שרטוט טכני והנדסי והדמיה של הפרויקט - היסטוריה

כיצד התפתח רישום טכני והנדסי לאורך ההיסטוריה? חתך משנת 2100 לפני הספירה עד עצם היום הזה.

2100 סל"ד - התמונה השמורה הראשונה של האובייקט בהקרנה מלבנית, תוך התחשבות בקנה המידה המתאים. הציור מתואר על הפסל של גודאה (1תקשיב)) מהנדס ושליט

עיר-מדינה שומרית לגאש, הממוקמת על שטחה של עיראק המודרנית.

המאה ה- XNUMX לפני הספירה – מרקוס ויטרוביוס פוליו נחשב לאבי הרישום העיצובי, כלומר. ויטרוביוס, אדריכל רומי, קונסטרוקטור

כלי רכב צבאיים בתקופת שלטונם של יוליוס קיסר ואוקטביאנוס אוגוסטוס. הוא יצר את מה שנקרא איש ויטרובי - דמות של אדם עירום רשום במעגל ובריבוע (2), המסמל תנועה (ליאונרדו דה וינצ'י הפיץ גרסה משלו לציור זה). הוא התפרסם כמחבר החיבור על האדריכלות של עשרת הספרים, שנכתב בין 20 ל-10 לפני הספירה ולא נמצא רק ב-1415 בספריית מנזר סנט. גאלן בשוויץ. ויטרוביוס מתאר בפירוט הן את המסדרים היווניים הקלאסיים והן את הווריאציות הרומיות שלהם. לתיאורים נוספו איורים מתאימים - הרישומים המקוריים, לעומת זאת, לא נשתמרו. בתקופה המודרנית, סופרים מפורסמים רבים יצרו איורים לעבודה זו, בניסיון לשחזר את הרישומים האבודים.

3. אחד הרישומים של גידו דה ויג'בנו

ימי הביניים – בתכנון מבנים וגינות נעשה שימוש בעקרונות גיאומטריים - אד quadratum ו-ad triangulum, כלומר. ציור במונחים של ריבוע או משולש. בוני הקתדרלה בתהליך העבודה יוצרים סקיצות וציורים, אך ללא כללים נוקשים וסטנדרטיזציה. ספר ציורים של מנועי מצור מאת מנתח החצר והממציא גווידו דה ויגבנו, 13353) מדגים את חשיבות השרטוטים המוקדמים הללו ככלים למשיכת ספונסרים ולקוחות המעוניינים לממן השקעות בנייה.

1230-1235 – יצר אלבום מאת Villard de Honnecourt (4). זהו כתב יד המכיל 33 גיליונות קלף מהודקים זה לזה, ברוחב 15–16 ס"מ ובגובה 23–24 ס"מ. הם מכוסים משני הצדדים בציורים ובסימנים שנעשו בעט וצוירו קודם לכן במקל עופרת. רישומים על מבנים, אלמנטים אדריכליים, פסלים, אנשים, בעלי חיים ומכשירים מלווים בתיאורים.

1335 - Guido da Vigevano עובד על Texaurus Regis Francie, יצירה המגנה על מסע הצלב שהוכרז על ידי פיליפ השישי. העבודה מכילה רישומים רבים של מכונות מלחמה וכלי רכב, כולל מרכבות משוריינים, עגלות רוח ואמצעי מצור גאוניים אחרים. למרות שמסע הצלב של פיליפ מעולם לא התרחש עקב המלחמה עם אנגליה, האלבום הצבאי של דה ויג'בנו קדם וצופה רבים מהמבנים הצבאיים של ליאונרדו דה וינצ'י וממציאים אחרים מהמאה השש-עשרה.

4. עמוד מתוך האלבום Villara de Onnekura.

1400-1600 - השרטוטים הטכניים הראשונים הם במובן מסוים קרובים יותר לרעיונות מודרניים, הרנסנס הביא שיפורים ושינויים רבים לא רק בטכניקות הבנייה, אלא גם בתכנון והצגת פרויקטים.

