工业设计中虚拟现实技术的应用探讨

吕钦

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.115

摘 要：工业设计是现代工业制造中的核心环节，新时代背景下，传统的工业设计模式已经不能适应时代发展的需求和市场需求，市场对工业设计的水平和效率提出了更为严格的要求。为促进现代工业的可持续发展，现代工业设计必须突破传统设计模式下的技术限制，走专业化、智能化和信息化的道路，不断提升设计水平和设计效率。近年来，随着信息技术的不断发展，虚拟现实技术被逐渐应用于现代工业设计中，大大提升了工业设计的效率化和专业化。本文首先就虚拟现实技术的概念、现代工业设计的特点及发展趋势做了简要阐述，然后就虚拟现实技术在工业设计中的优势及具体应用做了详细探讨。

关键词：虚拟现实技术 工业设计 应用

中图分类号：TN248 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（a）-0115-02

工业是现代社会第二产业的重要组成部分，科学技术的发展，推动着现代工业的进一步发展。而工业设计作为现代工业制造中的核心环节，其设计水平和效率直接影响现代工业的发展。随着市场竞争的不断激烈，现代工业设计更加注重产品的造型设计、功能、性能、质量，且要求现代工业产品实现绿色化生产。为确保工业产品在激烈的市场竞争中脱颖而出，现代工业设计必须提升其设计水平和效率，而虚拟现实技术的应用将为这一目标的实现提供有力的条件。

1 虚拟现实技术概念

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）最初是由美国人拉尼尔于1980年提出，自主性、多感知性和交互性是这一技术的主要特征，其本质上是一种计算机仿真系统，可创建和体验虚拟世界，借助计算机生成模拟空间，从而创设一种三维动态仿真环境，从而让人实现听觉、视觉等多感官体验[1]。这一技术的实现，运用了多种现代高新技术，如人工智能技术、计算机仿真技术、遥感技术、三维立体技术、感官反馈技术、广角立体显示技术等。简单而言，虚拟现实技术实现了人们运用计算机对复杂数据的可视化操作，其与传统视窗操作更具震撼力，实现了技术上的新突破。随着时代的不断进步和发展，虚拟现实技术被广泛应用于各个领域，如军事、医学、文体娱乐、工业设计、建筑施工、教育、汽车制造等。

2 现代工业设计的特点及发展趋势

工业设计（Industrial Design）是指以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计，其专业性要求较高，涉及的领域也较为广泛[2]。近年来，随着经济全球化的发展，工业设计对于创新性的要求也愈为迫切，要求设计出的工业产品具有融合性，注重艺术和品质的提升，符合环保的要求，可以回收利用，实现对环保的绿色化表达。同时要求设计出的工业产品具有较高的性能和质量，以满足市场的多样化需求。总而言之，新时代背景下，现代工业设计要求以市场经济发展的一般规律为基础，对产品进行科学规划和设计，确保设计出的工业产品符合供需规律，提高经济效益。随着现代信息技术的不断进步和发展，现代工业设计与科学技术相融合，以提高产品设计的技术性，也是现代工业发展的必然选择。而虚拟现实技术作为高新技术的典型代表应用于现代工业设计中，是对传统工业设计的新突破，其必将大大提升工业产品设计的效率化和专业化。

