虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

南凱碩 付龍飛 齊政軒 朱佳新 楊沖沖

摘? 要：隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，為社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都提供了重要的技術(shù)支持。虛擬技術(shù)依托于信息技術(shù)，并在虛擬呈現(xiàn)方面取得了較大的成績(jī)。虛擬技術(shù)以其顯著的工業(yè)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，對(duì)于虛擬技術(shù)的研究也在不斷拓展和深化，以便能夠更好地推進(jìn)社會(huì)技術(shù)進(jìn)步。文章通過對(duì)虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用途徑進(jìn)行研究，旨在能夠?yàn)樘摂M技術(shù)價(jià)值的發(fā)揮提供有效的思路，促進(jìn)虛擬技術(shù)在現(xiàn)實(shí)工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，推進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)完善與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù);工業(yè)產(chǎn)品;設(shè)計(jì);生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：TP202? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）33-0084-02

Abstract： With the rapid development of information technology， it provides important technical support for all fields of society. Virtual technology relies on information technology and has made great achievements in virtual presentation. Virtual technology has been widely used in different fields because of its remarkable industrial advantages. The research on virtual technology is also expanding and deepening， so as to better promote social technological progress. This paper studies the advantages and application ways of virtual technology， aiming to provide effective ideas for the value of virtual technology， promote the virtual technology to play a greater role in the real industrial field， and promote the technical improvement and development of industrial products.

Keywords： virtual technology; industrial products; design; production

虛擬技術(shù)又稱之為VR技術(shù)，是基于信息技術(shù)基礎(chǔ)上出現(xiàn)的新型可視化技術(shù)。虛擬技術(shù)的產(chǎn)生為社會(huì)上很多領(lǐng)域的發(fā)展都提供了重要的技術(shù)支持，尤其是在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，發(fā)揮虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用，可以利用虛擬技術(shù)設(shè)備來對(duì)各種工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整合，以便能夠?qū)⒐I(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想通過可視化方式呈現(xiàn)給人們。虛擬技術(shù)也可以與現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的各種設(shè)備進(jìn)行兼容，將虛擬與現(xiàn)實(shí)進(jìn)行全面關(guān)聯(lián)，從而給人們控制和操作虛擬環(huán)境的可能性。

1 虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用

1.1 虛擬技術(shù)具有模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單優(yōu)勢(shì)

虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，能夠提供一種更為簡(jiǎn)單的模型結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方式，需要通過復(fù)雜的設(shè)計(jì)流程才能夠完成設(shè)計(jì)任務(wù)，這是由于對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)而言，需要將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為效果圖進(jìn)行呈現(xiàn)。除此之外，效果圖在指導(dǎo)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)時(shí)，需要將效果圖與工業(yè)產(chǎn)品的模型進(jìn)行匹配，避免模型與設(shè)計(jì)存在差異[1]。而在虛擬技術(shù)方式下，工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思想可以直接在虛擬環(huán)境中呈現(xiàn)，簡(jiǎn)化了效果圖制作的步驟，并且虛擬環(huán)境可以與工業(yè)產(chǎn)品的模型進(jìn)行兼容，直接利用虛擬建模來滿足設(shè)計(jì)需求，極大地提高了工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

1.2 虛擬技術(shù)具有提高精準(zhǔn)度的優(yōu)勢(shì)

虛擬技術(shù)是基于信息技術(shù)而產(chǎn)生的，其技術(shù)核心是利用程序的準(zhǔn)確計(jì)算來提高工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精確度。傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，對(duì)于產(chǎn)品模型結(jié)構(gòu)等特征，只能依靠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)開展，這就難以保證模型的精確程度。而在虛擬技術(shù)方式下，工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模型，每一個(gè)細(xì)節(jié)都經(jīng)過的嚴(yán)格的計(jì)算和復(fù)合，形成的工業(yè)產(chǎn)品模型可以達(dá)到真實(shí)產(chǎn)品的精度標(biāo)準(zhǔn)。虛擬技術(shù)還可以根據(jù)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行一體化的實(shí)踐。如對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)過程實(shí)驗(yàn)，就可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行模擬，通過設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，構(gòu)建真實(shí)的情境[2]。通過虛擬性的模型演示可以直觀地進(jìn)行觀察，得到準(zhǔn)確的工業(yè)產(chǎn)品性能信息，為后續(xù)的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供重要的依據(jù)。虛擬技術(shù)改變了傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，必須經(jīng)過一些列的模型設(shè)計(jì)、生產(chǎn)后，才能夠掌握設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性水平的缺陷。另外，由于傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)在指導(dǎo)生產(chǎn)時(shí)，會(huì)受到人為因素的影響，導(dǎo)致所生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品之間會(huì)存在一定程度的差異，影響了工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。在虛擬技術(shù)中，每個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都是經(jīng)過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了高精度確認(rèn)，并將這種精確計(jì)算融入到工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，保證了生產(chǎn)出的工業(yè)產(chǎn)品與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是完全一致的，不存在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的偏差。

