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

占守祥

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三個(gè)核心特征，沉浸感、交互性和構(gòu)想性在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的使（應(yīng)）用日益廣泛，能夠使工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)更加“真實(shí)”地呈現(xiàn)在場境中，使設(shè)計(jì)者能夠快速比對，辨析審核所進(jìn)行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的不足之處，優(yōu)化完善設(shè)計(jì)方案。運(yùn)用好虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)，能有效提高工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的衍生價(jià)值。基于此，本文先對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念進(jìn)行分析，然后討論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用狀況。以此供各界相關(guān)人士進(jìn)行交流參考。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);工業(yè)設(shè)計(jì);實(shí)踐應(yīng)用

引言：

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多現(xiàn)代化技術(shù)已經(jīng)紛紛運(yùn)用到人們?nèi)粘Ｉ畹倪^程中，使人們的生活更加便捷，工作速率更高。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是當(dāng)代新開發(fā)研究的高新技術(shù)之一，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，能夠使設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，做到更加符合市場需求的設(shè)計(jì)方案，滿足人們需求的產(chǎn)品。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還可以通過將所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品呈現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，進(jìn)行產(chǎn)品現(xiàn)實(shí)的線上運(yùn)用模擬試驗(yàn)，讓市場、營銷、使用者共同參與，感受體驗(yàn)產(chǎn)品，在避免試驗(yàn)品成本的浪費(fèi)同時(shí)，又能夠現(xiàn)實(shí)的感受到所進(jìn)行設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能形態(tài)作用和使用狀況，非常有利于工程設(shè)計(jì)的完善。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概意

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)今世界基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高所研發(fā)出的一種包括計(jì)算機(jī)電子信息和仿真技術(shù)融為一體的現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其基本的實(shí)現(xiàn)方式就是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案和數(shù)據(jù)的模擬，再加上運(yùn)用VR設(shè)備，使人能夠通過虛擬投射儀來感受所設(shè)計(jì)產(chǎn)品帶來的真實(shí)體驗(yàn)。比較完善的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能模仿觸感、聽覺、視覺等人的感官，從而使人能夠真正的感受到對產(chǎn)品的使用性能和使用狀態(tài)。隨著我國的經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，在各行各業(yè)成為了促進(jìn)轉(zhuǎn)型和不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中。這就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷進(jìn)步表現(xiàn)，也是我國各個(gè)行業(yè)不斷發(fā)展的表現(xiàn)。理論上講，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)所生成的一種模擬環(huán)境，是一個(gè)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，能夠利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將現(xiàn)實(shí)中的一些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上。應(yīng)用電子信號(hào)創(chuàng)造出一系列跟現(xiàn)實(shí)環(huán)境相符的圖像、環(huán)境，使人在體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品時(shí)能夠直觀的看到聽到產(chǎn)品使用時(shí)的變化，達(dá)到身臨其境的效果。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)上超感官的方向發(fā)展，從而使人類在體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，從視聽觸覺聽覺等多個(gè)感官系統(tǒng)上感受想要感受的產(chǎn)品，更具有真實(shí)性。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中包含著五個(gè)重要技術(shù)，這五個(gè)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)模擬話技術(shù)化的原因。第一是動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)，能夠?yàn)樗囼?yàn)的產(chǎn)品提供三維數(shù)據(jù)，使產(chǎn)品呈現(xiàn)在視覺上時(shí)，是三維立體狀態(tài)。第二是三維圖形生成技術(shù)，這一技術(shù)能保證，虛擬現(xiàn)實(shí)世界中的物品實(shí)時(shí)生成，有效移動(dòng)。第三立體顯示和傳感器技術(shù)，這一技術(shù)的主要作用是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)感受的感官上的表現(xiàn)。第四是應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具，能夠大大的提高體驗(yàn)者的活動(dòng)空間。第五，系統(tǒng)集成技術(shù)，這是對虛擬現(xiàn)實(shí)中所包含的所有信息系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)的集合，起著集成的作用[1]。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的實(shí)踐運(yùn)用

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)上運(yùn)用的特性

依托計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，整合了模擬系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境的相互作用，使用者能夠達(dá)到在虛擬世界中真實(shí)體驗(yàn)。是以現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)上的使用有著其獨(dú)特的功能，從而推動(dòng)著現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的有效實(shí)施，具體特征表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。第一，網(wǎng)絡(luò)化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其他相關(guān)技術(shù)的支撐。其主要核心是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又具有網(wǎng)絡(luò)特性，使技術(shù)中的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享新能夠快速的生成所連接入的設(shè)備的數(shù)據(jù)。并對所在并對已連接的數(shù)據(jù)進(jìn)行樣本和數(shù)據(jù)分析。這能讓下達(dá)的指令快速的生成所設(shè)想的物品，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體驗(yàn)者直觀的感受。第二交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)的使用，為了更加真實(shí)的體驗(yàn)工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品必須貢獻(xiàn)產(chǎn)品的虛擬模型，以是體驗(yàn)者能夠直觀的感受到工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的外形特征，更好地給設(shè)計(jì)者提供改良方案。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以讓設(shè)計(jì)者更加直觀的感受所設(shè)計(jì)作品的作用和性能，從而對其進(jìn)行修改，使作品更加完善。這體現(xiàn)了工作人員與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相互性。第三，高效性。運(yùn)用虛擬設(shè)施技術(shù)進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)的輔助既節(jié)約了工業(yè)設(shè)計(jì)中使用樣本和試驗(yàn)品的成本，又能使工業(yè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更加精準(zhǔn)科學(xué)，并能夠在設(shè)計(jì)的過程中不斷完善提高，使工業(yè)設(shè)計(jì)工作效率更高質(zhì)量更高，符合工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展需求。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

