虚拟现实技术在工业设计中的应用

黄莹，唐丹凤，黎明

（1.三一重工，长沙410006；2.长沙天恒测控技术有限公司，长沙410100）

1 引言

随着社会经济和科学技术的快速发展，人类开始进入了信息化和数字化时代，在这个大背景下，要想更好地顺应社会的发展趋势，满足社会发展过程中产生的各种新的需求，我们需要加强虚拟现实技术在工业设计中的应用，从而促使工业设计向着现代化和智能化的方向发展，并且有利于工业设计与各部门之间更顺畅的交流沟通，从而创造出更多的高质量产品。

2 虚拟现实技术概述

虚拟现实技术和信息技术之间有着密切的联系。具体来说，主要是通过电脑模拟出一个三维空间的虚拟世界，并促使这项技术使用者的听觉、视觉、触觉等感官可以和虚拟现实环境密切联系起来，然后也就能够让使用者置身于虚拟世界中，并从近距离上来观察三维空间存在的各种事物。此外，在观察过程中，虚拟技术的使用者不会受到时间的约束，可以充分地感受人机交互技术的魅力，因此其体验感也就会随之大幅度提升。最后，虚拟现实技术的应用也可以有效提高产品的竞争力，并能够给二次创新提供更多的先进经验[1]。

3 现代工业设计的特点及发展趋势

工业设计主要指的就是以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计，在整个设计过程中的专业性要求都是相对较高的，涉及的内容也比较广泛。近年来，在经济全球化的发展过程中，工业设计在创新性方面的要求也越来越高，要求最终设计的产品与环保要求一致、能够回收利用、有较高的性能和质量等。总的来说，在新的社会背景下，现代工业设计的要求以市场经济发展的一般规律为前提，在此基础上对产品进行科学的规划设计，以此来保证最终的设计产品和供需规律一致，从而也就可以提高工业设计的经济效益。此外，在现代信息技术持续发展的过程中，将现代工业设计和科学技术结合起来，是现代工业发展的必然趋势。

4 虚拟现实技术应用于工业设计的必要性

4.1 虚拟现实技术对工业设计方法的完善

在传统的工业设计中，通常是将平面图作为主要载体，从而导致设计者的实际想法难以得到整体和有效体现。但是，虚拟现实技术主要是以三维模型载体，因此，这项技术在工业设计中的应用可以更加整体地表达设计者的设计意图。通过虚拟模型技术能够快速和简便地对设计输出物进行感知的测试，从而得到更多准确有意义的测试数据，进一步提高工业设计方法的客观性和真实性。

4.2 虚拟现实技术对传统工业设计理念的改变

在工业设计中广泛应用虚拟现实技术，能够影响工业设计的质量评判形式及指标评价标准。在传统设计过程中产生的效果图，在交互性与逼真性的虚拟模型技术中没有太多的现实意义。而在虚拟现实技术投入使用以后，工业设计的评判形式和标准过程中会更加重视对设计质量、创新性、科学性等方面的评价，从而也就可以转变工业设计的理念。

4.3 虚拟现实技术推动工业设计的现代化

将虚拟现实技术应用在工业设计中，有效实现了人机结合技术，它能够把设计者的思想和设计作品以更自然、更容易理解的方式表达出来，并通过计算机网络信息的沟通和交流进一步提高了信息的传递速度、扩大了信息的广度和深度，从而可以使工业设计朝着现代化的方向发展[2]。

5 虚拟现实技术在工业设计中的应用

5.1 在需求分析阶段的应用

在工业设计的需求分析过程中，通过使用虚拟现实技术中的Web页面开展市场调查，能够提高被调查对象的兴趣，最终得到的调查信息也更具全面性与准确性。对于调查者来说，也就能够更加准确地把握市场需求的实际情况。此外，通过使用Web 的虚拟设计环境能够向用户更好地展现产品的特征与功能，用户也可以及时进行信息的反馈，从而也就能够得到更加多样化的需求信息，促使产品的合理性得到进一步提高。

5.2 在概念设计中的应用

在进行概念设计的过程中，通过多样的虚拟环境，能够让用户亲自参与到模型修改过程中，或者通过触摸屏来选择产品的造型、风格、颜色等多方面的内容，并形成更加逼真的三维模型。设计者可以在获得的用户产品体验的基础上，通过和专家意见的有效结合来修改产品的对应内容。

5.3 在详细设计中的应用

根据工业发展中的技术应用需求，有效地把相关的技术应用控制与工业设计中的详细设计结合起来，可以更有效地发挥出整体设计的实践效果，整体设计应用的实践性也可以随之得到进一步提高。例如，在工业设计技术的应用过程中，及时根据虚拟现实技术的应用来开展装配设计技术、人机交互应用的实践分析，在详细设计阶段完成的设计越详细、越贴近实际，在样机制作及测试阶段出现问题的几率就越小，从而提升产品研发效率。

5.4 在虚拟制造中的应用

虚拟制造系统给产品的模拟制造创造了良好的技术条件，它使用计算机模拟产品的设计、开发以及制造过程，不会导致资源与能源的浪费。此外，通过虚拟制造环境，能够及时找出制造过程中可能产生的问题，从而也就能够保证在进行产品生产以前就可以消除潜在的隐患。

5.5 在产品评价中的应用

目前，虚拟现实技术作为工业设计方案的评价及评审的全新手段，对现代设计评审的高效开展起着至关重要的作用。特别是针对重工行业，由于其产品体量较大，样机开发周期较长，传统的设计评审方式通常是采用二维效果图评审或等比例模型评审，这种方式的弊端在于，二维效果或缩小版模型，很难直观感受到设计输出物的实际效果，而对设计的验证需要等到样机制作完成，如果实物评审后再进行设计更改，中间需要耗费大量的时间、物料和人力成本。并且，虚拟现实技术还广泛应用于汽车及工程机械驾驶室内饰的评审，可以通过虚拟模型感知内饰的舒适度、操控性等。总之，虚拟现实技术在产品评价中的应用，可以及早地发现产品存在的问题，解决问题，防范于未然。

6 结语

总而言之，将虚拟现实技术应用在工业设计中具有非常重要的意义。但是，从目前来看，在其实际的应用过程中尚且存在很多需要解决的问题和克服的技术难题。所以，相关的研究人员必须要加大这方面的研究力度，以此来促使相关技术的进一步完善，从而为虚拟现实技术在工业设计中的应用提供更加有效的技术保证，在此基础上进一步提高工业设计水平，促使工业制造业实现可持续发展。