技術およびエンジニアリング図面とプロジェクトの視覚化 - 歴史

技術図面や工学図面は歴史の中でどのように発展してきましたか? 紀元前2100年の断面図。今日に至るまで。

2100ルピー - 適切な縮尺を考慮して、長方形の投影でオブジェクトの最初に保存された画像。絵はグデアの像に描かれています（1）、技術者および統治者

現在のイラクに位置するシュメール人の都市国家ラガシュ。

紀元前XNUMX世紀 – Marcus Vitruvius Pollio は設計図の父と見なされています。ウィトルウィウス、ローマの建築家、コンストラクター

ジュリアス・シーザーとオクタヴィアン・アウグストゥスの治世中の軍用車両。彼は、いわゆるウィトルウィウス的人体像、つまり円と四角形の中に刻まれた裸の男性の像を作成しました。2）、動きを象徴しています（レオナルド・ダ・ヴィンチは後にこの絵の独自のバージョンを配布しました）。彼は、紀元前 20 年から紀元前 10 年にかけて書かれた論文「1415 冊の本の建築について」の著者として有名になりましたが、聖ペテロ修道院の図書館で XNUMX 年まで発見されませんでした。スイスのガレン。ウィトルウィウスは、ギリシャの古典的なオーダーとそのローマのバリエーションの両方を詳細に説明しています。説明には対応するイラストが補足されていましたが、元の図面は現存していません。近代になって、多くの有名な作家がこの作品の挿絵を描き、失われた絵を再現しようとしました。

3. グイド・ダ・ヴィジェーヴァノによる絵の XNUMX つ

中世 – 建物や庭園を設計するときは、幾何学的原則が使用されます - ad quadratum と ad triangulum、すなわち四角や三角で描く。作業中の大聖堂の建築者は、スケッチや図面を作成しますが、厳密な規則や標準化はありません。宮廷外科医で発明家のグイド・ダ・ヴィジェバノによる攻城兵器の図面集、1335 年3）は、建設投資に資金を提供する意欲のあるスポンサーやクライアントを引き付けるためのツールとして、これらの初期図面の重要性を示しています。

1230-1235 – ヴィラール・ド・オヌクールのアルバムを作成 (4）。これは、幅33～15センチ、高さ16～23センチの羊皮紙を24枚綴じた写本で、両面にペンであらかじめ鉛の棒で描いた絵やメモが書かれています。建物、建築要素、彫刻、人物、動物、装置に関する図には説明が付いています。

1335 – Guido da Vigevano は、Texaurus Regis Francie に取り組んでいます。これは、フェリペ XNUMX 世によって宣言された十字軍を擁護する作品です。この作品には、装甲戦車、風車、その他の巧妙な攻城兵器を含む、戦争機械や車両の多数の図が含まれています。フィリップの十字軍はイギリスとの戦争のために開催されなかったが、ダ・ヴィジェーヴァノの軍用アルバムは、レオナルド・ダ・ヴィンチやその他の XNUMX 世紀の発明家の軍用建物の多くよりも前のものであり、それを予期している。

4. ヴィラール・ド・オヌクールのアルバムからのページ。

1400-1600 - 最初の製図は、ある意味で現代のアイデアに近いものであり、ルネッサンスは建設技術だけでなく、プロジェクトの設計とプレゼンテーションにも多くの改善と変更をもたらしました。

XNUMX世紀 – 芸術家パオロ・ウッチェロによる遠近法の再発見は、ルネッサンスの製図に使用されました。フィリッポ・ブルネレスキは絵画に線形遠近法を使い始め、初めて彼と彼の追随者に建築構造や機械装置を現実的に表現する機会を与えました。さらに、タッコラという名前のマリアーノ・ディ・ヤコポによるXNUMX世紀初頭の絵は、発明や機械を正確に描写するために遠近法を使用していることを示しています。タッコラは、既存の構造を文書化する手段としてではなく、紙の上での視覚化を使用した設計方法として、描画規則を明示的に使用しました。彼の方法は、ビラール・ド・オヌクール、アベ・フォン・ランツベルク、グイド・ダ・ヴィジェバノによるテクニカル・ドローイングの初期の例とは、遠近感、ボリューム、シェーディングの使用において異なっていました。 Taccola によって開始された方法は、後の著者によって使用および開発されました。

