工业产品设计上运用虚拟技术浅析 吴哲豪

发表时间:2020/8/24   来源:《基层建设》2020年第12期   作者:吴哲豪
[导读] 摘要:虚拟现实作为一种新兴的维度技术,在计算机的运用方面实现了数据的可视化,通常而言,这种全新的方式具有明显的交互性。
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        摘要:虚拟现实作为一种新兴的维度技术,在计算机的运用方面实现了数据的可视化,通常而言,这种全新的方式具有明显的交互性。在计算机对数据的多重度叠合后,其软、硬件的使用以及传感器的运行等之后,所产生的虚拟世界能够以人体神经的各方面虚拟感官进行呈现。对此,本文就工业产品设计上运用虚拟技术提出几点看法,以供广大同行参考。
        关键词:工业产品; 设计; 虚拟技术; 运用
        一、VR技术的设计表达的意义
        (1)VR设计即以相对于传统而言,更加简易的模型结构。就传统设计的表达模式图而言,其相比VR设计图在流程上更加复杂、繁琐,即其不仅仅需要效果图,还需要配合模型图进行作业。对于VR设计的相对先进性而言,其简化作用不言而喻,通过对效果图与模型的整合,彻底摆脱了实际模型的繁琐与固定化结构,从而既节约时间,又提高了效率和质量。
        (2)VR设计本身所具有的高精准度以及一站式设计体验,是传统设计所无法比拟的。即传统设计由于具有结构上的固定性,以及对于模型本身精度的相对粗略性,从而导致其无法产生如VR设计的具体效果,以及无法实时展现其具体效果的全过程。例如产品的碰撞运动等,通过VR设计的实时环境与模型构建设计,便能够直观性地进行效果演示,并且可以实时查看其运动状态下的实物精确信息。
        (3)VR对于整体性的产品作业也有极大帮助,举例而言,如生产线作业等,通过VR实时构建生产线的实地作业环境,以及产品特性等等的建立,能够帮助生产者观察生产线的具体生产状况与状态,从而达到趋利避害的目的。
        二、传统的设计表达方式
        在沿用至今的传统设计表达中,其依然以草图-效果图-模型-样机的方式进行作业,在当今所有的设计类型中,其作为设计师的根本而存在。细分而言,草图,顾名思义即是将设计师所需要表达的图形或状态进行粗略的描述,它作为一种人类共同认可的表达符号而存在。在草图确立后,设计师即以草图作为方案进行筛选,在多种方案的选择后,再进行立体几何的三维模型建立工作,随后渲染模型作为最终效果图。效果图的存在,一方面是为了更加深入、直观的展现所设计产品本身具有的现实属性,如材质、受光等等,另一方面,也是为了方便人们更加便捷的进行产品识别。最终,通过以上环节的整体结合,进行样产品的制作,从而展现实际样品的高精度状态。传统产品设计的过程是一个极其漫长的、精确的活动,即一切制作活动均是为最终产品的实体服务,而通常来说,这个过程中所出现的误差、精度缺失或者与实体、物理学、光学、美学等等不符,均不可避免,而解决问题最为迅速的方式便是重新设计。
        三、基于VR技术的设计表达模式
        无论是国产的VRPCONVERSE3D,还是国外的VIRTOOLS,QUEST 3D等的平台限制也随着时代进步而一步步减小,而在其他具体数据中,如VRP制作人员对计算机的配置要求也逐渐降低至普通配置,由此可见,VR技术在如今的设计运用中正逐渐走向大众化。在正常的VR产品设计表达中,多以建模、烘焙和虚拟编辑等为主要环节。在具体的建模软件运用中,需要以个人电脑与VR软件的兼容性为选择性考虑,就目前而言,3Dmax的使用较为广泛。而3Dmax中对于模型的制作精度以及运动、摄像、烘焙等等均具有良好的效果,其贴图与VR编辑器的契合度也较为优秀,但就目前而言,遇到设计图更为精细的编辑要求时,往往会选用其他编辑器进行,从而提高模型自身的比如运动效果或者纹理等等。


        四、工业产品设计上运用虚拟技术
        (一)虚拟现实技术在灌装制造生产线的运用
        1. 虚拟灌装生产制造线的框架设计
        (1)仿真管理模块,即能够完成虚拟现实接口中指令数据的相互传输,从而维护虚拟环境的稳定性。(2)工艺布局模块,即设计人员事先进行生产线的信息收集活动,从而以工业布局模块为基础,进行针对性的环境约束性设计,从而保证虚拟环境的真实性。(3)设备模型库模块,其则代表着虚拟现实中立体与场景的交互,从而完成在虚拟中观察现实的目的,提高用户的沉浸效果和观察质量。(4)任务管理模块,即以对虚拟制造生产线进行完整的任务管理,如设定产值、加工、传送等等,从而保证其虚拟作业的相对真实性。(5)分析引擎模块,将具体的虚拟设备进行运行监测,从而实现真实性的系统故障检测工作。(6)报价模块,即以价格评估的方式进行虚拟制造生产线的设计价值考究。(7)虚拟现实接口,通过外设进行虚拟仿真,从而完成人与虚拟系统的合理对接。
        2. 虚拟灌装生产制造线的可视化设计
        该技术的可视化设计即以完成输送系统的作业需求,而实现输送系统的流程化以及工业艺术化目标,另外,在灌装生产制造线的生产过程中,还要利用对象的继承和封装机制,生成虚拟的制造生产线环境,进一步完整的将现实中的制造生产线进行虚拟反馈。
        (二)虚拟现实技术在航空智能制造中的运用
        虚拟现实技术对于航空智能制造的重要性不可言喻,在我国不断进步的航天事业过程中,虚拟现实技术的运用有效解决了多种空间环境问题。在航空飞机制造过程中,工业设计的地位不可动摇,通过工业设计,能够完成其信息化、延伸化等目标。即如:沉浸式工艺审核。虚拟现实技术对于航空飞机的具体制造而言,其能够通过航空飞机本身的装配件、设计图、相关的数据模型以及其他软硬件等进行综合协调,从而保证其工艺设计的高精准度与交互性。
        (三)虚拟现实技术在建筑及艺术设计中的运用
        毫无疑问的,虚拟现实技术通过其自身的低成本运行方式,有效的推进了建筑及艺术设计的理念和实践,即不同于传统落后的实践性设计形式,虚拟现实技术的广泛运用以三维立体式的直观影像为表达,一方面为设计者提供了直观的设计体验,另一方面,也为民众提供了有效的艺术性参考,其价值不可谓不大。具体而言,虚拟漫游技术能够帮助设计者在无需实地建造或者作业的情况下,通过虚拟场景、物体的搭建,从而实现建筑等的实际观察与检验,这种全景式的感官体验不仅仅提升了设计者自身对于作品的正确认知,也在一定程度上加强了设计者自身的专业修养,而最重要的是,虚拟现实技术的使用在建筑设计的使用当中,为设计者的设计降低了极大成本。
        五、结语
        VR技术之所以能够在不断升级的信息技术中获得迅猛进步,是因为其技术本身所具有的多种现实属性以及可虚拟化的操作方式,这为社会民众的生活、生产等等提供诸多便利。而VR设计表达对于成本、设计周期等的大幅度优化,也决定了其必将成为各行各业争相追捧的对象。所以,在信息时代中,VR技术的不断更新也意味着社会生活与生产方式的迅捷化,那么只有在汹涌的前进潮流中保持进步,其才可以更加长远的造福社会。
        参考文献
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