基于数字化技术对中国传统家具设计影响初探

李春郁 武莹莹

长春工业大学，吉林长春，100021

基于数字化技术对中国传统家具设计影响初探

李春郁 武莹莹

长春工业大学，吉林长春，100021

本文分析了中国传统家具继承和发展的重要性，研究介入数字化技术的现状，尝试解决中国传统中式家具如何顺应时代潮流发展的状况。本文通过对“中国传统中式家具数据信息的采集”开始进行研究，叙述采用“逆向工程技术原理”等方法，对采集的家具信息资料进行三维技术处理，并建立三维模型数据库，也讨论了计算机虚拟技术在家具行业的应用等，以此来探究在当下的时代背景，何以生存和发展传统中式家具，从而最终推陈出新到新中式家具的设计层面，为中国传统家具的传承、应用及发展探索一条新的道路。

中国传统家具；数字化技术；继承；发展

1 中国传统中式家具概况

中国传统家具尤以明清时代达到家具发展的顶峰，对它们造型的重现，不仅可以让现代人了解古中国坐具发展历史，而且可以启迪现代家具设计师以滋生更多设计灵感和创意，所以仿古家具具有一定的审美价值和收藏价值，我们有必要利用先进的科学技术对传统家具资料进行数据采集和保存。随着时代的发展和科技的进步，人们的购买力水平不断增强和对精神文化的需求，一味仿古的中式家具已不能满足人们的需求，家具设计师重新开始关注家具的设计形态和生产技术及家具材料上的创新，使其在减少耗费的材料、人力、精力的基础上来增加家具的附加值；民族的就是世界的，中国家具要想以高姿态走向世界，就必须顺应时代发展潮流，在信息技术时代找到中国传统家具的发展路子，设计出具有明显的中国风格的家具。传统家具伴随着我国古中国文明传承至今，历史悠久，工艺精湛，家具本身就是一件艺术品，不但具有实用功能，而且蕴含着及其丰富的民族文化形式与精神文明内涵。我国传统的家具制造工艺更是精益求精，采用先进的数字化技术继承和发扬这些古老的艺术形式，我们责无旁贷。

2 数字化技术概述

2.1 数字化技术概念

数字化制造技术指在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和产品功能的仿真及原型制造，进而快速生产出达到用户需求的整个产品制造全过程。

逆向工程技术是指通过一些手段和方法开发出同类产品的先进技术，其方法是先从已有的实物上采集一定的三维坐标点，再依据采集的信息建立与实物相近的三维模型。逆向工程技术原理与一般的设计制造过程原理是相反的，它先有实物后有模型。 主要通过3D扫描技术，快速获取样品的点云数据，是对现有产品的再设计，再创造的过程，并以此为基础，高效率、高品质的建立该样品的三维模型或者设计图纸，从而快速开发制造出高附加值、高技术水平的新产品。

2.2 数字化技术的特点

由于数字化技术的可控性、可变性、离散性、可视性、集成性，产生了很多新的现代设计方法、工艺技术和管理模式。数字化技术可以降低原始数据丢失的风险，扩大和反复使用原始数据的使用范围，它的运用也使得未来家具的发展逐渐趋向智能化的特点。

3 数字化技术对中国传统家具设计的影响

3.1 数字化技术对传统家具资料的信息采集

中国传统家具的数字化过程包括数据采集、数据处理，数字显示三个过程。数据采集便是研究人员通过对传统家具基本的信息采集，便能获知传统家具的尺度比例与造型的精确度、木纹的纹理和雕刻的图案等信息，为整个研究过程奠定基础。传统中式家具造型精致纷呈、结构复杂多变，一些古代家具经过岁月的沉淀使得其在一定程度上有所损坏，这为信息采集工作带来极大困扰。三维激光扫描仪是一台具有完整、完全便携式的激光影像与数字化的测图系统的仪器，基于传统中式家具的榫卯结构和造型特点，可精准测量获取传统中式家具的表面的三维坐标数据，这些数据便构成了家具的基本信息，如此简便精准的测量方法使得精准测量传统家具的测量方法焕然一新。每一个数据带有X、Y、Z坐标数值或色彩数据R、G、B，通过激光扫描将这些数据集合起来形成点云，这些点云构成家具表面的全局特征。三维激光扫描仪具有密集的点云、精确度高、快速处理等优点。

家具的三维数据库是根据采已集的数据信息建立的。建立数据库是一个复杂的制作过程，需要开发人员参与其中，前面采集的信息加上后期处理作为基础，开发人员设定和搭建数据库的基本框架和结构关系。在这里，三维数据库的建立有助于产品的设计与开发，生产与加工，与传统二维数据库相比，有明显的优势。传统二维家具数据库的开发一般是利用Delphi可视化开发工具，二维数据库资源的主要功能是对信息数据的浏览和查阅。例如用户通过在搜索框输入家具的规格、材料、构造、尺寸、图形图案等，来检索从而获得对自己有用的家具二维信息。而三维数据库与二维数据库的区别在于，它不仅可以获得上述家具的二维信息，还可以获得三维模型的动态浏览，从而获得传统家具的造型特征、实证案例、形制形式、装饰艺术、技术方法特点、榫卯结构特征等各种数字化的信息。这些数字化信息有利于被设计师调用，他们可根据用户需求，将三维模型数据导出，进行逆向设计。这种方法一方面有利于家具制造业对设计文件进行管理和查阅，另一方面，也方便设计人员共享和调用设计资源。是家具企业和设计师管理创新的好帮手，能促进家具设计领域的进步与发展。

