虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用研究

王毅 王玉葉 陳金玲

摘 要：現(xiàn)階段，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，為社會各個領(lǐng)域都提供了重要的技術(shù)支持。虛擬技術(shù)依托于信息技術(shù)，并在虛擬呈現(xiàn)方面取得了較大的成績。虛擬技術(shù)以其顯著的工業(yè)優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，對于虛擬技術(shù)的研究也在不斷拓展和深化，以便能夠更好地推進(jìn)社會技術(shù)進(jìn)步。文章通過對虛擬技術(shù)的優(yōu)勢和應(yīng)用途徑進(jìn)行研究，旨在能夠為虛擬技術(shù)價值的發(fā)揮提供有效的思路，促進(jìn)虛擬技術(shù)在現(xiàn)實工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，推進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)完善與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù);工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計;應(yīng)用研究

一、虛擬技術(shù)的優(yōu)勢作用

（一）虛擬技術(shù)具有模型結(jié)構(gòu)簡單優(yōu)勢

虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中，能夠提供一種更為簡單的模型結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計方式，需要通過復(fù)雜的設(shè)計流程才能夠完成設(shè)計任務(wù)，這是由于對于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計而言，需要將設(shè)計思想轉(zhuǎn)化為效果圖進(jìn)行呈現(xiàn)。除此之外，效果圖在指導(dǎo)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)時，需要將效果圖與工業(yè)產(chǎn)品的模型進(jìn)行匹配，避免模型與設(shè)計存在差異。而在虛擬技術(shù)方式下，工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計思想可以直接在虛擬環(huán)境中呈現(xiàn)，簡化了效果圖制作的步驟，并且虛擬環(huán)境可以與工業(yè)產(chǎn)品的模型進(jìn)行兼容，直接利用虛擬建模來滿足設(shè)計需求，極大地提高了工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計效率[1]。

（二）虛擬技術(shù)具有提高精準(zhǔn)度的優(yōu)勢

虛擬技術(shù)是基于信息技術(shù)而產(chǎn)生的，其技術(shù)核心是利用程序的準(zhǔn)確計算來提高工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的精確度。傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中，對于產(chǎn)品模型結(jié)構(gòu)等特征，只能依靠設(shè)計經(jīng)驗開展，這就難以保證模型的精確程度。而在虛擬技術(shù)方式下，工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計模型，每一個細(xì)節(jié)都經(jīng)過嚴(yán)格的計算和復(fù)合，形成的工業(yè)產(chǎn)品模型可以達(dá)到真實產(chǎn)品的精度標(biāo)準(zhǔn)。虛擬技術(shù)還可以根據(jù)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計要求，進(jìn)行一體化的實踐。如對于工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行的運動過程實驗，就可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行模擬，通過設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，構(gòu)建真實的情境。通過虛擬性的模型演示可以直觀地進(jìn)行觀察，得到準(zhǔn)確的工業(yè)產(chǎn)品性能信息，為后續(xù)的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供重要的依據(jù)。虛擬技術(shù)改變了傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中，必須經(jīng)過一些列的模型設(shè)計、生產(chǎn)后，才能夠掌握設(shè)計準(zhǔn)確性水平的缺陷。另外，由于傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計在指導(dǎo)生產(chǎn)時，會受到人為因素的影響，導(dǎo)致所生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品之間會存在一定程度的差異，影響了工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。在虛擬技術(shù)中，每個設(shè)計環(huán)節(jié)都是經(jīng)過計算機系統(tǒng)進(jìn)行了高精度確認(rèn)，并將這種精確計算融入到工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，保證了生產(chǎn)出的工業(yè)產(chǎn)品與設(shè)計數(shù)據(jù)是完全一致的，不存在設(shè)計與生產(chǎn)的偏差。

