計算機輔助工業產品建模思路的探討

王靜 米微琪

摘 要：計算機輔助工業設計也被稱作CAID，是指把計算機技術和工業設計相結合，在這種系統的形式下，對工業設計領域的各種活動進行創造。計算機輔助設計是一種全新的設計方式，它以變革為核心。其中，計算機輔助工業產品建模就是其至關重要的一方面。本文詳細分析了計算機輔助工業技術、計算機輔助工業產品建模的應用以及在工業產品開發中的作用。

關鍵詞：計算機輔助;工業產品;探討;應用;CAID

工業設計是科學與美學、技術與誘術相結合，相滲透的一門設計技術，它把機械化方式生產的工業產品作為主要研究對象，是一門新興的技術學科。眾多因素的原因，使計算機輔助工業技術騰空出世：科學技術的迅速發展;市場對工業產品的性能和價格等等的要求更加嚴格，他們希望產品的品種更加多樣化，更加個性化，批量更加小量;企業面對著更加激烈的市場競爭等等。面對現在制造企業對開發高質量產品的希望，傳統的產品設計方法已經不能滿足市場的需要，這更是計算機輔助工業設計產生的原因。計算機輔助工業設計使人們不再從事繁重的技藝勞動，讓人們用大腦去創造，去想象。自從計算機輔助工業設計的出現，設計產品的效率和精確率也得到了大大的提高。其中，計算機輔助工業產品建模的方面尤為突出。

1 對計算機輔助工業設計的認識

何謂計算機輔助工業設計？簡而言之，計算機輔助工業設計就是把計算機技術和工業設計相結合，在這種系統的形式下，對工業設計領域的各種活動進行創造。工業設計的工作流程一般分為以下復雜的幾方面：接受項目、制定計劃、尋找問題、分析問題、提出設計構想、解決問題、優化方案、深入設計、制作模型、設計制圖、設計展示、綜合評價。在這個浮躁的流程中，屬于輔助設計的有設計構想、解決問題、優化方案、深入設計、制作模型、設計制圖。

而計算機輔助工業設計有以下幾方面的內容組成：數字化建模、數字化裝配、數字化評價、制造數字化和信息交換數字化等等。其中，數字化建模是計算機輔助工業設計的最重要的一部分，也是我們今天要分析的一部分。數字化建模是于設計者使用在造型建模前由編程者早設置好的幾何構成元素或者幾何圖形模塊，通過改變幾何圖形的尺寸或者利用幾何元素來構建，從而產生其他的幾何圖形。數字化建模，其實就是應用某個軟件。隨著計算機技術的迅速發展，計算機輔助工業產品建模越來越受歡迎，使這項技術與計算機數據的使用更加廣泛和密切。

2 計算機輔助工業產品建模的應用

2.1 計算機輔助工業產品的外形設計

眾所周知，當今不管是國際市場還是國內市場，市場競爭都很激烈，甚至到了白熱化的階段，這使得各大制造廠商在研發新產品的時候十分重視并且能深入的開展研究新技術、新方法，生產新材料，更重要的是把研究的成果轉化成生產力，從而讓新產品能夠占領市場。例如，計算機繪圖技術可以對外形設計隨時進行修改、評測，但是虛擬現實和仿真技術是這幾年來比較受歡迎的技術，因為他可以讓用戶體會到逼真的視覺盛宴，這讓它在眾多新產品中脫穎而出，有著不同尋常的重要的作用。通過三維坐標測量儀測量從而獲取點云數據，接著把數據與三維數膜相擬合或者利用三維造型軟件創建數字模型等等。對設計的模型進行反復設計、修改、分析、檢驗、設計模具的過程，就像上述所講，會有著把最終設計完成的工作量與傳統繪圖相比，工作量減少50～60 %的功效。更有趣和吸引人的是，可以根據不同用戶的需求，讓他們在在新產品設計過程中，處于真實的虛擬環境里，讓客戶親身感受、體驗模型修改的體驗，像裝飾風格、選擇配件、色彩搭配、外形等等，這都可以在虛擬的環境中有著最真實的感受。