XNUMX世紀初頭 –平面図、組立図、詳細な断面図など、現代の技術図面の特徴の最初の痕跡は、XNUMX世紀初頭に作成されたレオナルド・ダ・ヴィンチのスケッチブックから来ています。レオナルドは、初期の著者、特に建築家で機械設計者のフランチェスコディジョルジオマルティーニの作品からインスピレーションを得ました。レオンハルト・アルブレヒト・デューラーの時代からのドイツの絵画の巨匠の作品にも、投影されたオブジェクトのタイプが存在します。ダ・ヴィンチが使用した技法の多くは、現代のデザイン原理と製図の点で革新的でした。たとえば、彼はデザインの一部としてオブジェクトの木製モデルを作成することを提案した最初の XNUMX 人でした。

1543 – 製図技術の正式なトレーニングの開始。ベネチアンアカデミーオブアーツデルディセーニョが設立されます。画家、彫刻家、建築家は、標準的なデザイン技術を適用し、画像のパターンを再現するように教えられました. アカデミーはまた、通常、設計図面における共通の規範と基準の使用に反対する、クラフトワークショップでの閉鎖的なトレーニングシステムとの戦いにおいても非常に重要でした.

18世紀 – ルネッサンスの技術的な図面は、技術的なものではなく、主に芸術的な原則と慣習の影響を受けていました. この状況は、その後の数世紀で変化し始めました。 Gerard Desargues は、初期の研究者である Samuel Maralois の研究を利用して、オブジェクトを XNUMX 次元で数学的に表現するために使用される射影幾何学のシステムを開発しました。射影幾何学の最初の定理の XNUMX つであるデサルグの定理は、彼にちなんで名付けられました。ユークリッド幾何学に関して、彼は、XNUMX つの三角形が、それらの頂点の対応するペアによって定義される XNUMX つの線が一致するように平面上にある場合、対応する辺のペア (またはそれらの延長) の XNUMX つの交点は、 ) 共線のままです。

1799 - XNUMX 世紀のフランスの数学者 Gaspard Monge による本「Descriptive Geometry」 (5）、彼の以前の講義に基づいて作成されました。この出版物は、幾何学の記述と製図における表現の形式化の最初の解説であると考えられており、その起源は現代の製図の起源にまで遡ります。モンジュは、生成された形状の交差面の真の形状を決定するための幾何学的なアプローチを開発しました。このアプローチでは、ウィトルウィウスが古代から推進してきたビューと外観が同一の画像が生成されますが、この技術により、デザイナーは、基本的なビューのセットが与えられれば、あらゆる角度や方向から比例したビューを作成できます。しかし、モンジュは単なる現役の数学者ではありませんでした。彼は主に彼の原則に基づいた技術およびデザイン教育システム全体の創設に参加しました。当時の製図専門職の発展は、モンジュの業績だけでなく、産業革命全般、スペアパーツの製造の必要性、生産への設計プロセスの導入によっても促進されました。経済性も重要でした。ほとんどの場合、一連の設計図があれば、動作するオブジェクトのモデルを構築する必要がなくなりました。

1822 技術的表現の一般的な方法の 1822 つである不等角投影図は、120 世紀初頭にケンブリッジのウィリアム・ファリッシュ牧師によって応用科学に関する著作の中で形式化されました。彼は、直交座標系を使用して空間を平面にマッピングする一種の平行投影である、XNUMX 次元空間内のオブジェクトを表示する手法について説明しました。軸測法を他のタイプの平行投影と区別する特徴は、少なくとも XNUMX つの選択された方向で投影されたオブジェクトの実際の寸法を保存したいという要望です。いくつかのタイプの不等角投影では、コーナーの寸法を選択した平面と平行に保つこともできます。ファリッシュ氏は、講義の中で特定の原則を説明するためにモデルをよく使用しました。モデルの組み立てを説明するために、彼は等角投影の手法を使用しました。これは平行投影の一種であり、XNUMX 次元空間を平面にマッピングします。アイソメトリックの一般的な概念は以前から存在していましたが、アイソメトリック描画のルールを確立した最初の人物として広く知られているのはファリッシュです。 XNUMX 号の記事「等角投影法について」の中で、彼は「光学的歪みのない正確な技術図面の必要性」について書きました。これにより、彼はアイソメトリーの原理を定式化しました。アイソメトリックとは、高さ、幅、奥行きに同じスケールが使用されるため、「等しい尺度」を意味します。等角投影の本質は、各軸の透視縮小が同じになるように、各軸間の角度（３°）を等しくすることです。 XNUMX 世紀半ば以来、アイソメトリはエンジニアにとって一般的なツールになりました (6)、その後すぐに、軸測法とアイソメトリーがヨーロッパと米国の建築研究プログラムに組み込まれました。

