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基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的工業(yè)設計研究概述
潘春玲 2011/12/20
摘要:本文介紹了工業(yè)設計的基本概念，分析了虛擬產(chǎn)品設計的基本過程，著重研究了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設計不同階段的應用情況，為不斷提供工業(yè)設計水平提供了一定的研究參考。
關鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術(shù);工業(yè)設計;研究;
中國分類號：TB47 文獻標識碼:A
0 緒論
工業(yè)設計是在產(chǎn)業(yè)革命之后藝術(shù)、經(jīng)濟和技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物。二十世紀四五十年代,為了解決工業(yè)產(chǎn)品的審美性和實用性的相互融合,逐漸發(fā)展成了一門以工業(yè)產(chǎn)品設計開發(fā)為主要對象的多學科知識交叉融合、新興起來的設計類綜合學科。特別是隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展, 計算機輔助設計、計算機圖形學應用的深入以及計算機輔助設計的發(fā)展,虛擬現(xiàn)實技術(shù)設計方法成為現(xiàn)代工業(yè)設計的重要手段。
1 工業(yè)設計的概念
隨著社會的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，人類進入到現(xiàn)代社會而發(fā)展起來的一門多學科交叉融合的新興學科-工業(yè)設計。因為人們在工業(yè)設計學科研究的側(cè)重點不完全相同，所以對工業(yè)設計學科含義的理解則有廣義的和狹義的兩種定義方法。一般來講，廣義的定義主要是指：工業(yè)產(chǎn)品設計；作業(yè)環(huán)境設計；視覺傳達設計。狹義的定義主要是指以工業(yè)產(chǎn)品為主要研究內(nèi)容的系統(tǒng)設計，它主要包括產(chǎn)品的色彩、形態(tài)、人機關系等方面。國際工業(yè)設計協(xié)會曾為工業(yè)設計學科作過以下的定義：“就批量生產(chǎn)的工業(yè)品而言，憑借訓練、技術(shù)、知識、經(jīng)驗及視覺感受而賦予材料、構(gòu)造、形態(tài)、色彩、表面加工及裝飾以新的品質(zhì)和資格�！�
2 虛擬產(chǎn)品設計的過程
虛擬產(chǎn)品設計是在計算機中仿真并展現(xiàn)出一件真實產(chǎn)品的全過程,主要包括從需求分析、概念設計、詳細設計、虛擬制造、評價測試、廣告宣傳和市場銷售等過程,它是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設計中的應用。產(chǎn)品的概念設計包括了從產(chǎn)品的需求分析到進行詳細設計之前的設計過程。它包含功能設計、形狀設計、原理設計、布局設計和初步結(jié)構(gòu)設計。而計算機輔助概念設計涉及到設計方法學、人機工程學、人工智能技術(shù)、CAD技術(shù)以及認知與思維科學等多個學科。在對產(chǎn)品進行概念設計后就要對產(chǎn)品進行詳細設計。虛擬產(chǎn)品是一個數(shù)字化的產(chǎn)品,具備現(xiàn)實產(chǎn)品的一切完整的特征。通過對設計產(chǎn)品實時功能的仿真研究,研究設計人員或用戶就可以像使用現(xiàn)實中的產(chǎn)品那樣使用虛擬產(chǎn)品。完成了產(chǎn)品的前期設計之后,在計算機中就形成了待制造的虛擬產(chǎn)品。在虛擬產(chǎn)品真實生產(chǎn)之前,必須在虛擬制造系統(tǒng)中模擬出產(chǎn)品將來的制造過程。為了滿足市場的激烈競爭,設計廠家積極把研發(fā)的產(chǎn)品推向市場。把虛擬現(xiàn)實技術(shù)制造、虛擬產(chǎn)品動畫廣告與現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡技術(shù)融合起來,使用戶能夠過網(wǎng)絡來瀏覽設計廠家的產(chǎn)品設計,并直接能在計算機虛環(huán)境中對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、色彩、外形等方面進行廣泛的了解、觀察,同時,還可以通過電子郵件等方式對產(chǎn)品提出建議和意見,讓廠家參照各方面的意見優(yōu)化和修改所設計的產(chǎn)品,從而提高產(chǎn)品的市場競爭能力。
3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設計各階段的應用
3.1需求分析階段
市場調(diào)研是需求分析階段的主要任務，可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的Web頁面開展上述工作，通過積極提高被調(diào)查者的興趣，來保證獲取的產(chǎn)品信息更加準確、全面和更具針對性，這樣可以讓設計出來的產(chǎn)品更符合市場客戶的需要。在市場調(diào)查階段可以通過虛擬設計環(huán)境把設計產(chǎn)品的功能與特點生動的展現(xiàn)在客戶面前，讓客戶對產(chǎn)品有個直觀的認識，能夠獲取更多的客戶反饋意見。
3.2概念設計階段
在概念設計中采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以更多關注產(chǎn)品使用者感受，而非產(chǎn)品本身。在不同的虛擬環(huán)境中，讓客戶親自體驗修改模型的感受；利用觸摸屏來選擇產(chǎn)品的色彩、裝飾風格、造型等許多可選部件，在渲染和生成十分逼真的三維模型時，充分感受自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實”情況。還可以結(jié)合客戶的意見，邀請專業(yè)技術(shù)人員和客戶一起對模型提出修改意見，觀察設計和修改過程直到大部分人員滿意。
3.3詳細設計階段
概念設計之后的一個重要階段是詳細設計階段，包涵工藝詳細設計、零件詳細設計和可制造裝配性詳細分析等內(nèi)容，其中特別重要的是可制造裝配性詳細分析。在進行產(chǎn)品復雜結(jié)構(gòu)設計時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以非常直觀地進行裝配研究，可以盡可能的減少運動機構(gòu)干涉或其他一些不合理的情況，并進行虛擬裝配演示。
3.4虛擬制造階段
通過虛擬制造可以提前發(fā)現(xiàn)在實際制造中潛在的問題，可以在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取相應措施，達到產(chǎn)品一次制造成功的目的，可以大大降低成本，減少產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的競爭力。利于虛擬制造技術(shù)基本上不消耗能源和資源，也不生產(chǎn)實際的產(chǎn)品，而是采用計算機模擬現(xiàn)實中的產(chǎn)品進行產(chǎn)品設計、開發(fā)與制造過程，它將會對未來制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生極大的推動作用。（未完，下一頁）
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