Technické a inžinierske kreslenie a vizualizácia projektu - história
Ako sa v histórii vyvíjalo technické a inžinierske kreslenie? Priečny rez z roku 2100 pred Kr do súčasnosti.
2100 ot./min - Prvý zachovaný obraz objektu v pravouhlej projekcii s prihliadnutím na vhodnú mierku. Kresba je zobrazená na soche Gudea (1počúvaj)) inžinier a vládca
Sumerský mestský štát Lagaš, ktorý sa nachádza na území moderného Iraku.
XNUMX storočie pred naším letopočtom – Marcus Vitruvius Pollio je považovaný za otca dizajnovej kresby, t.j. Vitruvius, rímsky architekt, konštruktér
vojenské vozidlá za vlády Júlia Caesara a Octaviana Augusta. Vytvoril takzvaného Vitruviánskeho muža – obraz nahého muža vpísaného do kruhu a štvorca (2), symbolizujúce pohyb (neskôr Leonardo da Vinci distribuoval svoju vlastnú verziu tejto kresby). Preslávil sa ako autor traktátu O architektúre desiatich kníh, ktorý vznikol v rokoch 20 až 10 pred Kristom a našiel sa až v roku 1415 v knižnici kláštora sv. Gallen vo Švajčiarsku. Vitruvius podrobne opisuje grécke klasické rády a ich rímske variácie. Opisy boli doplnené príslušnými ilustráciami – pôvodné kresby sa však nezachovali. V modernom období mnohí slávni autori vytvorili ilustrácie pre toto dielo a snažili sa obnoviť stratené kresby.
3. Jedna z kresieb Guida da Vigevana
Stredovek – Pri navrhovaní budov a záhrad sa využívajú geometrické princípy - ad quadratum a ad triangulum, t.j. kreslenie v tvare štvorca alebo trojuholníka. Stavitelia katedrály v procese práce vytvárajú náčrty a kresby, ale bez prísnych pravidiel a štandardizácie. Kniha kresieb obliehacích strojov od dvorného chirurga a vynálezcu Guida da Vigevana, 13353) demonštruje dôležitosť týchto skorých nákresov ako nástrojov na prilákanie sponzorov a klientov, ktorí chcú financovať stavebné investície.
1230-1235 – Vytvoril album Villarda de Honnecourta (4). Ide o rukopis, ktorý obsahuje 33 listov pergamenu navzájom spojených, širokých 15–16 cm a vysokých 23–24 cm, na oboch stranách sú pokryté kresbami a značkami urobenými perom a predtým nakreslenými olovenou tyčinkou. Kresby o budovách, architektonických prvkoch, sochách, ľuďoch, zvieratách a zariadeniach sú doplnené popismi.
1335 – Guido da Vigevano pracuje na Texaurus Regis Francie, diele brániaceho krížovú výpravu vyhlásenú Filipom VI. Dielo obsahuje množstvo nákresov vojnových strojov a vozidiel, vrátane obrnených bojových vozov, veterných vozov a iných dômyselných obliehacích zariadení. Hoci sa Filipova krížová výprava nikdy neuskutočnila kvôli vojne s Anglickom, da Vigevanov vojenský album predchádza a predvída mnohé vojenské budovy Leonarda da Vinciho a iných vynálezcov zo XNUMX. storočia.
4. Stránka z albumu Villara de Onnekura.
1400-1600 - Prvé technické výkresy sa v istom zmysle približujú moderným predstavám, renesancia priniesla mnohé vylepšenia a zmeny nielen v stavebných technikách, ale aj v dizajne a prezentácii projektov.
XV storočia – Znovuobjavenie perspektívy umelcom Paolom Uccellom sa uplatnilo v technickom kreslení renesancie. Filippo Brunelleschi začal vo svojich obrazoch používať lineárnu perspektívu, čo jemu a jeho nasledovníkom dalo prvýkrát možnosť realisticky znázorniť architektonické štruktúry a mechanické zariadenia. Okrem toho kresby zo začiatku XNUMX storočia od Mariana di Jacopa, menom Taccola, ukazujú použitie perspektívy na presné zobrazenie vynálezov a strojov. Taccola explicitne použil pravidlá kreslenia nie ako prostriedok na dokumentáciu existujúcich štruktúr, ale ako metódu návrhu pomocou vizualizácie na papieri. Jeho metódy sa líšili od predchádzajúcich príkladov technického kreslenia Villarda de Honnecourta, Abbé von Landsberga a Guida da Vigevana v použití perspektívy, objemu a tieňovania. Metódy iniciované Taccolou boli použité a vyvinuté neskoršími autormi.
