基于虚拟现实技术的工业设计虚拟展示平台的建设分析

何 力

（湖北工业大学，武汉 430064）

基于虚拟现实技术的工业设计虚拟展示平台的建设分析

何 力

（湖北工业大学，武汉 430064）

虚拟现实技术是一门集计算机技术、仿真技术、多媒体及可视化技术为一体的集成技术。目前，经过不断的完善和发展，其在工业设计中得到了比较广泛的应用，对传统工业设计流程和方式做出了改变，推动了工业设计的发展。本文将以虚拟现实技术为突破口，分析该技术在建设工业设计虚拟展示平台中的作用，并探讨其未来的发展前景。

虚拟现实技术；工业设计；虚拟展示平台；建设

随着经济社会的迅速发展，现代工业设计需要革新观念，创新工业设计方式，满足新形势下消费者的需求。传统的工业产品设计和展示方式已不能适应社会经济发展的需要，必须作出改变。而虚拟现实技术的出现，恰好能够为工业设计提供新思路。通过利用虚拟现实技术，建设企业的工业设计虚拟展示平台能够提高企业产品的市场竞争力，缩短设计周期，减少企业的投资成本，增加设计者和受众群之间的交流和互动，可帮助企业提高经济效益。

1 虚拟现实技术概述

1.1 何谓虚拟现实技术

总体而言，虚拟现实技术是以计算机技术、仿真技术、可视化技术等为基础，结合了统计学、符合学等理论，营造一个高度逼真的虚拟场景，通过人的触觉、嗅觉、视觉以及听觉等感官功能，将置身于虚拟环境中体验者与场景中的实物进行交互的可视化操作。

该技术与计算机仿真有着密切的关系，但在一定程度上也有着差异。虚拟现实技术有着“沉浸-交互-构想”的特征。从沉浸的方面看，计算机仿真技术的用户在计算机环境中只能作为旁观者，不能真正参与到计算机仿真系统中，可视化的场景不能随着用户视点的变化而做出调整，用户无法体会到身临其境的感觉。从交互方面看，计算机仿真技术只能实现用户听觉和视觉的感官体验，容易忽视计算机系统和用户之间的交流互动。而虚拟现实技术能够在营造的虚拟场景中让用户全方位地接触实物，增强了两者之间的互动性。从构想方面来看，计算机仿真技术的智能化程度不足，一般只是执行预定好的仿真程序，无法满足用户多样性的需求。而虚拟现实技术则具有更多的智能化操作功能，已成为计算机仿真技术的未来发展方向。

1.2 虚拟现实技术在工业设计中的应用

虚拟现实技术打破了传统二维平面设计模式，以三维的设计方式展示产品的功能、性质，为用户呈现更加真实鲜明的产品效果。将这种技术应用于现代工业设计中，可让用户对产品有更直接的观察和接触，迅速找出产品设计中的问题和不足，有助于企业改进设计方法，节省设计时间，降低设计成本，也能帮助设计者更准确清晰地表达其的设计理念和设计思维。在产品投入生产和销售前，通过这种技术让用户参与工业设计产品的体验，可有效减少产品投入市场后的运营风险，提高企业的经济效益。

2 利用虚拟现实技术建设工业设计虚拟展示平台

利用虚拟现实技术进行工业设计虚拟展示平台的建设， 以汽车产品的工业设计为例，需要进行三个层次的平台支撑，分别是整体设计方案、平台支撑环境以及平台的配置功能。下文将从这三个方面进行详细的阐述。

2.1 整体设计方案

现代工业设计的目的是为了优化设计产品，将产品进行全方位地展示，并实现用户与产品的全接触，从而达到提升用户体验，提高产品经济效益的目的。虚拟现实技术能够为企业的工业产品设计搭建高度真实且具有高互动性的展示平台。以某企业的汽车产品工业设计为例，首先要确定产品工业设计展示平台的整体方案，利用虚拟现实技术构造的支撑环境建立多个应用服务工具系统，主要包括汽车虚拟驾驶系统，汽车功能DIY设置系统、虚拟数字车站系统等，将这些系统进行集成，构建成为一个面向汽车产品工业设计展示的虚拟平台系统。这个系统的结构共有三层，分别是服务层、应用工具层以及环境层。每个层次负责的内容各不相同。服务层主要负责在以虚拟现实技术和VR技术为支撑的环境下为用户提供汽车配置设计体验、虚拟场景展示、决策支持等服务，使用户能够真切体验到汽车的全方位性能和个性化服务，提高产品设计的质量。应用工具层由四个核心的VR工具系统构成，与虚拟支撑环境一起为汽车产品的展示和体验服务。环境层指的是汽车产品工业设计展示的支撑环境，包括VR环境和网络环境。VR环境包括专业的硬件设备、VR建模以及应用开发软件构成。网络环境主要包括外网和内网两个部分。

