虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：工藝設(shè)計(jì)在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，一方面為各領(lǐng)域提供工業(yè)產(chǎn)品，提高各領(lǐng)域的生產(chǎn)能力，另一方面推動(dòng)各領(lǐng)域形成機(jī)械化發(fā)展模式。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)中，極大的提升工業(yè)設(shè)計(jì)的專業(yè)化水平，促進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)可持續(xù)發(fā)展。本文圍繞虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展開討論，為應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);工藝設(shè)計(jì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TB47 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1007-9416（2020）06-0000-00

0 引言

在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，工業(yè)是重要的組成部分，通過工業(yè)為人們生產(chǎn)各種產(chǎn)品，如汽車、電梯以及家用電器等，使人們的生活和工作更加便利。所以提升工業(yè)設(shè)計(jì)的能力，可以強(qiáng)化工業(yè)產(chǎn)品的性能，從而創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為進(jìn)一步強(qiáng)化工業(yè)產(chǎn)品的性能，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)中，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展目標(biāo)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述

早在上世紀(jì)80年代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由美國(guó)人提出，利用該技術(shù)構(gòu)建虛擬的三維環(huán)境，在虛擬環(huán)境中開展不同的活動(dòng)，如在觀看電影時(shí)，人們佩戴3D眼鏡置身于電影中，產(chǎn)生身臨其境的感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在發(fā)展過程中，通過融合不同的技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、遙感技術(shù)以及人工智能技術(shù)，從而提升虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。以融入的人工智能技術(shù)為例，人們?cè)谔摂M環(huán)境中，會(huì)增強(qiáng)感官的體驗(yàn)感，為人們帶來更加震撼視覺、聽覺等感覺。

在經(jīng)濟(jì)全球一體化背景下，世界經(jīng)濟(jì)格局不斷變化，工業(yè)領(lǐng)域在發(fā)展中面對(duì)機(jī)遇和挑戰(zhàn)時(shí)，應(yīng)積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的發(fā)展理念，通過尋求創(chuàng)新發(fā)展模式，使工業(yè)產(chǎn)品滿足人們的個(gè)性化需求。所以在工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展過程中，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造巨大的應(yīng)用空間，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)增強(qiáng)工業(yè)產(chǎn)品與用戶的互動(dòng)能力，使用戶在使用產(chǎn)品過程中，更能感受到人文內(nèi)涵。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

2.1 交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有綜合性特點(diǎn)，已經(jīng)涵蓋多種技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)圖形、多媒體、多傳感器以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，成為增強(qiáng)用戶體驗(yàn)感的載體。交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)中，制造出的產(chǎn)品可以與用戶進(jìn)行交互式操作，通過操作構(gòu)建三維空間，讓用戶在三維空間中獲得良好的使用感?，F(xiàn)階段用戶在使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時(shí)，只能通過二維或者三維圖形，在被動(dòng)的狀態(tài)下接收信息，即便用戶處于三維環(huán)境中，用戶的視角只能按照空間的變化而變化，無法自主選擇接收的信息。為轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的操作模式，應(yīng)用交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使用戶在虛擬的環(huán)境自由的活動(dòng)，在活動(dòng)中隨意更換觀察視角，不同的視角為用戶帶來不同的體驗(yàn)感。此外交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以為用戶提供更改環(huán)境的條件，用戶根據(jù)自己的喜好，重新設(shè)置虛擬環(huán)境，從而滿足用戶的個(gè)性化需求。

交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)為用戶營(yíng)造真實(shí)感較強(qiáng)的環(huán)境，讓用戶在虛擬環(huán)境中開展交互活動(dòng)，通過虛擬環(huán)境增強(qiáng)交互性，如用戶進(jìn)入到一個(gè)房間中，需要打開房間的門，盡管門是虛擬化的，但是整個(gè)過程是由用戶完成的，并且在打開門和關(guān)門過程中，門會(huì)發(fā)出聲音，使用戶感覺猶如在現(xiàn)實(shí)生活中。此外電商企業(yè)正在積極的應(yīng)用交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓用戶足不出戶，在家中通過虛擬環(huán)境，選購(gòu)心儀的商品，如選購(gòu)衣服，通過交互式操作，在虛擬環(huán)境中試穿衣服，若用戶試穿的衣服符合要求，即可完成交易。

