การวาดภาพทางเทคนิคและวิศวกรรมและการสร้างภาพของโครงการ - ประวัติ

การวาดภาพทางเทคนิคและวิศวกรรมมีการพัฒนาตลอดประวัติศาสตร์อย่างไร? ภาพตัดขวางจาก 2100 ปีก่อนคริสตกาล จนถึงปัจจุบัน

2100 รอบต่อนาที - ภาพแรกที่เก็บรักษาไว้ของวัตถุในการฉายภาพสี่เหลี่ยมผืนผ้า โดยคำนึงถึงขนาดที่เหมาะสม ภาพวาดนี้ปรากฎบนรูปปั้นของ Gudea (1ฟัง)) วิศวกรและไม้บรรทัด

เมือง Lagash รัฐ Sumerian ซึ่งตั้งอยู่ในอาณาเขตของอิรักสมัยใหม่

ศตวรรษที่ XNUMX ปีก่อนคริสตกาล – Marcus Vitruvius Pollio ถือเป็นบิดาแห่งการวาดภาพการออกแบบ เช่น Vitruvius สถาปนิกชาวโรมัน ผู้สร้าง

ยานพาหนะทางทหารในรัชสมัยของ Julius Caesar และ Octavian Augustus เขาสร้างสิ่งที่เรียกว่า Vitruvian Man - ภาพของชายเปลือยที่จารึกไว้ในวงกลมและสี่เหลี่ยม (2) เป็นสัญลักษณ์ของการเคลื่อนไหว (ต่อมา Leonardo da Vinci ได้แจกจ่ายภาพวาดของเขาเอง) เขามีชื่อเสียงในฐานะผู้เขียนบทความเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมของหนังสือสิบเล่มซึ่งเขียนขึ้นระหว่าง 20 ถึง 10 ปีก่อนคริสตกาลและไม่พบจนกระทั่งปี 1415 ในห้องสมุดของอารามเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก กัลเลนในสวิตเซอร์แลนด์ Vitruvius อธิบายรายละเอียดทั้งคำสั่งคลาสสิกของกรีกและรูปแบบโรมันของพวกเขา คำอธิบายเสริมด้วยภาพประกอบที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม ภาพวาดต้นฉบับยังไม่ได้รับการเก็บรักษาไว้ ในยุคปัจจุบัน นักเขียนชื่อดังหลายคนทำภาพประกอบสำหรับงานนี้ โดยพยายามสร้างภาพวาดที่หายไปขึ้นใหม่

3. หนึ่งในภาพวาดโดย Guido da Vigevano

วัยกลางคน – เมื่อออกแบบอาคารและสวน จะใช้หลักการทางเรขาคณิต - ad quadratum and ad triangulum, i.e. การวาดภาพในรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือสามเหลี่ยม ผู้สร้างมหาวิหารในกระบวนการสร้างภาพร่างและภาพวาด แต่ไม่มีกฎและมาตรฐานที่เข้มงวด หนังสือภาพวาดเครื่องล้อมโดยศัลยแพทย์ประจำราชสำนักและผู้ประดิษฐ์ Guido da Vigevano, 13353) แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของภาพวาดเหล่านี้เป็นเครื่องมือในการดึงดูดผู้สนับสนุนและลูกค้าที่ต้องการลงทุนด้านการเงินในการก่อสร้าง

1230-1235 – สร้างอัลบั้มโดย Villard de Honnecourt (4). นี่คือต้นฉบับที่ประกอบด้วยแผ่นหนัง 33 แผ่นติดกัน กว้าง 15–16 ซม. และสูง 23–24 ซม. หุ้มทั้งสองด้านด้วยภาพวาดและเครื่องหมายด้วยปากกาและก่อนหน้านี้วาดด้วยไม้ตะกั่ว ภาพวาดเกี่ยวกับอาคาร องค์ประกอบทางสถาปัตยกรรม ประติมากรรม คน สัตว์ และอุปกรณ์ต่าง ๆ พร้อมคำอธิบาย

1335 - Guido da Vigevano กำลังทำงานเกี่ยวกับ Texaurus Regis Francie ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่ปกป้องสงครามครูเสดที่ประกาศโดย Philip VI ผลงานประกอบด้วยภาพวาดเครื่องจักรสงครามและยานพาหนะจำนวนมาก รวมถึงรถรบหุ้มเกราะ เกวียนลม และอุปกรณ์ปิดล้อมอันชาญฉลาดอื่นๆ แม้ว่าสงครามครูเสดของ Philip จะไม่เคยเกิดขึ้นเนื่องจากสงครามกับอังกฤษ แต่อัลบั้มทางทหารของ da Vigevano ก็มีมาก่อนและคาดการณ์ถึงอาคารทางทหารหลายแห่งของ Leonardo da Vinci และนักประดิษฐ์ในศตวรรษที่ XNUMX คนอื่นๆ

4. เพจจากอัลบั้ม Villara de Onnekura.

