Teknisk och ingenjörsritning och visualisering av projektet - historik

Hur har teknisk och ingenjörsritning utvecklats genom historien? Tvärsnitt från 2100 f.Kr till idag.

2100 rpn - Den första bevarade bilden av objektet i en rektangulär projektion, med hänsyn till lämplig skala. Teckningen är avbildad på statyn av Gudea (1lyssna)) ingenjör och linjal

Sumeriska stadsstaten Lagash, belägen på det moderna Iraks territorium.

XNUMXth århundradet f.Kr – Marcus Vitruvius Pollio anses vara designritningens fader, d.v.s. Vitruvius, romersk arkitekt, konstruktör

militärfordon under Julius Caesars och Octavian Augustus regeringstid. Han skapade den så kallade Vitruvian Man - en bild av en naken man inskriven i en cirkel och en kvadrat (2), som symboliserar rörelse (senare distribuerade Leonardo da Vinci sin egen version av denna teckning). Han blev känd som författare till avhandlingen On the Architecture of Ten Books, som skrevs mellan 20 och 10 f.Kr. och som inte hittades förrän 1415 i biblioteket i klostret St. Gallen i Schweiz. Vitruvius beskriver i detalj både de grekiska klassiska ordnarna och deras romerska variationer. Beskrivningarna kompletterades med lämpliga illustrationer - originalritningarna är dock inte bevarade. I den moderna perioden gjorde många berömda författare illustrationer för detta arbete, och försökte återskapa de förlorade teckningarna.

3. En av teckningarna av Guido da Vigevano

Medeltiden – Vid utformning av byggnader och trädgårdar används geometriska principer - ad quadratum och ad triangulum, d.v.s. rita i form av en kvadrat eller triangel. Byggarna av katedralen i arbetet skapar skisser och ritningar, men utan strikta regler och standardisering. Bok med ritningar av belägringsmotorer av hovkirurgen och uppfinnaren Guido da Vigevano, 13353) visar vikten av dessa tidiga ritningar som verktyg för att attrahera sponsorer och kunder som vill finansiera bygginvesteringar.

1230-1235 – Skapade ett album av Villard de Honnecourt (4). Det här är ett manuskript innehållande 33 pergamentark sammanfästa, 15–16 cm breda och 23–24 cm höga.De är på båda sidor täckta med ritningar och märken gjorda med penna och tidigare tecknade med blypinne. Ritningar om byggnader, arkitektoniska element, skulpturer, människor, djur och anordningar åtföljs av beskrivningar.

1335 – Guido da Vigevano arbetar på Texaurus Regis Francie, ett stycke som försvarar korståget som utropats av Filip VI. Verket innehåller många teckningar av krigsmaskiner och fordon, inklusive pansarvagnar, vindvagnar och andra geniala belägringsanordningar. Även om Philips korståg aldrig ägde rum på grund av kriget med England, går da Vigevanos militäralbum före och föregriper många av Leonardo da Vincis och andra sextonde-talets uppfinnares militära byggnader.

4. Sida från albumet Villara de Onnekura.

1400-1600 – De första tekniska ritningarna ligger på sätt och vis närmare moderna idéer, renässansen medförde många förbättringar och förändringar inte bara i konstruktionsteknik, utan också i design och presentation av projekt.

XV-talet – Återupptäckten av perspektivet av konstnären Paolo Uccello användes i den tekniska ritningen av renässansen. Filippo Brunelleschi började använda linjärt perspektiv i sina målningar, vilket för första gången gav honom och hans anhängare möjlighet att realistiskt representera arkitektoniska strukturer och mekaniska anordningar. Dessutom visar teckningar från det tidiga XNUMXth århundradet av Mariano di Jacopo, som heter Taccola, användningen av perspektiv för att avbilda uppfinningar och maskiner korrekt. Taccola använde uttryckligen ritregler inte som ett sätt att dokumentera befintliga strukturer, utan som en designmetod med visualisering på papper. Hans metoder skilde sig från tidigare exempel på teknisk teckning av Villard de Honnecourt, Abbé von Landsberg och Guido da Vigevano i deras användning av perspektiv, volym och skuggning. De metoder som initierats av Taccola har använts och utvecklats av senare författare. 

