基于現代化技術的工業設計研究

邱雷

摘 要：自我國加入WTO以來，我國制造業日益面臨著巨大的挑戰，而運用現代技術加速制造業的快速發展已成為了當前一種趨勢，并且將現代技術應用于工業設計中，能夠給企業帶來高回報收益，因此，本文基于現代化技術，從CAID技術、快速成型技術、虛擬及增強現實技術、三維建模技術四個方面對工業設計進行了分析，希望能為我國制造業的可持續性發展提供理論依據。

關鍵詞：工業設計；CAID技術；快速成型技術；虛擬及增強現實技術；三維建模技術

0 前言

自我國加入WTO以來，我國制造業就一直受到了國際先進技術的沖擊，其主要原因是我國在引進、吸收以及創新中的投入經費還遠遠不夠，根據有關資料顯示，在2002年，我國技術引進與消化吸收的收支比為1∶0.1，其中醫藥產品制造業為1∶0.18，電子通信為1∶0.13，IT為1∶0.01，而絕大多數工業國的引進吸收經費為該項目總經費的三倍，這表明我國還沒有達到洋為中用的地步，并且自主創新力度和核心競爭技術還遠遠不夠，這使我國企業在國際上處于劣勢，對企業的發展極其不利，面對此情形，大力提升我國制造業產品設計以及品牌創新力，將會促進我國企業的更進一步地發展，而工業設計的提升對企業競爭力的提升起著至關重要的作用，因此，本文將從CAID技術、快速成型技術、虛擬及增強現實技術、三維建模技術四個方面對工業設計進行了分析。

1 CAID技術在工業設計中的應用

CAID（計算機輔助工業設計）是指利用計算機硬件、軟件以及互聯網等技術手段，以信息科學為理論基礎，集信息離散化表述、掃描、處理、存儲和傳遞等多領域的科學技術于一身，并且以工業設計為主體，設計出滿足不同要求的產品。CAID技術為整個產品的設計提供了一個嚴謹的技術支持，如設計的依據、方法、評價以及實現等，它的出現解決了諸如設計時間長和產品創新等問題，同時實現了人機互動，在工業設計內確保了產品的獨特性、準確性、美觀性以及實用性等。

在工業設計應用中，采用CAID技術，首先，應進行市場調研，了解市場與消費者的需求；其次，對產品造型進行定位，這里將用到CAID體系里的模塊庫、曲面以及轉換等功能；接著，對產品進行設計前評價，包括對整個產品開發后的技術、用戶體驗、經濟、安全以及市場效益等各方面的預估計；然后，對產品進行制造，CAID技術能夠實現設計與生產數據的相互轉換，這加快了產品設計、產品模型建立、產品裝配到產品制造整個工業化的進程；最后，對產品進行升級完善，即創新，以滿足人們對產品的需求。

2 三維建模技術在工業設計中的應用

在工業設計應用中，采用三維建模技術能夠增強產品立體及三維的動畫效果，而當前，工業設計的三維建模和渲染軟件包括專業的設計與動畫軟件，以及三維工程設計軟件，而本文則采用的是3ds max三維建模技術 ，在工業設計中會涉及模型建立環節，由于篇幅有限，本文只對基礎、樣條、復合、網格、多邊形、面片以及NURBS建模進行簡單敘述，如需詳細了解這些建模方法，請參見相關文獻資料。

基礎建模。3ds max自帶一些諸如圓形等三維形體以及其他拓展體，但這些還不能完全滿足對工業設計的需求，因此，3ds max設置編輯修改器，能夠對基礎模型進行建立，如筆記本電腦等。樣條建模。樣條建模也就是我們常說的二維模型建立，即使用二維圖形并配合編輯修改器進行三維模型的建立。復合建模。這種建模方式很特殊，目標體不能直接在場景中建立，而是將兩種（及以上）目標體進行重新組合，從而建立出復雜模型，如飛機等。網格建模。它可在三維形體的子對象層進行編輯，通過推拉目標對象表面，使三維模型得到建立，如沙發等。多邊形建模。與網格建模類似，但不同的是它能夠減少模型建立過程中的褶皺等現象，并且能夠較好地處理多邊形目標對象，如熱水壺等。面片建模。它同樣也不能直接在場景中建立目標體對象，但對如光滑流線型目標體對象能夠很好應用，如鑰匙扣等。

3 快速成型技術在工業設計中的應用

快速成型技術（Rapid Prototyping Manufacturing）于20世紀80年代產生的，是基于材料堆積法的一種高新制造技術，即利用三維CAD的數據，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。而當前的快速成型技術主要包括3DP技術、熔融層積成型技術（FDM）、立體平版印刷技術（SLA）、選區激光燒結（SLS）、激光成型技術（DLP）以及紫外線成型技術（UV）等。

RPM技術在工業設計中可用于模型制造、小批量生產以及模具加工等，它改變了傳統模式的手工制造，使產品更加快速而又精確地制造出來，而在工業設計中，樣機模型的制作顯得很有必要，它將工業設計推上了一個新的高度，尤其是在產品的外觀、結構、制作周期以及價格上，展示了其獨特的一面，而從目前RPM技術發展狀況來看，還存在一些問題，如材料、工藝、軟件、精度、能源以及應用領域等問題，但就其實際應用來看，還是能夠滿足當前工業設計應用的，RPM技術與工業設計的結合，使得產品成型迅速發展壯大起來。

4 虛擬及增強現實技術在工業設計中的應用

虛擬現實技術（VR技術）是能夠創建與體驗虛擬世界的一種計算機仿真系統，憑借計算機輔助工具，制造出一種虛擬環境，能夠讓用戶實際感受。增強現實技術（AR技術）是實時地計算攝影機影像位置及角度，并配上與之相應的圖像的一種技術。在工業設計中，利用VR技術，在模型建立前，可以感知、修改以及評價未來產品等，而AR技術的出現，在一定程度上，彌補了VR技術的不足，它使虛擬效果顯得更加真實，并且將VR技術與AR技術同時應用到工業設計中，將極大地改善當前工業設計現狀，如在產品設計當中，可實現能觸摸的界面，可繪制可視化的模型等，或者虛擬樣機能讓用戶對產品模型進行測試和分析等，再者，可進行樣機與數據模型的虛擬裝配等。

5 結論

從以上對CAID技術、快速成型技術、虛擬及增強現實技術和三維建模技術分析中，我們可以得到：一是CAID技術雖然促進了工業設計的快速發展，但是目前該技術還不夠成熟，還有待研究；二是從目前快速成型技術發展現狀來看，還存在相當多的技術問題，需要研究者加以解決；三是VR技術與AR技術在未來工業設計中，具有相當大的發展潛力，同時也是未來工業設計中的一種重要發展趨勢；四是三維建模技術能夠實現工業設計的真實效果再現，為工業設計提供了重要技術支持。

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