Műszaki és mérnöki rajz és projektvizualizáció - történelem

Hogyan fejlődött a műszaki és mérnöki rajz a történelem során? Keresztmetszet Kr.e. 2100-ból napjainkig.

2100 rpn - A tárgy első megőrzött képe téglalap alakú vetítésben, a megfelelő lépték figyelembevételével. A rajz Gudea szobrán látható (1figyelj)) mérnök és uralkodó

Lagash sumer városállam, amely a modern Irak területén található.

Kr.e. XNUMX. század – Marcus Vitruvius Polliot a tervrajz atyjának tartják, i.e. Vitruvius római építész, kivitelező

katonai járművek Julius Caesar és Octavian Augustus uralkodása alatt. Megalkotta az úgynevezett vitruvius embert – egy meztelen férfi képét, körbe és négyzetbe írva.2), a mozgást szimbolizálva (később Leonardo da Vinci terjesztette a rajz saját változatát). A Tíz könyv építészetéről című értekezés szerzőjeként vált híressé, amely Kr.e. 20 és 10 között íródott, és csak 1415-ben került elő a Szentpétervári kolostor könyvtárában. Gallen Svájcban. Vitruvius részletesen leírja mind a görög klasszikus rendeket, mind azok római változatait. A leírásokat megfelelő illusztrációkkal egészítettük ki – az eredeti rajzokat azonban nem őrizték meg. A modern korban számos híres szerző készített illusztrációkat ehhez a műhöz, megpróbálva újrateremteni az elveszett rajzokat.

3. Guido da Vigevano egyik rajza

Középkorú – Épületek, kertek tervezésénél a geometriai elveket alkalmazzák - ad quadratum és ad triangulum, azaz. négyzet vagy háromszög szerinti rajz. A katedrális építői a munka során vázlatokat és rajzokat készítenek, de szigorú szabályok és szabványosítás nélkül. Guido da Vigevano udvari sebész és feltaláló ostromgépek rajzai, 13353) szemlélteti e korai rajzok fontosságát a szponzorok és az építési beruházásokat finanszírozni kívánó ügyfelek vonzásának eszközeként.

1230-1235 – Villard de Honnecourt albumot készített (4). Ez egy 33 egymáshoz erősített, 15–16 cm széles és 23–24 cm magas pergamenlapot tartalmazó kézirat, melyeket mindkét oldalon tollal készített, ólombottal megrajzolt rajzok, jelek borítanak. Az épületekről, építészeti elemekről, szobrokról, emberekről, állatokról és eszközökről készült rajzokat leírások kísérik.

1335 – Guido da Vigevano a Texaurus Regis Francie-n dolgozik, amely a VI. Fülöp által meghirdetett keresztes hadjáratot védi. A mű számos rajzot tartalmaz hadigépekről és járművekről, köztük páncélos szekerekről, szélkocsikról és egyéb zseniális ostromeszközökről. Bár Fülöp keresztes hadjárata soha nem zajlott le az Angliával vívott háború miatt, da Vigevano katonai albuma megelőzi Leonardo da Vinci és más tizenhatodik századi feltalálók katonai épületeit, és előrevetíti.

4. Oldal a Villara de Onnekura albumból.

1400-1600 - Az első műszaki rajzok bizonyos értelemben közelebb állnak a modern elképzelésekhez, a reneszánsz nemcsak az építési technikákban, hanem a projektek tervezésében és bemutatásában is számos fejlesztést, változást hozott.

XV – A reneszánsz technikai rajzában Paolo Uccello művész perspektíva-újrafelfedezését használták fel. Filippo Brunelleschi elkezdte a lineáris perspektívát használni festményein, ami először adott neki és követőinek lehetőséget az építészeti struktúrák és mechanikai eszközök valósághű ábrázolására. Ezenkívül Mariano di Jacopo (Taccola) XNUMX. század elején készült rajzai a perspektíva használatát mutatják be a találmányok és a gépek pontos ábrázolására. A Taccola kifejezetten a rajzszabályokat nem a meglévő struktúrák dokumentálásának eszközeként, hanem papíron történő vizualizációt alkalmazó tervezési módszerként használta. Módszerei perspektíva, térfogat és árnyékolás tekintetében különböztek Villard de Honnecourt, von Landsberg abbé és Guido da Vigevano korábbi műszaki rajzi példáitól. A Taccola által kezdeményezett módszereket későbbi szerzők alkalmazták és fejlesztették ki.

XNUMX. század eleje – A modern műszaki rajzok jellemzőinek első nyomai, mint az alaprajzok, összeállítási rajzok és részletes metszeti rajzok, Leonardo da Vinci XNUMX. század legelején készült vázlatfüzeteiből származnak. Leonardo korábbi szerzők munkáiból merített ihletet, különösen Francesco di Giorgio Martini építész és géptervező munkáiból. A projekciós tárgytípusok a német festőmester Leonhard Albrecht Dürer korabeli alkotásaiban is jelen vannak. A da Vinci által használt számos technika innovatív volt a modern tervezési elvek és a műszaki rajzok tekintetében. Például az elsők között javasolta, hogy a tervezés részeként fából készült tárgymodelleket készítsenek.