המאה ה- XV – הגילוי המחודש של הפרספקטיבה על ידי האמן פאולו אוצ'לו שימש ברישום הטכני של הרנסנס. פיליפו ברונלסקי החל להשתמש בפרספקטיבה לינארית בציוריו, מה שלראשונה נתן לו ולחסידיו את ההזדמנות לייצג באופן מציאותי מבנים אדריכליים והתקנים מכניים. בנוסף, רישומים מתחילת המאה ה- XNUMX מאת מריאנו די ז'קופו, בשם Taccola, מראים את השימוש בפרספקטיבה כדי לתאר המצאות ומכונות בצורה מדויקת. Taccola השתמש במפורש בכללי ציור לא כאמצעי לתיעוד מבנים קיימים, אלא כשיטת עיצוב באמצעות הדמיה על נייר. שיטותיו נבדלו מדוגמאות קודמות של רישום טכני מאת וילארד דה הונקור, אבה פון לנדסברג וגידו דה ויג'בנו בשימוש בפרספקטיבה, בנפח ובהצללה. השיטות שיזמה Taccola שימשו ופותחו על ידי מחברים מאוחרים יותר. 

תחילת המאה XNUMX - העקבות הראשונים למאפיינים של שרטוטים טכניים מודרניים, כגון תצוגות תוכנית, שרטוטי הרכבה וציורי חתך מפורטים, מגיעים מספרי הסקיצות של לאונרדו דה וינצ'י שנעשו ממש בתחילת המאה ה- XNUMX. לאונרדו שאב השראה מעבודותיהם של מחברים קודמים, בפרט פרנצ'סקו די ג'ורג'יו מרטיני, אדריכל ומעצב מכונות. סוגי חפצים בהקרנות קיימים גם בעבודותיו של אמן הציור הגרמני מתקופתו של לאונרד אלברכט דירר. רבות מהטכניקות בהן השתמש דה וינצ'י היו חדשניות מבחינת עקרונות עיצוב מודרניים ושרטוט טכני. למשל, הוא היה מהראשונים שהציעו להכין דגמי עץ של חפצים כחלק מהעיצוב. 

1543 – תחילת הכשרה פורמלית בטכניקות ציור. האקדמיה הוונציאנית לאמנויות דל דיסגנו נוסדה. ציירים, פסלים ואדריכלים לימדו ליישם טכניקות עיצוב סטנדרטיות ולשחזר תבניות בתמונה. לאקדמיה הייתה חשיבות רבה גם במאבק במערכות סגורות של הכשרה בבתי מלאכה, שהתנגדו בדרך כלל לשימוש בנורמות ובסטנדרטים מקובלים בשרטוט עיצובי.

המאה ה- XVII – הרישומים הטכניים של הרנסנס הושפעו בעיקר מעקרונות וממוסכמות אמנותיות, לא טכניות. מצב זה החל להשתנות במאות שלאחר מכן. ג'רארד דזארג'ס התבסס על עבודתו של החוקר המוקדם סמואל מרלואה כדי לפתח מערכת של גיאומטריה השלכתית ששימשה לייצוג מתמטי של עצמים בתלת מימד. אחד המשפטים הראשונים של הגיאומטריה השלכתית, משפט דסרגוס, נקרא על שמו. במונחים של גיאומטריה אוקלידית, הוא אמר שאם שני משולשים שוכבים על מישור בצורה כזו ששלושת הקווים המוגדרים על ידי הזוגות המתאימים של קודקודיהם עולים בקנה אחד, אז שלוש נקודות החיתוך של זוגות הצלעות התואמות (או שלוחותיהן) ) להישאר קולינארי.

