虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)產(chǎn)品設計中的運用探究

黎旺

（湖南省長沙市航天工業(yè)學校，湖南 長沙 410000）

一、虛擬現(xiàn)實技術概述

虛擬現(xiàn)實技術及其應用文/高鵬本文通過對虛擬現(xiàn)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(huán)境模擬效果，同時文章對虛擬現(xiàn)實的研究現(xiàn)狀及應用進行了分析，研究了當前虛擬現(xiàn)實遇到的問題及解決方法。摘要虛擬現(xiàn)實技術是一種環(huán)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(fā)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(fā)揮其重要價值。在二十世紀中期，有聲模擬的出現(xiàn)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(xiàn)了新型的仿真技術以及傳感技術，這為模擬技術的發(fā)展提供了新思路，也標志著虛擬現(xiàn)實技術逐漸成熟化。虛擬現(xiàn)實技術主要是通過環(huán)境模擬、人機交互以及網(wǎng)絡通信技術等進行衡量的，核心技術是環(huán)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(wǎng)絡通信可以實現(xiàn)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(huán)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(xiàn)實技術的優(yōu)勢

（一）具有很強的交互感強

虛擬現(xiàn)實技術具有交互感強的優(yōu)勢,可以實現(xiàn)人機對話。用戶可以通過數(shù)據(jù)手套、三維控制器等交互設備,對虛擬環(huán)境中的物體進行抓取、移動、安裝、敲擊、操作等。在虛擬現(xiàn)實的環(huán)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(fā)生改變。也即是說,通過觸覺、聽覺、視覺,全方位實現(xiàn)人機互動。

（二）具有很強的真實感

虛擬現(xiàn)實技術具有真實感強的優(yōu)勢,可以感受到仿真系統(tǒng)創(chuàng)設的產(chǎn)品和真實產(chǎn)品完全一樣。在虛擬現(xiàn)實技術中,當傳統(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)實世界之中。

三、虛擬現(xiàn)實技術在工程產(chǎn)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(chǎn)品設計主題是汽車，目的是運用虛擬現(xiàn)實技術設計汽車產(chǎn)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(jù)對汽車性能的要求，仔細設計出汽車內部構造細節(jié)，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(tǒng)裝配，每一個環(huán)節(jié)都會影響汽車本身質量。虛擬現(xiàn)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(xiàn)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(xié)調性至關重要，利用虛擬現(xiàn)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(xiàn)，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(xiàn)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(fā)現(xiàn)影響裝配質量和工作安全的因素，及時在實際裝配系統(tǒng)中進行改進，為后續(xù)實際裝配生產(chǎn)保駕護航。

3.降低成本。通過虛擬現(xiàn)實環(huán)境模擬裝配過程，可以測算不同材料、不同裝配方式產(chǎn)生的各類成本，并且通過實時調整來找到最優(yōu)成本體系，便于在實際裝配生產(chǎn)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(chǎn)品設計質量評估

從駕駛便捷性和舒適性角度出發(fā)，當今汽車產(chǎn)業(yè)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(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)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(xiàn)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(yōu)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(xiàn)代科學技術不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)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(xiàn)實技術憑借它的優(yōu)勢，在工業(yè)產(chǎn)品設計中降低了產(chǎn)品成本，提高了產(chǎn)品設計質量，推動了工業(yè)產(chǎn)品設計的高速發(fā)展。