虚拟现实技术在工业设计中的应用

摘要：工艺设计在社会和经济发展中发挥至关重要的作用，一方面為各领域提供工业产品，提高各领域的生产能力，另一方面推动各领域形成机械化发展模式。在科学技术发展过程中，将虚拟现实技术应用在工业设计中，极大的提升工业设计的专业化水平，促进工业设计可持续发展。本文围绕虚拟现实技术在工业设计中的应用展开讨论，为应用虚拟现实技术提供参考依据。

关键词：虚拟现实技术;工艺设计;应用

中图分类号：TB47  文献标识码：A  文章编号：1007-9416（2020）06-0000-00

0 引言

在我国国民经济中，工业是重要的组成部分，通过工业为人们生产各种产品，如汽车、电梯以及家用电器等，使人们的生活和工作更加便利。所以提升工业设计的能力，可以强化工业产品的性能，从而创造良好的经济效益和社会效益。为进一步强化工业产品的性能，将虚拟现实技术应用在工业设计中，可以实现工业健康稳定的发展目标。

1 虚拟现实技术的概述

早在上世纪80年代，虚拟现实技术由美国人提出，利用该技术构建虚拟的三维环境，在虚拟环境中开展不同的活动，如在观看电影时，人们佩戴3D眼镜置身于电影中，产生身临其境的感觉。虚拟现实技术在发展过程中，通过融合不同的技术，包括计算机仿真技术、遥感技术以及人工智能技术，从而提升虚拟现实技术的应用价值。以融入的人工智能技术为例，人们在虚拟环境中，会增强感官的体验感，为人们带来更加震撼视觉、听觉等感觉。

在经济全球一体化背景下，世界经济格局不断变化，工业领域在发展中面对机遇和挑战时，应积极转变传统的发展理念，通过寻求创新发展模式，使工业产品满足人们的个性化需求。所以在工业设计发展过程中，为虚拟现实技术创造巨大的应用空间，利用虚拟现实技术增强工业产品与用户的互动能力，使用户在使用产品过程中，更能感受到人文内涵。

2 虚拟现实技术

2.1 交互式虚拟现实技术

交互式虚拟现实技术具有综合性特点，已经涵盖多种技术，包括计算机图形、多媒体、多传感器以及互联网技术，成为增强用户体验感的载体。交互式虚拟现实技术应用在工业设计中，制造出的产品可以与用户进行交互式操作，通过操作构建三维空间，让用户在三维空间中获得良好的使用感。现阶段用户在使用互联网技术时，只能通过二维或者三维图形，在被动的状态下接收信息，即便用户处于三维环境中，用户的视角只能按照空间的变化而变化，无法自主选择接收的信息。为转变传统的操作模式，应用交互式虚拟现实技术，使用户在虚拟的环境自由的活动，在活动中随意更换观察视角，不同的视角为用户带来不同的体验感。此外交互式虚拟现实技术，可以为用户提供更改环境的条件，用户根据自己的喜好，重新设置虚拟环境，从而满足用户的个性化需求。

交互式虚拟现实技术会为用户营造真实感较强的环境，让用户在虚拟环境中开展交互活动，通过虚拟环境增强交互性，如用户进入到一个房间中，需要打开房间的门，尽管门是虚拟化的，但是整个过程是由用户完成的，并且在打开门和关门过程中，门会发出声音，使用户感觉犹如在现实生活中。此外电商企业正在积极的应用交互式虚拟现实技术，让用户足不出户，在家中通过虚拟环境，选购心仪的商品，如选购衣服，通过交互式操作，在虚拟环境中试穿衣服，若用户试穿的衣服符合要求，即可完成交易。

交互式虚拟现实技术应用在工业设计中，需要借助互联网技术，在互联网技术的支持下，设计人员在设计过程中，可根据产品要求，实时变化产品的外型、结构，从而提高设计效率，有效控制设计成本[1]。

2.2分布式虚拟现实技术

分布式虚拟现实技术为不同地区的用户提供共同工作的便利条件，让不同地区的用户，在相同的虚拟环境中开展协同工作。所以分布式虚拟现实技术具有异地协同的特点，在特定区域内工作条件受到限制，采用分布式虚拟现实技术，可以保证工作顺利的进行。

