计算机辅助工业产品建模思路的探讨

王静 米微琪

摘 要：计算机辅助工业设计也被称作CAID，是指把计算机技术和工业设计相结合，在这种系统的形式下，对工业设计领域的各种活动进行创造。计算机辅助设计是一种全新的设计方式，它以变革为核心。其中，计算机辅助工业产品建模就是其至关重要的一方面。本文详细分析了计算机辅助工业技术、计算机辅助工业产品建模的应用以及在工业产品开发中的作用。

关键词：计算机辅助;工业产品;探讨;应用;CAID

工业设计是科学与美学、技术与诱术相结合，相渗透的一门设计技术，它把机械化方式生产的工业产品作为主要研究对象，是一门新兴的技术学科。众多因素的原因，使计算机辅助工业技术腾空出世：科学技术的迅速发展;市场对工业产品的性能和价格等等的要求更加严格，他们希望产品的品种更加多样化，更加个性化，批量更加小量;企业面对着更加激烈的市场竞争等等。面对现在制造企业对开发高质量产品的希望，传统的产品设计方法已经不能满足市场的需要，这更是计算机辅助工业设计产生的原因。计算机辅助工业设计使人们不再从事繁重的技艺劳动，让人们用大脑去创造，去想象。自从计算机辅助工业设计的出现，设计产品的效率和精确率也得到了大大的提高。其中，计算机辅助工业产品建模的方面尤为突出。

1 对计算机辅助工业设计的认识

何谓计算机辅助工业设计？简而言之，计算机辅助工业设计就是把计算机技术和工业设计相结合，在这种系统的形式下，对工业设计领域的各种活动进行创造。工业设计的工作流程一般分为以下复杂的几方面：接受项目、制定计划、寻找问题、分析问题、提出设计构想、解决问题、优化方案、深入设计、制作模型、设计制图、设计展示、综合评价。在这个浮躁的流程中，属于辅助设计的有设计构想、解决问题、优化方案、深入设计、制作模型、设计制图。

而计算机辅助工业设计有以下几方面的内容组成：数字化建模、数字化装配、数字化评价、制造数字化和信息交换数字化等等。其中，数字化建模是计算机辅助工业设计的最重要的一部分，也是我们今天要分析的一部分。数字化建模是于设计者使用在造型建模前由编程者早设置好的几何构成元素或者几何图形模块，通过改变几何图形的尺寸或者利用几何元素来构建，从而产生其他的几何图形。数字化建模，其实就是应用某个软件。随着计算机技术的迅速发展，计算机辅助工业产品建模越来越受欢迎，使这项技术与计算机数据的使用更加广泛和密切。

2 计算机辅助工业产品建模的应用

2.1 计算机辅助工业产品的外形设计

众所周知，当今不管是国际市场还是国内市场，市场竞争都很激烈，甚至到了白热化的阶段，这使得各大制造厂商在研发新产品的时候十分重视并且能深入的开展研究新技术、新方法，生产新材料，更重要的是把研究的成果转化成生产力，从而让新产品能够占领市场。例如，计算机绘图技术可以对外形设计随时进行修改、评测，但是虚拟现实和仿真技术是这几年来比较受欢迎的技术，因为他可以让用户体会到逼真的视觉盛宴，这让它在众多新产品中脱颖而出，有着不同寻常的重要的作用。通过三维坐标测量仪测量从而获取点云数据，接着把数据与三维数膜相拟合或者利用三维造型软件创建数字模型等等。对设计的模型进行反复设计、修改、分析、检验、设计模具的过程，就像上述所讲，会有着把最终设计完成的工作量与传统绘图相比，工作量减少50～60 %的功效。更有趣和吸引人的是，可以根据不同用户的需求，让他们在在新产品设计过程中，处于真实的虚拟环境里，让客户亲身感受、体验模型修改的体验，像装饰风格、选择配件、色彩搭配、外形等等，这都可以在虚拟的环境中有着最真实的感受。

2.2 计算机辅助产品的展示设计

采用虚拟现实技术或者三维动画制作的产品广告不仅可以很好的全面的展示产品的外观，更重要的是能表现出产品的内部结构和构造、装配和维修的过程、工作性能、工作过程和使用方法等等方面，有着良好的展示推广的效果。另外，新技术可以合成虚拟的环境，让客户在虚拟好的环境中漫游，按照观察点和观察方向，随着环境同时渲染场景，当然，这就需要计算机的实时计算;又或者营造主场景，把计算机绘制的虚拟模型融入其中，实现互动式交互，这都多亏影像合成中虚拟环境里建模的速度快、价格低廉的优点。使用现代的互联网技术进行的产品介绍，能够更直观方便的跟使用客户进行交流，其次，现代互联网进行的产品介绍有着生动、直观、广告效果好的特点。