1400-1600 - ภาพวาดทางเทคนิคชิ้นแรกนั้นใกล้เคียงกับแนวคิดสมัยใหม่มากขึ้น ยุคฟื้นฟูศิลปวิทยานำมาซึ่งการปรับปรุงและเปลี่ยนแปลงมากมาย ไม่เพียงแต่ในเทคนิคการก่อสร้างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการออกแบบและการนำเสนอโครงการด้วย

ศตวรรษที่ XNUMX – การค้นพบมุมมองใหม่โดยศิลปินเปาโล อุชเชลโล ถูกนำมาใช้ในการวาดภาพทางเทคนิคของยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา Filippo Brunelleschi เริ่มใช้มุมมองเชิงเส้นในภาพวาดของเขา ซึ่งเป็นครั้งแรกที่เปิดโอกาสให้เขาและผู้ติดตามของเขาแสดงโครงสร้างทางสถาปัตยกรรมและอุปกรณ์เชิงกลได้อย่างสมจริง นอกจากนี้ ภาพวาดจากต้นศตวรรษที่ XNUMX โดย Mariano di Jacopo ชื่อ Taccola แสดงการใช้มุมมองเพื่ออธิบายสิ่งประดิษฐ์และเครื่องจักรอย่างถูกต้อง Taccola ใช้กฎการวาดภาพอย่างชัดเจน ไม่ใช่วิธีการบันทึกโครงสร้างที่มีอยู่ แต่เป็นวิธีการออกแบบโดยใช้การแสดงภาพบนกระดาษ วิธีการของเขาแตกต่างจากตัวอย่างก่อนหน้านี้ของการวาดภาพทางเทคนิคโดย Villard de Honnecourt, Abbé von Landsberg และ Guido da Vigevano ในการใช้มุมมอง ปริมาณ และการแรเงา วิธีการที่ริเริ่มโดย Taccola ถูกนำมาใช้และพัฒนาโดยผู้เขียนรุ่นหลัง 

ต้นศตวรรษที่ XNUMX – ร่องรอยแรกของคุณลักษณะของภาพวาดทางเทคนิคสมัยใหม่ เช่น มุมมองแผน ภาพวาดประกอบ และภาพวาดส่วนรายละเอียด มาจากสมุดสเก็ตช์ของ Leonardo da Vinci ที่สร้างขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ XNUMX เลโอนาร์โดได้รับแรงบันดาลใจจากผลงานของนักเขียนคนก่อนๆ โดยเฉพาะ Francesco di Giorgio Martini สถาปนิกและนักออกแบบเครื่องจักร ประเภทของวัตถุในการฉายภาพยังมีอยู่ในผลงานของปรมาจารย์ด้านจิตรกรรมชาวเยอรมันตั้งแต่สมัย Leonhard Albrecht Dürer เทคนิคหลายอย่างที่ da Vinci ใช้นั้นเป็นนวัตกรรมในแง่ของหลักการออกแบบสมัยใหม่และการวาดภาพทางเทคนิค ตัวอย่างเช่น เขาเป็นคนแรกๆ ที่แนะนำให้สร้างแบบจำลองไม้เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบ 

1543 – จุดเริ่มต้นของการฝึกอบรมอย่างเป็นทางการในเทคนิคการวาดภาพ มีการก่อตั้ง Venetian Academy of Arts del Disegno จิตรกร ประติมากร และสถาปนิกได้รับการสอนให้ใช้เทคนิคการออกแบบมาตรฐานและทำซ้ำรูปแบบในภาพ สถาบันยังมีความสำคัญอย่างยิ่งในการต่อสู้กับระบบปิดของการฝึกอบรมในเวิร์กช็อปงานฝีมือ ซึ่งมักจะต่อต้านการใช้บรรทัดฐานและมาตรฐานทั่วไปในการเขียนแบบการออกแบบ

