Technický a technický výkres a vizualizace projektu - historie

Jak se technické a strojírenské kreslení vyvíjelo v průběhu historie? Příčný řez z roku 2100 před naším letopočtem do současnosti.

2100 ot./min - První zachovaný obraz předmětu v pravoúhlém promítání s přihlédnutím k příslušnému měřítku. Kresba je vyobrazena na soše Gudea (1poslouchej)) inženýr a vládce

Sumerský městský stát Lagash, který se nachází na území moderního Iráku.

XNUMX století před naším letopočtem – Marcus Vitruvius Pollio je považován za otce designové kresby, tzn. Vitruvius, římský architekt, konstruktér

vojenská vozidla za vlády Julia Caesara a Octaviana Augusta. Vytvořil tzv. Vitruviánského muže - obraz nahého muže vepsaného do kruhu a čtverce (2), symbolizující pohyb (později Leonardo da Vinci distribuoval svou vlastní verzi této kresby). Proslavil se jako autor pojednání O architektuře deseti knih, které vzniklo v letech 20 až 10 př. n. l. a bylo nalezeno až roku 1415 v knihovně kláštera sv. Gallen ve Švýcarsku. Vitruvius podrobně popisuje jak řecké klasické řády, tak jejich římské variace. Popisy byly doplněny příslušnými ilustracemi - původní kresby se však nedochovaly. V moderní době mnoho slavných autorů vytvořilo ilustrace pro toto dílo a snažilo se znovu vytvořit ztracené kresby.

3. Jedna z kreseb Guida da Vigevano

Středověk – Při navrhování staveb a zahrad se využívá geometrických principů - ad quadratum a ad triangulum, tzn. kreslení ve tvaru čtverce nebo trojúhelníku. Stavitelé katedrály v procesu práce vytvářejí náčrty a kresby, ale bez přísných pravidel a standardizace. Kniha kreseb obléhacích strojů od dvorního chirurga a vynálezce Guida da Vigevano, 13353) ukazuje důležitost těchto raných kreseb jako nástrojů pro přilákání sponzorů a klientů, kteří chtějí financovat stavební investice.

1230-1235 – Vytvořil album Villarda de Honnecourta (4). Jedná se o rukopis obsahující 33 k sobě spojených listů pergamenu o šířce 15–16 cm a výšce 23–24 cm, z obou stran pokryty kresbami a značkami vytvořenými perem a dříve nakreslenými olověným dřívkem. Kresby o budovách, architektonických prvcích, sochách, lidech, zvířatech a zařízeních jsou doplněny popisy.

1335 – Guido da Vigevano pracuje na Texaurus Regis Francie, kus bránící křížovou výpravu vyhlášenou Filipem VI. Dílo obsahuje četné kresby válečných strojů a vozidel, včetně obrněných vozů, větrných vozů a dalších důmyslných obléhacích zařízení. Ačkoli se Filipova křížová výprava kvůli válce s Anglií nikdy nekonala, da Vigevanovo vojenské album předchází a předjímá mnoho vojenských budov Leonarda da Vinciho a dalších vynálezců ze šestnáctého století.

4. Stránka z alba Villarda de Honnecourta.

1400-1600 - První technické výkresy se v jistém smyslu blíží moderním představám, renesance přinesla mnohá vylepšení a změny nejen v konstrukčních technikách, ale i v navrhování a prezentaci projektů.

XV století – Znovuobjevení perspektivy umělcem Paolem Uccellom bylo využito v technické kresbě renesance. Filippo Brunelleschi začal ve svých obrazech používat lineární perspektivu, což jemu a jeho následovníkům poprvé poskytlo příležitost realisticky znázornit architektonické struktury a mechanická zařízení. Kromě toho kresby z počátku XNUMX. století od Mariana di Jacopa, jménem Taccola, ukazují použití perspektivy k přesnému zobrazení vynálezů a strojů. Taccola explicitně použil pravidla kreslení nikoli jako prostředek k dokumentaci existujících struktur, ale jako metodu návrhu využívající vizualizaci na papíře. Jeho metody se lišily od dřívějších příkladů technické kresby Villarda de Honnecourta, Abbé von Landsberga a Guida da Vigevano použitím perspektivy, objemu a stínování. Metody iniciované Taccolou byly použity a vyvinuty pozdějšími autory.

