黃瑩,唐丹鳳,黎明
(1.三一重工,長沙410006;2.長沙天恒測控技術(shù)有限公司,長沙410100)
隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,人類開始進(jìn)入了信息化和數(shù)字化時代,在這個大背景下,要想更好地順應(yīng)社會的發(fā)展趨勢,滿足社會發(fā)展過程中產(chǎn)生的各種新的需求,我們需要加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用,從而促使工業(yè)設(shè)計向著現(xiàn)代化和智能化的方向發(fā)展,并且有利于工業(yè)設(shè)計與各部門之間更順暢的交流溝通,從而創(chuàng)造出更多的高質(zhì)量產(chǎn)品。
虛擬現(xiàn)實技術(shù)和信息技術(shù)之間有著密切的聯(lián)系。具體來說,主要是通過電腦模擬出一個三維空間的虛擬世界,并促使這項技術(shù)使用者的聽覺、視覺、觸覺等感官可以和虛擬現(xiàn)實環(huán)境密切聯(lián)系起來,然后也就能夠讓使用者置身于虛擬世界中,并從近距離上來觀察三維空間存在的各種事物。此外,在觀察過程中,虛擬技術(shù)的使用者不會受到時間的約束,可以充分地感受人機(jī)交互技術(shù)的魅力,因此其體驗感也就會隨之大幅度提升。最后,虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用也可以有效提高產(chǎn)品的競爭力,并能夠給二次創(chuàng)新提供更多的先進(jìn)經(jīng)驗[1]。
工業(yè)設(shè)計主要指的就是以工學(xué)、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)為基礎(chǔ)對工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計,在整個設(shè)計過程中的專業(yè)性要求都是相對較高的,涉及的內(nèi)容也比較廣泛。近年來,在經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展過程中,工業(yè)設(shè)計在創(chuàng)新性方面的要求也越來越高,要求最終設(shè)計的產(chǎn)品與環(huán)保要求一致、能夠回收利用、有較高的性能和質(zhì)量等??偟膩碚f,在新的社會背景下,現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計的要求以市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一般規(guī)律為前提,在此基礎(chǔ)上對產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計,以此來保證最終的設(shè)計產(chǎn)品和供需規(guī)律一致,從而也就可以提高工業(yè)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)效益。此外,在現(xiàn)代信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展的過程中,將現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計和科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來,是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
在傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計中,通常是將平面圖作為主要載體,從而導(dǎo)致設(shè)計者的實際想法難以得到整體和有效體現(xiàn)。但是,虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要是以三維模型載體,因此,這項技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用可以更加整體地表達(dá)設(shè)計者的設(shè)計意圖。通過虛擬模型技術(shù)能夠快速和簡便地對設(shè)計輸出物進(jìn)行感知的測試,從而得到更多準(zhǔn)確有意義的測試數(shù)據(jù),進(jìn)一步提高工業(yè)設(shè)計方法的客觀性和真實性。
在工業(yè)設(shè)計中廣泛應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù),能夠影響工業(yè)設(shè)計的質(zhì)量評判形式及指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)。在傳統(tǒng)設(shè)計過程中產(chǎn)生的效果圖,在交互性與逼真性的虛擬模型技術(shù)中沒有太多的現(xiàn)實意義。而在虛擬現(xiàn)實技術(shù)投入使用以后,工業(yè)設(shè)計的評判形式和標(biāo)準(zhǔn)過程中會更加重視對設(shè)計質(zhì)量、創(chuàng)新性、科學(xué)性等方面的評價,從而也就可以轉(zhuǎn)變工業(yè)設(shè)計的理念。
