VR虛擬現實技術在工業設計中的應用研究

蔣逸凡

(福建工程學院，福建福州，350000)

0 引言

VR 虛擬現實技術是通過計算機技術、信息技術、系統平臺，實現對數據信息在平臺終端的映射，構筑出一個具有沉浸性、虛擬性、網絡性的環境。人們在體驗虛擬現實技術時，其本身所呈現出的屬性是立足于各類輸出設備之上，通過對數據信息進行模型成像，令人們體會到相對應的場景。當此類技術應用到工業設計行業中，則可通過虛擬化平臺的模擬，分析出當前操控視域下，各類工業設計中的參數信息在具體操作環節中，應當具備的一系列加工條件，進而為設計人員提供輔助類信息，加大工業設計的完善力度。本文則是針對虛擬現實技術在工業設計中的應用進行探討，僅供參考。

1 虛擬現實技術的分類

虛擬現實技術通過搭載智能設備、各類現代化技術，實現對數據信息在當前顯示框架內的有效整合，為人們構建一個基于虛擬與現實相互轉換的仿真環境，即為虛擬環境中，是針對現實場景中的各類參數進行同比例映射，令人們在虛擬環境中，做到現實世界中完成難度較大的一系列工作。從虛擬現實技術的創設初衷來看，其是以用戶為中心，以信息環境為擴散點，結合理念與意識，為人們創建一個虛擬仿真的數字化場景。虛擬現實技術按照類別可劃分為下列幾種。

基于分布屬性的技術體系。虛擬現實技術需要搭載相應的設備載體、技術驅動載體，才可實現基于體感、虛擬感于一體的操作。分布屬性則類似于一個總控集成功能，可針對虛擬現實環境下的各個用戶，設定一個相對應的交互場所，結合網絡實時性、共享性的特點，提高整體操控的精準性。

基于增強現實性的技術體系。虛擬現實技術是采用數據映射的模式，依據數據參數構筑出一個高精度的虛擬仿真空間，其可有效提高用戶的感知力。此類增強現實的屬性作用于終端顯示界面，則可更為精準的查證出當前操控視域下的各類虛擬環境，為操控人員提供空間定位服務。

基于沉浸性的技術體系。人們在體驗虛擬現實技術時，需要穿戴具有感應功能的頭盔、手套、眼睛以及各類手控設備等。在具體體驗過程中，各類設備通過無線、有線裝置，實現基于主操控系統的關聯設定，這樣用戶在操作過程中，可針對視覺、觸覺等，實現對虛擬場景的全過程確認。此外，通過定位功能的實現，可令用戶當前操作在虛擬空間中呈現出的位置進行定位，這樣便可將此類數據全過程顯示到基于數據模型的虛擬空間中，令用戶的各項操作行為，對整個操控環境產生一定的影響。

基于桌面虛擬的技術體系。虛擬現實技術可以將各類數據信息進行可視化的一種呈現，其也可通過搭載電腦設備實現相對應的操作，即為電腦設備可通過操作，實現對各類數據信息的有效確認，且電腦終端可通過對數據參數的修改，完成對虛擬空間的優化與對接。但是在此過程中，電腦設備缺乏動態特征，將令數據信息在空間操作中產生相對獨立的屬性，缺乏體驗感。

2 工業設計中應用虛擬現實技術的優勢

工業設計具有一定的創造性與服務性，其是針對用戶或市場的訴求，實現對相關事物的科學規劃。傳統工業設計中，大多是以二維平面設計為主，通過多次數據演算與比對，分析出當前設計方案是否能夠滿足實際加工與具體應用訴求。但是從實際設計效果來看，二維平面設計缺乏相應的立體感與空間感，這就使得成型產品在實際運用過程中，無法發揮出應用的價值效用。在虛擬現實技術的應用下，以計算機平臺實現對工業設計的立體化成像，則可通過三維立體、四維動態的數字模型建設，全方位的掌握出當前工業產品的各類屬性，令設計者更為精準的分析出產品應用性能。從具體實現模式來看，虛擬現實技術在工業設計中呈現出的優勢如下。

首先，搭載虛擬現實技術運行的計算機設備，其可通過數據信息的全過程映射，將數據信息進行可視化呈現，此過程中設計交互界面，則是以三維圖像進行數據信息傳輸的，且在網絡平臺的數據共享下，可進一步強化數據信息的可操控性。

其次，搭載虛擬現實技術的設計體系可脫離傳統實體模型。在終端操控系統的支撐下，虛擬現實技術的實現，則可在終端操控平臺，對各類數據信息進行立體化轉變，且工業設計中，各類參數信息可同步顯示到設備中，并可實時顯示出相對應的各類功能，這對于設計人員來講，則可進一步查證出自身在設計中存在的一系列問題，并及時解決，在一定程度上，降低前期設計成本。

再次，虛擬現實技術搭載的計算機平臺，可真正突破設計時間、空間的局限，通過云端存儲實現對數據信息的實時調取，且通過數據信息的空間模擬，極大縮減設計周期，降低設計人員的投入量。此類搭載模式，可拓展虛擬現實技術的應用面，實現技術與現實操作之間的整合，進而真實反映出相對應的操控模式，并通過信息反饋提高檢測精度。