2.2 平台支撑环境

工业设计的虚拟展示平台离不开其需要的平台支撑环境。这个支撑环境主要依靠五大系统作为支撑。投影显示系统能够为产品提供更加立体和鲜明的展示效果，并具有更多的交互性。其中的设备主要包括立体投影机、投影屏幕、工作站、人体追踪设备、数字头盔和手套以及反馈装置。计算机控制系统担负着VR内容的生成和传输任务，是产品设计展示效果好坏的关键因素。人机交互系统是其中的关键部分，正因为使用了这个系统，才能实现人机交互体验，增加平台支撑环境的真实感。其主要是对操作位置进行跟踪和捕捉，并提供可感知力，包括空间位置跟踪系统、三维交互设备以及数据头盔和手套等。VR软件系统主要是为展示平台提供VR软件和辅助设备。辅助外设系统负责的是支撑环境中为用户增加体验效果，并确保各项设备正常运行的部分。

2.3 平台功能设置

虚拟现实展示平台的建设中平台功能的设置仍以汽车产品的工业设计为例，这个集成系统主要包括四个子系统，分别是数字虚拟驾驶系统、虚拟功能设置、虚拟汽车产品展示系统以及数字汽车产业员园系统。

数字虚拟驾驶系统可为用户提供场景逼真的感官驾驶体验，让用户在真实的驾驶场景中体会到汽车驾驶的各项性能，并提供相应的驾驶功能操作指示，有汽车驾驶辅助人员对汽车虚拟驾驶的情况和反馈做出分析和研究，并采纳用户的体验意见，对汽车的驾驶功能作出改进，使其更加完善。虚拟汽车功能设置系统能让用户根据的个人喜好和兴趣对汽车的座椅颜色、高度、轮胎、仪表盘、刹车车内装饰等进行调节和设置，使汽车产品更具个性化。并利用虚拟现实技术所具有的沉浸式特点，让用户能够身临其境地感受设置后的汽车改型效果。虚拟汽车展示系统主要是利用web系统将所体验的汽车产品在网络展示厅中进行3D展示，实现Web系统与企业网站的无缝对接。同时也可在网站上对汽车产品模型进行展示，起到对汽车产品的宣传和推广作用。数字汽车产业园系统可将与汽车产品有关的产业信息进行展示，提供查询与统计功能，为企业的产业规划布局和项目咨询提供参考。

3 工业设计展示平台的应用前景

如今，随着科技水平的提高，虚拟现实技术正在不断发展和完善，其在工业设计的应用远不止于展示平台的搭建，还涉及到工业产品的外观设计、环保设计以及人性化设计等。未来，通过利用VR技术搭建的虚拟现实展示平台不仅可用于汽车产品展示，还可带动零部件产品的发展，帮助形成汽车和零部件产品产业链，为制造业形成产业集群优势，占据更大的市场份额。

4 结束语

现代工业设计需要利用虚拟现实技术以创新设计方法、革新设计理念，满足消费者对产品的多样化需求，在激烈的市场竞争中立于不败之地。虚拟现实技术能够增加工业产品设计的交互性，让用户在高度逼真的虚拟环境中通过感官全方位体验产品的性能，实现人机交互式操作。未来，现代工业设计中还会更多地应用到虚拟现实技术，其应用范围会不断扩大，为现代工业产品设计提供更有效的解决方案，实现现代工业设计的长远发展。

［1］戚鹏等.基于虚拟现实技术的工业设计虚拟展示平台的建设研究［J］.科技展望，2015（20）∶160.

［2］陈浩磊等.虚拟现实技术的最新发展与展望［J］.中国科技论文在线，2011（01）∶1-5+14.

［3］李广丽等.基于虚拟现实技术的商品展示平台研究［J］.华东交通大学学报，2010（06）∶59-65.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.015