交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)中，需要借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，可根據(jù)產(chǎn)品要求，實(shí)時(shí)變化產(chǎn)品的外型、結(jié)構(gòu)，從而提高設(shè)計(jì)效率，有效控制設(shè)計(jì)成本[1]。

2.2分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為不同地區(qū)的用戶提供共同工作的便利條件，讓不同地區(qū)的用戶，在相同的虛擬環(huán)境中開展協(xié)同工作。所以分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有異地協(xié)同的特點(diǎn)，在特定區(qū)域內(nèi)工作條件受到限制，采用分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以保證工作順利的進(jìn)行。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 從對(duì)設(shè)計(jì)方法的影響角度分析

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)中，可以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，有效彌補(bǔ)工業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問題，極大的促進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展。從設(shè)計(jì)方法角度進(jìn)行分析：首先，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以控制設(shè)計(jì)成本，有效節(jié)約使用的資源。通過控制成本，提高資源的利用率，可以減少工業(yè)產(chǎn)品存在的問題，從而提高工業(yè)產(chǎn)品的穩(wěn)定性。例如在生產(chǎn)康復(fù)器械產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬的環(huán)境，設(shè)計(jì)人員坐在康復(fù)輪椅上，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行日常的生活，通過完成一系列的動(dòng)作，包括打開水龍頭、開關(guān)門窗等，可以發(fā)現(xiàn)康復(fù)輪椅存在的問題。設(shè)計(jì)人員使用康復(fù)輪椅進(jìn)出房間時(shí)，輪椅的轉(zhuǎn)彎半徑較小，導(dǎo)致輪椅無法順利的進(jìn)出房間。在虛擬環(huán)境中設(shè)計(jì)人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的問題，以便調(diào)整設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品滿足使用需求[2]。在上述過程中，設(shè)計(jì)人員通過虛擬環(huán)境，可以快速完成設(shè)計(jì)的改進(jìn)工作，若設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品投放到市場(chǎng)，存在的問題會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用性能，從而造成較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

在工業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，需要多種技術(shù)共同完成設(shè)計(jì)工作，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息處理技術(shù)，上述技術(shù)既能提升工業(yè)設(shè)計(jì)水平，還能設(shè)計(jì)出更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，并且極大的優(yōu)化生產(chǎn)流程，每個(gè)流程按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行生產(chǎn)，使產(chǎn)品滿足用戶的使用需求。

工業(yè)設(shè)計(jì)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為核心，通過構(gòu)建虛擬環(huán)境，在環(huán)境中進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，借助仿生設(shè)計(jì)生成樣品，對(duì)樣品進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)度，完成上述操作后會(huì)確定最終的產(chǎn)品。

3.2產(chǎn)品的發(fā)布

在完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作后，需要通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，獲得市場(chǎng)的反饋信息，根據(jù)信息進(jìn)一步優(yōu)化和完善設(shè)計(jì)，從而降低企業(yè)的投資風(fēng)險(xiǎn)，有效控制生產(chǎn)成本。許多企業(yè)在工業(yè)設(shè)計(jì)過程中，將完成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為用戶構(gòu)建虛擬環(huán)境，讓用戶在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)產(chǎn)品的性能。用戶在虛擬環(huán)境中使用產(chǎn)品時(shí)，會(huì)根據(jù)產(chǎn)品的性能完成相關(guān)的操作，在操作中用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的問題，并將問題反饋至工作人員，生產(chǎn)企業(yè)掌握產(chǎn)品存在的問題后，及時(shí)優(yōu)化產(chǎn)品，使產(chǎn)品符合市場(chǎng)的需求。