ศตวรรษที่ XVII – ภาพวาดทางเทคนิคของยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาได้รับอิทธิพลหลักมาจากหลักการและแบบแผนทางศิลปะ ไม่ใช่เทคนิค สถานการณ์นี้เริ่มเปลี่ยนไปในศตวรรษต่อมา Gerard Desargues ดึงผลงานของนักวิจัยคนก่อนอย่าง Samuel Maralois เพื่อพัฒนาระบบเรขาคณิตเชิงโครงที่ใช้แสดงวัตถุทางคณิตศาสตร์ในสามมิติ หนึ่งในทฤษฎีบทแรกๆ ของเรขาคณิตฉายภาพ ทฤษฎีบทของ Desargues ได้รับการตั้งชื่อตามเขา ในแง่ของเรขาคณิตแบบยุคลิด เขากล่าวว่าหากรูปสามเหลี่ยมสองรูปวางอยู่บนระนาบในลักษณะที่เส้นสามเส้นที่กำหนดโดยคู่ของจุดยอดที่สอดคล้องกันนั้นตรงกัน จากนั้นจุดตัดสามจุดของคู่ด้านที่สอดคล้องกัน (หรือส่วนขยายของพวกมัน ) ยังคงเป็นเส้นตรง

1799 - หนังสือ "เรขาคณิตเชิงพรรณนา" โดยนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสในศตวรรษที่ XNUMX Gaspard Monge (5) จัดทำขึ้นจากการบรรยายครั้งก่อนของเขา ถือว่าเป็นนิทรรศการครั้งแรกของเรขาคณิตเชิงพรรณนาและการจัดรูปแบบการแสดงผลในภาพวาดทางเทคนิค เอกสารฉบับนี้มีขึ้นตั้งแต่กำเนิดของการวาดภาพทางเทคนิคสมัยใหม่ Monge พัฒนาวิธีการทางเรขาคณิตเพื่อกำหนดรูปร่างที่แท้จริงของระนาบทางแยกของรูปร่างที่สร้างขึ้น แม้ว่าวิธีการนี้จะสร้างภาพที่เหมือนกันเพียงผิวเผินกับมุมมองที่ Vitruvius ส่งเสริมมาตั้งแต่สมัยโบราณ เทคนิคของเขาช่วยให้นักออกแบบสามารถสร้างมุมมองตามสัดส่วนจากมุมหรือทิศทางใดก็ได้ ด้วยชุดมุมมองพื้นฐาน แต่ Monge เป็นมากกว่าแค่นักคณิตศาสตร์ฝึกหัด เขามีส่วนร่วมในการสร้างระบบการศึกษาด้านเทคนิคและการออกแบบทั้งหมด ซึ่งส่วนใหญ่อยู่บนพื้นฐานของหลักการของเขา การพัฒนาวิชาชีพการวาดภาพในขณะนั้นไม่เพียง แต่อำนวยความสะดวกโดยการทำงานของ Monge แต่ยังรวมถึงการปฏิวัติอุตสาหกรรมโดยทั่วไป ความจำเป็นในการผลิตชิ้นส่วนอะไหล่และการแนะนำกระบวนการออกแบบในการผลิต เศรษฐกิจก็มีความสำคัญเช่นกัน ชุดของภาพวาดการออกแบบในกรณีส่วนใหญ่ทำให้ไม่จำเป็นต้องสร้างเลย์เอาต์ของวัตถุที่ทำงาน 