3 工业设计中应用虚拟现实技术的优势

工业设计是工业制造的基础，传统工业设计主要采用二维平面设计方法，这种设计方法立体感较为缺乏，难以对产品的造型和产品性能准确把握。而在现代工业设计中运用虚拟现实技术，利用计算机仿真等现代高新技术，可实现设计产品的三维展示，有利于设计者准确把握产品性能，及时整改设计存在的问题，使产品设计的周期大大缩短，产品制造效率提高。具体而言，其优势主要表现在以下几个方面：（1）虚拟现实技术属于可视化设计界面，图文并茂，更易于理解，而且可通过网络传输和共享[3]。（2）传统工业设计大多需要制作实体模型，产品每次进行修改都需重新制作实体模型，且需要寄送给不同地区的客户，等到客户反馈再进行修改，不仅浪费时间和成本，而且影响研发进度。而虚拟现实技术借助计算机仿真技术，不需要制作实体模型和实体仪器，可节约设计成本。（3）设计过程中所涉及到的信息、数据及图像等都可在计算机硬盘上保存，可进行备份，且不易损坏和丢失，而且便于对多种设计方案进行对比和分析。（4）虚拟现实技术不受地域和空间的限制，产品设计修改更加快速便捷，使设计流程和时间减少，可提高研发效率，使产品研发周期大大缩短，设计人员的劳动强度大大减轻。（5）在工业设计中，部分工业产品的测试场景可能具有一定危险性，或者搭建测试环境的成本非常高昂，在这种情况下，应用虚拟现实技术将有效解决这些问题。如交通信号系统设计完成后，大多需要客户到其他已经安装完成的城市进行参观，路途耗时较长，且客户反映没有针对性。而借助虚拟现实技术，可实现对当地道路或者城区交通情况的模拟，产品的设计将更具有针对性。又如部分涉密军用产品，产品设计测试时不具备使用坦克吊装车辆、导弹运输车辆等军用运输设备搭建测试环境的条件，而使用虚拟现实技术可最大程度控制涉密人员范围。

4 工业设计中虚拟现实技术的具体应用

4.1 虚拟现实技术在需求分析阶段的应用

在产品设计的需求分析阶段，可利用虚拟现实技术的Web页面进行市场调查，这种方式可以提升被调查者的兴趣，使获取的信息更加全面和準确，有利于对市场需求状况的全面把握。同时，借助Web的虚拟设计环境可向用户展示产品的特点及功能，用户可及时给予反馈，从而可获取多样化的需求信息，有利于提升产品设计的合理性[4]。

4.2 虚拟现实技术在概念设计中的应用

在概念设计中，可借助多样的虚拟环境，让用户亲自修改模型，或者借助触摸屏对产品的造型、风格及色彩等可选部件进行选择，再渲染和生成较为逼真的三维模型，以获得对产品的亲身体验，综合专家及部分用户提出的合理化建议，对产品进行修改。

4.3 虚拟现实技术在详细设计中的应用

详细设计是工业设计过程中的重要环节，其中可制造装配性详细分析尤为关键。在对复杂产品结构进行设计时，借助虚拟现实技术可进行虚拟装配，实现装配的直观性演示，从而及时发现其中存在的不合理之处，及时修改。

4.4 虚拟现实技术在虚拟制造中的应用

虚拟制造系统为产品的模拟制造提供了便利的技术条件，其运用计算机模拟产品的设计、开发和制造过程，不会造成能源和资源的浪费，同时通过虚拟制造环境，可以及时发现制造过程中可能存在的问题，以确保在产品实际生产前就采取有针对性的预防措施消除潜在隐患。

4.5 虚拟现实技术在产品评价和测试中的应用

对设计产品进行评价和测试是工业设计的重要组成部分，而借助虚拟现实技术可在虚拟条件下对产品的运行状态和性能加以评价，并根据评价和测试结果进行有针对性的修改。

总之，在工业设计中应用虚拟现实技术有重要的现实意义，但目前仍存在部分尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍，因此应积极致力于相关研究，不断促进相应技术的完善，以为虚拟现实技术在工业设计中的应用提供更为坚实的技术保障，并最终提升工业设计水平的提升与整体工业制造业的可持续健康发展。

参考文献

[1] 戚鹏，辛献杰，郭艳，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] 白娟.计算机辅助工业设计发展状况与趋势城市[J].建设理论研究：电子版，2016（9）.

[3] 杨茜.虚拟现实技术在工业设计中的应用现状与发展趋势[J].中国高新技术企业，2015（16）：48-49.

[4] 衷文.基于虚拟现实VR-Platform平台的展示研究[J].通讯世界，2016（18）：218.endprint