工業(yè)設計下虛擬現實技術應用分析

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摘要:工業(yè)設計是現代工業(yè)制造中的核心環(huán)節(jié)，新時代背景下，傳統的工業(yè)設計模式已經不能適應時展的需求和市場需求，市場對工業(yè)設計的水平和效率提出了更為嚴格的要求。為促進現代工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，現代工業(yè)設計必須突破傳統設計模式下的技術限制，走專業(yè)化、智能化和信息化的道路，不斷提升設計水平和設計效率。近年來，隨著信息技術的不斷發(fā)展，虛擬現實技術被逐漸應用于現代工業(yè)設計中，大大提升了工業(yè)設計的效率化和專業(yè)化。本文首先就虛擬現實技術的概念、現代工業(yè)設計的特點及發(fā)展趨勢做了簡要闡述，然后就虛擬現實技術在工業(yè)設計中的優(yōu)勢及具體應用做了詳細探討。

關鍵詞:虛擬現實技術;工業(yè)設計;應用

工業(yè)是現代社會第二產業(yè)的重要組成部分，科學技術的發(fā)展，推動著現代工業(yè)的進一步發(fā)展。而工業(yè)設計作為現代工業(yè)制造中的核心環(huán)節(jié)，其設計水平和效率直接影響現代工業(yè)的發(fā)展。隨著市場競爭的不斷激烈，現代工業(yè)設計更加注重產品的造型設計、功能、性能、質量，且要求現代工業(yè)產品實現綠色化生產。為確保工業(yè)產品在激烈的市場競爭中脫穎而出，現代工業(yè)設計必須提升其設計水平和效率，而虛擬現實技術的應用將為這一目標的實現提供有力的條件。

1虛擬現實技術概念

虛擬現實技術(VirtualReality，VR)最初是由美國人拉尼爾于1980年提出，自主性、多感知性和交互性是這一技術的主要特征，其本質上是一種計算機仿真系統，可創(chuàng)建和體驗虛擬世界，借助計算機生成模擬空間，從而創(chuàng)設一種三維動態(tài)仿真環(huán)境，從而讓人實現聽覺、視覺等多感官體驗[1]。這一技術的實現，運用了多種現代高新技術，如人工智能技術、計算機仿真技術、遙感技術、三維立體技術、感官反饋技術、廣角立體顯示技術等。簡單而言，虛擬現實技術實現了人們運用計算機對復雜數據的可視化操作，其與傳統視窗操作更具震撼力，實現了技術上的新突破。隨著時代的不斷進步和發(fā)展，虛擬現實技術被廣泛應用于各個領域，如軍事、醫(yī)學、文體娛樂、工業(yè)設計、建筑施工、教育、汽車制造等。

2現代工業(yè)設計的特點及發(fā)展趨勢

工業(yè)設計(IndustrialDesign)是指以工學、美學、經濟學為基礎對工業(yè)產品進行設計，其專業(yè)性要求較高，涉及的領域也較為廣泛[2]。近年來，隨著經濟全球化的發(fā)展，工業(yè)設計對于創(chuàng)新性的要求也愈為迫切，要求設計出的工業(yè)產品具有融合性，注重藝術和品質的提升，符合環(huán)保的要求，可以回收利用，實現對環(huán)保的綠色化表達。同時要求設計出的工業(yè)產品具有較高的性能和質量，以滿足市場的多樣化需求?？偠灾聲r代背景下，現代工業(yè)設計要求以市場經濟發(fā)展的一般規(guī)律為基礎，對產品進行科學規(guī)劃和設計，確保設計出的工業(yè)產品符合供需規(guī)律，提高經濟效益。隨著現代信息技術的不斷進步和發(fā)展，現代工業(yè)設計與科學技術相融合，以提高產品設計的技術性，也是現代工業(yè)發(fā)展的必然選擇。而虛擬現實技術作為高新技術的典型代表應用于現代工業(yè)設計中，是對傳統工業(yè)設計的新突破，其必將大大提升工業(yè)產品設計的效率化和專業(yè)化。