1822 หนึ่งในวิธีการที่นิยมใช้กันในการนำเสนอทางเทคนิค คือ การวาดภาพแบบ axonometric ถูกทำให้เป็นทางการโดยบาทหลวง William Farish แห่งเคมบริดจ์ในต้นศตวรรษที่ 1822 ในงานของเขาเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ประยุกต์ เขาอธิบายเทคนิคในการแสดงวัตถุในปริภูมิสามมิติ ซึ่งเป็นการฉายภาพแบบขนานที่ทำแผนที่อวกาศบนระนาบโดยใช้ระบบพิกัดสี่เหลี่ยม คุณลักษณะที่แยกความแตกต่างของ axonometry ออกจากการฉายภาพคู่ขนานประเภทอื่นคือความปรารถนาที่จะรักษาขนาดที่แท้จริงของวัตถุที่ฉายในทิศทางที่เลือกไว้อย่างน้อยหนึ่งทิศทาง axonometry บางประเภทยังช่วยให้คุณรักษาขนาดของมุมให้ขนานกับระนาบที่เลือกได้ Farish มักใช้แบบจำลองเพื่อแสดงหลักการบางอย่างในการบรรยายของเขา เพื่ออธิบายการประกอบแบบจำลอง เขาใช้เทคนิคการฉายภาพแบบมีมิติเท่ากัน - การทำแผนที่พื้นที่สามมิติบนระนาบ ซึ่งเป็นหนึ่งในประเภทของการฉายภาพคู่ขนาน แม้ว่าแนวคิดทั่วไปของภาพสามมิติจะมีมาก่อน แต่ Farish ผู้ซึ่งได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวางว่าเป็นคนแรกที่กำหนดกฎของการวาดแบบมีมิติเท่ากัน ในปี 120 ในบทความเรื่อง “On Isometric Perspective” เขาเขียนเกี่ยวกับ “ความจำเป็นในการวาดภาพทางเทคนิคที่แม่นยำ ปราศจากการบิดเบือนทางแสง” สิ่งนี้ทำให้เขากำหนดหลักการของภาพสามมิติ Isometric หมายถึง "การวัดที่เท่ากัน" เพราะมาตราส่วนเดียวกันนี้ใช้สำหรับความสูง ความกว้าง และความลึก สาระสำคัญของการฉายภาพสามมิติคือการทำให้มุมเท่ากัน (XNUMX°) ระหว่างแกนแต่ละคู่ เพื่อให้การลดเปอร์สเปคทีฟของแต่ละแกนเท่ากัน ตั้งแต่กลางศตวรรษที่ XNUMX ภาพสามมิติได้กลายเป็นเครื่องมือทั่วไปสำหรับวิศวกร (6) และหลังจากนั้นไม่นาน axonometry และ isometry ก็รวมอยู่ในโครงการวิจัยสถาปัตยกรรมในยุโรปและสหรัฐอเมริกา

6. การวาดภาพทางเทคนิคในมุมมองภาพสามมิติ

80 โอบอุ้ม – นวัตกรรมล่าสุดที่นำการเขียนแบบทางเทคนิคมาสู่รูปแบบปัจจุบันคือการประดิษฐ์การคัดลอกในรูปแบบต่างๆ ตั้งแต่การถ่ายเอกสารจนถึงการถ่ายเอกสาร กระบวนการสืบพันธุ์ที่ได้รับความนิยมอย่างแรกซึ่งเกิดขึ้นในยุค 80 คือไซยาโนไทป์ (7). ซึ่งทำให้สามารถแจกจ่ายแบบแปลนทางเทคนิคได้จนถึงระดับของเวิร์กสเตชันแต่ละเครื่อง คนงานได้รับการฝึกอบรมให้อ่านพิมพ์เขียวและต้องปฏิบัติตามขนาดและความคลาดเคลื่อนอย่างเคร่งครัด ในทางกลับกัน สิ่งนี้ส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อการพัฒนาการผลิตจำนวนมาก เนื่องจากลดข้อกำหนดสำหรับระดับความเป็นมืออาชีพและประสบการณ์ของผู้ปฏิบัติงานผลิตภัณฑ์

7. สำเนาภาพวาดทางเทคนิค

1914 – ในตอนต้นของศตวรรษที่ 1914 มีการใช้สีอย่างแพร่หลายในการวาดภาพทางเทคนิค อย่างไรก็ตาม ในปี 100 การปฏิบัตินี้ได้ถูกละทิ้งไปเกือบ XNUMX% ในประเทศอุตสาหกรรม สีในภาพวาดทางเทคนิคมีหน้าที่ต่างกัน—ใช้เพื่อแสดงถึงวัสดุก่อสร้าง ใช้เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างกระแสและการเคลื่อนไหวในระบบ และใช้เพื่อตกแต่งรูปภาพของอุปกรณ์ด้วยสีเหล่านี้ 

1963 – Ivan Sutherland ซึ่งทำวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกที่ MIT กำลังพัฒนา Sketchpad สำหรับการออกแบบ (8). เป็นโปรแกรม CAD (Compute Aided Design) ตัวแรกที่ติดตั้งอินเทอร์เฟซแบบกราฟิก หากคุณสามารถเรียกได้ว่าเป็นอย่างนั้น เพราะทั้งหมดนั้นสร้างไดอะแกรม xy นวัตกรรมองค์กรที่ใช้ใน Sketchpad เป็นจุดเริ่มต้นของการใช้การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุในระบบ CAD และ CAE (Computer Aided Engineering) ที่ทันสมัย 