Začiatok XNUMX storočia – Prvé stopy vlastností moderných technických výkresov, ako sú pôdorysy, montážne výkresy a podrobné nákresy rezov, pochádzajú zo skicárov Leonarda da Vinciho vyrobených na samom začiatku XNUMX storočia. Leonardo čerpal inšpiráciu z diel skorších autorov, najmä Francesca di Giorgia Martiniho, architekta a konštruktéra strojov. Typy objektov v projekciách sú prítomné aj v dielach nemeckého majstra maľby z čias Leonharda Albrechta Dürera. Mnohé z techník, ktoré da Vinci používal, boli inovatívne, pokiaľ ide o princípy moderného dizajnu a technické kreslenie. Napríklad ako jeden z prvých navrhol v rámci návrhu vyrobiť drevené modely predmetov.
1543 – Začiatok formálneho výcviku v technike kreslenia. Založená je Benátska akadémia umenia del Disegno. maliari, sochári a architekti sa učili používať štandardné dizajnérske techniky a reprodukovať vzory v obraze. Veľký význam mala akadémia aj v boji proti uzavretým systémom výcviku v remeselníckych dielňach, ktoré sa zvyčajne stavali proti používaniu bežných noriem a štandardov v dizajnovom kreslení.
XVII. Storočie – Technické kresby renesancie boli ovplyvnené predovšetkým umeleckými princípmi a konvenciami, nie technickými. Táto situácia sa začala meniť v nasledujúcich storočiach. Gerard Desargues čerpal z práce predchádzajúceho výskumníka Samuela Maraloisa pri vývoji systému projektívnej geometrie, ktorý sa používal na matematické znázornenie objektov v troch rozmeroch. Je po ňom pomenovaná jedna z prvých teorém projektívnej geometrie, Desarguesova veta. Z hľadiska euklidovskej geometrie povedal, že ak dva trojuholníky ležia v rovine takým spôsobom, že tri priamky definované zodpovedajúcimi dvojicami ich vrcholov sa zhodujú, potom tri priesečníky zodpovedajúcich dvojíc strán (alebo ich predĺženia) ) zostávajú kolineárne.
1799 - Kniha „Deskriptívna geometria“ od francúzskeho matematika XVIII storočia Gasparda Mongea (5), pripravený na základe jeho predchádzajúcich prednášok. Táto publikácia, považovaná za prvú expozíciu deskriptívnej geometrie a formalizácie zobrazovania v technickom kreslení, siaha až k zrodu moderného technického kreslenia. Monge vyvinul geometrický prístup na určenie skutočného tvaru priesečníkových rovín generovaných tvarov. Zatiaľ čo tento prístup vytvára obrazy, ktoré sú povrchne identické s názormi, ktoré Vitruvius propagoval od staroveku, jeho technika umožňuje dizajnérom vytvárať proporcionálne pohľady z akéhokoľvek uhla alebo smeru, ak je daný základný súbor pohľadov. Ale Monge bol viac než len praktický matematik. Podieľal sa na tvorbe celého systému technického a dizajnérskeho vzdelávania, ktoré z veľkej časti vychádzalo z jeho princípov. Rozvoju kresliarskej profesie v tom čase napomohla nielen práca Mongeho, ale aj priemyselná revolúcia vôbec, potreba výroby náhradných dielov a zavádzanie konštrukčných procesov do výroby. Ekonomika bola tiež dôležitá - súbor návrhových výkresov vo väčšine prípadov spôsobil, že nebolo potrebné zostavovať rozloženie pracovného objektu.
1822 Jedna z populárnych metód technického znázornenia, axonometrická kresba, bola formalizovaná pastorom Williamom Farishom z Cambridge začiatkom 1822 storočia vo svojej práci o aplikovaných vedách. Opísal techniku zobrazovania objektov v trojrozmernom priestore, akúsi paralelnú projekciu, ktorá mapuje priestor do roviny pomocou pravouhlého súradnicového systému. Znakom, ktorý odlišuje axonometriu od iných typov paralelnej projekcie, je túžba zachovať skutočné rozmery premietaných objektov aspoň v jednom zvolenom smere. Niektoré typy axonometrie tiež umožňujú zachovať rozmery rohov rovnobežne s vybranou rovinou. Farish často používal modely na ilustráciu určitých princípov vo svojich prednáškach. Na vysvetlenie skladania modelov použil techniku izometrickej projekcie – mapovanie trojrozmerného priestoru do roviny, čo je jeden z typov rovnobežného premietania. Hoci všeobecný koncept izometrie existoval už predtým, bol to Farish, kto je všeobecne považovaný za prvého človeka, ktorý zaviedol pravidlá izometrického kreslenia. V roku 120 v článku „O izometrickej perspektíve“ napísal o „potrebe presných technických výkresov bez optických skreslení“. To ho priviedlo k formulovaniu princípov izometrie. Izometrický znamená „rovnaké miery“, pretože pre výšku, šírku a hĺbku sa používa rovnaká mierka. Podstatou izometrickej projekcie je vyrovnanie uhlov (XNUMX°) medzi každou dvojicou osí, takže perspektívne zmenšenie každej osi je rovnaké. Od polovice devätnásteho storočia sa izometria stala bežným nástrojom pre inžinierov (6), a krátko nato boli axonometria a izometria začlenené do programov architektonického výskumu v Európe a Spojených štátoch.