1.3 虛擬技術(shù)具有工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控優(yōu)勢(shì)

虛擬技術(shù)依托于先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)控目標(biāo)。工業(yè)產(chǎn)生生產(chǎn)作業(yè)的要求較高，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)都將導(dǎo)致整個(gè)的工業(yè)生產(chǎn)受到影響。將虛擬技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線上，可以依據(jù)實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)線情況，構(gòu)建出與真實(shí)情況相一致的虛擬生產(chǎn)作業(yè)流程演示條件[3]。工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)人員，可以通過虛擬環(huán)境的觀測(cè)來判斷實(shí)際生產(chǎn)流程的情況，全面準(zhǔn)確地掌握工業(yè)產(chǎn)品特性與生產(chǎn)狀態(tài)，可以根據(jù)虛擬監(jiān)控來判斷容易出現(xiàn)問題的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進(jìn)而提早采用有效的防控措施，保證工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的順利開展。傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，監(jiān)控工作需要依賴于人工完成。監(jiān)控人員需要實(shí)時(shí)緊盯生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并對(duì)照工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案和圖紙等來判斷生產(chǎn)過程是否達(dá)到相應(yīng)的要求。這個(gè)過程不僅極大的增加了人工成本，并且由于人為監(jiān)控所把握的尺度難以做到統(tǒng)一，使得不同生產(chǎn)線下的工業(yè)產(chǎn)品往往存在一定的質(zhì)量差別。運(yùn)用虛擬技術(shù)開展工業(yè)產(chǎn)品監(jiān)控，所有的產(chǎn)品環(huán)節(jié)都在虛擬系統(tǒng)的架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)。虛擬系統(tǒng)就是一個(gè)全面覆蓋的監(jiān)督機(jī)制，對(duì)于每個(gè)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)線都能夠同時(shí)、同標(biāo)準(zhǔn)地開展監(jiān)控。保證了工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的一致性。

1.4 虛擬技術(shù)具有便捷信息獲取優(yōu)勢(shì)

隨著人們對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的需求增加，對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的相關(guān)信息也有著更加強(qiáng)烈的獲取意愿。工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)者需要以吸引社會(huì)需求群體為宗旨，通過有效的工業(yè)產(chǎn)品引領(lǐng)，將其轉(zhuǎn)化為有效的消費(fèi)群體。通過虛擬技術(shù)，可以將工業(yè)產(chǎn)品信息全面地展示給消費(fèi)者，為消費(fèi)者觀察和體驗(yàn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)流程提供重要的支持。這種信息傳遞方式，能夠大大降低傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品宣傳成本，同時(shí)提高消費(fèi)者的體驗(yàn)感受效果。虛擬技術(shù)模式下的信息獲取，是對(duì)工業(yè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)全過程信息的一種整合，可以依據(jù)消費(fèi)者所關(guān)注的重點(diǎn)方面予以詳細(xì)解析，同時(shí)也能夠提供有針對(duì)性的信息服務(wù)，更好地滿足了工業(yè)消費(fèi)者的需求。

2 虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 灌裝工業(yè)生產(chǎn)中使用虛擬技術(shù)

灌裝工業(yè)生產(chǎn)屬于傳統(tǒng)的工業(yè)制造領(lǐng)域，將虛擬技術(shù)應(yīng)用其中，能夠全面提升設(shè)計(jì)能力。在灌裝工業(yè)設(shè)計(jì)框架的建立中，利用虛擬技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)仿真管理、工藝布局、任務(wù)管理、分析引擎等功能。在虛擬環(huán)境中構(gòu)建起對(duì)應(yīng)的模塊，可以使整個(gè)灌裝工業(yè)生產(chǎn)流程處于一個(gè)統(tǒng)一的管理框架下。尤其是在虛擬技術(shù)支撐下，實(shí)現(xiàn)了虛擬管理的目的。虛擬環(huán)境中的管理，是以虛擬接口為媒介，通過計(jì)算機(jī)程序指令的傳輸，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行保障，提高工業(yè)生產(chǎn)線的穩(wěn)定性。工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)布局的設(shè)計(jì)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以通過全面準(zhǔn)確地收集產(chǎn)品信息，通過對(duì)這些信息的綜合分析和利用，形成有針對(duì)性的布局處理，將虛擬環(huán)境與真實(shí)環(huán)境有效銜接，并在虛擬與真實(shí)的環(huán)境交互當(dāng)中，去觀察和控制灌裝工業(yè)生產(chǎn)流程[4]。灌裝工業(yè)生產(chǎn)依托于虛擬技術(shù)，可以更好地提供可視化條件，將虛擬技術(shù)融入到生產(chǎn)過程，將生產(chǎn)流程在虛擬框架下進(jìn)行分析和反饋，為灌裝工業(yè)生產(chǎn)提供有力的支持。