1799 - הספר "גיאומטריה תיאורית" מאת המתמטיקאי הצרפתי מהמאה ה-XNUMX גאספר מונגה (5), שהוכן על בסיס הרצאותיו הקודמות. פרסום זה, שנחשב לתערוכה הראשונה של גיאומטריה תיאורית והפורמליזציה של תצוגה ברישום טכני, מתוארך להולדתו של הרישום הטכני המודרני. מונגה פיתחה גישה גיאומטרית כדי לקבוע את הצורה האמיתית של מישורי החיתוך של הצורות שנוצרו. בעוד שגישה זו מייצרת דימויים זהים באופן שטחי לתצוגות שוויטרוביוס קידם מאז ימי קדם, הטכניקה שלו מאפשרת למעצבים ליצור תצוגות פרופורציונליות מכל זווית או כיוון, בהינתן סט בסיסי של השקפות. אבל מונגה היה יותר מסתם מתמטיקאי פעיל. הוא השתתף ביצירת כל מערכת החינוך הטכני והעיצובי, שהתבססה במידה רבה על עקרונותיו. הפיתוח של מקצוע הרישום באותה תקופה הוקל לא רק על ידי עבודתו של מונגה, אלא גם על ידי המהפכה התעשייתית בכלל, הצורך בייצור חלקי חילוף והכנסת תהליכי עיצוב לייצור. גם הכלכלה הייתה חשובה - סט שרטוטי עיצוב מיותר ברוב המקרים לבנות פריסה של אובייקט עובד. 

1822 אחת השיטות הפופולריות לייצוג טכני, הרישום האקסונומטרי, נוצרה על ידי הכומר וויליאם פאריש מקיימברידג' בתחילת המאה 1822 בעבודתו על המדעים היישומיים. הוא תיאר טכניקה להצגת עצמים במרחב תלת מימדי, מעין הקרנה מקבילה הממפה את החלל על גבי מישור באמצעות מערכת קואורדינטות מלבנית. תכונה שמבדילה את האקסונומטריה מסוגים אחרים של הקרנה מקבילה היא הרצון לשמור על הממדים האמיתיים של העצמים המוקרנים לפחות בכיוון אחד שנבחר. סוגים מסוימים של אקסונומטריה מאפשרים גם לשמור על מידות הפינות במקביל למישור הנבחר. פאריש השתמש לעתים קרובות במודלים כדי להמחיש עקרונות מסוימים בהרצאותיו. כדי להסביר את הרכבת המודלים, הוא השתמש בטכניקה של הקרנה איזומטרית - מיפוי מרחב תלת מימדי על גבי מישור, שהוא אחד מסוגי ההקרנה המקבילה. למרות שהמושג הכללי של איזומטרי היה קיים בעבר, היה זה פאריש שזוכה לזכותו כאדם הראשון שקבע את כללי הרישום האיזומטרי. בשנת 120, במאמר "על פרספקטיבה איזומטרית", הוא כתב על "הצורך בציורים טכניים מדויקים, ללא עיוותים אופטיים". זה הוביל אותו לנסח את עקרונות האיזומטריה. איזומטרי פירושו "מידות שוות" כי אותו קנה מידה משמש לגובה, רוחב ועומק. המהות של הקרנה איזומטרית היא להשוות את הזוויות (XNUMX°) בין כל זוג צירים, כך שהקטנת הפרספקטיבה של כל ציר תהיה זהה. מאז אמצע המאה התשע עשרה, איזומטריה הפכה לכלי נפוץ עבור מהנדסים (6), וזמן קצר לאחר מכן שולבו אקסונומטריה ואיזומטריה בתוכניות מחקר אדריכלי באירופה ובארצות הברית.

6. ציור טכני במבט איזומטרי

80-s – החידוש האחרון שהביא את השרטוטים הטכניים לצורתם הנוכחית היה המצאת העתקתם בדרכים שונות, מצילום ועד צילום. תהליך הרבייה הפופולרי הראשון, שהוצג בשנות ה-80, היה הציאנוטיפ (7). זה אפשר הפצה של שרטוטים טכניים עד לרמת תחנות עבודה בודדות. העובדים הוכשרו לקרוא את השרטוט ונאלצו להקפיד על מידות וסובלנות. לכך, בתורו, הייתה השפעה עצומה על התפתחות הייצור ההמוני, שכן זה הפחית את הדרישות לרמת המקצועיות והניסיון של מבצע המוצר.

7. העתק שרטוט טכני

1914 – בתחילת המאה ה-1914 נעשה שימוש נרחב בצבעים בשרטוטים טכניים. עם זאת, עד שנת 100, נוהג זה נזנח בכמעט XNUMX% במדינות מתועשות. לצבעים בשרטוטים טכניים היו פונקציות שונות - הם שימשו לייצוג חומרי בניין, הם שימשו כדי להבחין בין זרימות ותנועות במערכת, ופשוט לקשט איתם תמונות של מכשירים. 

