虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)設計中的應用

黃瑩，唐丹鳳，黎明

（1.三一重工，長沙410006；2.長沙天恒測控技術有限公司，長沙410100）

1 引言

隨著社會經(jīng)濟和科學技術的快速發(fā)展，人類開始進入了信息化和數(shù)字化時代，在這個大背景下，要想更好地順應社會的發(fā)展趨勢，滿足社會發(fā)展過程中產(chǎn)生的各種新的需求，我們需要加強虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)設計中的應用，從而促使工業(yè)設計向著現(xiàn)代化和智能化的方向發(fā)展，并且有利于工業(yè)設計與各部門之間更順暢的交流溝通，從而創(chuàng)造出更多的高質(zhì)量產(chǎn)品。

2 虛擬現(xiàn)實技術概述

虛擬現(xiàn)實技術和信息技術之間有著密切的聯(lián)系。具體來說，主要是通過電腦模擬出一個三維空間的虛擬世界，并促使這項技術使用者的聽覺、視覺、觸覺等感官可以和虛擬現(xiàn)實環(huán)境密切聯(lián)系起來，然后也就能夠讓使用者置身于虛擬世界中，并從近距離上來觀察三維空間存在的各種事物。此外，在觀察過程中，虛擬技術的使用者不會受到時間的約束，可以充分地感受人機交互技術的魅力，因此其體驗感也就會隨之大幅度提升。最后，虛擬現(xiàn)實技術的應用也可以有效提高產(chǎn)品的競爭力，并能夠給二次創(chuàng)新提供更多的先進經(jīng)驗[1]。

3 現(xiàn)代工業(yè)設計的特點及發(fā)展趨勢

工業(yè)設計主要指的就是以工學、美學、經(jīng)濟學為基礎對工業(yè)產(chǎn)品進行設計，在整個設計過程中的專業(yè)性要求都是相對較高的，涉及的內(nèi)容也比較廣泛。近年來，在經(jīng)濟全球化的發(fā)展過程中，工業(yè)設計在創(chuàng)新性方面的要求也越來越高，要求最終設計的產(chǎn)品與環(huán)保要求一致、能夠回收利用、有較高的性能和質(zhì)量等?？偟膩碚f，在新的社會背景下，現(xiàn)代工業(yè)設計的要求以市場經(jīng)濟發(fā)展的一般規(guī)律為前提，在此基礎上對產(chǎn)品進行科學的規(guī)劃設計，以此來保證最終的設計產(chǎn)品和供需規(guī)律一致，從而也就可以提高工業(yè)設計的經(jīng)濟效益。此外，在現(xiàn)代信息技術持續(xù)發(fā)展的過程中，將現(xiàn)代工業(yè)設計和科學技術結(jié)合起來，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

4 虛擬現(xiàn)實技術應用于工業(yè)設計的必要性

4.1 虛擬現(xiàn)實技術對工業(yè)設計方法的完善

在傳統(tǒng)的工業(yè)設計中，通常是將平面圖作為主要載體，從而導致設計者的實際想法難以得到整體和有效體現(xiàn)。但是，虛擬現(xiàn)實技術主要是以三維模型載體，因此，這項技術在工業(yè)設計中的應用可以更加整體地表達設計者的設計意圖。通過虛擬模型技術能夠快速和簡便地對設計輸出物進行感知的測試，從而得到更多準確有意義的測試數(shù)據(jù)，進一步提高工業(yè)設計方法的客觀性和真實性。

4.2 虛擬現(xiàn)實技術對傳統(tǒng)工業(yè)設計理念的改變

在工業(yè)設計中廣泛應用虛擬現(xiàn)實技術，能夠影響工業(yè)設計的質(zhì)量評判形式及指標評價標準。在傳統(tǒng)設計過程中產(chǎn)生的效果圖，在交互性與逼真性的虛擬模型技術中沒有太多的現(xiàn)實意義。而在虛擬現(xiàn)實技術投入使用以后，工業(yè)設計的評判形式和標準過程中會更加重視對設計質(zhì)量、創(chuàng)新性、科學性等方面的評價，從而也就可以轉(zhuǎn)變工業(yè)設計的理念。

