Bản vẽ kỹ thuật và kỹ thuật và trực quan hóa dự án - lịch sử
Bản vẽ kỹ thuật và công trình đã phát triển như thế nào trong suốt lịch sử? Mặt cắt từ năm 2100 trước Công nguyên cho đến ngày hôm nay.
2100 rpn - Ảnh bảo toàn thứ nhất của vật trong một phép chiếu hình chữ nhật, có tính đến tỷ lệ thích hợp. Bản vẽ được mô tả trên bức tượng Gudea (1nghe)) kỹ sư và người cai trị
Thành phố Lagash của người Sumer, nằm trên lãnh thổ của Iraq hiện đại.
Thế kỷ XNUMX trước Công nguyên – Marcus Vitruvius Pollio được coi là cha đẻ của vẽ thiết kế, tức là Vitruvius, kiến trúc sư La Mã, nhà xây dựng
xe quân sự dưới thời trị vì của Julius Caesar và Octavian Augustus. Ông đã tạo ra cái gọi là Vitruvian Man - hình ảnh một người đàn ông khỏa thân được khắc trong một hình tròn và hình vuông (2), tượng trưng cho sự chuyển động (sau này Leonardo da Vinci đã phân phối phiên bản của chính mình cho bức vẽ này). Ông trở nên nổi tiếng với tư cách là tác giả của luận thuyết Về kiến trúc của mười cuốn sách, được viết từ năm 20 đến 10 trước Công nguyên và mãi đến năm 1415 mới được tìm thấy trong thư viện của tu viện St. Gallen ở Thụy Sĩ. Vitruvius mô tả chi tiết cả các trật tự cổ điển Hy Lạp và các biến thể La Mã của chúng. Các mô tả đã được bổ sung bằng các hình minh họa thích hợp - tuy nhiên, các bản vẽ gốc đã không được bảo tồn. Trong thời kỳ hiện đại, nhiều tác giả nổi tiếng đã thực hiện minh họa cho tác phẩm này, cố gắng tái tạo lại những hình vẽ đã mất.
3. Một trong những bức vẽ của Guido da Vigevano
Tuổi trung niên – Khi thiết kế các tòa nhà và khu vườn, các nguyên tắc hình học được sử dụng - ad quadratum và ad triangulum, tức là vẽ theo hình vuông hoặc hình tam giác. Những người xây dựng nhà thờ tạo ra các bản phác thảo và bản vẽ trong quá trình làm việc, nhưng không có các quy tắc và tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Sách vẽ các động cơ công thành của bác sĩ phẫu thuật triều đình và nhà phát minh Guido da Vigevano, 13353) cho thấy tầm quan trọng của những bản vẽ ban đầu này như là công cụ thu hút các nhà tài trợ và khách hàng có nhu cầu tài trợ cho các khoản đầu tư xây dựng.
1230-1235 – Tạo một album bởi Villard de Honnecourt (4). Đây là một bản thảo bao gồm 33 tờ giấy da được gắn chặt với nhau, rộng 15–16 cm và cao 23–24 cm. Chúng được phủ trên cả hai mặt bằng các hình vẽ và dấu được làm bằng bút và trước đó được vẽ bằng bút chì. Các bản vẽ về các tòa nhà, các yếu tố kiến trúc, tác phẩm điêu khắc, con người, động vật và thiết bị có kèm theo mô tả.
1335 – Guido da Vigevano đang làm việc trên Texaurus Regis Francie, một tác phẩm bảo vệ cuộc thập tự chinh do Philip VI tuyên bố. Tác phẩm chứa nhiều bản vẽ về máy móc và phương tiện chiến tranh, bao gồm cả xe bọc thép, xe gió và các thiết bị bao vây khéo léo khác. Mặc dù cuộc thập tự chinh của Philip không bao giờ diễn ra do chiến tranh với Anh, album quân sự của da Vigevano có trước và dự đoán nhiều tòa nhà quân sự của Leonardo da Vinci và các nhà phát minh thế kỷ XNUMX khác.
4. Trang từ album Villara de Onnekura.
1400-1600 - Các bản vẽ kỹ thuật đầu tiên gần với ý tưởng hiện đại hơn, thời kỳ Phục hưng mang lại nhiều cải tiến và thay đổi không chỉ trong kỹ thuật xây dựng mà còn trong thiết kế và trình bày các dự án.
