基于虚拟现实技术的新产品开发设计

虚拟现实技术在工业领域中的应用

虚拟现实技术（Virtual Reality, VR）一直是技术研究和娱乐领域的热门话题，但它的应用领域却不仅限于此。在工业领域中，虚拟现实技术有着更为广泛的应用，它能为工业领域带来更高效、更安全、更精确的生产和制造流程。

第一方面：产品设计和模拟

工业领域的生产和制造关乎着产品的设计和模拟。而虚拟现实技术能够帮助制造商在产品的设计和模拟过程中更快速地创造出完美的产品。模拟器中投影的三维模型可以极大地改进产品的设计和开发。传感器、监视器和反应器可以帮助机械工程师模拟产品的运作过程，并检查其中可能存在的问题。此举可以帮助制造商在生产过程中节省时间和成本，提高产品的质量和效率。

第二方面：培训和安全管理

在制造业，安全是一个非常重要的问题。基于虚拟现实技术的培训可以帮助员工更好地学习操作技术，并提高工作效率。通过模块化教学，员工可以更快地掌握知识和技能，避免犯错。在训练中，员工可以在虚拟现实环境下面对危险和风险，从而提高他们在现实生活中的工作安全性和准确性。

第三方面：实景演示和营销推广

基于虚拟现实技术的实景演示可以在展示产品和生产过程上提供方便。通过使用虚拟现实技术，制造商可以将生产流程模拟展示给客户，提供可视化数据，帮助客户了解产品的生产过程，并说明它们所使用的最新技术和创新工程。此外，基于虚拟现实技术的产品演示也可以对产品进行实时模型展示，从而吸引更多的客户并提高销售。 综上所述，虚拟现实技术的应用能够提高生产和制造的效率，并加强对技术和市场的了解。在未来，随着虚拟现实技术的日益普及和成熟，它的应用领域也将不断扩大和丰富。

虚拟产品开发中计算机辅助设计与逆向设计

摘 要：通过剖析对虚拟产品开发中的计算机辅助设计与逆向设计的现状及存在的问题，引出逆向设计在虚拟产品开发计算机辅助设计中的工作模式，阐明了逆向设计在虚拟产品开发计算机辅助设计中的作用。

关键词：虚拟产品开发；逆向设计；计算机辅助设计

0 引言

我国正从“中国制造”向“中国设计”转变，这要求当前设计与制造业尽快加强对产品自主研发和创新设计。科学技术迅速发展使得传统意义上的产品设计观念和设计方法在计算机的冲击下不断地调整和变化，计算机辅助设计作为虚拟产品开发中的一个重要部分正随着这一趋势进入到新产品开发设计过程中；逆向设计方法也使研发部门更好地吸收外来技术，避免新产品开发走弯路。如何将其优势互补、合理的运用是笔者关注的问题。

1 虚拟产品开发中的计算机辅助设计

1.1 虚拟产品开发概述

虚拟产品开发（VPD）是在高性能计算机及高速网络的支持下，采用计算机仿真与虚拟现实技术，以群组协同工作方式来提供从产品概念的形成、设计到制造全过程的可视及交互环境。计算机在产品设计与制造业中的应用是一个有机的系统，包括设计、表现、分析、制造和保存信息等部分，即计算机辅助设计和计算机辅助制造。计算机辅助设计是对模拟方案进行分析和完善，运用计算机强大的表现能力，进行多元化的设计展示；计算机辅助制造是将模拟方案运用数字化的手段再次进行分析和完善，最终达到工程化。由于VPD工具的多样性和复杂性，笔者认为完整的VPD环境应包括计算机辅助设计和计算机辅助制造两方面计算机辅助工具及组织管理这些VPD工具的数据平台。

1.2 虚拟产品开发中的计算机辅助设计现状及存在的问题

计算机辅助设计作为虚拟产品开发中的一个重要组成部分，由计算机辅助二维设计和计算机辅助三维设计组成，着重研究形态的构造、形体的生成和算法，主要倾向于对产品形态结构、材料、色彩、装配等设计要素的模拟，通过对模拟方案展示进行分析、设计及完善。