Počátek XNUMX. století – První stopy rysů moderních technických výkresů, jako jsou půdorysy, montážní výkresy a detailní řezy, pocházejí ze skicáků Leonarda da Vinciho vyrobených na samém počátku XNUMX století. Leonardo čerpal inspiraci z prací dřívějších autorů, zejména Francesca di Giorgia Martiniho, architekta a konstruktéra strojů. Typy objektů v projekcích jsou přítomny i v dílech německého malířského mistra z doby Leonharda Albrechta Dürera. Mnoho technik používaných da Vincim bylo inovativní, pokud jde o principy moderního designu a technické kreslení. Byl například jedním z prvních, kdo v rámci návrhu navrhl vyrobit dřevěné modely předmětů.

1543 – Začátek formálního výcviku v technikách kreslení. Založena Benátská akademie umění del Disegno. malíři, sochaři a architekti se učili používat standardní techniky designu a reprodukovat vzory v obraze. Velký význam měla akademie také v boji proti uzavřeným systémům školení v řemeslných dílnách, které se obvykle stavěly proti používání běžných norem a standardů v konstrukčním kreslení.

XVII století – Technické kresby renesance byly ovlivněny především uměleckými principy a konvencemi, nikoli technickými. Tato situace se začala v následujících stoletích měnit. Gerard Desargues čerpal z práce dřívějšího výzkumníka Samuela Maraloise při vývoji systému projektivní geometrie, který byl použit k matematickému znázornění objektů ve třech rozměrech. Je po něm pojmenována jedna z prvních vět projektivní geometrie, Desarguesova věta. Z hlediska euklidovské geometrie řekl, že pokud dva trojúhelníky leží v rovině tak, že se tři přímky definované odpovídajícími dvojicemi jejich vrcholů shodují, pak tři průsečíky odpovídajících dvojic stran (nebo jejich prodloužení) ) zůstávají kolineární.

1799 - Kniha "Deskriptivní geometrie" od francouzského matematika XNUMX. století Gasparda Monge (5), připravené na základě jeho předchozích přednášek. Tato publikace, považovaná za první expozici deskriptivní geometrie a formalizace zobrazování v technickém kreslení, se datuje ke zrodu moderního technického kreslení. Monge vyvinul geometrický přístup k určení skutečného tvaru průsečíkových rovin generovaných tvarů. Zatímco tento přístup vytváří obrazy, které jsou povrchně identické s názory, které Vitruvius propagoval od starověku, jeho technika umožňuje návrhářům vytvářet proporcionální pohledy z jakéhokoli úhlu nebo směru, s ohledem na základní sadu pohledů. Ale Monge byl víc než jen praktický matematik. Podílel se na vytvoření celého systému technického a designového vzdělávání, které z velké části vycházelo z jeho principů. Rozvoji kreslířské profese tehdy napomohla nejen Mongeova práce, ale i průmyslová revoluce obecně, potřeba výroby náhradních dílů a zavádění konstrukčních postupů do výroby. Ekonomika byla také důležitá - soubor návrhových výkresů ve většině případů způsobil, že nebylo nutné budovat rozvržení pracovního objektu.

1822 Jedna z populárních metod technické reprezentace, axonometrické kreslení, byla formalizována pastorem Williamem Farishem z Cambridge na počátku 1822 století ve své práci o aplikovaných vědách. Popsal techniku zobrazování objektů v trojrozměrném prostoru, druh paralelní projekce, která mapuje prostor do roviny pomocí pravoúhlého souřadnicového systému. Znakem, který odlišuje axonometrii od jiných typů paralelního promítání, je touha zachovat skutečné rozměry promítaných objektů alespoň v jednom zvoleném směru. Některé typy axonometrie také umožňují zachovat rozměry rohů rovnoběžné s vybranou rovinou. Farish často používal modely k ilustraci určitých principů ve svých přednáškách. K vysvětlení sestavování modelů použil techniku izometrického promítání - zobrazení trojrozměrného prostoru na rovinu, což je jeden z typů paralelního promítání. Přestože obecný koncept izometrie existoval již dříve, byl to Farish, kdo je široce považován za prvního člověka, který stanovil pravidla izometrického kreslení. V roce 120 v článku „O izometrické perspektivě“ napsal o „potřebě přesných technických výkresů bez optických zkreslení“. To ho vedlo k formulaci principů izometrie. Izometrický znamená „stejné míry“, protože pro výšku, šířku a hloubku se používá stejné měřítko. Podstatou izometrické projekce je vyrovnání úhlů (XNUMX°) mezi každou dvojicí os, takže perspektivní zmenšení každé osy je stejné. Od poloviny devatenáctého století se izometrie stala běžným nástrojem pro inženýry (6), a krátce poté byly axonometrie a izometrie začleněny do programů architektonického výzkumu v Evropě a Spojených státech.