2.2 計算機輔助產品的展示設計

采用虛擬現實技術或者三維動畫制作的產品廣告不僅可以很好的全面的展示產品的外觀，更重要的是能表現出產品的內部結構和構造、裝配和維修的過程、工作性能、工作過程和使用方法等等方面，有著良好的展示推廣的效果。另外，新技術可以合成虛擬的環境，讓客戶在虛擬好的環境中漫游，按照觀察點和觀察方向，隨著環境同時渲染場景，當然，這就需要計算機的實時計算;又或者營造主場景，把計算機繪制的虛擬模型融入其中，實現互動式交互，這都多虧影像合成中虛擬環境里建模的速度快、價格低廉的優點。使用現代的互聯網技術進行的產品介紹，能夠更直觀方便的跟使用客戶進行交流，其次，現代互聯網進行的產品介紹有著生動、直觀、廣告效果好的特點。

2.3 計算機輔助產品的動力學仿真

對新產品的設計也是有一定要求的，新產品的設計必須要很好的解決運動構件在工作的時候運動協調的關系，除此王靜 米微琪

西北機電工程研究所，陜西咸陽 ，712000

之外，還應注意運動范圍、運動干涉、產品動力學性能，比如剛度、硬度、強度等等。有了計算機圖形、圖像技術的支持，虛擬現實技術的可視化設計界面更客觀，更清晰;可以交互修改建立的三維模型的幾何功能、加工和裝配等方面;還可以評價各種零部件的比例關系;還可以查看裝配的所有動態的運動過程，并且干涉檢查和間隙檢測運動的零部件等等。

3 計算機輔助工業技術在工業產品開發中的作用

3.1 計算機輔助工業改變了產品開發的工作方式

正如大家所知道的，隨著現代經濟的迅速發展，工業產品的設計越來越有競爭力，甚至在當今世界性經濟競爭中有著重要的作用。所以，對產品的工業設計十分重視是產品發展的必然趨勢，是企業生存和發展的需要，更是當今市場經濟發展的需要。工業設計在產品開發中發揮著重要的作用，在企業經營中也有著同樣重要的地位，在經營循環時間縮短開發周期中，產品開發環節里，快速準確的反應能力是最最重要的因素。眾所周知，產品設計開發的時間越短，對產品進入市場有著巨大的影響力，對競爭力也產生了很大的影響。在新產品的開發中，利用計算機輔助設計能最有效的提高工作效率，從而縮短時間，保證產品設計具有新穎、構思獨特、生產準確的特點。隨著社會的發展，社會分工不斷細致，自然的，產品的功能也越來越強大，越來越專業化，人們的生活就越來越豐富。生活充實了，需求就多了，對產品的要求也多了。要想讓產品不斷的細化，就要讓高科技參與其中，計算機輔助設計就是其中的一方面。計算機輔助設計因為其高效、精確、方便、容易修改和保存的優點，使得它在設計領域有著深遠的影響，更甚至成為工業設計的中流砥柱，并迅速在工業設計領域流通。同時，近幾年計算機軟件的進步，讓計算機輔助工業設計技術或者計算機輔助工業產品建模在工業設計領域的前景更可觀，使其成為可能。

3.2 計算機輔助工業設計是現代工業產品設計的主要方法

工業設計的重要目標之一就是創造個性魅力的產品形態。在創造形態的過程中，工業設計要保證與各種技術和各種功能相適應。在這一過程里，創造性形象思維和嚴謹的邏輯思維相互協調、相互適應，傳統的工業設計方法是創造性思維和嚴謹的邏輯思維在過程中出現，并經過多次、反復、協調，從而使他們互相適應。隨著科技的發展，計算機輔助工業設計可視化程度提高，理性的思考和分析更加直觀，嚴密的判斷更簡便。這讓設計師的創造性得到激發。可視化技術讓設計師在計算機上用三維方式對產品的整體概念造型和全部零件進行設計。 這種技術運用尺寸和形狀約束分開處理的方法，不用全約束的靈活性，這給了設計師可以直接用拖動方式對零件的任意特征進行編輯修改，并且能非常直觀、實時的對圖進行編輯和修改，另外一個好處就是簡單、方便操作，這都有利于激發設計者的創造性，有利于工業設計的發展。

4 結語

綜上所述，把計算機輔助工業設計或者說計算機輔助工業產品建模引入到工業設計領域是產品設計在技術上的一次突破。即使取得了這樣的成就，人們也要繼續努力，使其更迅速的發展，系統的理論的研究就是人們今后要努力的目標。隨著新興科學技術的發展和產品設計理論的不斷完善，我們可以看出來，盡管當今制造業市場的競爭越來越激烈，但是我國計算機輔助工業產品建模或者計算機輔助工業技術也取得越來越長足的進步，并最終廣泛應用到產品設計的實踐中去，促進我國新興科技的發展和工業產業的發展。

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