在工業(yè)設(shè)計(jì)上運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性和構(gòu)想性，可以與機(jī)械制造業(yè)相結(jié)合，進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品制造中的市場營銷推廣、工藝設(shè)計(jì)管理、車間執(zhí)行工序和安全操作等各方面的設(shè)計(jì)，從而使機(jī)械產(chǎn)品制造業(yè)營銷設(shè)計(jì)流通各環(huán)節(jié)更加精準(zhǔn)，設(shè)計(jì)更加完善。工業(yè)設(shè)計(jì)師運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行工作設(shè)計(jì)，可以在圖紙的設(shè)計(jì)過程中將設(shè)計(jì)好的圖紙樣本數(shù)據(jù)和文件輸入到計(jì)算機(jī)，并做好工藝設(shè)計(jì)的評(píng)估和評(píng)定利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將這一些數(shù)據(jù)進(jìn)行投影模擬，使?fàn)I銷、設(shè)計(jì)、工藝、制造等人員可以直觀的感受機(jī)械產(chǎn)品的成品，實(shí)現(xiàn)無樣品修改設(shè)計(jì)圖的功能，避免了制作樣品的大量成本消耗。相關(guān)設(shè)計(jì)人員在不斷完善設(shè)計(jì)圖紙中加速對機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)速率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，使機(jī)械產(chǎn)品工程的設(shè)計(jì)更加便捷，效率更高。例如，在航空智能制造業(yè)中的工業(yè)設(shè)計(jì)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)航空相關(guān)零件的虛擬裝配和數(shù)據(jù)漫游等功能[2]。在機(jī)械剪鉗的設(shè)計(jì)過程中，利用虛擬技術(shù)可以模擬使用時(shí)的所有動(dòng)作，清晰的看到所有機(jī)構(gòu)件的聯(lián)動(dòng)效果。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車制造業(yè)中的實(shí)踐運(yùn)用

經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，我國的交通行業(yè)發(fā)展速度也越來越快，各種交通工具并應(yīng)用于人類的日常生活，出行過程中，汽車是人民日常出行中是最重要的一項(xiàng)交通工具。設(shè)計(jì)師為了使汽車在設(shè)計(jì)制造過程中質(zhì)量更高，更符合現(xiàn)代化的需求，融入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，進(jìn)行汽車制造業(yè)的設(shè)計(jì)和制造。通過建立汽車三維立體模型呈現(xiàn)總成的汽車設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)，供相關(guān)的設(shè)計(jì)人員更好地體驗(yàn)、研究、感知汽車的外形、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、人機(jī)協(xié)調(diào)、使用場景、操作界面、零部件制造、工程系統(tǒng)等問題狀況，從而設(shè)計(jì)出更加合理符合現(xiàn)代化發(fā)展的汽車。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以檢驗(yàn)汽車內(nèi)部功能使汽車更加安全。例如，模擬汽車的駕駛狀況、遇到故障狀況行駛狀況。還可以實(shí)現(xiàn)在虛擬世界中對汽車進(jìn)行沖壓裝模，按揭造型設(shè)計(jì)等各項(xiàng)工作，全方位的將汽車的造型安全度，舒適度呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員面前，方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行騎車的改進(jìn)[3]。

（四）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑工程建設(shè)和室內(nèi)設(shè)計(jì)上的運(yùn)用

我國的建筑工程在進(jìn)行建設(shè)前必須盡有一定的設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以是工程建設(shè)更加有科學(xué)性的根據(jù)。為了使建筑工程在設(shè)計(jì)上也能得到合理的檢驗(yàn)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對鎖進(jìn)行建筑的建筑工程設(shè)計(jì)，通過虛擬場景，呈現(xiàn)出建筑設(shè)計(jì)的三維景觀，使建設(shè)管理人員可以從多個(gè)角度去考慮所建設(shè)的工程是否合理，或者符合客戶的需求。在室內(nèi)設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠幫助室內(nèi)設(shè)計(jì)相關(guān)人員呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)產(chǎn)品的狀況，直觀的傳遞設(shè)計(jì)者想要表達(dá)的狀態(tài)是設(shè)計(jì)更具美感。更重要的是，在室內(nèi)設(shè)計(jì)中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使設(shè)計(jì)者在虛擬空間進(jìn)行調(diào)整修改，使室內(nèi)設(shè)計(jì)產(chǎn)品更加可控性，從而為客戶提供舒適美觀，具有藝術(shù)氣息的室內(nèi)裝修成品[4]。

三、結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用對于當(dāng)前社會(huì)而言，依舊處于待開發(fā)狀態(tài)，還需要不斷進(jìn)行研究和發(fā)展，以便利虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在生活中的各個(gè)方面。在工業(yè)設(shè)計(jì)上運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使一些工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品能夠更加直觀地呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)者面前，從而進(jìn)行修改和完善，為我國工業(yè)發(fā)展和社會(huì)的革新提供有力的技術(shù)條件，推動(dòng)著我國工業(yè)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)化，智能化和現(xiàn)代化，增加人民生活的舒適度。

參考文獻(xiàn)：

[1]?朱希，岳廣鵬，陳默. 淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 明日風(fēng)尚，2019（3）.

[2]?魯麗彬. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文化創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J]. 電腦編程技巧與維護(hù)，2019（10）.

（作者單位：廣東省工業(yè)高級(jí)技工學(xué)校）