虛擬現實技術在工業設計中的應用

摘要：工藝設計在社會和經濟發展中發揮至關重要的作用，一方面為各領域提供工業產品，提高各領域的生產能力，另一方面推動各領域形成機械化發展模式。在科學技術發展過程中，將虛擬現實技術應用在工業設計中，極大的提升工業設計的專業化水平，促進工業設計可持續發展。本文圍繞虛擬現實技術在工業設計中的應用展開討論，為應用虛擬現實技術提供參考依據。

關鍵詞：虛擬現實技術;工藝設計;應用

中圖分類號：TB47 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1007-9416（2020）06-0000-00

0 引言

在我國國民經濟中，工業是重要的組成部分，通過工業為人們生產各種產品，如汽車、電梯以及家用電器等，使人們的生活和工作更加便利。所以提升工業設計的能力，可以強化工業產品的性能，從而創造良好的經濟效益和社會效益。為進一步強化工業產品的性能，將虛擬現實技術應用在工業設計中，可以實現工業健康穩定的發展目標。

1 虛擬現實技術的概述

早在上世紀80年代，虛擬現實技術由美國人提出，利用該技術構建虛擬的三維環境，在虛擬環境中開展不同的活動，如在觀看電影時，人們佩戴3D眼鏡置身于電影中，產生身臨其境的感覺。虛擬現實技術在發展過程中，通過融合不同的技術，包括計算機仿真技術、遙感技術以及人工智能技術，從而提升虛擬現實技術的應用價值。以融入的人工智能技術為例，人們在虛擬環境中，會增強感官的體驗感，為人們帶來更加震撼視覺、聽覺等感覺。

在經濟全球一體化背景下，世界經濟格局不斷變化，工業領域在發展中面對機遇和挑戰時，應積極轉變傳統的發展理念，通過尋求創新發展模式，使工業產品滿足人們的個性化需求。所以在工業設計發展過程中，為虛擬現實技術創造巨大的應用空間，利用虛擬現實技術增強工業產品與用戶的互動能力，使用戶在使用產品過程中，更能感受到人文內涵。

2 虛擬現實技術

2.1 交互式虛擬現實技術

交互式虛擬現實技術具有綜合性特點，已經涵蓋多種技術，包括計算機圖形、多媒體、多傳感器以及互聯網技術，成為增強用戶體驗感的載體。交互式虛擬現實技術應用在工業設計中，制造出的產品可以與用戶進行交互式操作，通過操作構建三維空間，讓用戶在三維空間中獲得良好的使用感。現階段用戶在使用互聯網技術時，只能通過二維或者三維圖形，在被動的狀態下接收信息，即便用戶處于三維環境中，用戶的視角只能按照空間的變化而變化，無法自主選擇接收的信息。為轉變傳統的操作模式，應用交互式虛擬現實技術，使用戶在虛擬的環境自由的活動，在活動中隨意更換觀察視角，不同的視角為用戶帶來不同的體驗感。此外交互式虛擬現實技術，可以為用戶提供更改環境的條件，用戶根據自己的喜好，重新設置虛擬環境，從而滿足用戶的個性化需求。

交互式虛擬現實技術會為用戶營造真實感較強的環境，讓用戶在虛擬環境中開展交互活動，通過虛擬環境增強交互性，如用戶進入到一個房間中，需要打開房間的門，盡管門是虛擬化的，但是整個過程是由用戶完成的，并且在打開門和關門過程中，門會發出聲音，使用戶感覺猶如在現實生活中。此外電商企業正在積極的應用交互式虛擬現實技術，讓用戶足不出戶，在家中通過虛擬環境，選購心儀的商品，如選購衣服，通過交互式操作，在虛擬環境中試穿衣服，若用戶試穿的衣服符合要求，即可完成交易。

交互式虛擬現實技術應用在工業設計中，需要借助互聯網技術，在互聯網技術的支持下，設計人員在設計過程中，可根據產品要求，實時變化產品的外型、結構，從而提高設計效率，有效控制設計成本[1]。

2.2分布式虛擬現實技術

分布式虛擬現實技術為不同地區的用戶提供共同工作的便利條件，讓不同地區的用戶，在相同的虛擬環境中開展協同工作。所以分布式虛擬現實技術具有異地協同的特點，在特定區域內工作條件受到限制，采用分布式虛擬現實技術，可以保證工作順利的進行。