8. Ivan Sutherland แนะนำ Sketchpad

ทศวรรษที่ 60 – วิศวกรจากบริษัทใหญ่ๆ เช่น Boeing, Ford, Citroën และ GM กำลังพัฒนาโปรแกรม CAD ใหม่ วิธีการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยและการแสดงภาพการออกแบบกำลังกลายเป็นวิธีการลดความซับซ้อนของโครงการยานยนต์และการบิน และการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการผลิตใหม่ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเครื่องมือกลที่มีการควบคุมเชิงตัวเลขนั้นไม่ได้ไร้ความสำคัญ เนื่องจากขาดพลังในการคำนวณอย่างมากเมื่อเทียบกับเครื่องจักรในปัจจุบัน การออกแบบ CAD ในยุคแรก ๆ จึงต้องใช้พลังทางการเงินและวิศวกรรมจำนวนมาก

9. Porter Pierre Bezier กับสูตรทางคณิตศาสตร์ของเขา

1968 – การคิดค้นวิธี XNUMXD CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing) เป็นผลงานของวิศวกรชาวฝรั่งเศส Pierre Bézier9). เพื่ออำนวยความสะดวกในการออกแบบชิ้นส่วนและเครื่องมือสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ เขาได้พัฒนาระบบ UNISURF ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นพื้นฐานการทำงานสำหรับซอฟต์แวร์ CAD รุ่นต่อๆ ไป

1971 – ADAM, Automated Drafting and Machining (ADAM) ปรากฏขึ้น เป็นเครื่องมือ CAD ที่พัฒนาโดย Dr. Patrick J. Hanratty เจ้าของบริษัท Manufacturing and Consulting Services (MCS) จัดหาซอฟต์แวร์ให้กับบริษัทขนาดใหญ่ เช่น McDonnell Douglas และ Computervision

ทศวรรษที่ 80 – ความก้าวหน้าในการพัฒนาเครื่องมือคอมพิวเตอร์สำหรับการสร้างแบบจำลองที่เป็นของแข็ง ในปี 1982 จอห์น วอล์กเกอร์ก่อตั้ง Autodesk ผลิตภัณฑ์หลักคือโปรแกรม AutoCAD 2D ที่มีชื่อเสียงและเป็นที่นิยมไปทั่วโลก

1987 – เปิดตัว Pro/ENGINEER โดยประกาศถึงการใช้เทคนิคการสร้างแบบจำลองการทำงานและการผูกพารามิเตอร์ของฟังก์ชันที่เพิ่มขึ้น ผู้ผลิตก้าวต่อไปในการออกแบบคือบริษัทอเมริกัน PTC (Parametric Technology Corporation) Pro/ENGINEER ถูกสร้างขึ้นสำหรับ Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris และโปรเซสเซอร์ Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC แต่เมื่อเวลาผ่านไป ผู้ผลิตได้ค่อยๆ จำกัดจำนวนแพลตฟอร์มที่รองรับ ตั้งแต่ปี 2011 แพลตฟอร์มที่รองรับคือระบบจากตระกูล MS Windows เท่านั้น

10. การออกแบบหุ่นยนต์ในโปรแกรม CAD ที่ทันสมัย

1994 – Autodesk AutoCAD R13 ปรากฏในตลาด เช่น โปรแกรมเวอร์ชันแรกของ บริษัท ที่มีชื่อเสียงซึ่งทำงานเกี่ยวกับแบบจำลองสามมิติ (10). ไม่ใช่โปรแกรมแรกที่ออกแบบมาสำหรับการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ ฟังก์ชันประเภทนี้ได้รับการพัฒนาในช่วงต้นทศวรรษ 60 และในปี พ.ศ. 1969 MAGI ได้เปิดตัว SynthaVision ซึ่งเป็นโปรแกรมสร้างแบบจำลองที่มั่นคงในเชิงพาณิชย์โปรแกรมแรก ในปี 1989 NURBS การแสดงทางคณิตศาสตร์ของโมเดล 3 มิติ ปรากฏตัวครั้งแรกบนเวิร์กสเตชันของ Silicon Graphics ในปี 1993 CAS Berlin ได้พัฒนาโปรแกรมจำลอง NURBS แบบโต้ตอบสำหรับพีซีที่เรียกว่า NöRBS

2012 – Autodesk 360 ซอฟต์แวร์การออกแบบและการสร้างแบบจำลองบนคลาวด์ เข้าสู่ตลาด