Тэхнічны і інжынерны чарцёж і візуалізацыя праекта - гісторыя

Як развівалася тэхнічнае і інжынернае чарчэнне на працягу ўсёй гісторыі? Папярочны разрэз ад 2100 г. да н. да нашых дзён.

2100 абаротаў – Першае захаванае адлюстраванне прадмета ў прамавугольнай праекцыі з улікам адпаведнага маштабу. Малюнак намаляваны на статуі Гудэа (1), інжынер і кіраўнік

шумерскі горад-дзяржава Лагаш, размешчаны на тэрыторыі сучаснага Ірака.

XNUMX стагоддзе да н.э. – Маркус Вітрувій Паліён лічыцца бацькам праектнага малюнка, г.зн. Вітрувій, рымскі архітэктар, канструктар

ваенных машын у часы праўлення Юлія Цэзара і Актавіяна Аўгуста. Ён стварыў так званую Вітрувіянскі чалавек — выяву аголенага мужчыны, упісанага ў круг і квадрат.2), які сімвалізуе рух (пазней Леанарда да Вінчы распаўсюдзіў уласную версію гэтага малюнка). Ён праславіўся як аўтар трактата «Пра архітэктуру дзесяці кніг», які быў напісаны паміж 20 і 10 гадамі да нашай эры і не быў знойдзены да 1415 года ў бібліятэцы кляштара св. Гален у Швейцарыі. Вітрувій падрабязна апісвае як грэцкія класічныя ордэны, так і іх рымскія варыяцыі. Апісанні дапаўняліся адпаведнымі ілюстрацыямі - арыгінальныя малюнкі, аднак, не захаваліся. У сучасны перыяд многія вядомыя аўтары рабілі ілюстрацыі да гэтага твора, спрабуючы ўзнавіць страчаныя малюнкі.

3. Адзін з малюнкаў Гвіда да Віджэвана

Сярэднявечча - Пры праектаванні будынкаў і садоў выкарыстоўваюцца геаметрычныя прынцыпы - ad quadratum і ad triangulum, г.зн. маляванне ў плане квадрата або трыкутніка. Будаўнікі сабора падчас працы ствараюць эскізы і чарцяжы, але без строгіх правіл і стандартызацыі. Кніга чарцяжоў аблогавых машын прыдворнага хірурга і вынаходніка Гвіда да Віджэвана, 1335 г.3), дэманструе важнасць гэтых ранніх чарцяжоў як інструментаў для прыцягнення спонсараў і кліентаў, якія жадаюць фінансаваць інвестыцыі ў будаўніцтва.

1230-1235 – Створаны альбом Вілара дэ Аннекура (4). Гэта рукапіс, утрымоўвальная 33 змацаваных разам пергаментных ліста шырынёй 15–16 гл і вышынёй 23–24 гл. Яны пакрыты абапал малюнкамі і пазнакамі, зробленымі пяром і папярэдне накрэсленымі свінцовай палачкай. Малюнкі аб будынках, архітэктурных элементах, скульптурах, людзях, жывёлах і прыладах суправаджаюцца апісаннямі.

1335 – Гвіда ды Віджэвана працуе над «Texaurus Regis Francie», творам, які абараняе крыжовы паход, абвешчаны Філіпам VI. Праца змяшчае шматлікія малюнкі баявых машын і транспартных сродкаў, у тым ліку браняваныя калясьніцы, ветраныя калёсы і іншыя мудрагелістыя аблогавыя прылады. Хоць крыжовы паход Піліпа так і не адбыўся з-за вайны з Англіяй, ваенны альбом ды Віджэвана папярэднічае і апярэджвае многія ваенныя пабудовы Леанарда да Вінчы і іншых вынаходнікаў шаснаццатага стагоддзя.

4. Старонка з альбома Вілара дэ Анэкура.

1400-1600 - Першыя тэхнічныя чарцяжы ствараюцца ў некаторым сэнсе бліжэй да сучасных уяўленняў, часы Рэнесансу прынеслі шмат удасканаленняў і змен не толькі ў тэхніку будаўніцтва, але і ў афармленне і прадстаўленне праектаў.

