黃瑩，唐丹鳳，黎明

（1.三一重工，長(zhǎng)沙410006；2.長(zhǎng)沙天恒測(cè)控技術(shù)有限公司，長(zhǎng)沙410100）

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人類開(kāi)始進(jìn)入了信息化和數(shù)字化時(shí)代，在這個(gè)大背景下，要想更好地順應(yīng)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，滿足社會(huì)發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的各種新的需求，我們需要加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，從而促使工業(yè)設(shè)計(jì)向著現(xiàn)代化和智能化的方向發(fā)展，并且有利于工業(yè)設(shè)計(jì)與各部門之間更順暢的交流溝通，從而創(chuàng)造出更多的高質(zhì)量產(chǎn)品。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和信息技術(shù)之間有著密切的聯(lián)系。具體來(lái)說(shuō)，主要是通過(guò)電腦模擬出一個(gè)三維空間的虛擬世界，并促使這項(xiàng)技術(shù)使用者的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)等感官可以和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境密切聯(lián)系起來(lái)，然后也就能夠讓使用者置身于虛擬世界中，并從近距離上來(lái)觀察三維空間存在的各種事物。此外，在觀察過(guò)程中，虛擬技術(shù)的使用者不會(huì)受到時(shí)間的約束，可以充分地感受人機(jī)交互技術(shù)的魅力，因此其體驗(yàn)感也就會(huì)隨之大幅度提升。最后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用也可以有效提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，并能夠給二次創(chuàng)新提供更多的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)[1]。

3 現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

工業(yè)設(shè)計(jì)主要指的就是以工學(xué)、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)為基礎(chǔ)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的專業(yè)性要求都是相對(duì)較高的，涉及的內(nèi)容也比較廣泛。近年來(lái)，在經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展過(guò)程中，工業(yè)設(shè)計(jì)在創(chuàng)新性方面的要求也越來(lái)越高，要求最終設(shè)計(jì)的產(chǎn)品與環(huán)保要求一致、能夠回收利用、有較高的性能和質(zhì)量等?？偟膩?lái)說(shuō)，在新的社會(huì)背景下，現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)的要求以市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一般規(guī)律為前提，在此基礎(chǔ)上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，以此來(lái)保證最終的設(shè)計(jì)產(chǎn)品和供需規(guī)律一致，從而也就可以提高工業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，在現(xiàn)代信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展的過(guò)程中，將現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)和科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)的必要性

4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)方法的完善

在傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)中，通常是將平面圖作為主要載體，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)者的實(shí)際想法難以得到整體和有效體現(xiàn)。但是，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是以三維模型載體，因此，這項(xiàng)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以更加整體地表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。通過(guò)虛擬模型技術(shù)能夠快速和簡(jiǎn)便地對(duì)設(shè)計(jì)輸出物進(jìn)行感知的測(cè)試，從而得到更多準(zhǔn)確有意義的測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高工業(yè)設(shè)計(jì)方法的客觀性和真實(shí)性。

4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計(jì)理念的改變

在工業(yè)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠影響工業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量評(píng)判形式及指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的效果圖，在交互性與逼真性的虛擬模型技術(shù)中沒(méi)有太多的現(xiàn)實(shí)意義。而在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)投入使用以后，工業(yè)設(shè)計(jì)的評(píng)判形式和標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中會(huì)更加重視對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量、創(chuàng)新性、科學(xué)性等方面的評(píng)價(jià)，從而也就可以轉(zhuǎn)變工業(yè)設(shè)計(jì)的理念。

4.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)推動(dòng)工業(yè)設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)中，有效實(shí)現(xiàn)了人機(jī)結(jié)合技術(shù)，它能夠把設(shè)計(jì)者的思想和設(shè)計(jì)作品以更自然、更容易理解的方式表達(dá)出來(lái)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的溝通和交流進(jìn)一步提高了信息的傳遞速度、擴(kuò)大了信息的廣度和深度，從而可以使工業(yè)設(shè)計(jì)朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展[2]。