將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計中,有效實現(xiàn)了人機(jī)結(jié)合技術(shù),它能夠把設(shè)計者的思想和設(shè)計作品以更自然、更容易理解的方式表達(dá)出來,并通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的溝通和交流進(jìn)一步提高了信息的傳遞速度、擴(kuò)大了信息的廣度和深度,從而可以使工業(yè)設(shè)計朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展[2]。
在工業(yè)設(shè)計的需求分析過程中,通過使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的Web頁面開展市場調(diào)查,能夠提高被調(diào)查對象的興趣,最終得到的調(diào)查信息也更具全面性與準(zhǔn)確性。對于調(diào)查者來說,也就能夠更加準(zhǔn)確地把握市場需求的實際情況。此外,通過使用Web 的虛擬設(shè)計環(huán)境能夠向用戶更好地展現(xiàn)產(chǎn)品的特征與功能,用戶也可以及時進(jìn)行信息的反饋,從而也就能夠得到更加多樣化的需求信息,促使產(chǎn)品的合理性得到進(jìn)一步提高。
在進(jìn)行概念設(shè)計的過程中,通過多樣的虛擬環(huán)境,能夠讓用戶親自參與到模型修改過程中,或者通過觸摸屏來選擇產(chǎn)品的造型、風(fēng)格、顏色等多方面的內(nèi)容,并形成更加逼真的三維模型。設(shè)計者可以在獲得的用戶產(chǎn)品體驗的基礎(chǔ)上,通過和專家意見的有效結(jié)合來修改產(chǎn)品的對應(yīng)內(nèi)容。
根據(jù)工業(yè)發(fā)展中的技術(shù)應(yīng)用需求,有效地把相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用控制與工業(yè)設(shè)計中的詳細(xì)設(shè)計結(jié)合起來,可以更有效地發(fā)揮出整體設(shè)計的實踐效果,整體設(shè)計應(yīng)用的實踐性也可以隨之得到進(jìn)一步提高。例如,在工業(yè)設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用過程中,及時根據(jù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用來開展裝配設(shè)計技術(shù)、人機(jī)交互應(yīng)用的實踐分析,在詳細(xì)設(shè)計階段完成的設(shè)計越詳細(xì)、越貼近實際,在樣機(jī)制作及測試階段出現(xiàn)問題的幾率就越小,從而提升產(chǎn)品研發(fā)效率。
虛擬制造系統(tǒng)給產(chǎn)品的模擬制造創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件,它使用計算機(jī)模擬產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)以及制造過程,不會導(dǎo)致資源與能源的浪費。此外,通過虛擬制造環(huán)境,能夠及時找出制造過程中可能產(chǎn)生的問題,從而也就能夠保證在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)以前就可以消除潛在的隱患。
目前,虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為工業(yè)設(shè)計方案的評價及評審的全新手段,對現(xiàn)代設(shè)計評審的高效開展起著至關(guān)重要的作用。特別是針對重工行業(yè),由于其產(chǎn)品體量較大,樣機(jī)開發(fā)周期較長,傳統(tǒng)的設(shè)計評審方式通常是采用二維效果圖評審或等比例模型評審,這種方式的弊端在于,二維效果或縮小版模型,很難直觀感受到設(shè)計輸出物的實際效果,而對設(shè)計的驗證需要等到樣機(jī)制作完成,如果實物評審后再進(jìn)行設(shè)計更改,中間需要耗費大量的時間、物料和人力成本。并且,虛擬現(xiàn)實技術(shù)還廣泛應(yīng)用于汽車及工程機(jī)械駕駛室內(nèi)飾的評審,可以通過虛擬模型感知內(nèi)飾的舒適度、操控性等??傊摂M現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品評價中的應(yīng)用,可以及早地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的問題,解決問題,防范于未然。
總而言之,將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計中具有非常重要的意義。但是,從目前來看,在其實際的應(yīng)用過程中尚且存在很多需要解決的問題和克服的技術(shù)難題。所以,相關(guān)的研究人員必須要加大這方面的研究力度,以此來促使相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步完善,從而為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用提供更加有效的技術(shù)保證,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高工業(yè)設(shè)計水平,促使工業(yè)制造業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。