最后，虛擬現實技術可針對部分高危險性、高消耗性的產品體系，設計出一個相對獨立的環境，例如，城市規劃、道路布局、園林建造、工業設計等，設計者無需步入現場，便可通過空間參數的正確規劃，實時映射出待設計區域的各類參數，并通過數字模型，全面將此類信息成像到主系統中。這對于整個設計工作而言，則是通過數據信息在空間模型上的有效替代，簡化設計人員對整個設計環境的理解度，提高實際設計精度。

3 VR 虛擬現實技術在工業設計中的應用

3.1 需求分析

基于虛擬現實技術實現的需求分析，可搭載網絡平臺分析出用戶及市場對于工業設計的各類需求。例如，將網站構筑出虛擬化場景，通過多種方案的擬定，令用戶在選定過程中，可以通過虛擬多變場景，激發出自身對各類設計場景的興趣，且通過虛擬場景的互動，可提高用戶的參與度，更為深度的分析出產品在適中的應用力度及空間。與此同時，虛擬現實技術搭載的網絡平臺，能夠將各類數據信息進行全景映射，將產品的各類參數與使用范疇，同步映射到虛擬環境中，令用戶在查證過程中，可實現自身訴求與產品功能認證的精準對接。此外，計算機網絡平臺還可直接為設計者與用戶構筑一個交流渠道，通過網絡平臺可實時分析出當前操控視域下，各類數據在模擬過程中，應當遵循的原則，令用戶了解到產品的工業設計理念，而對于設計人員來講，則可通過交流，了解到用戶對產品的需求。在不同用戶群體的需求分析下，可以正確歸納設計方向，為后續設計工作的開展提供數據支撐，保證工業產品滿足社會市場訴求。

3.2 概念設計

在工業設計的概念層面，通過虛擬現實技術，可進一步深化概念設計的創新理念，通過虛擬場景的建設，可拓展設計人員的想象空間，并且可將其通過虛擬環境進行仿真實體的展示。當概念設計通過虛擬場景進行呈現時，則可將產品形態進行“實體化”，輔助設計人員捕捉到產品形體及各類功能特征。在工業設計體系中，概念設計的實現可保障工業產品多功能拓展的基本，因為概念設計本身屬于虛擬化的一種，其是設計人員通過對產品性能、市場需求的分析，模擬創造出的一種可能在市場中大力推廣與使用的產品，進而為后續實體產品的設計與加工提供數據支撐。虛擬現實技術在實際應用過程中，可以通過虛擬場景將用戶的各類設計理念與產品呈現出的各類工況狀態相關聯，設計人員在實際操作過程中，則可通過計算機設備調整相應的數據參數，并在虛擬環境中，對改變參數后的產品信息進行逐一羅列，深度解析出產品的各類性能。如果虛擬環境中概念設計產品與設計人員的預期不符時，則可利用計算機設備或者是虛擬設備進行相對應的修整，直至產品達到預期設定需求。此外，在虛擬環境的建設下，設計人員可優先體驗工業產品，設計人員站在用戶的角度來看待產品功能及屬性，恰恰滿足產品使用者的應用訴求，進而充分解析出概念產品設計及使用中存在的不足之處，并進行細節調整，提高產品設計質量，增強市場占有度。

3.3 細節規劃設計

細節規劃設計，是針對工業產品各類屬性及功能完善的一項重要工序，例如，工業產品的制造工藝、裝配工藝等，通過虛擬現實技術的應用，則可將各類復雜結構進行簡化處理與分析，并可通過虛擬場景四維動態展示出各類裝配細節，有效規避設計與加工過程中產生的碰撞問題。依托于虛擬現實技術實現的設計與裝配，可針對各類數據參數進行仿真處理與決策分析，此過程無需進過實體操作，依托于虛擬處理，則可依據不同操控工序實現精度確認，這樣便可進一步實現產品各類參數信息的精度化確認，此類工序可降低實際設計成本，并可分析出工業產品在裝配過程中產生的問題。此類虛擬現實場景支撐下的模擬實驗，可有效降低產品設計缺陷問題，同時也可通過數據校驗，對設計參數進行實時調整，提高實際操控性能。

3.4 虛擬制造與評測

虛擬現實技術所搭載的虛擬環境，可有效降低前期產品加工調試所消耗的時間。例如，搭載虛擬現實平臺，對設計好的產品，將各類參數信息映射到虛擬環境中，對于設計人員而言，則可通過相對應的數據模擬工序，深度分析出不同加工視域下，產品生產及制造所具備的各類屬性。虛擬環境的支撐下，各類操控模式也不再受到時間與空間的局限，可搭載網絡平臺實現全天候的運作，令設計人員及時了解到產品在加工過程中呈現出的各類問題，這樣通過相關問題的探查，可逐漸比對出產品設計及制造過程中存在的各類問題，然后經過多方調試，設計出最終成型的方案，進而有效降低因為操作工序轉變所帶來的一系列操控誤差。從資源消耗來看，虛擬環境是通過軟件設備與硬件設備的融合，便可實現數據信息的多維確認，此過程消耗的資源相對較少，且不會對產品實際生產造成任何消耗影響，進而提高實際制造質量。

此外，虛擬現實技術還可為設計方案提供評測功能，即為產品在虛擬環境中加工時，可通過內部傳感器實現對虛擬加工中產品參數的逐一比對，例如，尺寸參數、匹配系數等，并結合材料屬性，在模擬工作環境中，預測出產品的實際使用壽命，這對于整個產品應用而言，則可強化產品屬性與用戶訴求之間的對接度，解析出當前成本支出下，其能產生的最大經濟效益。