5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

5.1 在需求分析階段的應(yīng)用

在工業(yè)設(shè)計(jì)的需求分析過(guò)程中，通過(guò)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的Web頁(yè)面開(kāi)展市場(chǎng)調(diào)查，能夠提高被調(diào)查對(duì)象的興趣，最終得到的調(diào)查信息也更具全面性與準(zhǔn)確性。對(duì)于調(diào)查者來(lái)說(shuō)，也就能夠更加準(zhǔn)確地把握市場(chǎng)需求的實(shí)際情況。此外，通過(guò)使用Web 的虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境能夠向用戶更好地展現(xiàn)產(chǎn)品的特征與功能，用戶也可以及時(shí)進(jìn)行信息的反饋，從而也就能夠得到更加多樣化的需求信息，促使產(chǎn)品的合理性得到進(jìn)一步提高。

5.2 在概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)多樣的虛擬環(huán)境，能夠讓用戶親自參與到模型修改過(guò)程中，或者通過(guò)觸摸屏來(lái)選擇產(chǎn)品的造型、風(fēng)格、顏色等多方面的內(nèi)容，并形成更加逼真的三維模型。設(shè)計(jì)者可以在獲得的用戶產(chǎn)品體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)和專家意見(jiàn)的有效結(jié)合來(lái)修改產(chǎn)品的對(duì)應(yīng)內(nèi)容。

5.3 在詳細(xì)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

根據(jù)工業(yè)發(fā)展中的技術(shù)應(yīng)用需求，有效地把相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用控制與工業(yè)設(shè)計(jì)中的詳細(xì)設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，可以更有效地發(fā)揮出整體設(shè)計(jì)的實(shí)踐效果，整體設(shè)計(jì)應(yīng)用的實(shí)踐性也可以隨之得到進(jìn)一步提高。例如，在工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，及時(shí)根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用來(lái)開(kāi)展裝配設(shè)計(jì)技術(shù)、人機(jī)交互應(yīng)用的實(shí)踐分析，在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段完成的設(shè)計(jì)越詳細(xì)、越貼近實(shí)際，在樣機(jī)制作及測(cè)試階段出現(xiàn)問(wèn)題的幾率就越小，從而提升產(chǎn)品研發(fā)效率。

5.4 在虛擬制造中的應(yīng)用

虛擬制造系統(tǒng)給產(chǎn)品的模擬制造創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件，它使用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)以及制造過(guò)程，不會(huì)導(dǎo)致資源與能源的浪費(fèi)。此外，通過(guò)虛擬制造環(huán)境，能夠及時(shí)找出制造過(guò)程中可能產(chǎn)生的問(wèn)題，從而也就能夠保證在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)以前就可以消除潛在的隱患。

5.5 在產(chǎn)品評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為工業(yè)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)及評(píng)審的全新手段，對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)評(píng)審的高效開(kāi)展起著至關(guān)重要的作用。特別是針對(duì)重工行業(yè)，由于其產(chǎn)品體量較大，樣機(jī)開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)評(píng)審方式通常是采用二維效果圖評(píng)審或等比例模型評(píng)審，這種方式的弊端在于，二維效果或縮小版模型，很難直觀感受到設(shè)計(jì)輸出物的實(shí)際效果，而對(duì)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證需要等到樣機(jī)制作完成，如果實(shí)物評(píng)審后再進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，中間需要耗費(fèi)大量的時(shí)間、物料和人力成本。并且，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還廣泛應(yīng)用于汽車及工程機(jī)械駕駛室內(nèi)飾的評(píng)審，可以通過(guò)虛擬模型感知內(nèi)飾的舒適度、操控性等?？傊摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，可以及早地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的問(wèn)題，解決問(wèn)題，防范于未然。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)中具有非常重要的意義。但是，從目前來(lái)看，在其實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中尚且存在很多需要解決的問(wèn)題和克服的技術(shù)難題。所以，相關(guān)的研究人員必須要加大這方面的研究力度，以此來(lái)促使相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步完善，從而為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供更加有效的技術(shù)保證，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高工業(yè)設(shè)計(jì)水平，促使工業(yè)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。