Början av XNUMXth århundradet – De första spåren av särdragen hos moderna tekniska ritningar, såsom planvyer, monteringsritningar och detaljerade sektionsritningar, kommer från Leonardo da Vincis skissböcker som gjordes i början av XNUMX-talet. Leonardo hämtade inspiration från tidigare författares arbete, i synnerhet Francesco di Giorgio Martini, en arkitekt och maskindesigner. Typer av objekt i projektioner finns också i den tyska målarmästarens verk från Leonhard Albrecht Dürers tid. Många av de tekniker som användes av da Vinci var innovativa när det gäller moderna designprinciper och teknisk ritning. Han var till exempel en av de första som föreslog att man skulle göra trämodeller av föremål som en del av designen. 

1543 – Början av formell utbildning i ritteknik. Venetian Academy of Arts del Disegno grundas. Målare, skulptörer och arkitekter fick lära sig att tillämpa standarddesigntekniker och att återge mönster i en bild. Akademin var också av stor betydelse i kampen mot slutna utbildningssystem i hantverksverkstäder, som vanligtvis motsatte sig användningen av vanliga normer och standarder i designritning.

XVII-talet – Renässansens tekniska ritningar var främst influerade av konstnärliga principer och konventioner, inte tekniska. Denna situation började förändras under de följande århundradena. Gerard Desargues byggde på den tidigare forskaren Samuel Maralois arbete för att utveckla ett system av projektiv geometri som användes för att matematiskt representera objekt i tre dimensioner. En av de första satserna inom projektiv geometri, Desargues sats, är uppkallad efter honom. När det gäller euklidisk geometri sa han att om två trianglar ligger på ett plan på ett sådant sätt att de tre linjerna som definieras av motsvarande par av deras hörn sammanfaller, då de tre skärningspunkterna för motsvarande par av sidor (eller deras förlängningar) ) förbli kolinjär.

1799 - Boken "Descriptive Geometry" av den franske matematikern från XNUMX-talet Gaspard Monge (5), utarbetad på grundval av hans tidigare föreläsningar. Anses vara den första utläggningen av beskrivande geometri och formaliseringen av visning i teknisk ritning, denna publikation går tillbaka till födelsen av modern teknisk ritning. Monge utvecklade ett geometriskt tillvägagångssätt för att bestämma den verkliga formen av skärningsplanen för de genererade formerna. Även om detta tillvägagångssätt producerar bilder som är ytligt identiska med de vyer som Vitruvius har främjat sedan urminnes tider, tillåter hans teknik designers att skapa proportionella vyer från vilken vinkel eller riktning som helst, givet en grundläggande uppsättning vyer. Men Monge var mer än bara en praktiserande matematiker. Han deltog i skapandet av hela systemet för teknisk och designutbildning, som till stor del byggde på hans principer. Utvecklingen av rityrket på den tiden underlättades inte bara av Monges arbete, utan också av den industriella revolutionen i allmänhet, behovet av tillverkning av reservdelar och införandet av designprocesser i produktionen. Ekonomin var också viktig - en uppsättning designritningar gjorde det i de flesta fall onödigt att bygga en layout av ett arbetsobjekt. 

1822 En av de populära metoderna för teknisk representation, den axonometriska ritningen, formaliserades av pastor William Farish från Cambridge i början av 1822-talet i hans arbete med tillämpade vetenskaper. Han beskrev en teknik för att visa objekt i tredimensionell rymd, en sorts parallell projektion som kartlägger rymden på ett plan med hjälp av ett rektangulärt koordinatsystem. En egenskap som skiljer axonometri från andra typer av parallell projektion är önskan att behålla de verkliga dimensionerna av de projicerade objekten i åtminstone en vald riktning. Vissa typer av axonometri låter dig också hålla dimensionerna på hörnen parallella med det valda planet. Farish använde ofta modeller för att illustrera vissa principer i sina föreläsningar. För att förklara sammansättningen av modeller använde han tekniken med isometrisk projektion - kartläggning av tredimensionellt utrymme på ett plan, vilket är en av typerna av parallell projektion. Även om det allmänna begreppet isometri existerade tidigare, var det Farish som i stor utsträckning krediteras som den första personen att fastställa reglerna för isometrisk ritning. År 120, i artikeln "On Isometric Perspective", skrev han om "behovet av exakta tekniska ritningar, fria från optiska förvrängningar." Detta fick honom att formulera principerna för isometri. Isometrisk betyder "lika mått" eftersom samma skala används för höjd, bredd och djup. Kärnan i en isometrisk projektion är att utjämna vinklarna (XNUMX°) mellan varje par av axlar, så att perspektivreduktionen för varje axel är densamma. Sedan mitten av artonhundratalet har isometri blivit ett vanligt verktyg för ingenjörer (6), och kort därefter införlivades axonometri och isometri i arkitektoniska forskningsprogram i Europa och USA.