XV стагоддзе – Паўторнае адкрыццё перспектывы мастаком Паола Учэла было выкарыстана ў тэхнічным малюнку эпохі Адраджэння. Філіпа Брунелескі пачаў выкарыстоўваць лінейную перспектыву ў сваіх карцінах, што ўпершыню дало яму і яго паслядоўнікам магчымасць рэалістычна прадставіць архітэктурныя збудаванні і механічныя прылады. Акрамя таго, малюнкі пачатку XNUMX стагоддзі Марыяна ды Якопо па імі Таккола паказваюць выкарыстанне далягляду для дакладнай выявы вынаходстваў і машын. Таккола відавочна выкарыстоўваў правілы малявання не як сродак дакументавання існуючых структур, а як метад праектавання з выкарыстаннем візуалізацыі на паперы. Яго метады адрозніваліся ад больш ранніх прыкладаў тэхнічнага малюнка Вілара дэ Аннекура, абата фон Ландсберга і Гвіда да Віджэвана выкарыстаннем перспектывы, аб'ёму і зацянення. Метады, ініцыяваныя Такколай, выкарыстоўваліся і развіваліся пазнейшымі аўтарамі. 

Пачатак XNUMX стагоддзя – Першыя сляды асаблівасцяў сучасных тэхнічных чарцяжоў, такіх як віды ў плане, зборачныя чарцяжы і падрабязныя чарцяжы ў разрэзе, паходзяць з альбомаў Леанарда да Вінчы, зробленых у самым пачатку XNUMX стагоддзя. Леанарда чэрпаў натхненне ў працах больш ранніх аўтараў, у прыватнасці Франчэска ды Джорджыя Марціні, архітэктара і канструктара машын. Віды прадметаў у праекцыях прысутнічаюць і ў работах нямецкага майстра жывапісу часоў Леанарда Альбрэхта Дзюрэра. Многія з тэхнік, выкарыстаных да Вінчы, былі наватарскімі з пункту гледжання прынцыпаў сучаснага дызайну і тэхнічнага малюнка. Напрыклад, ён адным з першых прапанаваў у рамках праектавання рабіць драўляныя мадэлі прадметаў. 

1543 - Пачатак фармальнага навучання тэхнікам малявання. Заснавана Венецыянская Акадэмія Мастацтваў дэль Дызеньё. мастакоў, скульптараў і архітэктараў вучылі прымяняць стандартныя метады праектавання і прайграваць малюнкі ў адлюстраванні. Акадэмія таксама мела вялікае значэнне ў барацьбе з зачыненымі сістэмамі навучання ў рамесных цэхах, якія звычайна выступалі супраць выкарыстання агульных нормаў і стандартаў у праектным чарчэнні.

XVII стагоддзе – На тэхнічныя малюнкі эпохі Адраджэння найперш паўплывалі мастацкія прынцыпы і ўмоўнасці, а не тэхнічныя. Гэтая сітуацыя стала мяняцца ў наступныя стагоддзі. Жэрар Дэзарг абапіраўся на працу больш ранняга даследчыка Самюэля Маралуа пры распрацоўцы сістэмы праектыўнай геаметрыі, якая выкарыстоўвалася для матэматычнага прадстаўлення аб'ектаў у трох вымярэннях. Яго імем названа адна з першых тэарэм праектыўнай геаметрыі - тэарэма Дэзарга. Выяўляючыся мовай эўклідавай геаметрыі, ён казаў, што калі два трыкутніка ляжаць на плоскасці такім чынам, што тры прамыя, якія вызначаюцца адпаведнымі парамі іх вяршыняў, супадаюць, то тры кропкі скрыжавання адпаведных пар бакоў (або іх працягі) застаюцца калінеарнымі.

1799 – Кніга "Апісальная геаметрыя" французскага матэматыка XVIII стагоддзя Гаспара Монжа (5), падрыхтаваны на аснове яго папярэдніх лекцый. Лічыцца першым выкладам начартальнай геаметрыі і фармалізацыяй адлюстравання ў тэхнічным чарцяжы - гэтая публікацыя ўзыходзіць да зараджэння сучаснага тэхнічнага малюнка. Монж распрацаваў геаметрычны падыход да вызначэння сапраўднай формы плоскасцяў скрыжавання генераваных формаў. Хоць гэты падыход стварае выявы, вонкава ідэнтычныя відам, якія Вітрувій прасоўваў са старажытных часоў, яго тэхніка дазваляе дызайнерам ствараць прапарцыйныя віды пад любым вуглом або напрамкам, прымаючы да ўвагі базавы набор відаў. Але Монж быў больш, чым проста практыкуючым матэматыкам. Ён удзельнічаў у стварэнні ўсёй сістэмы тэхнічнай і канструктарскай адукацыі, якая шмат у чым грунтавалася на яго прынцыпах. Развіццю чарцёжнай прафесіі ў той час садзейнічалі не толькі работы Монжа, але і прамысловая рэвалюцыя ў цэлым, неабходнасць вырабу запасных частак і ўкараненне ў вытворчасць працэсаў праектавання. Важная была і эканоміка - камплект канструктарскіх чарцяжоў у большасці выпадкаў рабіў непатрэбным пабудова макета працоўнага аб'екта. 