1543 – A rajztechnikai formális képzés megkezdése. Megalakul a Disegno Velencei Művészeti Akadémia. a festőket, szobrászokat és építészeket megtanították szabványos tervezési technikák alkalmazására és a minták képen való reprodukálására. Az akadémia nagy jelentőséggel bírt a kézműves műhelyek zárt képzési rendszerei elleni küzdelemben is, amely általában ellenezte a közös normák és szabványok tervrajzi alkalmazását.

XNUMX. század – A reneszánsz műszaki rajzaira elsősorban művészi elvek és konvenciók hatottak, nem technikaiak. Ez a helyzet a következő évszázadokban kezdett megváltozni. Gerard Desargues a korábbi kutató, Samuel Maralois munkájára támaszkodott, hogy kidolgozzon egy projektív geometriai rendszert, amelyet az objektumok háromdimenziós matematikai ábrázolására használtak. Róla nevezték el a projektív geometria egyik első tételét, Desargues tételét. Az euklideszi geometriával kapcsolatban azt mondta, hogy ha két háromszög úgy fekszik egy síkon, hogy a megfelelő csúcspárjai által meghatározott három egyenes egybeesik, akkor a megfelelő oldalpárok (vagy azok kiterjesztései) három metszéspontja. ) kollineárisak maradnak.

1799 - A XVIII. századi francia matematikus, Gaspard Monge "Leíró geometria" című könyve (5), korábbi előadásai alapján készült. A leíró geometria és a megjelenítés műszaki rajzban való formalizálása első kifejtésének tekinthető kiadvány a modern műszaki rajz születésének idejére nyúlik vissza. Monge geometriai megközelítést dolgozott ki a generált alakzatok metszéssíkjainak valódi alakjának meghatározására. Míg ez a megközelítés olyan képeket hoz létre, amelyek felületesen megegyeznek a Vitruvius által ősidők óta hirdetett nézetekkel, technikája lehetővé teszi a tervezők számára, hogy bármilyen szögből vagy irányból arányos nézeteket hozzanak létre, egy alapvető nézetkészlet alapján. De Monge több volt, mint egy gyakorló matematikus. Részt vett a műszaki és tervezőképzés teljes rendszerének kialakításában, amely nagyrészt az ő elvein alapult. A rajzszakma fejlődését akkoriban nemcsak Monge munkássága segítette elő, hanem általában az ipari forradalom, a pótalkatrészek gyártásának szükségessége és a tervezési eljárások bevezetése a gyártásba. A gazdaságosság is fontos volt - a tervrajzok halmaza a legtöbb esetben szükségtelenné tette egy működő objektum elrendezésének elkészítését.

1822 A technikai ábrázolás egyik népszerű módszerét, az axonometrikus rajzot William Farish cambridge-i lelkész formalizálta 1822. század elején az alkalmazott tudományokról szóló munkájában. Leírt egy technikát a tárgyak háromdimenziós térben való megjelenítésére, egyfajta párhuzamos vetítést, amely egy téglalap alakú koordinátarendszer segítségével térképezi fel a teret egy síkra. Az axonometriát a párhuzamos vetítés más típusaitól megkülönböztető jellemző az a vágy, hogy a vetített objektumok valós méreteit legalább egy kiválasztott irányban megőrizzék. Az axonometria egyes típusai azt is lehetővé teszik, hogy a sarkok méreteit párhuzamosan tartsa a kiválasztott síkkal. Farish gyakran használt modelleket bizonyos elvek illusztrálására előadásaiban. A modellek összeállításának magyarázatához az izometrikus vetítés technikáját alkalmazta - a háromdimenziós tér síkra való leképezését, amely a párhuzamos vetítés egyik fajtája. Bár az izometria általános fogalma már korábban is létezett, Farish volt az, akit széles körben az izometrikus rajzolás szabályainak első megalkotójaként tartják számon. 120-ban az „Izometrikus perspektíváról” című cikkben arról ír, hogy „pontos, optikai torzulásoktól mentes műszaki rajzokra van szükség”. Ez késztette az izometria elveinek megfogalmazására. Az izometrikus "egyenlő mértéket" jelent, mivel ugyanazt a skálát használják a magasságra, szélességre és mélységre. Az izometrikus vetítés lényege, hogy az egyes tengelypárok közötti szögeket (XNUMX°) kiegyenlítjük úgy, hogy az egyes tengelyek perspektivikus csökkentése azonos legyen. A tizenkilencedik század közepe óta az izometria a mérnökök általános eszközévé vált.6), röviddel ezután az axonometriát és az izometriát beépítették az építészeti kutatási programokba Európában és az Egyesült Államokban.