Thế kỷ XV – Sự khám phá lại phối cảnh của họa sĩ Paolo Uccello đã được sử dụng trong bản vẽ kỹ thuật thời Phục Hưng. Filippo Brunelleschi bắt đầu sử dụng phối cảnh tuyến tính trong các bức tranh của mình, điều này lần đầu tiên mang lại cho ông và những người theo ông cơ hội thể hiện chân thực các cấu trúc kiến trúc và thiết bị cơ khí. Ngoài ra, các bức vẽ từ đầu thế kỷ XNUMX của Mariano di Jacopo, tên là Taccola, cho thấy việc sử dụng phối cảnh để mô tả chính xác các phát minh và máy móc. Taccola rõ ràng đã sử dụng các quy tắc vẽ không phải như một phương tiện ghi lại các cấu trúc hiện có, mà như một phương pháp thiết kế bằng cách sử dụng trực quan trên giấy. Phương pháp của ông khác với các ví dụ trước đây về bản vẽ kỹ thuật của Villard de Honnecourt, Abbé von Landsberg và Guido da Vigevano trong việc sử dụng phối cảnh, khối lượng và bóng đổ. Các phương pháp do Taccola khởi xướng đã được các tác giả sau này sử dụng và phát triển.
Đầu thế kỷ XNUMX – Dấu vết đầu tiên về các đặc điểm của bản vẽ kỹ thuật hiện đại, chẳng hạn như hình chiếu bằng, bản vẽ lắp và bản vẽ mặt cắt chi tiết, đến từ các sổ phác thảo của Leonardo da Vinci được thực hiện vào đầu thế kỷ XNUMX. Leonardo đã lấy cảm hứng từ tác phẩm của các tác giả trước đó, đặc biệt là Francesco di Giorgio Martini, một kiến trúc sư và nhà thiết kế máy móc. Các loại vật thể trong phép chiếu cũng có mặt trong các tác phẩm của bậc thầy hội họa người Đức thời Leonhard Albrecht Dürer. Nhiều kỹ thuật được da Vinci sử dụng là sáng tạo về nguyên tắc thiết kế hiện đại và bản vẽ kỹ thuật. Ví dụ, ông là một trong những người đầu tiên đề xuất làm các mô hình đồ vật bằng gỗ như một phần của thiết kế.
1543 – Bắt đầu đào tạo bài bản về kỹ thuật vẽ. Học viện Nghệ thuật Venice del Disegno được thành lập. các họa sĩ, nhà điêu khắc và kiến trúc sư được dạy cách áp dụng các kỹ thuật thiết kế tiêu chuẩn và tái tạo các mẫu trong một hình ảnh. Học viện cũng có tầm quan trọng lớn trong cuộc chiến chống lại các hệ thống đào tạo khép kín trong các xưởng thủ công, vốn thường phản đối việc sử dụng các quy tắc và tiêu chuẩn chung trong bản vẽ thiết kế.
Thế kỷ XVII – Các bản vẽ kỹ thuật của thời kỳ Phục hưng chủ yếu chịu ảnh hưởng của các nguyên tắc và quy ước nghệ thuật, chứ không phải kỹ thuật. Tình trạng này bắt đầu thay đổi trong các thế kỷ tiếp theo. Gerard Desargues đã dựa trên công trình của nhà nghiên cứu trước đó Samuel Maralois để phát triển một hệ thống hình học xạ ảnh được sử dụng để biểu diễn toán học các vật thể trong không gian ba chiều. Một trong những định lý đầu tiên của hình học xạ ảnh, định lý Desargues, được đặt theo tên ông. Về hình học Euclid, ông nói rằng nếu hai tam giác nằm trên một mặt phẳng sao cho ba đường thẳng xác định bởi các cặp đỉnh tương ứng của chúng trùng nhau, thì ba giao điểm của các cặp cạnh tương ứng (hoặc phần kéo dài của chúng ) vẫn thẳng hàng.