3.2 数字化设计技术对中国传统家具设计的影响

数字化设计技术是从计算机辅助绘图(Computer Aided Drawing)发展到计算机辅助设计(Computer Aided Design)的核心技术，是当今CAD的发展方向，数字化产品模型的建立，可在产品开发过程中应用，可以减少使用实物模型，从而大幅度提高生产质量和生产效率的一种产品开发技术。传统中式家具三维数据库提供了大量的在产品研发过程中可以利用三维数据信模型，这种新型的基于三维模型家具产品的开发模式，使数字化设计与制造方向对未来家具行业的发展具有深远的影响。现阶段，大部分传统家具制造业再生产制造家具产品时普遍使用的是CAD绘制的平面图纸设计，设计师根据用户需求和实物模型设计出和推敲出二维图样，生产制造者就是根据这些二维的图纸样式对家具产品进行生产加工与制作的。像这种传统的家具产品生产研发方法和这样的生产过程必然会存在一些问题。例如，在设计师在深化并改进二维图纸的过程中耗时耗力，数据过多的时候容易出错等系列问题，导致家具产品无法精准生产。因此，数字化产品研发的三维模型设计方法势在必行。数字化产品研发是采用的是一种逆向设计方法，通过分析设计需求，借助三维软件如pro/e、SolidWorks等制作产品设计的三维造型软件，导入三维数据库中的家具信息和资料，并对其改善和调整，进行反复的推敲设计方案，开发出符合时代需求的现代新中式。在一定程度上可以进行创新，为新中式家具的设计和制造奠定了基础。逆向工程技术，适合图案造型丰富的传统中式家具，也可实现批量快速的数字化制造，有极大的优势。

3.3 数字化制造技术对传统家具制造工艺的改进

把数字化技术对家具设计制造业领域影响具有划时代意义，这是提升传统家具产业的重要手段。数字化制造与数字化软件是密切相关的，不同的数字化制造软件的操作方式都有所差别的。根据资料显示，在传统家具的开发制造中，用的是UG软件，将设计后的三维模型导入UG软件的加工模块中，生成刀具轨迹，判断加工的合理性，并作适当的修正。等确定各加工过程准确无误后就可以与数控雕刻进行程序的输出。NC加工程序生成后，再将生成的数控加工代码送至加工中心完成加工。家具设计师通过条用三维数据库中复杂的高保真三维模型进行设计与改进之后，这些模型由编程软件传输至数控雕刻机，进行批量加工生产，完成采样、设计、加工全过程数字化生产，可以大大缩短产品的生产周期，提高产品的生产效率。

4 数字化技术对传统家具的影响及未来发展趋势

综上所述，数字化技术从根本上影响家具设计的研发制造，不仅可以优化设计方案和表达形式，而且能大大提高设计生产率，加快家具设计的现代化进程，对传统中式家具设计的发展起到里程碑的作用。

近年来，将数字化设计技术应用于传统家具设计与制造的实例正不断增多。今后数字化设计技术在传统中式家具设计与制造开发行业中的发展趋势，应注重以下几点：

4.1 虚拟现实技术的应用应该要重视起来

虚拟现实技术是综合利用计算机图形系统、各种显示和控制等接口设备在计算机上生成可交互的三维环境沉浸感觉的技术。

虚拟现实技术可以用于家具的新产品开发。一方面可以提供三维虚拟环境，类似于一个虚拟场景环境，用户接触后仿佛身临其境，带给用户不一样的视觉盛宴，再通过具体操作与多维化信息环境发生交互作用，可以让用户在其中学习知新知识，增长见识，引发思考。这种良好的三维体验也可以为企业提升销售量。另一方面，将虚拟现实技术用于新产品开发称之为虚拟设计，作为当代一种新颖的设计方法，虚拟设计将具有概念性设计的新产品和新方案，生成到加工制造环节，通过计算机虚拟呈现，最终可实现家具的设计和制造的可视化。最后，家具设计师还可以在虚拟现实环境中通过三维数字模型，便可以对新家具的开发在每一阶段的尺寸比例、结构特征、材料特性、加工工艺、装配方式和生产组织进行推敲优化，以此来保证和实现设计的可靠性和高效性。

4.2 突出产品的创新设计

产品的创新设计归根结底是技术的创新，巧妇难为无米之炊，好的设计需要更先进的技术去实现，产品创新设计也是如此，他会涉及到信息技术的开采、知识发现极其重要技术、知识的表达与组织、只是数据库的开发、基于知识的决策技术等。一般家具厂在生产制作传统家具时还存在数量虽大但是种类样式不都丰富的情况，这些远不能满足消费市场的需求的问题。这就需要我们扩大生产制造传统家具的范围，丰富其内容和造型特征。当下社会的进步也对传统中式家具的创新层面提出了新的要求，单纯的模仿生产制造已经不能满足当代人们的精神需求，家具设计师要懂得博古通今，融会贯通，将传统中式家具如明清家具的造型特点融入当代的设计特色，并与当代先进的制造技术、工艺流程、材料特性等相结合，才有可能设计出既具有中国文化内涵又具有现代时尚元素的新中式家具。

5 结论

数字化技术对中国传统家具设计影响初的研究，主要是针对解决传统中式家具设计在当代面临的继承与发展的难题，在此问题上数字化技术在传中式家具中的影响，并且从传统中式家具的信息数据采集的方法着手，对逆向工程技术和设计原理进行描述，及建立家具的三维模型数据库的方法描述，探究新时代背景下传统中式如何生存与发展，以此来探究在当下时代背景下，何以生存和发展传统中式家具，从而最终深入到新中式家具的设计层面，为中国传统家具的传承、应用及推广探索一条新的道路。为传统中式家具的研发带来新的机遇。

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李春郁/男/吉林长春人/研究生导师/研究方向为环境艺术设计武莹莹/1991年生/女/硕士/研究方向为工程技术