混合現實技術在工業設計中的應用研究

工業設計技術是現階段的企業價值增值和產品創新的重要方式，在傳統技術支撐手段的限制下，以往工業設計的設計模式局限了設計師的思維空間，而反復的疊代修改也不利于產品的創新化。增強現實技術和虛擬現實技術可有效的運用于產品設計中，設計師在交互的環境下可進行宏觀和自然的設計，并全面表達出現有的設計思想。本文從工業設計工程入手，向讀者闡述工業設計中混合現實技術的運用，重點闡述增強現實技術下的虛擬裝配、數字樣機及三維空間設計，并在此基礎上比較了現有設計方式與本文設計方式的特點。

隨著科學技術的進步，虛擬現實技術在也不斷發展，近年來各個領域均對虛擬現實技術予以高度關注，使虛擬現實技術成為各領域研究的熱點。虛擬是一項涉及自動控制、控制工程、計算機圖形學、硬件設計、模式識別、人工智能、多媒體技術、軟件工程、傳感技術、可視化技術、計算機視覺和計算機動畫技術等多方面內容的計算機綜合技術，故在計算機技術的不斷發展下，虛擬技術的應用領域也在不斷的擴展和普及。人際交互在虛擬現實技術的發展下得到了顯著改善，操作者可選擇需要虛擬工程空間中相關設計軟件對模型進行設計，且可通過測試軟件測試、組裝和檢測模擬模型。產品設計可通過虛擬現實技術實現設計模型的展示和方案的改進。

虛擬現實技術

虛擬現實是以可計算信息為基礎的一種沉浸式交互環境，此現代高科技的核心為計算機技術，進而形成以味覺、觸覺、視覺、嗅覺和聽覺為主導的感官世界和虛擬環境，用戶可通過各項傳感設備實現與虛擬環境的交互，進而產生相互影響和身臨其境的作用。虛擬現實技術具有構想性、交互性和沉浸性的基本特征，是綜合人工智能技術、計算機圖形學、計算機網絡技術、多媒體技術和仿真技術的一種計算機高級人機界面，通過多傳感技術和并行處理技術，向用戶提供良好的觸覺、聽覺和視覺等感官功能，用戶可沉浸于該虛擬境界，通過手勢和語言等方式與其建立起實時交互，為用戶創建起適應用戶需求的多維信息空間。

混和現實技術

混合現實技術是基于虛擬現實技術發展起來的一種增強現實技術，通過可視化技術和計算機圖形技術實現現實環境中沒有的虛擬對象，在傳感技術的幫助下在真實環境中準確“放置”虛擬對象，使虛擬對象和真實環境同時疊加至一個空間。用戶可通過頭盔顯示器等顯示設備觀察現實環境與虛擬對象融合的新環境，從而產生一個全新的感官世界。混合現實技術為用戶提供了不同于日常生活的感知信息，人們在接觸真實世界的同時，也可接觸到虛擬的信息內容，通過疊加和補充兩種信息，使用戶獲得良好的使用體驗。混合現實技術的核心是通過附加信息增強用戶對現實環境的感知和觀察，而非將現實世界轉換為虛擬世界。

混合現實技術在工業設計中的應用

混合現實技術是基于虛擬現實而發展和普及的，故和虛擬現實系統的硬件結構有一定的一致性和繼承性。計算機課可通過混合現實系統將虛擬的圖像、文字和物體生成相關信息，并將這些信息疊加在用戶可視范圍內，使用戶可感官真實物體上的虛擬信息。這些與現實相關的虛擬輔助信息可有效增加用戶的使用體驗，而注冊和顯示是混合現實中的關鍵技術，該系統中不可或缺的外部設備為方位跟蹤器和頭盔顯示器。

1.產品的外形設計

混合現實技術可被運用于產品外形設計，可根據對產品的研發要求，多次評測和修改產品的外形，此類修改方式對產品方案修改效率的提高具有積極意義，在很大程度上減少了產品研發風險，有利于建模數據的構建，而沖壓模具的基礎設計和仿真加工等環節也可直接運用系統生成的建模數據。

2.產品的布局設計

混合現實技術也可用于研發布局較為繁雜的產品，可對產品布局進行相應的整合和設計。該技術的應用可有效顯示出產品布局，使設計者直觀全面的觀察產品設計，避免不合理的設計問題出現，最大化的提升產品結構和布局的設計，使產品布局具有較高的準確性。

3.產品的運動和動力學仿真

運動物件類產品設計需注重工作時產品的運動協調關系，針對產品運動時可能出現的問題進行重點核實，例如動力學性能、產品強度和運動干涉檢查。現階段的企業生產線均由各個環節組合而成，各個環節間的配合度和協調度在很大程度上決定了產品的生產質量。混合現實技術可在產品生產環節的基礎上設計出仿真技術，該仿真技術可有效設計和配置生產工作流程，具有直觀性的特點。

4.產品的廣告與漫游

3D技術和混合現實技術是廣告設計中的主力軍，兩者的合理組合可有效實現逼真的廣告效果。混合現實技術和三維動畫技術可將產品外形直觀的置入廣告中，且將產品內部結構通過模型向受眾展現出來。此外，這兩項技術的運用還可詳細介紹該產品的生產過程，例如產品的維修、裝配、工作和使用等過程，在網絡技術發達的21世紀，產品廣告和產品推廣活動的核心就是直觀、生動，在傳播方位方面較為廣泛。現階段的網絡漫游技術是擴寬廣告范圍的關鍵，對產品廣告的詳細程度和推廣范圍具有積極影響，例如工廠、城市、車間、設計圖紙和機器結構，使用戶可快速準確的獲取廣告信息。

結語

隨著科學技術的發展，混合現實技術已經被日漸運用在社會的各個領域，而混合現實技術的發展和普及對產品設計產生了較為深遠的影響，直接導致產品設計和生成手段的改變。混合現實技術促進了產品設計思維的活躍，雖然混合現實技術被運用于各領域的時間較短，在一定程度上存在缺陷，但其自身所具有的優勢確定了其成為人機接口的重要方式。產品通過運用混合現實技術，實現產品生產過程的數字化，而虛擬產品的設計不論從信息存儲還是功能上均與現實計算機模型接近，高度相似的虛擬產品促進了虛擬現實技術的發展，也使其成為產品設計中的主要方式。

（作者單位：山西大學）