1822 Адзін з папулярных метадаў тэхнічнага прадстаўлення, аксанаметрычны малюнак, быў фармалізаваны пастарам Уільямам Фарышам з Кембрыджа ў пачатку 1822 стагоддзя ў яго працы па прыкладных навуках. Ён апісаў тэхніку, якая паказвае аб'екты ў трохмернай прасторы, свайго роду паралельную праекцыю, якая адлюстроўвае прастору на плоскасць з выкарыстаннем прастакутнай сістэмы каардынат. Асаблівасцю, якая адрознівае аксанаметрыю ад іншых відаў паралельнага праецыравання, з'яўляецца імкненне захаваць рэальныя памеры праецыюемых аб'ектаў хаця б у адным абраным кірунку. Некаторыя выгляды аксанаметрыі таксама дазваляюць захоўваць памеры кутоў раўналежнымі абранай плоскасці. Фарыш часта выкарыстоўваў мадэлі для ілюстрацыі пэўных прынцыпаў у сваіх лекцыях. Для тлумачэння зборкі мадэляў ён выкарыстоўваў тэхніку ізаметрычнай праекцыі — адлюстравання трохмернай прасторы на плоскасць, што з'яўляецца адным з відаў паралельнай праекцыі. Хоць агульная канцэпцыя ізаметрыі існавала і раней, менавіта Фарыш шырока вядомы як першы чалавек, які ўсталяваў правілы ізаметрычнага малюнка. У 120 годзе ў артыкуле "Аб ізаметрычнай перспектыве" ён пісаў аб "неабходнасці дакладных тэхнічных малюнкаў, свабодных ад аптычных скажэнняў". Гэта прывяло яго да фармулёўкі прынцыпаў ізаметрыі. Ізаметрыя азначае "роўныя меры", таму што для вышыні, шырыні і глыбіні выкарыстоўваецца адна і тая ж шкала. Сутнасць ізаметрычнай праекцыі заключаецца ў роўнай меры кутоў (XNUMX °) паміж кожнай парай восяў, так што перспектыўнае скарачэнне кожнай восі аднолькава. З сярэдзіны дзевятнаццатага стагоддзя ізаметрыя стала распаўсюджанай прыладай інжынераў.6), і неўзабаве пасля гэтага аксонаметрыя і ізаметрыя былі ўключаны ў праграмы архітэктурных даследаванняў у Еўропе і ЗША.

6. Тэхнічны малюнак у ізаметрычнай праекцыі

80-я гады – Апошнім новаўвядзеннем, якое прывяло тэхнічныя чарцяжы да іх цяперашняга выгляду, было вынаходства іх капіявання рознымі спосабамі, ад фотакапіравання да фотакапіравання. Першым папулярным рэпрадуктыўным працэсам, уведзеным у 80-х гадах, быў цыянатып (7). Гэта дазволіла распаўсюджваць тэхнічныя чарцяжы аж да ўзроўню асобных працоўных станцый. Рабочыя былі навучаны чытаць чарцёж і павінны былі строга выконваць памеры і допускі. Гэта, у сваю чаргу, аказала вялікі ўплыў на развіццё серыйнай вытворчасці, паколькі знізіла патрабаванні да ўзроўню прафесіяналізму і вопыту выканаўцы вырабу.

7. Копія тэхнічнага чарцяжа

1914 - У пачатку 1914 стагоддзя ў тэхнічных малюнках шырока выкарыстоўваліся колеры. Аднак да 100 году ад гэтай практыкі ў прамыслова развітых краінах адмовіліся амаль на XNUMX%. Колеры на тэхнічных чарцяжах мелі розныя функцыі - іх выкарыстоўвалі для абазначэння будаўнічых матэрыялаў, яны ўжываліся для адрознівання патокаў і рухаў у сістэме, а таксама проста для ўпрыгожвання імі малюнкаў прылад. 