2.2 航空工業(yè)生產(chǎn)中使用虛擬技術(shù)

航空工業(yè)是重要的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，在航空工業(yè)中利用虛擬技術(shù)，可以推進(jìn)航空工業(yè)領(lǐng)域的智能化發(fā)展。虛擬技術(shù)可以為航天工業(yè)制造提供一個(gè)多空間條件，將航空工業(yè)的設(shè)計(jì)、工藝、模型建立、裝配生產(chǎn)等不同工業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行多空間結(jié)合。利用虛擬技術(shù)將復(fù)雜的航空工業(yè)制造過程，呈現(xiàn)于一個(gè)虛擬環(huán)境中，可以使航空技術(shù)人員更加直觀地掌握航空制造環(huán)節(jié)。如航空工業(yè)領(lǐng)域的制造工藝，需要經(jīng)過嚴(yán)格的審核程序。在審核的過程當(dāng)中，就可以結(jié)合虛擬技術(shù)與現(xiàn)實(shí)制造的交互，將航空設(shè)計(jì)圖紙上的各種數(shù)據(jù)，與航空工業(yè)生產(chǎn)模型進(jìn)行全面比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)航空裝配生產(chǎn)線進(jìn)行有效指導(dǎo)，保證了航空工業(yè)制造的質(zhì)量。

2.3 建筑工程建設(shè)中使用虛擬技術(shù)

建筑工程領(lǐng)域中的虛擬技術(shù)應(yīng)用范圍更加廣泛，這也是建筑工程實(shí)施特征所決定。建筑工程建設(shè)中，由于涉及到的流程非常復(fù)雜，如果僅僅以傳統(tǒng)的方式去管理和控制，不僅難以保證工程的質(zhì)量效果和流程規(guī)范水平，同時(shí)也會(huì)增加工程實(shí)施成本，不利于建筑經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)。將虛擬技術(shù)應(yīng)用于建筑工程中，可以根據(jù)工程方案和施工圖紙，在虛擬環(huán)境中構(gòu)建整體的工程實(shí)施模型，將工程建設(shè)的每個(gè)步驟在虛擬環(huán)境中去演示。虛擬技術(shù)的建模優(yōu)勢(shì)非常顯著，可以通過全方位的立體建模方式，完全呈現(xiàn)出建筑工程的整體效果，也可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)交互方式，為建筑施工管理人員提供重要的監(jiān)管依據(jù)。在建筑工程建設(shè)中使用虛擬技術(shù)，還可以為消費(fèi)者提供一個(gè)真實(shí)的體驗(yàn)環(huán)境[5]。在虛擬空間當(dāng)中呈現(xiàn)建筑完成后的真實(shí)效果，消費(fèi)者可以在虛擬系統(tǒng)和輔助工具的幫助下，置身于建筑環(huán)境當(dāng)中，漫游于虛擬化的建筑場(chǎng)景當(dāng)中，從而能夠更加直觀地感受到建筑的各方面情況，能夠?yàn)橄M(fèi)者的消費(fèi)決策提供重要依據(jù)。建筑工程的監(jiān)督檢驗(yàn)單位，也可以在這樣的體驗(yàn)中去檢查建筑施工是否存在問題，這也實(shí)現(xiàn)了建筑管理和監(jiān)督能力的提高。

3 結(jié)束語

虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用，為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供了新的思路。虛擬技術(shù)有著較大的可視化優(yōu)勢(shì)，能夠在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，呈現(xiàn)出直觀的影響，提高工業(yè)設(shè)計(jì)體驗(yàn)效果。虛擬技術(shù)的應(yīng)用，需要結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)實(shí)際情況，通過將虛擬技術(shù)與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)相結(jié)合，優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，為工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]苗維平.基于三維視覺的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)展示平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2020，43（04）：120-122+126.

[2]張?zhí)煜?數(shù)字媒體技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及發(fā)展前景[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2019，37（12）：211+213.

[3]王心賢.交互設(shè)計(jì)在工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（30）：29-30.

[4]胡銘，王荻.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)CAD三維造型系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2019，42（09）：142-144.

[5]白淼.基于三維體面的項(xiàng)背智慧——工業(yè)產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)研究[J].藝術(shù)與設(shè)計(jì)（理論），2018，2（10）：78-80.