6. Technický výkres v izometrickom pohľade
80-tych rokov – Poslednou novinkou, ktorá priniesla technické výkresy do dnešnej podoby, bol vynález ich kopírovania rôznymi spôsobmi, od kopírovania až po kopírovanie. Prvým populárnym reprodukčným procesom, ktorý bol zavedený v 80. rokoch, bola kyanotypia (7). To umožnilo distribúciu technických výkresov až na úroveň jednotlivých pracovísk. Pracovníci boli vyškolení na čítanie nákresu a museli prísne dodržiavať rozmery a tolerancie. To malo zase obrovský vplyv na rozvoj sériovej výroby, pretože to znížilo požiadavky na úroveň profesionality a skúsenosti realizátora produktu.
7. Kópia technického výkresu
1914 – Začiatkom 1914. storočia sa v technických výkresoch hojne používali farby. Do roku 100 sa však od tejto praxe v priemyselných krajinách upustilo takmer XNUMX %. Farby v technických výkresoch mali rôzne funkcie — používali sa na znázornenie stavebných materiálov, používali sa na rozlíšenie medzi tokmi a pohybmi v systéme a jednoducho na zdobenie obrázkov zariadení.
1963 – Ivan Sutherland vo svojej doktorandskej práci na MIT vyvíja Sketchpad pre dizajn (8). Bol to prvý CAD (Compute Aided Design) program vybavený grafickým rozhraním – ak sa to tak dá nazvať, pretože všetko, čo robil, bolo vytváranie xy diagramov. Organizačné inovácie aplikované v Sketchpade znamenali začiatok používania objektovo orientovaného programovania v moderných CAD a CAE (Computer Aided Engineering) systémoch.
8. Ivan Sutherland predstavuje Sketchpad
60. roky XNUMX. storočia. – Inžinieri z veľkých spoločností ako Boeing, Ford, Citroën a GM vyvíjajú nové CAD programy. Počítačom podporované metódy navrhovania a vizualizácie dizajnu sa stávajú cestou k zjednodušeniu automobilových a leteckých projektov a bez významu nie je ani rýchly rozvoj nových výrobných technológií, najmä obrábacích strojov s numerickým riadením. Vzhľadom na značný nedostatok výpočtového výkonu v porovnaní so súčasnými strojmi si raný návrh CAD vyžadoval veľa finančných a inžinierskych síl.
9. Porter Pierre Bezier so svojimi matematickými vzorcami
1968 – Za vynález metód XNUMXD CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing) sa zaslúžil francúzsky inžinier Pierre Bézier.9). Na uľahčenie návrhu dielov a nástrojov pre automobilový priemysel vyvinul systém UNISURF, ktorý sa neskôr stal pracovným základom pre ďalšie generácie CAD softvéru.
1971 – Zobrazí sa ADAM, Automated Drafting and Machining (ADAM). Bol to CAD nástroj vyvinutý Dr. Patrick J. Hanratty, ktorého spoločnosť Manufacturing and Consulting Services (MCS) dodáva softvér veľkým spoločnostiam ako McDonnell Douglas a Computervision.
80. roky XNUMX. storočia. – Pokrok vo vývoji počítačových nástrojov na modelovanie telies. V roku 1982 John Walker založil Autodesk, ktorého hlavným produktom je svetoznámy a populárny 2D program AutoCAD.
1987 – Vychádza Pro/ENGINEER, ktorý oznamuje zvýšené používanie techník funkčného modelovania a viazania funkčných parametrov. Výrobcom tohto ďalšieho míľnika v dizajne bola americká spoločnosť PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER bol vytvorený pre Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris a procesory Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC, no postupom času výrobca postupne obmedzoval počet podporovaných platforiem. Od roku 2011 sú jedinými podporovanými platformami systémy z rodiny MS Windows.
10. Navrhovanie robotov v modernom CAD programe
1994 – Na trhu sa objavuje Autodesk AutoCAD R13, t.j. prvá verzia programu známej spoločnosti pracujúcej na trojrozmerných modeloch (10). Nebol to prvý program určený na 3D modelovanie. Funkcie tohto typu boli vyvinuté začiatkom 60-tych rokov av roku 1969 MAGI vydala SynthaVision, prvý komerčne dostupný program na modelovanie pevných látok. V roku 1989 sa NURBS, matematické znázornenie 3D modelov, prvýkrát objavilo na pracovných staniciach Silicon Graphics. V roku 1993 CAS Berlin vyvinul interaktívny simulačný program NURBS pre PC s názvom NöRBS.
2012 – Autodesk 360, cloudový dizajnový a modelovací softvér, vstupuje na trh.