1799 - Cuốn sách “Hình học mô tả” của nhà toán học người Pháp thế kỷ XVIII Gaspard Monge (5), được chuẩn bị trên cơ sở các bài giảng trước đây của anh ấy. Được coi là sự trình bày đầu tiên của hình học mô tả và sự chính thức hóa hiển thị trong bản vẽ kỹ thuật, ấn phẩm này bắt nguồn từ sự ra đời của bản vẽ kỹ thuật hiện đại. Monge đã phát triển một phương pháp tiếp cận hình học để xác định hình dạng thực của các mặt phẳng giao nhau của các hình dạng được tạo ra. Mặc dù cách tiếp cận này tạo ra những hình ảnh bề ngoài giống hệt với các quan điểm mà Vitruvius đã quảng bá từ thời cổ đại, kỹ thuật của ông cho phép các nhà thiết kế tạo ra các hình chiếu tỷ lệ từ bất kỳ góc độ hoặc hướng nào, với một tập hợp quan điểm cơ bản. Nhưng Monge không chỉ là một nhà toán học thực hành. Ông đã tham gia vào việc tạo ra toàn bộ hệ thống giáo dục kỹ thuật và thiết kế, phần lớn dựa trên các nguyên tắc của ông. Sự phát triển của nghề vẽ lúc bấy giờ không chỉ nhờ công việc của Monge mà còn do cuộc cách mạng công nghiệp nói chung, nhu cầu sản xuất phụ tùng thay thế và đưa các quy trình thiết kế vào sản xuất. Nền kinh tế cũng rất quan trọng - một tập hợp các bản vẽ thiết kế trong hầu hết các trường hợp khiến việc xây dựng bố cục của một đối tượng làm việc là không cần thiết.
1822 Một trong những phương pháp biểu diễn kỹ thuật phổ biến, bản vẽ axonometric, đã được Mục sư William Farish ở Cambridge chính thức hóa vào đầu thế kỷ 1822 trong công trình của ông về khoa học ứng dụng. Ông đã mô tả một kỹ thuật để hiển thị các đối tượng trong không gian ba chiều, một loại phép chiếu song song ánh xạ không gian lên một mặt phẳng bằng cách sử dụng một hệ tọa độ hình chữ nhật. Một đặc điểm giúp phân biệt axonometry với các loại phép chiếu song song khác là mong muốn duy trì các kích thước thực của các đối tượng được chiếu theo ít nhất một hướng đã chọn. Một số loại axonometry cũng cho phép bạn giữ kích thước của các góc song song với mặt phẳng đã chọn. Farish thường sử dụng các mô hình để minh họa các nguyên tắc nhất định trong các bài giảng của mình. Để giải thích việc lắp ghép các mô hình, ông đã sử dụng kỹ thuật phép chiếu đẳng áp - ánh xạ không gian ba chiều lên một mặt phẳng, đây là một trong những loại phép chiếu song song. Mặc dù khái niệm chung về isometric đã tồn tại trước đây, nhưng chính Farish đã được công nhận rộng rãi là người đầu tiên thiết lập các quy tắc vẽ isometric. Vào năm 120, trong bài báo “Về Phối cảnh Isometric,” ông đã viết về “sự cần thiết của các bản vẽ kỹ thuật chính xác, không bị biến dạng quang học”. Điều này đã dẫn ông đến việc hình thành các nguyên tắc của isometry. Isometric có nghĩa là "các thước đo bằng nhau" vì cùng một tỷ lệ được sử dụng cho chiều cao, chiều rộng và chiều sâu. Bản chất của phép chiếu đẳng áp là cân bằng các góc (XNUMX °) giữa mỗi cặp trục, sao cho độ giảm phối cảnh của mỗi trục là như nhau. Kể từ giữa thế kỷ XNUMX, phép đo đẳng tích đã trở thành một công cụ phổ biến cho các kỹ sư (6), và ngay sau đó axonometry và isometry đã được đưa vào các chương trình nghiên cứu kiến trúc ở Châu Âu và Hoa Kỳ.
6. Bản vẽ kỹ thuật trong chế độ xem đẳng áp
80 – Cải tiến mới nhất đưa các bản vẽ kỹ thuật đến hình thức hiện tại là phát minh ra cách sao chép chúng theo nhiều cách khác nhau, từ sao chụp đến sao chụp. Quá trình sinh sản phổ biến đầu tiên, được giới thiệu vào những năm 80, là kiểu lục lam (7). Điều này cho phép phân phối các bản vẽ kỹ thuật xuống cấp của các máy trạm riêng lẻ. Các công nhân đã được đào tạo để đọc bản thiết kế và phải tuân thủ nghiêm ngặt các kích thước và dung sai. Điều này lại có tác động rất lớn đến sự phát triển của sản xuất hàng loạt, vì nó làm giảm yêu cầu về mức độ chuyên nghiệp và kinh nghiệm của người thực hiện sản phẩm.