6. 等角投影図での技術図面

80居住 – 技術図面を現在の形にした最新の技術革新は、コピーからコピーまで、さまざまな方法で図面をコピーする発明でした。 80年代に導入された最初の一般的な生殖プロセスは、シアノタイプ（7）。これにより、技術図面を個々のワークステーションレベルまで配布できるようになりました。作業員は設計図を読むように訓練されており、寸法と公差を厳密に遵守する必要がありました。これは、製品メーカーのプロフェッショナリズムと経験のレベルの要件を軽減するため、大量生産の開発に大きな影響を与えました。

7. 技術図面のコピー

1914 – 1914 世紀初頭、色は製図に広く使用されていました。しかし、100 年までに、この慣行は先進国でほぼ XNUMX% 放棄されました。技術図面の色にはさまざまな機能がありました。それらは建築材料を表すために使用され、システム内の流れと動きを区別するために使用され、デバイスの画像を単純に装飾するために使用されました。

1963 – Ivan Sutherland は、MIT の博士論文で、デザイン用のスケッチパッドを開発しています (8）。これは、X-Y ダイアグラムを作成するだけだったので、グラフィカルインターフェイスを備えた最初の CAD (計算支援設計) プログラムでした。 Sketchpad の組織的革新は、最新の CAD および CAE (Computer Aided Engineering) システムにおけるオブジェクト指向プログラミングの使用の先駆けとなりました。

8. アイヴァン・サザーランド・プレゼンツ・スケッチパッド

60です。 – ボーイング、フォード、シトロエン、GM などの大企業のエンジニアが新しい CAD プログラムを開発しています。コンピューター支援設計手法と設計の視覚化は、自動車および航空プロジェクトを簡素化する方法になりつつあり、主に数値制御を備えた工作機械などの新しい製造技術の急速な発展は重要です。今日のマシンに比べて計算能力が大幅に不足しているため、初期の CAD 設計には多くの財務およびエンジニアリング能力が必要でした。

9. ポーター・ピエール・ベジェと彼の数式

1968 – XNUMXD CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing) 方式の発明は、フランスのエンジニア、ピエールベジエの功績によるものです。9）。自動車産業向けの部品やツールの設計を容易にするために、彼は UNISURF システムを開発しました。これは、後に次世代の CAD ソフトウェアの実用的な基盤となりました。

1971 – ADAM、Automated Drafting and Machining (ADAM) が登場。博士が開発したCADツールです。製造およびコンサルティングサービス (MCS) の会社である Patrick J. Hanratty は、McDonnell Douglas や Computervision などの大企業にソフトウェアを提供しています。

80です。 – ソリッドモデリング用のコンピューターツールの開発の進歩。 1982 年、John Walker は Autodesk を設立しました。Autodesk の主な製品は、世界的に有名で人気のある 2D AutoCAD プログラムです。

1987 – Pro/ENGINEER がリリースされ、関数モデリング手法と関数パラメーターバインディングの使用が増加したことが発表されました。この設計における次のマイルストーンのメーカーは、アメリカの会社 PTC (パラメトリックテクノロジーコーポレーション) でした。 Pro/ENGINEER は、Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris および Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC プロセッサ用に作成されましたが、時間の経過とともにメーカーはサポートされるプラットフォームの数を徐々に制限してきました。 2011 年以降、サポートされているプラットフォームは MS Windows ファミリーのシステムのみです。

10. 最新の CAD プログラムでのロボットの設計

1994 – Autodesk AutoCAD R13 が市場に登場。三次元モデルに取り組んでいる有名な会社のプログラムの最初のバージョン (10）。これは 3D モデリング用に設計された最初のプログラムではありませんでした。このタイプの機能は 60 年代初頭に開発され、1969 年に MAGI は最初の商用ソリッドモデリングプログラムである SynthaVision をリリースしました。 1989 年に、3D モデルの数学的表現である NURBS がシリコングラフィックスワークステーションに初めて登場しました。 1993 年、CAS ベルリンは、NöRBS と呼ばれる PC 用の対話型 NURBS シミュレーションプログラムを開発しました。

2012 – クラウドベースの設計およびモデリングソフトウェアである Autodesk 360 が市場に参入。