二、基于虛擬技術(shù)的設(shè)計工藝

（一）初步構(gòu)建草圖

草圖是設(shè)計者構(gòu)思基礎(chǔ)上得出的，最終在多個構(gòu)思方案中確定草圖。本次設(shè)計以減少汽車的行駛阻力為主，最終將其外型定為流線型，并對棱角部位進(jìn)行圓滑處理。確定外形后，設(shè)計團隊需要根據(jù)本次汽車性能要求，詳細(xì)設(shè)計汽車內(nèi)部構(gòu)造，并繪制相應(yīng)的二維平面圖[2]。

（二）完成裝配建模

將汽車各部件設(shè)計的平面圖紙整合到一起，交由工程技術(shù)團隊制作相應(yīng)的三維虛擬零件模型，借助3DMAX軟件在計算機上完成模型構(gòu)建，將零件精度控制在合理范圍內(nèi)。零件模型制作完成后，在軟件中對零件進(jìn)行合成，將其按照實際裝配步驟完成整車裝配過程。對于裝配中出現(xiàn)的零件配合問題，需要適當(dāng)調(diào)整零件精度值。

（三）完成模型的動態(tài)演示

演示過程需要Clut插件協(xié)助完成，因此在保存模型文件時要將其修改成插件能夠打開的格式，插件安裝完成后在相應(yīng)軟件中打開c3d文件，對汽車模型進(jìn)行動態(tài)建模。例如在制作車門開閉動畫時，利用鼠標(biāo)點擊選中車門，設(shè)置車門在Z軸方向上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度為正反60度，將此過程的各步驟建立連接，即完成動畫路徑設(shè)置。按下相應(yīng)的播放鍵，模型就能自動完成車門開閉的動畫演示。為使動畫演示效果更加逼真，可以按照上述設(shè)置步驟，對方向盤、發(fā)動機啟動等過程進(jìn)行動畫路徑設(shè)置，若條件允許，可以設(shè)置汽車的所有動畫路徑，讓模型在計算機中完成形式過程的模擬[3]。

（四）建筑工程建設(shè)中使用虛擬技術(shù)

建筑工程領(lǐng)域中的虛擬技術(shù)應(yīng)用范圍更加廣泛，這也是建筑工程實施特征所決定。建筑工程建設(shè)中，由于涉及到的流程非常復(fù)雜，如果僅僅以傳統(tǒng)的方式去管理和控制，不僅難以保證工程的質(zhì)量效果和流程規(guī)范水平，同時也會增加工程實施成本，不利于建筑經(jīng)濟效益的實現(xiàn)。將虛擬技術(shù)應(yīng)用于建筑工程中，可以根據(jù)工程方案和施工圖紙，在虛擬環(huán)境中構(gòu)建整體的工程實施模型，將工程建設(shè)的每個步驟在虛擬環(huán)境中去演示。

結(jié)語

綜上所述，文章通過對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的相關(guān)介紹，總結(jié)了虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用的重要意義，借助汽車模型設(shè)計案例，詳細(xì)闡述虛擬模型設(shè)計工藝。從中可以看出虛擬技術(shù)在造型設(shè)計過程中的重要作用，目前該項技術(shù)在我國的應(yīng)用范圍很廣，相信在技術(shù)的不斷改進(jìn)下，虛擬技術(shù)將會在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，從而造福人類。虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的廣泛應(yīng)用，為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)提供了新的思路。虛擬技術(shù)有著較大的可視化優(yōu)勢，能夠在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中，呈現(xiàn)出直觀的影響，提高工業(yè)設(shè)計體驗效果。虛擬技術(shù)的應(yīng)用，需要結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計實際情況，通過將虛擬技術(shù)與現(xiàn)實生產(chǎn)相結(jié)合，優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計流程，為工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪婷婷.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J].數(shù)字通信世界，2017（12）：124.

[2]賀靜.現(xiàn)代工業(yè)建筑設(shè)計中的形體造型分析[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上），2018（2）：117.

[3]葛寬.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用[J].時代農(nóng)機，2017（5）：17-18.