3 虛擬現實技術在工業設計中的應用

3.1 從對設計方法的影響角度分析

將虛擬現實技術應用在工業設計中，可以轉變傳統的設計模式，有效彌補工業設計中存在的問題，極大的促進工業設計的發展。從設計方法角度進行分析：首先，虛擬現實技術可以控制設計成本，有效節約使用的資源。通過控制成本，提高資源的利用率，可以減少工業產品存在的問題，從而提高工業產品的穩定性。例如在生產康復器械產品時，應用虛擬現實技術構建虛擬的環境，設計人員坐在康復輪椅上，在虛擬環境中進行日常的生活，通過完成一系列的動作，包括打開水龍頭、開關門窗等，可以發現康復輪椅存在的問題。設計人員使用康復輪椅進出房間時，輪椅的轉彎半徑較小，導致輪椅無法順利的進出房間。在虛擬環境中設計人員可以及時發現產品存在的問題，以便調整設計，使產品滿足使用需求[2]。在上述過程中，設計人員通過虛擬環境，可以快速完成設計的改進工作，若設計出的產品投放到市場，存在的問題會嚴重影響產品的使用性能，從而造成較為嚴重的經濟損失。

在工業設計中應用虛擬現實技術，需要多種技術共同完成設計工作，如計算機技術、網絡技術以及信息處理技術，上述技術既能提升工業設計水平，還能設計出更加優質的產品，并且極大的優化生產流程，每個流程按照設計要求進行生產，使產品滿足用戶的使用需求。

工業設計將虛擬現實技術作為核心，通過構建虛擬環境，在環境中進行仿生設計，借助仿生設計生成樣品，對樣品進行優化和調度，完成上述操作后會確定最終的產品。

3.2產品的發布

在完成產品的設計工作后，需要通過虛擬現實技術，獲得市場的反饋信息，根據信息進一步優化和完善設計，從而降低企業的投資風險，有效控制生產成本。許多企業在工業設計過程中，將完成設計的產品，利用虛擬現實技術，為用戶構建虛擬環境，讓用戶在虛擬環境中體驗產品的性能。用戶在虛擬環境中使用產品時，會根據產品的性能完成相關的操作，在操作中用戶會發現產品存在的問題，并將問題反饋至工作人員，生產企業掌握產品存在的問題后，及時優化產品，使產品符合市場的需求。

3.3從作用與重要性的方面分析

在現實工業產品生產過程中，每個環節需要設定運行參數，運行參數主要來源于設計環節。在工業設計中應用虛擬現實技術，可以實時采集、整理以及運算相關數據，將數據輸入到生產環境，保證工業產品的功能、性能以及質量，均能滿足設計要求。所以加強設計階段運行參數的管理，提高設計參數的精度，既能提高設計質量，還能保證生產順利的進行，并且縮短生產時間，創造更多的經濟效益。此外虛擬現實技術可以增加產品的體驗感，設計人員根據用戶的需求，在創新思維的指引下，設計出個性化產品，從而滿足用戶的需求。

4 虛擬現實技術在工業設計中的可行性分析

4.1建模技術

建模技術是由元建模技術、圖像建模技術組成，元建模技術可以提高建模的速度，并使構建的模型處于動態仿真環境中，使設計人員在虛擬環境中，在面對大量復雜的數據時，設計人員能快速完成設計工作。圖像建模技術主要用于快速獲取三維信息，將信息輸入到計算機中，通過計算機構建虛擬現實景物環境，有助于設計人員掌握環境中產品的運行情況。

4.2顯示技術

顯示技術是由軟件技術和硬件技術組成，以硬件技術為例，該技術是由不同的構件組成，包括電腦顯示器、虛擬現實現實設備以及計算機。軟件技術的核心為渲染引擎，渲染引擎中包含虛擬現實建模語言，設計人員利用語言，將設計的產品在虛擬環境中展示出來，在展示過程中判斷產品的應用效果是否符合使用標準。

5 虛擬現實技術在工業設計中的應用展望

工業設計涉及較多的學科，應用虛擬現實技術，需要對多學科進行整合，通過整合充分發揮每個學科的優勢，并且利用每個學科的特點，增強工業產品的技術性和美學性。所以虛擬現實技術具有廣泛的應用特點，通過融合不同學科，在工業設計中，使產品性能、功能更加完備。但是在虛擬現實技術應用過程中，由于缺乏完善的基礎設施，在實際應用過程中，無法真實的展現設計成果，導致用戶未能獲得應有的體驗感。所以在應用虛擬現實技術時，應完善基礎設施，才能促進該技術快速發展。

6 結語

綜上所述，在工業設計中應用虛擬現實技術，不僅進一步優化和完善設計內容，使產品的性能、功能以及質量滿足使用需求，還能控制生產成本，降低投資風險，從而獲得良好的經濟效益。通過應用虛擬現實技術，成為推動工業設計快速發展不可或缺的載體，配置更加完善的基礎設施，可以提高虛擬現實技術的應用水平，為工業設計健康穩定發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]戚鵬，辛獻杰，郭艷，等.基于虛擬現實技術的工業設計虛擬展示平臺的建設研究[J].科技展望，2015（20）：160.

[2]初建杰，李雪瑞，余隋懷.面向工業設計全產業鏈的云服務平臺關鍵技術研究[J].機械設計，2016（11）：125-128.

收稿日期：2020-04-20

作者簡介：任坤（1986—），女，河南焦作人，本科，研究方向：工業設計。