4.3 虛擬現(xiàn)實技術推動工業(yè)設計的現(xiàn)代化

將虛擬現(xiàn)實技術應用在工業(yè)設計中，有效實現(xiàn)了人機結(jié)合技術，它能夠把設計者的思想和設計作品以更自然、更容易理解的方式表達出來，并通過計算機網(wǎng)絡信息的溝通和交流進一步提高了信息的傳遞速度、擴大了信息的廣度和深度，從而可以使工業(yè)設計朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展[2]。

5 虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)設計中的應用

5.1 在需求分析階段的應用

在工業(yè)設計的需求分析過程中，通過使用虛擬現(xiàn)實技術中的Web頁面開展市場調(diào)查，能夠提高被調(diào)查對象的興趣，最終得到的調(diào)查信息也更具全面性與準確性。對于調(diào)查者來說，也就能夠更加準確地把握市場需求的實際情況。此外，通過使用Web 的虛擬設計環(huán)境能夠向用戶更好地展現(xiàn)產(chǎn)品的特征與功能，用戶也可以及時進行信息的反饋，從而也就能夠得到更加多樣化的需求信息，促使產(chǎn)品的合理性得到進一步提高。

5.2 在概念設計中的應用

在進行概念設計的過程中，通過多樣的虛擬環(huán)境，能夠讓用戶親自參與到模型修改過程中，或者通過觸摸屏來選擇產(chǎn)品的造型、風格、顏色等多方面的內(nèi)容，并形成更加逼真的三維模型。設計者可以在獲得的用戶產(chǎn)品體驗的基礎上，通過和專家意見的有效結(jié)合來修改產(chǎn)品的對應內(nèi)容。

5.3 在詳細設計中的應用

根據(jù)工業(yè)發(fā)展中的技術應用需求，有效地把相關的技術應用控制與工業(yè)設計中的詳細設計結(jié)合起來，可以更有效地發(fā)揮出整體設計的實踐效果，整體設計應用的實踐性也可以隨之得到進一步提高。例如，在工業(yè)設計技術的應用過程中，及時根據(jù)虛擬現(xiàn)實技術的應用來開展裝配設計技術、人機交互應用的實踐分析，在詳細設計階段完成的設計越詳細、越貼近實際，在樣機制作及測試階段出現(xiàn)問題的幾率就越小，從而提升產(chǎn)品研發(fā)效率。

5.4 在虛擬制造中的應用

虛擬制造系統(tǒng)給產(chǎn)品的模擬制造創(chuàng)造了良好的技術條件，它使用計算機模擬產(chǎn)品的設計、開發(fā)以及制造過程，不會導致資源與能源的浪費。此外，通過虛擬制造環(huán)境，能夠及時找出制造過程中可能產(chǎn)生的問題，從而也就能夠保證在進行產(chǎn)品生產(chǎn)以前就可以消除潛在的隱患。

5.5 在產(chǎn)品評價中的應用

目前，虛擬現(xiàn)實技術作為工業(yè)設計方案的評價及評審的全新手段，對現(xiàn)代設計評審的高效開展起著至關重要的作用。特別是針對重工行業(yè)，由于其產(chǎn)品體量較大，樣機開發(fā)周期較長，傳統(tǒng)的設計評審方式通常是采用二維效果圖評審或等比例模型評審，這種方式的弊端在于，二維效果或縮小版模型，很難直觀感受到設計輸出物的實際效果，而對設計的驗證需要等到樣機制作完成，如果實物評審后再進行設計更改，中間需要耗費大量的時間、物料和人力成本。并且，虛擬現(xiàn)實技術還廣泛應用于汽車及工程機械駕駛室內(nèi)飾的評審，可以通過虛擬模型感知內(nèi)飾的舒適度、操控性等。總之，虛擬現(xiàn)實技術在產(chǎn)品評價中的應用，可以及早地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的問題，解決問題，防范于未然。

6 結(jié)語

總而言之，將虛擬現(xiàn)實技術應用在工業(yè)設計中具有非常重要的意義。但是，從目前來看，在其實際的應用過程中尚且存在很多需要解決的問題和克服的技術難題。所以，相關的研究人員必須要加大這方面的研究力度，以此來促使相關技術的進一步完善，從而為虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)設計中的應用提供更加有效的技術保證，在此基礎上進一步提高工業(yè)設計水平，促使工業(yè)制造業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。