3工業(yè)設計中應用虛擬現實技術的優(yōu)勢

工業(yè)設計是工業(yè)制造的基礎，傳統工業(yè)設計主要采用二維平面設計方法，這種設計方法立體感較為缺乏，難以對產品的造型和產品性能準確把握。而在現代工業(yè)設計中運用虛擬現實技術，利用計算機仿真等現代高新技術，可實現設計產品的三維展示，有利于設計者準確把握產品性能，及時整改設計存在的問題，使產品設計的周期大大縮短，產品制造效率提高。具體而言，其優(yōu)勢主要表現在以下幾個方面：(1)虛擬現實技術屬于可視化設計界面，圖文并茂，更易于理解，而且可通過網絡傳輸和共享[3]。(2)傳統工業(yè)設計大多需要制作實體模型，產品每次進行修改都需重新制作實體模型，且需要寄送給不同地區(qū)的客戶，等到客戶反饋再進行修改，不僅浪費時間和成本，而且影響研發(fā)進度。而虛擬現實技術借助計算機仿真技術，不需要制作實體模型和實體儀器，可節(jié)約設計成本。(3)設計過程中所涉及到的信息、數據及圖像等都可在計算機硬盤上保存，可進行備份，且不易損壞和丟失，而且便于對多種設計方案進行對比和分析。(4)虛擬現實技術不受地域和空間的限制，產品設計修改更加快速便捷，使設計流程和時間減少，可提高研發(fā)效率，使產品研發(fā)周期大大縮短，設計人員的勞動強度大大減輕。(5)在工業(yè)設計中，部分工業(yè)產品的測試場景可能具有一定危險性，或者搭建測試環(huán)境的成本非常高昂，在這種情況下，應用虛擬現實技術將有效解決這些問題。如交通信號系統設計完成后，大多需要客戶到其他已經安裝完成的城市進行參觀，路途耗時較長，且客戶反映沒有針對性。而借助虛擬現實技術，可實現對當地道路或者城區(qū)交通情況的模擬，產品的設計將更具有針對性。又如部分涉密軍用產品，產品設計測試時不具備使用坦克吊裝車輛、導彈運輸車輛等軍用運輸設備搭建測試環(huán)境的條件，而使用虛擬現實技術可最大程度控制涉密人員范圍。

4工業(yè)設計中虛擬現實技術的具體應用

4.1虛擬現實技術在需求分析階段的應用

在產品設計的需求分析階段，可利用虛擬現實技術的Web頁面進行市場調查，這種方式可以提升被調查者的興趣，使獲取的信息更加全面和準確，有利于對市場需求狀況的全面把握。同時，借助Web的虛擬設計環(huán)境可向用戶展示產品的特點及功能，用戶可及時給予反饋，從而可獲取多樣化的需求信息，有利于提升產品設計的合理性[4]。

4.2虛擬現實技術在概念設計中的應用

在概念設計中，可借助多樣的虛擬環(huán)境，讓用戶親自修改模型，或者借助觸摸屏對產品的造型、風格及色彩等可選部件進行選擇，再渲染和生成較為逼真的三維模型，以獲得對產品的親身體驗，綜合專家及部分用戶提出的合理化建議，對產品進行修改。

4.3虛擬現實技術在詳細設計中的應用

詳細設計是工業(yè)設計過程中的重要環(huán)節(jié)，其中可制造裝配性詳細分析尤為關鍵。在對復雜產品結構進行設計時，借助虛擬現實技術可進行虛擬裝配，實現裝配的直觀性演示，從而及時發(fā)現其中存在的不合理之處，及時修改。

4.4虛擬現實技術在虛擬制造中的應用

虛擬制造系統為產品的模擬制造提供了便利的技術條件，其運用計算機模擬產品的設計、開發(fā)和制造過程，不會造成能源和資源的浪費，同時通過虛擬制造環(huán)境，可以及時發(fā)現制造過程中可能存在的問題，以確保在產品實際生產前就采取有針對性的預防措施消除潛在隱患。

4.5虛擬現實技術在產品評價和測試中的應用

對設計產品進行評價和測試是工業(yè)設計的重要組成部分，而借助虛擬現實技術可在虛擬條件下對產品的運行狀態(tài)和性能加以評價，并根據評價和測試結果進行有針對性的修改?？傊诠I(yè)設計中應用虛擬現實技術有重要的現實意義，但目前仍存在部分尚未解決的理論問題和尚未克服的技術障礙，因此應積極致力于相關研究，不斷促進相應技術的完善，以為虛擬現實技術在工業(yè)設計中的應用提供更為堅實的技術保障，并最終提升工業(yè)設計水平的提升與整體工業(yè)制造業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻

[1]戚鵬,辛獻杰,郭艷,等.基于虛擬現實技術的工業(yè)設計虛擬展示平臺的建設研究[J].科技展望,2015(20):160.

[2]白娟.計算機輔助工業(yè)設計發(fā)展狀況與趨勢城市[J].建設理論研究:電子版,2016(9).

[3]楊茜.虛擬現實技術在工業(yè)設計中的應用現狀與發(fā)展趨勢[J].中國高新技術企業(yè)，2015(16):48-49.

[4]衷文.基于虛擬現實VR-Platform平臺的展示研究[J].通訊世界，2016(18):218.

作者:呂欽 單位:南京多倫科技股份有限公司