工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中虛擬技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，為社會(huì)各個(gè)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(shì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，對(duì)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(huì)技術(shù)進(jìn)步。文章通過對(duì)虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用途徑進(jìn)行研究，旨在能夠?yàn)樘摂M技術(shù)價(jià)值的發(fā)揮提供有效的思路，促進(jìn)虛擬技術(shù)在現(xiàn)實(shí)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(jì)；生產(chǎn)

虛擬技術(shù)又稱之為VR技術(shù)，是基于信息技術(shù)基礎(chǔ)上出現(xiàn)的新型可視化技術(shù)。虛擬技術(shù)的產(chǎn)生為社會(huì)上很多領(lǐng)域的發(fā)展都提供了重要的技術(shù)支持，尤其是在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，發(fā)揮虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用，可以利用虛擬技術(shù)設(shè)備來對(duì)各種工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整合，以便能夠?qū)⒐I(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想通過可視化方式呈現(xiàn)給人們。虛擬技術(shù)也可以與現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的各種設(shè)備進(jìn)行兼容，將虛擬與現(xiàn)實(shí)進(jìn)行全面關(guān)聯(lián)，從而給人們控制和操作虛擬環(huán)境的可能性。

1虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用

1.1虛擬技術(shù)具有模型結(jié)構(gòu)簡單優(yōu)勢(shì)

虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)方式，需要通過復(fù)雜的設(shè)計(jì)流程才能夠完成設(shè)計(jì)任務(wù)，這是由于對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)而言，需要將設(shè)計(jì)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(jì)與生產(chǎn)時(shí)，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(jì)存在差異[1]。而在虛擬技術(shù)方式下，工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(jì)需求，極大地提高了工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

1.2虛擬技術(shù)具有提高精準(zhǔn)度的優(yōu)勢(shì)

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(jì)算來提高工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精確度。傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，對(duì)于產(chǎn)品模型結(jié)構(gòu)等特征，只能依靠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)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(jì)模型，每一個(gè)細(xì)節(jié)都經(jīng)過的嚴(yán)格的計(jì)算和復(fù)合，形成的工業(yè)產(chǎn)品模型可以達(dá)到真實(shí)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(jì)要求，進(jìn)行一體化的實(shí)踐。如對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)過程實(shí)驗(yàn)，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(shí)的情境[2]。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(jì)中，必須經(jīng)過一些列的模型設(shè)計(jì)、生產(chǎn)后，才能夠掌握設(shè)計(jì)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(jì)在指導(dǎo)生產(chǎn)時(shí)，會(huì)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(huì)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(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都是經(jīng)過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了高精度確認(rèn)，并將這種精確計(jì)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(jì)數(shù)據(jù)是完全一致的，不存在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的偏差。

1.3虛擬技術(shù)具有工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控優(yōu)勢(shì)

虛擬技術(shù)依托于先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)控目標(biāo)。工業(yè)產(chǎn)生生產(chǎn)作業(yè)的要求較高，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)都將導(dǎo)致整個(gè)的工業(yè)生產(chǎn)受到影響。將虛擬技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線上，可以依據(jù)實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)線情況，構(gòu)建出與真實(shí)情況相一致的虛擬生產(chǎn)作業(yè)流程演示條件[3]。工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)人員，可以通過虛擬環(huán)境的觀測(cè)來判斷實(shí)際生產(chǎn)流程的情況，全面準(zhǔn)確地掌握工業(yè)產(chǎn)品特性與生產(chǎn)狀態(tài)，可以根據(jù)虛擬監(jiān)控來判斷容易出現(xiàn)問題的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進(jìn)而提早采用有效的防控措施，保證工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的順利開展。傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，監(jiān)控工作需要依賴于人工完成。監(jiān)控人員需要實(shí)時(shí)緊盯生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并對(duì)照工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案和圖紙等來判斷生產(chǎn)過程是否達(dá)到相應(yīng)的要求。這個(gè)過程不僅極大的增加了人工成本，并且由于人為監(jiān)控所把握的尺度難以做到統(tǒng)一，使得不同生產(chǎn)線下的工業(yè)產(chǎn)品往往存在一定的質(zhì)量差別。運(yùn)用虛擬技術(shù)開展工業(yè)產(chǎn)品監(jiān)控，所有的產(chǎn)品環(huán)節(jié)都在虛擬系統(tǒng)的架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)。虛擬系統(tǒng)就是一個(gè)全面覆蓋的監(jiān)督機(jī)制，對(duì)于每個(gè)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)線都能夠同時(shí)、同標(biāo)準(zhǔn)地開展監(jiān)控。保證了工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的一致性。

1.4虛擬技術(shù)具有便捷信息獲取優(yōu)勢(shì)

隨著人們對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的需求增加，對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的相關(guān)信息也有著更加強(qiáng)烈的獲取意愿。工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)者需要以吸引社會(huì)需求群體為宗旨，通過有效的工業(yè)產(chǎn)品引領(lǐng)，將其轉(zhuǎn)化為有效的消費(fèi)群體。通過虛擬技術(shù)，可以將工業(yè)產(chǎn)品信息全面地展示給消費(fèi)者，為消費(fèi)者觀察和體驗(yàn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)流程提供重要的支持。這種信息傳遞方式，能夠大大降低傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品宣傳成本，同時(shí)提高消費(fèi)者的體驗(yàn)感受效果。虛擬技術(shù)模式下的信息獲取，是對(duì)工業(yè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)全過程信息的一種整合，可以依據(jù)消費(fèi)者所關(guān)注的重點(diǎn)方面予以詳細(xì)解析，同時(shí)也能夠提供有針對(duì)性的信息服務(wù)，更好地滿足了工業(yè)消費(fèi)者的需求。

2虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1灌裝工業(yè)生產(chǎn)中使用虛擬技術(shù)

灌裝工業(yè)生產(chǎn)屬于傳統(tǒng)的工業(yè)制造領(lǐng)域，將虛擬技術(shù)應(yīng)用其中，能夠全面提升設(shè)計(jì)能力。在灌裝工業(yè)設(shè)計(jì)框架的建立中，利用虛擬技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)仿真管理、工藝布局、任務(wù)管理、分析引擎等功能。在虛擬環(huán)境中構(gòu)建起對(duì)應(yīng)的模塊，可以使整個(gè)灌裝工業(yè)生產(chǎn)流程處于一個(gè)統(tǒng)一的管理框架下。尤其是在虛擬技術(shù)支撐下，實(shí)現(xiàn)了虛擬管理的目的。虛擬環(huán)境中的管理，是以虛擬接口為媒介，通過計(jì)算機(jī)程序指令的傳輸，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行保障，提高工業(yè)生產(chǎn)線的穩(wěn)定性。工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)布局的設(shè)計(jì)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以通過全面準(zhǔn)確地收集產(chǎn)品信息，通過對(duì)這些信息的綜合分析和利用，形成有針對(duì)性的布局處理，將虛擬環(huán)境與真實(shí)環(huán)境有效銜接，并在虛擬與真實(shí)的環(huán)境交互當(dāng)中，去觀察和控制灌裝工業(yè)生產(chǎn)流程[4]。灌裝工業(yè)生產(chǎn)依托于虛擬技術(shù)，可以更好地提供可視化條件，將虛擬技術(shù)融入到生產(chǎn)過程，將生產(chǎn)流程在虛擬框架下進(jìn)行分析和反饋，為灌裝工業(yè)生產(chǎn)提供有力的支持。

2.2航空工業(yè)生產(chǎn)中使用虛擬技術(shù)

航空工業(yè)是重要的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，在航空工業(yè)中利用虛擬技術(shù)，可以推進(jìn)航空工業(yè)領(lǐng)域的智能化發(fā)展。虛擬技術(shù)可以為航天工業(yè)制造提供一個(gè)多空間條件，將航空工業(yè)的設(shè)計(jì)、工藝、模型建立、裝配生產(chǎn)等不同工業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行多空間結(jié)合。利用虛擬技術(shù)將復(fù)雜的航空工業(yè)制造過程，呈現(xiàn)于一個(gè)虛擬環(huán)境中，可以使航空技術(shù)人員更加直觀地掌握航空制造環(huán)節(jié)。如航空工業(yè)領(lǐng)域的制造工藝，需要經(jīng)過嚴(yán)格的審核程序。在審核的過程當(dāng)中，就可以結(jié)合虛擬技術(shù)與現(xiàn)實(shí)制造的交互，將航空設(shè)計(jì)圖紙上的各種數(shù)據(jù)，與航空工業(yè)生產(chǎn)模型進(jìn)行全面比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)航空裝配生產(chǎn)線進(jìn)行有效指導(dǎo)，保證了航空工業(yè)制造的質(zhì)量。

2.3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(shí)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(shí)也會(huì)增加工程實(shí)施成本，不利于建筑經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)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(shí)施模型，將工程建設(shè)的每個(gè)步驟在虛擬環(huán)境中去演示。虛擬技術(shù)的建模優(yōu)勢(shì)非常顯著，可以通過全方位的立體建模方式，完全呈現(xiàn)出建筑工程的整體效果，也可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)交互方式，為建筑施工管理人員提供重要的監(jiān)管依據(jù)。在建筑工程建設(shè)中使用虛擬技術(shù)，還可以為消費(fèi)者提供一個(gè)真實(shí)的體驗(yàn)環(huán)境[5]。在虛擬空間當(dāng)中呈現(xiàn)建筑完成后的真實(shí)效果，消費(fèi)者可以在虛擬系統(tǒng)和輔助工具的幫助下，置身于建筑環(huán)境當(dāng)中，漫游于虛擬化的建筑場景當(dāng)中，從而能夠更加直觀地感受到建筑的各方面情況，能夠?yàn)橄M(fèi)者的消費(fèi)決策提供重要依據(jù)。建筑工程的監(jiān)督檢驗(yàn)單位，也可以在這樣的體驗(yàn)中去檢查建筑施工是否存在問題，這也實(shí)現(xiàn)了建筑管理和監(jiān)督能力的提高。

3結(jié)束語

虛擬技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用，為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shì)，能夠在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，呈現(xiàn)出直觀的影響，提高工業(yè)設(shè)計(jì)體驗(yàn)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(jì)實(shí)際情況，通過將虛擬技術(shù)與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)相結(jié)合，優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，為工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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作者：南凱碩 付龍飛 齊政軒 朱佳新 楊沖沖 單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)