6. Technický výkres v izometrickém pohledu

80-s – Poslední novinkou, která dovedla technické výkresy do dnešní podoby, byl vynález jejich kopírování různými způsoby, od kopírování až po kopírování. Prvním populárním reprodukčním procesem, který byl zaveden v 80. letech, byla kyanotypie (7). To umožnilo distribuci technických výkresů až na úroveň jednotlivých pracovišť. Pracovníci byli vyškoleni ke čtení plánu a museli přísně dodržovat rozměry a tolerance. To mělo zase obrovský dopad na rozvoj sériové výroby, protože to snížilo požadavky na úroveň profesionality a zkušenosti výrobce produktu.

7. Kopie technického výkresu

1914 – Na počátku 1914. století se v technických výkresech hojně používaly barvy. Avšak do roku 100 byla tato praxe v průmyslových zemích téměř ze XNUMX % opuštěna. Barvy v technických výkresech měly různé funkce — sloužily k zobrazení stavebních materiálů, sloužily k rozlišení mezi toky a pohyby v systému a jednoduše jimi zdobily obrazy zařízení.

1963 – Ivan Sutherland ve své Ph.D. práci na MIT vyvíjí Sketchpad pro design (8). Byl to první CAD (Compute Aided Design) program vybavený grafickým rozhraním – dá-li se to tak nazvat, protože jediné, co dělal, bylo vytváření xy diagramů. Organizační inovace aplikované ve Sketchpadu znamenaly začátek používání objektově orientovaného programování v moderních systémech CAD a CAE (Computer Aided Engineering).

8. Ivan Sutherland představuje Sketchpad

Šedesátá léta. – Inženýři z velkých společností jako Boeing, Ford, Citroën a GM vyvíjejí nové CAD programy. Metody počítačově podporovaného navrhování a vizualizace designu se stávají cestou ke zjednodušení automobilových a leteckých projektů a bez významu není ani rychlý rozvoj nových výrobních technologií, především obráběcích strojů s číslicovým řízením. Vzhledem k výraznému nedostatku výpočetního výkonu ve srovnání s dnešními stroji vyžadoval raný návrh CAD hodně finanční a inženýrské síly.

9. Porter Pierre Bezier se svými matematickými vzorci

1968 – Za vynález metod XNUMXD CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing) má zásluhu francouzský inženýr Pierre Bézier.9). Pro usnadnění návrhu dílů a nástrojů pro automobilový průmysl vyvinul systém UNISURF, který se později stal pracovním základem pro další generace CAD softwaru.

1971 – Zobrazí se ADAM, Automated Drafting and Machining (ADAM). Byl to CAD nástroj vyvinutý Dr. Patrick J. Hanratty, jehož společnost Manufacturing and Consulting Services (MCS) dodává software velkým společnostem, jako jsou McDonnell Douglas a Computervision.

Šedesátá léta. – Pokrok ve vývoji počítačových nástrojů pro modelování těles. V roce 1982 založil John Walker Autodesk, jehož hlavním produktem je světově proslulý a oblíbený 2D program AutoCAD.

1987 – Vychází Pro/ENGINEER, který oznamuje zvýšené používání technik funkčního modelování a vazby funkčních parametrů. Výrobcem tohoto dalšího milníku v designu byla americká společnost PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER byl vytvořen pro Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris a procesory Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC, postupem času však výrobce postupně omezoval počet podporovaných platforem. Od roku 2011 jsou jedinými podporovanými platformami systémy z rodiny MS Windows.

10. Navrhování robotů v moderním CAD programu

1994 – Na trhu se objevuje Autodesk AutoCAD R13, tzn. první verze programu známé společnosti pracující na trojrozměrných modelech (10). Nebyl to první program určený pro 3D modelování. Funkce tohoto typu byly vyvinuty na počátku 60. let a v roce 1969 MAGI vydala SynthaVision, první komerčně dostupný program pro modelování těles. V roce 1989 se NURBS, matematická reprezentace 3D modelů, poprvé objevila na pracovních stanicích Silicon Graphics. V roce 1993 CAS Berlin vyvinul interaktivní NURBS simulační program pro PC s názvem NöRBS.

2012 – Na trh vstupuje Autodesk 360, cloudový designový a modelovací software.