1963 – איבן סאתרלנד, בעבודת הדוקטורט שלו ב-MIT, מפתח Sketchpad לעיצוב (8). זו הייתה תוכנת ה-CAD הראשונה (Compute Aided Design) המצוידת בממשק גרפי - אם אפשר לקרוא לזה כך, כי כל מה שהיא עשתה זה ליצור דיאגרמות xy. חידושים ארגוניים שיושמו ב-Sketchpad סימנו את תחילת השימוש בתכנות מונחה עצמים במערכות CAD ו-CAE (Computer Aided Engineering) מודרניות. 

8. איוון סאתרלנד מציג את סקצ'פד

60-s. – מהנדסים מחברות גדולות כמו בואינג, פורד, סיטרואן ו-GM מפתחים תוכניות CAD חדשות. שיטות עיצוב בעזרת מחשב והדמיית עיצוב הופכים לדרך לפשט פרויקטים של רכב ותעופה, והפיתוח המהיר של טכנולוגיות ייצור חדשות, בעיקר כלי מכונות עם בקרה מספרית, אינו חסר חשיבות. בשל המחסור המשמעותי בכוח מחשוב בהשוואה למכונות של היום, תכנון CAD מוקדם דרש הרבה כוח פיננסי והנדסי.

9. פורטר פייר בזייר עם הנוסחאות המתמטיות שלו

1968 - המצאת שיטות XNUMXD CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing) נזקפת לזכות המהנדס הצרפתי פייר בזייר.9). כדי להקל על עיצוב חלקים וכלים לתעשיית הרכב, הוא פיתח את מערכת UNISURF, שהפכה מאוחר יותר לבסיס העבודה לדורות הבאים של תוכנת CAD.

1971 – מופיעה ADAM, שרטוט ועיבוד אוטומטי (ADAM). זה היה כלי CAD שפותח על ידי Dr. Patrick J. Hanratty, שחברת שירותי הייצור והייעוץ (MCS) שלו מספקת תוכנה לחברות גדולות כמו מקדונל דאגלס ו-Computervision.

80-s. – התקדמות בפיתוח כלי מחשב למידול מוצק. בשנת 1982, ג'ון ווקר הקים את Autodesk, שהמוצר העיקרי שלה הוא תוכנית ה-2D AutoCAD המפורסמת והפופולרית בעולם.

1987 - Pro/ENGINEER שוחרר, ומודיע על השימוש המוגבר בטכניקות דוגמנות פונקציונליות וקשירת פרמטרים של פונקציות. היצרנית של אבן הדרך הבאה בעיצוב הייתה החברה האמריקאית PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER נוצר עבור מעבדי Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris ו-Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC, אך עם הזמן היצרן הגביל בהדרגה את מספר הפלטפורמות הנתמכות. מאז 2011, הפלטפורמות הנתמכות היחידות הן מערכות ממשפחת MS Windows.

10. עיצוב רובוטים בתוכנית CAD מודרנית

1994 – Autodesk AutoCAD R13 מופיע בשוק, כלומר. הגרסה הראשונה של התוכנית של חברה ידועה שעובדת על מודלים תלת מימדיים (10). זו לא הייתה התוכנית הראשונה המיועדת למידול תלת מימד. פונקציות מסוג זה פותחו בתחילת שנות ה-3, ובשנת 60 הוציאה MAGI את SynthaVision, תוכנית הדוגמנות הסולידית הראשונה הזמינה מסחרית. בשנת 1969, NURBS, ייצוג מתמטי של מודלים תלת מימדיים, הופיע לראשונה בתחנות עבודה של Silicon Graphics. בשנת 1989, CAS Berlin פיתחה תוכנית הדמיית NURBS אינטראקטיבית עבור PC בשם NöRBS.

2012 – Autodesk 360, תוכנת עיצוב ומידול מבוססת ענן, נכנסת לשוק.