanja v proizvodnjo. Pomembna je bila tudi ekonomičnost - nabor oblikovalskih risb je v večini primerov naredil nepotrebno sestavljanje postavitve delovnega predmeta. 

1822 Eno izmed priljubljenih metod tehnične reprezentacije, aksonometrično risbo, je formaliziral pastor William Farish iz Cambridgea v začetku leta 1822 v svojem delu o uporabnih znanostih. Opisal je tehniko za prikaz predmetov v tridimenzionalnem prostoru, nekakšno vzporedno projekcijo, ki preslika prostor na ravnino s pomočjo pravokotnega koordinatnega sistema. Značilnost, ki ločuje aksonometrijo od drugih vrst vzporednih projekcij, je želja po ohranjanju realnih dimenzij projiciranih objektov v vsaj eni izbrani smeri. Nekatere vrste aksonometrije vam omogočajo tudi, da ohranite dimenzije vogalov vzporedne z izbrano ravnino. Farish je v svojih predavanjih pogosto uporabljal modele za ponazoritev določenih načel. Za razlago sestavljanja modelov je uporabil tehniko izometrične projekcije – preslikavo tridimenzionalnega prostora na ravnino, ki je ena od vrst vzporedne projekcije. Čeprav je splošni koncept izometrike obstajal že prej, je bil Farish tisti, ki je splošno priznan kot prva oseba, ki je vzpostavila pravila izometričnega risanja. V 120 je v članku »O izometrični perspektivi« pisal o »potrebi po natančnih tehničnih risbah brez optičnih popačenj«. To ga je pripeljalo do oblikovanja načel izometrije. Izometrična pomeni "enake mere", ker se za višino, širino in globino uporablja ista lestvica. Bistvo izometrične projekcije je izenačiti kote (XNUMX°) med vsakim parom osi, tako da je perspektivna redukcija vsake osi enaka. Od sredine devetnajstega stoletja je izometrija postala običajno orodje za inženirje (6), kmalu zatem pa sta bili aksonometrija in izometrija vključeni v arhitekturne raziskovalne programe v Evropi in Združenih državah.

6. Tehnična risba v izometričnem pogledu

80's – Zadnja inovacija, ki je tehnične risbe pripeljala do današnje oblike, je bila iznajdba njihovega kopiranja na različne načine, od fotokopiranja do fotokopiranja. Prvi priljubljeni reprodukcijski proces, ki so ga uvedli v 80. letih, je bila cianotipija (7). To je omogočilo distribucijo tehničnih risb do nivoja posameznih delovnih postaj. Delavci so bili usposobljeni za branje načrta in so se morali strogo držati dimenzij in toleranc. To pa je imelo velik vpliv na razvoj množične proizvodnje, saj je zmanjšalo zahteve po stopnji strokovnosti in izkušenj izvajalca izdelka.

7. Kopija tehnične risbe

1914 – V začetku 1914. stoletja so bile barve v tehničnih risbah zelo razširjene. Vendar pa je do leta 100 to prakso v industrializiranih državah opustilo skoraj XNUMX %. Barve v tehničnih risbah so imele različne funkcije – uporabljali so jih za predstavljanje gradbenih materialov, uporabljali so jih za razlikovanje med tokovi in ​​premiki v sistemu in preprosto za okrasitev podob naprav z njimi. 

1963 – Ivan Sutherland v svoji doktorski disertaciji na MIT razvija Sketchpad za oblikovanje (8). To je bil prvi program CAD (Compute Aided Design), opremljen z grafičnim vmesnikom – če mu lahko tako rečete, saj je vse, kar je naredil, ustvaril xy diagrame. Organizacijske inovacije, uporabljene v Sketchpadu, so pomenile začetek uporabe objektno usmerjenega programiranja v sodobnih sistemih CAD in CAE (Computer Aided Engineering). 

8. Ivan Sutherland predstavlja Sketchpad

60. leta – Inženirji večjih podjetij, kot so Boeing, Ford, Citroën in GM, razvijajo nove programe CAD. Metode računalniško podprtega načrtovanja in vizualizacije načrtovanja postajajo način za poenostavitev avtomobilskih in letalskih projektov, hiter razvoj novih proizvodnih tehnologij, predvsem obdelovalnih strojev z numeričnim krmiljenjem, pa ni brez pomena. Zaradi precejšnjega pomanjkanja računalniške moči v primerjavi z današnjimi stroji je zgodnje načrtovanje CAD zahtevalo veliko finančne in inženirske moči.

9. Porter Pierre Bezier s svojimi matematičnimi formulami

1968 – Za izum XNUMXD CAD/CAM (računalniško podprte proizvodnje) metod je zaslužen francoski inženir Pierre Bézier.9). Da bi olajšal načrtovanje delov in orodij za avtomobilsko industrijo, je razvil sistem UNISURF, ki je kasneje postal delovna osnova za naslednje generacije programske opreme CAD.

1971 – Prikaže se ADAM, avtomatizirano risanje in obdelava (ADAM). To je bilo orodje CAD, ki ga je razvil dr. Patrick J. Hanratty, čigar podjetje Manufacturing and Consulting Services (MCS) dobavlja programsko opremo velikim podjetjem, kot sta McDonnell Douglas in Computervision.

80. leta – Napredek pri razvoju računalniških orodij za trdno modeliranje. Leta 1982 je John Walker ustanovil Autodesk, katerega glavni produkt je svetovno znan in priljubljen program 2D ​​AutoCAD.

1987 – Izdan je Pro/ENGINEER, ki napoveduje večjo uporabo tehnik funkcionalnega modeliranja in vezave funkcijskih parametrov. Proizvajalec tega naslednjega mejnika v oblikovanju je bilo ameriško podjetje PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER je bil ustvarjen za procesorje Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris in Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC, vendar je proizvajalec sčasoma postopoma omejil število podprtih platform. Od leta 2011 so edine podprte platforme sistemi iz družine MS Windows.

10. Oblikovanje robotov v sodobnem CAD programu

1994 – Na trgu se pojavi Autodesk AutoCAD R13, tj. prva različica programa znanega podjetja, ki dela na tridimenzionalnih modelih (10). To ni bil prvi program, zasnovan za 3D modeliranje. Funkcije te vrste so bile razvite v zgodnjih 60. letih prejšnjega stoletja, MAGI pa je leta 1969 izdal SynthaVision, prvi komercialno dostopen program za modeliranje trdnih snovi. Leta 1989 se je na delovnih postajah Silicon Graphics prvič pojavil NURBS, matematična predstavitev 3D modelov. Leta 1993 je CAS Berlin razvil interaktivni simulacijski program NURBS za osebni računalnik, imenovan NöRBS.

2012 – Autodesk 360, programska oprema za načrtovanje in modeliranje v oblaku, vstopi na trg.