3 虚拟现实技术在工业设计中的应用

3.1 从对设计方法的影响角度分析

将虚拟现实技术应用在工业设计中，可以转变传统的设计模式，有效弥补工业设计中存在的问题，极大的促进工业设计的发展。从设计方法角度进行分析：首先，虚拟现实技术可以控制设计成本，有效节约使用的资源。通过控制成本，提高资源的利用率，可以减少工业产品存在的问题，从而提高工业产品的稳定性。例如在生产康复器械产品时，应用虚拟现实技术构建虚拟的环境，设计人员坐在康复轮椅上，在虚拟环境中进行日常的生活，通过完成一系列的动作，包括打开水龙头、开关门窗等，可以发现康复轮椅存在的问题。设计人员使用康复轮椅进出房间时，轮椅的转弯半径较小，导致轮椅无法顺利的进出房间。在虚拟环境中设计人员可以及时发现产品存在的问题，以便调整设计，使产品满足使用需求[2]。在上述过程中，设计人员通过虚拟环境，可以快速完成设计的改进工作，若设计出的产品投放到市场，存在的问题会严重影响产品的使用性能，从而造成较为严重的经济损失。

在工业设计中应用虚拟现实技术，需要多种技术共同完成设计工作，如计算机技术、网络技术以及信息处理技术，上述技术既能提升工业设计水平，还能设计出更加优质的产品，并且极大的优化生产流程，每个流程按照设计要求进行生产，使产品满足用户的使用需求。

工业设计将虚拟现实技术作为核心，通过构建虚拟环境，在环境中进行仿生设计，借助仿生设计生成样品，对样品进行优化和调度，完成上述操作后会确定最终的产品。

3.2产品的发布

在完成产品的设计工作后，需要通过虚拟现实技术，获得市场的反馈信息，根据信息进一步优化和完善设计，从而降低企业的投资风险，有效控制生产成本。许多企业在工业设计过程中，将完成设计的产品，利用虚拟现实技术，为用户构建虚拟环境，让用户在虚拟环境中体验产品的性能。用户在虚拟环境中使用产品时，会根据产品的性能完成相关的操作，在操作中用户会发现产品存在的问题，并将问题反馈至工作人员，生产企业掌握产品存在的问题后，及时优化产品，使产品符合市场的需求。

3.3从作用与重要性的方面分析

在现实工业产品生产过程中，每个环节需要设定运行参数，运行参数主要来源于设计环节。在工业设计中应用虚拟现实技术，可以实时采集、整理以及运算相关数据，将数据输入到生产环境，保证工业产品的功能、性能以及质量，均能满足设计要求。所以加强设计阶段运行参数的管理，提高设计参数的精度，既能提高设计质量，还能保证生产顺利的进行，并且缩短生产时间，创造更多的经济效益。此外虚拟现实技术可以增加产品的体验感，设计人员根据用户的需求，在创新思维的指引下，设计出个性化产品，从而满足用户的需求。

4 虚拟现实技术在工业设计中的可行性分析

4.1建模技术

建模技术是由元建模技术、图像建模技术组成，元建模技术可以提高建模的速度，并使构建的模型处于动态仿真环境中，使设计人员在虚拟环境中，在面对大量复杂的数据时，设计人员能快速完成设计工作。图像建模技术主要用于快速获取三维信息，将信息输入到计算机中，通过计算机构建虚拟现实景物环境，有助于设计人员掌握环境中产品的运行情况。

4.2显示技术

顯示技术是由软件技术和硬件技术组成，以硬件技术为例，该技术是由不同的构件组成，包括电脑显示器、虚拟现实现实设备以及计算机。软件技术的核心为渲染引擎，渲染引擎中包含虚拟现实建模语言，设计人员利用语言，将设计的产品在虚拟环境中展示出来，在展示过程中判断产品的应用效果是否符合使用标准。

5 虚拟现实技术在工业设计中的应用展望

工业设计涉及较多的学科，应用虚拟现实技术，需要对多学科进行整合，通过整合充分发挥每个学科的优势，并且利用每个学科的特点，增强工业产品的技术性和美学性。所以虚拟现实技术具有广泛的应用特点，通过融合不同学科，在工业设计中，使产品性能、功能更加完备。但是在虚拟现实技术应用过程中，由于缺乏完善的基础设施，在实际应用过程中，无法真实的展现设计成果，导致用户未能获得应有的体验感。所以在应用虚拟现实技术时，应完善基础设施，才能促进该技术快速发展。

6 结语

综上所述，在工业设计中应用虚拟现实技术，不仅进一步优化和完善设计内容，使产品的性能、功能以及质量满足使用需求，还能控制生产成本，降低投资风险，从而获得良好的经济效益。通过应用虚拟现实技术，成为推动工业设计快速发展不可或缺的载体，配置更加完善的基础设施，可以提高虚拟现实技术的应用水平，为工业设计健康稳定发展奠定坚实的基础。

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]初建杰，李雪瑞，余隋怀.面向工业设计全产业链的云服务平台关键技术研究[J].机械设计，2016（11）：125-128.

收稿日期：2020-04-20

作者简介：任坤（1986—），女，河南焦作人，本科，研究方向：工业设计。