虛擬現實技術在工業產品設計中的運用探究

黎旺

（湖南省長沙市航天工業學校，湖南 長沙 410000）

一、虛擬現實技術概述

虛擬現實技術及其應用文/高鵬本文通過對虛擬現實技術進行概述，探討了人機交互的方法，以期通過一些硬件設施來保證環境模擬效果，同時文章對虛擬現實的研究現狀及應用進行了分析，研究了當前虛擬現實遇到的問題及解決方法。摘要虛擬現實技術是一種環境仿真技術，它是隨著計算機仿真、圖像處理、傳感器技術等發展起來的，當下，隨著信息技術的廣泛應用，為什么的生活帶來翻天覆地的變化，并在一些特有領域中發揮其重要價值。在二十世紀中期，有聲模擬的出現標志著虛擬技術開始形成，而到了二十世紀末期，在有聲模式的基礎上出現了新型的仿真技術以及傳感技術，這為模擬技術的發展提供了新思路，也標志著虛擬現實技術逐漸成熟化。虛擬現實技術主要是通過環境模擬、人機交互以及網絡通信技術等進行衡量的，核心技術是環境模擬，可以利用人的視覺、聽覺、觸覺來增強人們的體驗的真實性；網絡通信可以實現人與機器部件連接的主要手段；人機交互通過一些硬件設施來保證環境模擬效果，需要相應的設備以及硬件支持，如虛擬頭盔等。

二、虛擬現實技術的優勢

（一）具有很強的交互感強

虛擬現實技術具有交互感強的優勢,可以實現人機對話。用戶可以通過數據手套、三維控制器等交互設備,對虛擬環境中的物體進行抓取、移動、安裝、敲擊、操作等。在虛擬現實的環境中,用戶用手去抓取物體,物體可以隨著手移動、翻轉等等,如果用戶抓得不緊,物體會滑落,甚至可以聽到掉落的聲音;當用戶轉動頭部時,用戶的視野里所看到的景觀也會相應地發生改變。也即是說,通過觸覺、聽覺、視覺,全方位實現人機互動。

（二）具有很強的真實感

虛擬現實技術具有真實感強的優勢,可以感受到仿真系統創設的產品和真實產品完全一樣。在虛擬現實技術中,當傳統的屏幕消失了,用戶真正走進虛擬世界,就像置身于在真正的現實世界,甚至難以分辨真假。而且在使用此技術的過程中,用戶與外界是互相隔離的,因此可以排除外界對用戶的干擾影響,使用戶完全沉浸在虛擬現實世界之中。

三、虛擬現實技術在工程產品設計當中的應用

（一）構建初步的草圖

草圖是設計者最初構思設計出來的，最后在很多個設計方案里確定確定最終方案。這次的產品設計主題是汽車，目的是運用虛擬現實技術設計汽車產品，最后要把汽車外觀變得流暢富有線條感，并且把棱角處記憶打磨光滑。在把外形確定以后，設計組應該依據對汽車性能的要求，仔細設計出汽車內部構造細節，并畫出有關的二維平面圖。

（二）完成裝配建模

汽車裝配是汽車設計重點之一，需要和汽車工程師共同配合完成。在汽車裝配過程中，無論是小到零件裝配，還是主要機械系統裝配，每一個環節都會影響汽車本身質量。虛擬現實技術在汽車裝配模擬檢測中的應用，主要有以下幾方面意義：

1.實現精細化裝配檢測和模擬。一臺汽車有上萬個不同零件，而很多零件及機械構件之間的搭配和協調性至關重要，利用虛擬現實技術可以直觀模擬這些精細化零件的裝配效果和功能表現，有利于提升汽車精細化設計質量。

2.可以排除裝配隱患。虛擬現實技術可以讓裝配工程師按照設計方案進行模擬裝配，在過程中及時發現影響裝配質量和工作安全的因素，及時在實際裝配系統中進行改進，為后續實際裝配生產保駕護航。

3.降低成本。通過虛擬現實環境模擬裝配過程，可以測算不同材料、不同裝配方式產生的各類成本，并且通過實時調整來找到最優成本體系，便于在實際裝配生產中采用更合適的材料、技術和工作安排，進而有效控制成本。

（三）產品設計質量評估

從駕駛便捷性和舒適性角度出發，當今汽車產業消費者越來越重視汽車內外設計的美觀度，以及汽車功能操作便捷性。為了評估這些設計內容是否符合消費者需求，則需要進行模擬感受。傳統方法依然是制作一比一的汽車模型，但即使是色彩搭配這樣的視覺模擬，如果僅憑傳統的三維圖像進行模擬，受到真實性、視覺誤差等影響，依然無法保證檢測效果。所以為了提高檢測評估質量，在不同材料、顏色和設計布局等方面都需要按照正式生產工藝進行模型制作，這個過程需要耗費大量工藝成本和時間成本。采用虛擬現實技術后，可以模擬汽車內外飾三維立體影像，同時讓設計人員能夠“進入”到虛擬汽車內部，從駕駛位直觀感受不同色彩、材質及布局搭配效果。更重要的是，設計人員還可以在該過程中直接對設計進行修改和實時模擬，同時可以模擬不同中控臺布局的操作體驗。這種方法讓設計人員更能從汽車用戶角度去感受設計質量及合理性，有利于快速找到最優設計方案。同時還能通過模擬來避免一些設計缺陷，進一步提高汽車外觀和功能設計可靠性。

四、結束語

總而言之，隨著現代科學技術不斷發展，虛擬現實技術在人類社會多個領域中都擁有極高的應用價值。近年來面臨著技術革新和市場考驗，虛擬現實技術憑借它的優勢，在工業產品設計中降低了產品成本，提高了產品設計質量，推動了工業產品設計的高速發展。