6. Teknisk ritning i isometrisk vy

80-ies – Den senaste innovationen som förde tekniska ritningar till sin nuvarande form var uppfinningen av att kopiera dem på olika sätt, från fotokopiering till fotokopiering. Den första populära reproduktionsprocessen, som introducerades på 80-talet, var cyanotypen (7). Detta möjliggjorde distribution av tekniska ritningar ner till nivån för enskilda arbetsstationer. Arbetarna utbildades i att läsa ritningen och var tvungna att strikt följa mått och toleranser. Detta hade i sin tur en enorm inverkan på utvecklingen av massproduktion, eftersom det minskade kraven på nivån på professionalism och erfarenhet hos produktutövaren.

7. Kopia av teknisk ritning

1914 – I början av 1914-talet användes färger flitigt i tekniska ritningar. Men vid år 100 hade denna praxis övergetts till nästan XNUMX % i industriländerna. Färger i tekniska ritningar hade olika funktioner - de användes för att representera byggmaterial, de användes för att skilja mellan flöden och rörelser i ett system och helt enkelt för att dekorera bilder av enheter med dem. 

1963 – Ivan Sutherland, i sin doktorsavhandling vid MIT, utvecklar Sketchpad för design (8). Det var det första CAD-programmet (Compute Aided Design) utrustat med ett grafiskt gränssnitt - om man kan kalla det så, för allt det gjorde var att skapa xy-diagram. Organisatoriska innovationer tillämpade i Sketchpad markerade början på användningen av objektorienterad programmering i moderna CAD- och CAE-system (Computer Aided Engineering). 

8. Ivan Sutherland introducerar Sketchpad

60-talet. – Ingenjörer från stora företag som Boeing, Ford, Citroën och GM utvecklar nya CAD-program. Datorstödda designmetoder och designvisualisering håller på att bli ett sätt att förenkla fordons- och flygprojekt, och den snabba utvecklingen av nya tillverkningsteknologier, främst maskinverktyg med numerisk styrning, är inte utan betydelse. På grund av den betydande bristen på datorkraft jämfört med dagens maskiner, krävde tidig CAD-design mycket ekonomisk och ingenjörskraft.

9. Porter Pierre Bezier med sina matematiska formler

1968 – Uppfinningen av XNUMXD CAD/CAM-metoder (Computer Aided Manufacturing) krediteras den franske ingenjören Pierre Bézier.9). För att underlätta designen av delar och verktyg för fordonsindustrin utvecklade han UNISURF-systemet, som senare blev arbetsbasen för efterföljande generationer av CAD-programvara.

1971 – ADAM, Automated Drafting and Machining (ADAM) visas. Det var ett CAD-verktyg utvecklat av Dr. Patrick J. Hanratty, vars Manufacturing and Consulting Services (MCS) företag levererar mjukvara till stora företag som McDonnell Douglas och Computervision.

80-talet. – Framsteg i utvecklingen av datorverktyg för solid modellering. 1982 grundade John Walker Autodesk, vars huvudprodukt är det världsberömda och populära 2D AutoCAD-programmet.

1987 – Pro/ENGINEER släpps och tillkännager den ökade användningen av funktionella modelleringstekniker och funktionsparameterbindning. Tillverkaren av denna nästa milstolpe inom design var det amerikanska företaget PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER skapades för Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris och Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC-processorer, men med tiden har tillverkaren gradvis begränsat antalet plattformar som stöds. Sedan 2011 är de enda plattformarna som stöds system från MS Windows-familjen.

10. Designa robotar i ett modernt CAD-program

1994 – Autodesk AutoCAD R13 dyker upp på marknaden, dvs. den första versionen av programmet för ett välkänt företag som arbetar med tredimensionella modeller (10). Det var inte det första programmet designat för 3D-modellering. Funktioner av denna typ utvecklades i början av 60-talet och 1969 släppte MAGI SynthaVision, det första kommersiellt tillgängliga solida modelleringsprogram. 1989 dök NURBS, en matematisk representation av 3D-modeller, upp för första gången på Silicon Graphics-arbetsstationer. 1993 utvecklade CAS Berlin ett interaktivt NURBS-simuleringsprogram för PC kallat NöRBS.

2012 – Autodesk 360, en molnbaserad design- och modelleringsprogramvara, kommer in på marknaden.