2.3 计算机辅助产品的动力学仿真

对新产品的设计也是有一定要求的，新产品的设计必须要很好的解决运动构件在工作的时候运动协调的关系，除此王静 米微琪

西北机电工程研究所，陕西咸阳 ，712000

之外，还应注意运动范围、运动干涉、产品动力学性能，比如刚度、硬度、强度等等。有了计算机图形、图像技术的支持，虚拟现实技术的可视化设计界面更客观，更清晰;可以交互修改建立的三维模型的几何功能、加工和装配等方面;还可以评价各种零部件的比例关系;还可以查看装配的所有动态的运动过程，并且干涉检查和间隙检测运动的零部件等等。

3 计算机辅助工业技术在工业产品开发中的作用

3.1 计算机辅助工业改变了产品开发的工作方式

正如大家所知道的，随着现代经济的迅速发展，工业产品的设计越来越有竞争力，甚至在当今世界性经济竞争中有着重要的作用。所以，对产品的工业设计十分重视是产品发展的必然趋势，是企业生存和发展的需要，更是当今市场经济发展的需要。工业设计在产品开发中发挥着重要的作用，在企业经营中也有着同样重要的地位，在经营循环时间缩短开发周期中，产品开发环节里，快速准确的反应能力是最最重要的因素。众所周知，产品设计开发的时间越短，对产品进入市场有着巨大的影响力，对竞争力也产生了很大的影响。在新产品的开发中，利用计算机辅助设计能最有效的提高工作效率，从而缩短时间，保证产品设计具有新颖、构思独特、生产准确的特点。随着社会的发展，社会分工不断细致，自然的，产品的功能也越来越强大，越来越专业化，人们的生活就越来越丰富。生活充实了，需求就多了，对产品的要求也多了。要想让产品不断的细化，就要让高科技参与其中，计算机辅助设计就是其中的一方面。计算机辅助设计因为其高效、精确、方便、容易修改和保存的优点，使得它在设计领域有着深远的影响，更甚至成为工业设计的中流砥柱，并迅速在工业设计领域流通。同时，近几年计算机软件的进步，让计算机辅助工业设计技术或者计算机辅助工业产品建模在工业设计领域的前景更可观，使其成为可能。

3.2 计算机辅助工业设计是现代工业产品设计的主要方法

工业设计的重要目标之一就是创造个性魅力的产品形态。在创造形态的过程中，工业设计要保证与各种技术和各种功能相适应。在这一过程里，创造性形象思维和严谨的逻辑思维相互协调、相互适应，传统的工业设计方法是创造性思维和严谨的逻辑思维在过程中出现，并经过多次、反复、协调，从而使他们互相适应。随着科技的发展，计算机辅助工业设计可视化程度提高，理性的思考和分析更加直观，严密的判断更简便。这让设计师的创造性得到激发。可视化技术让设计师在计算机上用三维方式对产品的整体概念造型和全部零件进行设计。 这种技术运用尺寸和形状约束分开处理的方法，不用全约束的灵活性，这给了设计师可以直接用拖动方式对零件的任意特征进行编辑修改，并且能非常直观、实时的对图进行编辑和修改，另外一个好处就是简单、方便操作，这都有利于激发设计者的创造性，有利于工业设计的发展。

4 结语

综上所述，把计算机辅助工业设计或者说计算机辅助工业产品建模引入到工业设计领域是产品设计在技术上的一次突破。即使取得了这样的成就，人们也要继续努力，使其更迅速的发展，系统的理论的研究就是人们今后要努力的目标。随着新兴科学技术的发展和产品设计理论的不断完善，我们可以看出来，尽管当今制造业市场的竞争越来越激烈，但是我国计算机辅助工业产品建模或者计算机辅助工业技术也取得越来越长足的进步，并最终广泛应用到产品设计的实践中去，促进我国新兴科技的发展和工业产业的发展。

参考文献：

[1] 李启光.计算机辅助工业设计的三维造型思路探讨——关于3dsmax与Rhino两种不同建模思路的比较[J].内蒙古科技与经济.2007（13）：60-61.

[2] 高珊.浅谈计算机技术在自动化设计中的应用[J].工业设计.2015

（5）：126-127.

[3] 杜刚佶.浅谈工业设计及计算机技术的应用[J].工业设计.2015（4）：

111-112.