基于现代化技术的工业设计研究

邱雷

摘 要：自我国加入WTO以来，我国制造业日益面临着巨大的挑战，而运用现代技术加速制造业的快速发展已成为了当前一种趋势，并且将现代技术应用于工业设计中，能够给企业带来高回报收益，因此，本文基于现代化技术，从CAID技术、快速成型技术、虚拟及增强现实技术、三维建模技术四个方面对工业设计进行了分析，希望能为我国制造业的可持续性发展提供理论依据。

关键词：工业设计；CAID技术；快速成型技术；虚拟及增强现实技术；三维建模技术

0 前言

自我国加入WTO以来，我国制造业就一直受到了国际先进技术的冲击，其主要原因是我国在引进、吸收以及创新中的投入经费还远远不够，根据有关资料显示，在2002年，我国技术引进与消化吸收的收支比为1∶0.1，其中医药产品制造业为1∶0.18，电子通信为1∶0.13，IT为1∶0.01，而绝大多数工业国的引进吸收经费为该项目总经费的三倍，这表明我国还没有达到洋为中用的地步，并且自主创新力度和核心竞争技术还远远不够，这使我国企业在国际上处于劣势，对企业的发展极其不利，面对此情形，大力提升我国制造业产品设计以及品牌创新力，将会促进我国企业的更进一步地发展，而工业设计的提升对企业竞争力的提升起着至关重要的作用，因此，本文将从CAID技术、快速成型技术、虚拟及增强现实技术、三维建模技术四个方面对工业设计进行了分析。

1 CAID技术在工业设计中的应用

CAID（计算机辅助工业设计）是指利用计算机硬件、软件以及互联网等技术手段，以信息科学为理论基础，集信息离散化表述、扫描、处理、存储和传递等多领域的科学技术于一身，并且以工业设计为主体，设计出满足不同要求的产品。CAID技术为整个产品的设计提供了一个严谨的技术支持，如设计的依据、方法、评价以及实现等，它的出现解决了诸如设计时间长和产品创新等问题，同时实现了人机互动，在工业设计内确保了产品的独特性、准确性、美观性以及实用性等。

在工业设计应用中，采用CAID技术，首先，应进行市场调研，了解市场与消费者的需求；其次，对产品造型进行定位，这里将用到CAID体系里的模块库、曲面以及转换等功能；接着，对产品进行设计前评价，包括对整个产品开发后的技术、用户体验、经济、安全以及市场效益等各方面的预估计；然后，对产品进行制造，CAID技术能够实现设计与生产数据的相互转换，这加快了产品设计、产品模型建立、产品装配到产品制造整个工业化的进程；最后，对产品进行升级完善，即创新，以满足人们对产品的需求。

2 三维建模技术在工业设计中的应用

在工業设计应用中，采用三维建模技术能够增强产品立体及三维的动画效果，而当前，工业设计的三维建模和渲染软件包括专业的设计与动画软件，以及三维工程设计软件，而本文则采用的是3ds max三维建模技术 ，在工业设计中会涉及模型建立环节，由于篇幅有限，本文只对基础、样条、复合、网格、多边形、面片以及NURBS建模进行简单叙述，如需详细了解这些建模方法，请参见相关文献资料。

基础建模。3ds max自带一些诸如圆形等三维形体以及其他拓展体，但这些还不能完全满足对工业设计的需求，因此，3ds max设置编辑修改器，能够对基础模型进行建立，如笔记本电脑等。样条建模。样条建模也就是我们常说的二维模型建立，即使用二维图形并配合编辑修改器进行三维模型的建立。复合建模。这种建模方式很特殊，目标体不能直接在场景中建立，而是将两种（及以上）目标体进行重新组合，从而建立出复杂模型，如飞机等。网格建模。它可在三维形体的子对象层进行编辑，通过推拉目标对象表面，使三维模型得到建立，如沙发等。多边形建模。与网格建模类似，但不同的是它能够减少模型建立过程中的褶皱等现象，并且能够较好地处理多边形目标对象，如热水壶等。面片建模。它同样也不能直接在场景中建立目标体对象，但对如光滑流线型目标体对象能够很好应用，如钥匙扣等。

3 快速成型技术在工业设计中的应用

快速成型技术（Rapid Prototyping Manufacturing）于20世纪80年代产生的，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，即利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。而当前的快速成型技术主要包括3DP技术、熔融层积成型技术（FDM）、立体平版印刷技术（SLA）、选区激光烧结（SLS）、激光成型技术（DLP）以及紫外线成型技术（UV）等。

RPM技术在工业设计中可用于模型制造、小批量生产以及模具加工等，它改变了传统模式的手工制造，使产品更加快速而又精确地制造出来，而在工业设计中，样机模型的制作显得很有必要，它将工业设计推上了一个新的高度，尤其是在产品的外观、结构、制作周期以及价格上，展示了其独特的一面，而从目前RPM技术发展状况来看，还存在一些问题，如材料、工艺、软件、精度、能源以及应用领域等问题，但就其实际应用来看，还是能够满足当前工业设计应用的，RPM技术与工业设计的结合，使得产品成型迅速发展壮大起来。

4 虚拟及增强现实技术在工业设计中的应用

虚拟现实技术（VR技术）是能够创建与体验虚拟世界的一种计算机仿真系统，凭借计算机辅助工具，制造出一种虚拟环境，能够让用户实际感受。增强现实技术（AR技术）是实时地计算摄影机影像位置及角度，并配上与之相应的图像的一种技术。在工业设计中，利用VR技术，在模型建立前，可以感知、修改以及评价未来产品等，而AR技术的出现，在一定程度上，弥补了VR技术的不足，它使虚拟效果显得更加真实，并且将VR技术与AR技术同时应用到工业设计中，将极大地改善当前工业设计现状，如在产品设计当中，可实现能触摸的界面，可绘制可视化的模型等，或者虚拟样机能让用户对产品模型进行测试和分析等，再者，可进行样机与数据模型的虚拟装配等。

5 结论

从以上对CAID技术、快速成型技术、虚拟及增强现实技术和三维建模技术分析中，我们可以得到：一是CAID技术虽然促进了工业设计的快速发展，但是目前该技术还不够成熟，还有待研究；二是从目前快速成型技术发展现状来看，还存在相当多的技术问题，需要研究者加以解决；三是VR技术与AR技术在未来工业设计中，具有相当大的发展潜力，同时也是未来工业设计中的一种重要发展趋势；四是三维建模技术能够实现工业设计的真实效果再现，为工业设计提供了重要技术支持。

参考文献：

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