6. Műszaki rajz izometrikus nézetben

80-es években – A legújabb innováció, amely a műszaki rajzokat mai formájukba hozta, a fénymásolástól a fénymásolásig sokféle másolás feltalálása volt. Az első népszerű szaporodási eljárás, amelyet a 80-as években vezettek be, a cianotípia volt (7). Ez lehetővé tette a műszaki rajzok elosztását az egyes munkaállomások szintjéig. A munkásokat arra képezték ki, hogy elolvassák a tervrajzot, és szigorúan be kellett tartaniuk a méreteket és a tűréseket. Ez pedig óriási hatással volt a tömeggyártás fejlődésére, mivel csökkentette a termékelőadó szakmai színvonalának és tapasztalatának követelményeit.

7. Műszaki rajz másolata

1914 – Az 1914. század elején a színeket széles körben alkalmazták a műszaki rajzokon. A 100. évre azonban ezt a gyakorlatot majdnem XNUMX%-ban felhagyták az iparosodott országokban. A műszaki rajzokon a színek más-más funkciót töltöttek be – az építőanyagok ábrázolására szolgáltak, az áramlások és mozgások megkülönböztetésére szolgáltak egy rendszerben, és egyszerűen az eszközök képeinek díszítésére szolgáltak velük.

1963 – Ivan Sutherland az MIT-n végzett Ph.D. disszertációjában a Sketchpad tervezését fejleszti (8). Ez volt az első grafikus felülettel ellátott CAD (Compute Aided Design) program – ha lehet annak nevezni, mert csak xy diagramokat készített. A Sketchpadben alkalmazott szervezeti újítások elindították az objektum-orientált programozás használatát a modern CAD és CAE (Computer Aided Engineering) rendszerekben.

8. Ivan Sutherland bemutatja a Sketchpadot

60 éves. – A nagyvállalatok, például a Boeing, a Ford, a Citroën és a GM mérnökei új CAD-programokat fejlesztenek ki. A számítógéppel segített tervezési módszerek és a tervezési vizualizáció egyre inkább az autóipari és légiközlekedési projektek egyszerűsítésének eszközévé válik, és nem nélkülözhetetlen az új gyártási technológiák, elsősorban a numerikus vezérlésű szerszámgépek gyors fejlődése. A mai gépekhez képest jelentős számítási teljesítményhiány miatt a korai CAD-tervezés jelentős pénzügyi és mérnöki erőt igényelt.

9. Porter Pierre Bezier matematikai képleteivel

1968 – A XNUMXD CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing) módszerek feltalálása Pierre Bézier francia mérnök nevéhez fűződik.9). Az autóipari alkatrészek és szerszámok tervezésének megkönnyítésére kifejlesztette az UNISURF rendszert, amely később a CAD szoftverek következő generációinak munkaalapja lett.

1971 – ADAM, Automated Drafting and Machining (ADAM) jelenik meg. Ez egy CAD eszköz volt, amelyet Dr. Patrick J. Hanratty, akinek a Manufacturing and Consulting Services (MCS) vállalata olyan nagy cégeknek szállít szoftvereket, mint a McDonnell Douglas és a Computervision.

80 éves. – Előrelépés a szilárdtest modellezéshez szükséges számítógépes eszközök fejlesztésében. 1982-ben John Walker megalapította az Autodesket, melynek fő terméke a világhírű és népszerű 2D AutoCAD program.

1987 – Megjelenik a Pro/ENGINEER, amely bejelenti a funkcionális modellezési technikák és a függvényparaméter-kötés fokozott alkalmazását. A tervezés következő mérföldkövének gyártója az amerikai PTC (Parametric Technology Corporation) volt. A Pro/ENGINEER Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris és Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC processzorokhoz készült, de idővel a gyártó fokozatosan korlátozta a támogatott platformok számát. 2011 óta az egyetlen támogatott platform az MS Windows család rendszerei.

10. Robotok tervezése modern CAD programban

1994 – Megjelenik a piacon az Autodesk AutoCAD R13, i.е. egy jól ismert, háromdimenziós modelleken dolgozó cég programjának első verziója (10). Nem ez volt az első 3D modellezésre tervezett program. Az ilyen típusú funkciókat a 60-as évek elején fejlesztették ki, és 1969-ben a MAGI kiadta a SynthaVisiont, az első kereskedelmi forgalomban kapható szilárdtest-modellező programot. 1989-ben jelent meg először a Silicon Graphics munkaállomásokon a NURBS, a 3D modellek matematikai ábrázolása. 1993-ban a CAS Berlin kifejlesztett egy interaktív NURBS szimulációs programot PC-re, NöRBS néven.

2012 – Megjelent a piacra az Autodesk 360, egy felhő alapú tervező és modellező szoftver.