7. Bản sao bản vẽ kỹ thuật
1914 – Đầu thế kỷ 1914, màu sắc được sử dụng rộng rãi trong các bản vẽ kỹ thuật. Tuy nhiên, đến năm 100, thông lệ này đã bị bỏ gần như XNUMX% ở các nước công nghiệp hóa. Màu sắc trong các bản vẽ kỹ thuật có các chức năng khác nhau—chúng được sử dụng để thể hiện vật liệu xây dựng, chúng được sử dụng để phân biệt giữa các dòng chảy và chuyển động trong một hệ thống, và đơn giản là để trang trí hình ảnh của các thiết bị với chúng.
1963 – Ivan Sutherland, trong luận án tiến sĩ tại MIT, đang phát triển Sketchpad cho thiết kế (8). Đây là chương trình CAD (Compute Aided Design) đầu tiên được trang bị giao diện đồ họa - nếu bạn có thể gọi nó như vậy, bởi vì tất cả những gì nó làm là tạo ra các sơ đồ xy. Những đổi mới về tổ chức được áp dụng trong Sketchpad đã khởi xướng việc sử dụng lập trình hướng đối tượng trong các hệ thống CAD và CAE (Kỹ thuật hỗ trợ máy tính) hiện đại.
8. Ivan Sutherland giới thiệu Sketchpad
Những năm 60. – Các kỹ sư từ các công ty lớn như Boeing, Ford, Citroën và GM đang phát triển các chương trình CAD mới. Các phương pháp thiết kế có sự trợ giúp của máy tính và trực quan hóa thiết kế đang trở thành một cách đơn giản hóa các dự án ô tô và hàng không, và sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ sản xuất mới, chủ yếu là máy công cụ điều khiển số, không phải là không có tầm quan trọng. Do thiếu sức mạnh tính toán đáng kể so với các máy ngày nay, thiết kế CAD ban đầu đòi hỏi rất nhiều sức mạnh tài chính và kỹ thuật.
9. Porter Pierre Bezier với các công thức toán học của mình
1968 – Việc phát minh ra các phương pháp XNUMXD CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing) được ghi công cho kỹ sư người Pháp Pierre Bézier.9). Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế các bộ phận và công cụ cho ngành công nghiệp ô tô, ông đã phát triển hệ thống UNISURF, hệ thống này sau này trở thành cơ sở hoạt động cho các thế hệ phần mềm CAD tiếp theo.
1971 – ADAM, Gia công và Soạn thảo Tự động (ADAM) xuất hiện. Đó là một công cụ CAD được phát triển bởi Dr. Patrick J. Hanratty, người sở hữu công ty Dịch vụ Tư vấn và Sản xuất (MCS) cung cấp phần mềm cho các công ty lớn như McDonnell Douglas và Computervision.
Những năm 80. – Tiến bộ trong việc phát triển các công cụ máy tính để tạo mô hình khối. Năm 1982, John Walker thành lập Autodesk, sản phẩm chính của nó là chương trình AutoCAD 2D nổi tiếng và phổ biến trên thế giới.
1987 – Pro/ENGINEER được phát hành, thông báo về việc tăng cường sử dụng các kỹ thuật lập mô hình chức năng và liên kết tham số chức năng. Nhà sản xuất của cột mốc thiết kế tiếp theo này là công ty Mỹ PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER được tạo cho bộ xử lý Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris và Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC, nhưng theo thời gian, nhà sản xuất đã dần hạn chế số lượng nền tảng được hỗ trợ. Kể từ năm 2011, các nền tảng được hỗ trợ duy nhất là các hệ thống thuộc dòng MS Windows.
10. Thiết kế rô bốt trong chương trình CAD hiện đại
1994 – Autodesk AutoCAD R13 xuất hiện trên thị trường, tức là. phiên bản đầu tiên của chương trình của một công ty nổi tiếng làm việc trên các mô hình ba chiều (10). Nó không phải là chương trình đầu tiên được thiết kế cho mô hình 3D. Các chức năng của loại này được phát triển vào đầu những năm 60, và vào năm 1969 MAGI đã phát hành SynthaVision, chương trình mô hình rắn thương mại đầu tiên. Năm 1989, NURBS, một đại diện toán học của các mô hình 3D, lần đầu tiên xuất hiện trên các máy trạm Silicon Graphics. Năm 1993, CAS Berlin đã phát triển một chương trình mô phỏng NURBS tương tác cho PC được gọi là NöRBS.
2012 – Autodesk 360, một phần mềm thiết kế và mô hình dựa trên đám mây, gia nhập thị trường.