3.3從作用與重要性的方面分析

在現(xiàn)實(shí)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，每個(gè)環(huán)節(jié)需要設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)主要來源于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在工業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)采集、整理以及運(yùn)算相關(guān)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入到生產(chǎn)環(huán)境，保證工業(yè)產(chǎn)品的功能、性能以及質(zhì)量，均能滿足設(shè)計(jì)要求。所以加強(qiáng)設(shè)計(jì)階段運(yùn)行參數(shù)的管理，提高設(shè)計(jì)參數(shù)的精度，既能提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，還能保證生產(chǎn)順利的進(jìn)行，并且縮短生產(chǎn)時(shí)間，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。此外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以增加產(chǎn)品的體驗(yàn)感，設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶的需求，在創(chuàng)新思維的指引下，設(shè)計(jì)出個(gè)性化產(chǎn)品，從而滿足用戶的需求。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的可行性分析

4.1建模技術(shù)

建模技術(shù)是由元建模技術(shù)、圖像建模技術(shù)組成，元建模技術(shù)可以提高建模的速度，并使構(gòu)建的模型處于動(dòng)態(tài)仿真環(huán)境中，使設(shè)計(jì)人員在虛擬環(huán)境中，在面對(duì)大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)時(shí)，設(shè)計(jì)人員能快速完成設(shè)計(jì)工作。圖像建模技術(shù)主要用于快速獲取三維信息，將信息輸入到計(jì)算機(jī)中，通過計(jì)算機(jī)構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)景物環(huán)境，有助于設(shè)計(jì)人員掌握環(huán)境中產(chǎn)品的運(yùn)行情況。

4.2顯示技術(shù)

顯示技術(shù)是由軟件技術(shù)和硬件技術(shù)組成，以硬件技術(shù)為例，該技術(shù)是由不同的構(gòu)件組成，包括電腦顯示器、虛擬現(xiàn)實(shí)現(xiàn)實(shí)設(shè)備以及計(jì)算機(jī)。軟件技術(shù)的核心為渲染引擎，渲染引擎中包含虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言，設(shè)計(jì)人員利用語言，將設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中展示出來，在展示過程中判斷產(chǎn)品的應(yīng)用效果是否符合使用標(biāo)準(zhǔn)。

5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展望

工業(yè)設(shè)計(jì)涉及較多的學(xué)科，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，需要對(duì)多學(xué)科進(jìn)行整合，通過整合充分發(fā)揮每個(gè)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，并且利用每個(gè)學(xué)科的特點(diǎn)，增強(qiáng)工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)性和美學(xué)性。所以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用特點(diǎn)，通過融合不同學(xué)科，在工業(yè)設(shè)計(jì)中，使產(chǎn)品性能、功能更加完備。但是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用過程中，由于缺乏完善的基礎(chǔ)設(shè)施，在實(shí)際應(yīng)用過程中，無法真實(shí)的展現(xiàn)設(shè)計(jì)成果，導(dǎo)致用戶未能獲得應(yīng)有的體驗(yàn)感。所以在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，應(yīng)完善基礎(chǔ)設(shè)施，才能促進(jìn)該技術(shù)快速發(fā)展。

6 結(jié)語

綜上所述，在工業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅進(jìn)一步優(yōu)化和完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，使產(chǎn)品的性能、功能以及質(zhì)量滿足使用需求，還能控制生產(chǎn)成本，降低投資風(fēng)險(xiǎn)，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，成為推動(dòng)工業(yè)設(shè)計(jì)快速發(fā)展不可或缺的載體，配置更加完善的基礎(chǔ)設(shè)施，可以提高虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用水平，為工業(yè)設(shè)計(jì)健康穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]戚鵬，辛獻(xiàn)杰，郭艷，等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工業(yè)設(shè)計(jì)虛擬展示平臺(tái)的建設(shè)研究[J].科技展望，2015（20）：160.

[2]初建杰，李雪瑞，余隋懷.面向工業(yè)設(shè)計(jì)全產(chǎn)業(yè)鏈的云服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2016（11）：125-128.

收稿日期：2020-04-20

作者簡(jiǎn)介：任坤（1986—），女，河南焦作人，本科，研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)。