1963 – Іван Сазерленд у сваёй доктарскай дысертацыі ў Масачусецкім тэхналагічным інстытуце распрацоўвае праграму Sketchpad для дызайну (8). Гэта была першая праграма CAD (Compute Aided Design), абсталяваная графічным інтэрфейсам – калі яе можна так назваць, таму што ўсё, што яна рабіла, – гэта стварала дыяграмы xy. Арганізацыйныя інавацыі, ужытыя ў Sketchpad, паклалі пачатак выкарыстанню аб'ектна-арыентаванага праграмавання ў сучасных сістэмах CAD і CAE (Computer Aided Engineering). 

8. Айвен Сазерленд прадстаўляе праграму Sketchpad

60-я гады. - Інжынеры найбуйнейшых кампаній - Boeing, Ford, Citroën і GM - распрацоўваюць новыя праграмы САПР. Кампутарныя метады праектавання і канструктарскай візуалізацыі становяцца спосабам спрашчэння аўтамабільных і авіяцыйных праектаў, не пазбаўлена значэння і імклівае развіццё новых вытворчых тэхналогій, у асноўным станкоў з лічбавым праграмным кіраваннем. З-за значнага недахопу вылічальнай магутнасці ў параўнанні з сённяшнімі машынамі ранняе праектаванне САПР патрабавала вялікіх фінансавых і інжынерных магутнасцей.

9. Портэр П'ер Безье са сваімі матэматычнымі формуламі

1968 – Вынаходства трохмерных метадаў CAD / CAM (Computer Aided Manufacturing) прыпісваюць французскаму інжынеру П'еру Безье (Pierre Bézier).9). Для палягчэння праектавання дэталяў і прылад для аўтамабільнай прамысловасці ён распрацаваў сістэму UNISURF, якая пасля стала працоўнай базай для наступных пакаленняў праграмнага забеспячэння САПР.

1971 – З'яўляецца ADAM, аўтаматызаваная сістэма чарчэння і апрацоўкі (ADAM). Гэта быў інструмент CAD, распрацаваны Dr. Патрык Дж. Ханраці, чыя кампанія Manufacturing and Consulting Services (MCS) пастаўляе праграмнае забеспячэнне такім буйным кампаніям, як McDonnell Douglas і Computervision.

80-я гады. - Прагрэс у развіцці кампутарных сродкаў цвёрдацельнага мадэлявання. У 1982 годзе Джон Уокер засноўвае кампанію Autodesk, асноўным прадуктам якой з'яўляецца сусветна вядомая і папулярная праграма 2D AutoCAD.

1987 – Выпушчаны Pro/ENGINEER, які аб'яўляе аб шырэйшым выкарыстанні метадаў функцыянальнага мадэлявання і звязванні параметраў функцый. Вытворцам гэтай чарговай вехі ў дызайне стала амерыканская кампанія PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER ствараўся для Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris і працэсараў Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC, але з часам вытворца паступова абмяжоўваў колькасць падтрымліваемых платформаў. З 2011 гады адзінай падтрымоўванай платформай з'яўляюцца сістэмы з сямейства MS Windows.

10. Праектаванне робатаў у сучаснай праграме CAD

1994 - На рынку з'яўляецца Autodesk AutoCAD R13, г.зн. першая версія праграмы вядомай фірмы, якая працуе над трохмернымі мадэлямі (10). Гэта была не першая праграма, прызначаная для 3D-мадэлявання. Функцыі гэтага тыпу былі распрацаваны ў пачатку 60-х гадоў, а ў 1969 году MAGI выпусціла SynthaVision, першую камерцыйна даступную праграму цвёрдацельнага мадэлявання. У 1989 году NURBS, матэматычнае прадстаўленне 3D-мадэляў, упершыню з'явілася на працоўных станцыях Silicon Graphics. У 1993 годзе CAS Berlin распрацавала інтэрактыўную праграму мадэлявання NURBS для ПК пад назвай NöRBS.

2012 - Autodesk 360, праграма для пераносу работ па праектаванні і мадэляванні ў воблака, выходзіць на рынак.