基于Ｗｅｂ３Ｄ技术的机电产品虚拟设计及其应用　富丽艾春雨刘晓宇乔廷婷　（装甲兵技术学院吉林・长春１３００００）　摘要主要介绍了Ｗｅｂ技术和３Ｄ技术相结合的产物一Ｗｅｂ３Ｄ技术的基本概念、特点及实现技术，并以实例的方　式详细阐述了ｗｅｂ３Ｄ技术之一的Ｃｕｌｔ３Ｄ技术。在机电产品虚拟设计中的工作流程，从而可以有效地提高机电产品　的信息传达效果，为新产品开发提供一种崭新的互动设计模式，最终提高企业的竞争力。　关键词Ｗｅｂ３Ｄ技术机电产品Ｃｕｌｔ３Ｄ技术虚拟现实　中图分类号：ＴＰ３９１．７　文献标识码：Ａ　１　Ｗｅｂ３Ｄ技术概述　１．１　Ｗｅｂ３Ｄ技术的基本概念　虚拟现实ＶＲ技术是一种逼真地模拟人在自然环境中的　视觉、听觉、运动等行为的人机界面技术，Ｗｅｂ３Ｄ技术是虚拟　现实技术的一种实现形式。Ｗｅｂ３Ｄ还可以简单地被看成是　Ｗｅｂ技术和３Ｄ技术相结合的产物，实际上也就是本机的３Ｄ　图形技术向互联网的扩展。网络性、三维性和交互性是其显　著的本质特征。它与本机的３Ｄ图形技术的主要差别在于：第　一，实时渲染；第二，具有无限的交互性；第三，优化和压缩，文　件必须经过优化和压缩以保证用户端快速下载。通过应用　Ｗｅｂ３Ｄ技术，用户可以在网上浏览以三维形式表现的物体，　并对其进行交互性操作以体验身临其境的奇妙感受。　１．２　Ｗｅｂ３Ｄ技术的实现手段　Ｗｅｂ３Ｄ的实现技术主要分成三大部分，即建模技术、显示　技术、三维场景中的交互技术。建模技术是虚拟现实技术的　基础。把建立的三维模型描述转换成人们所见到的图像，就　是所谓的显示技术。三维复杂模型的实时建模与动态显示技　术可以分为两类：一是基于几何模型的实时建模与动态显示　：二是基于图像的实时建模与动态显示。　２　Ｃｕｈ３Ｄ技术及其开发流程　Ｃｕｈ３Ｄ是一种全新的Ｗｅｂ３Ｄ技术。它有一纯软件跨平　台的渲染引擎，主要包含Ｃｕｌｔ３Ｄ　Ｅｘｐｏｒｔｅｒｐｌｕｇ—ｉｎ、Ｃｕｈ３Ｄ　Ｄｅ．　ｓｉｇｎｅｒ和Ｃｕｈ３Ｄ　Ｖｉｅｗｅｒ　ｐｌｕｇｉｎ三大部分。开发设计人员可以　使用３Ｄ设计领域广泛使用的３ＤＳＭＡＸ或ＭＡＹＡ来设计产　品３Ｄ模型。使用Ｃｕｈ３Ｄ　Ｅｘｐｏｒｔｅｒｐｌｕｇ－－ｉｎ来转换设计模型，　在Ｃｕｈ３Ｄ　Ｄｅｓｉｇｎｅｒ中为模型加入交互、音效等其它效果，再　无缝隙地嵌入到ＨＴＭＬ页面和其他应用程序中。　３　Ｃｕｌｔ３Ｄ技术在产品虚拟设计中的应用实例　３．１创建汽车Ｃｕｌｔ３Ｄ对象　为方便输出，必须使用一个三维模型制作软件ｆ３ＤＭＡＸ　或ＭＡＹＡ１制作物体的三维模型。制作前必须先下载插件Ｃｕｌｔ　３Ｄ　Ｅｘｐｏｒｔｅｒ　ｆｏｒ　３ＤＭＡＸ或Ｃｕｌｔ　３Ｄ　Ｅｘｐｏｒｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｍ　，Ａ。只有　安装好输出插件，３ＤＭＡＸ或ＭＡＹＡ才可以将３Ｄ模型输出　成Ｃｕｌｔ　３ＤＤｅｓｉｇｎ的Ｃ３Ｄ格式。在制作模型的细节、真实度　上多下点功夫，尽量用最少的面来做模型，以控制好模型的大　小。太多的面不仅会加长网络传送的时间，更是对浏览者机　器的考验。最后输出成Ｃ３Ｄ格式的３Ｄ模型。　３．２对汽车Ｃｕｌｔ３Ｄ对象进行交互设置　Ｃｕｈ３Ｄ对象的交互设计就是在Ｃｕｈ３Ｄ　Ｄｅｓｉｇｎｅｒ的事件　１３８　地图窗口中建立事件、动作和场景的相互关系，使浏览者触发　某个事件或某个事件自动做出相应的动作，并将可视化的过　程和结果实时反馈给浏览者达到交互的目的。　汽车的时间地图，它可以通过鼠标控制实现汽车任意角　度的展示、车门的开关、车轮的转动和汽车尾气排放等。在　Ｃｕｌｔ３Ｄ　Ｄｅｓｉｇｎｅｒ中完成设计后，需将ＣｕｌｔｕｒａｌＤ对象导出为可　发布的ＣＯ格式。在导出过程中还可对文件中的几何图形、　声音等特征进行进一步压缩。　３－３发布汽车Ｃｕｌｔ３Ｄ对象　可发布Ｃｕｌｔ３Ｄ对象的程序有多种，其中基于网络的发布　应用较为广泛，用户可以通过网络或在本地机种用ＩＥ或Ｎｅｔ．　ｓｃａｐｅ浏览器查看。基于网络的发布需要编写想应得网页，在　编写网页时，有两项主要工作：　（１）在网页中编写语句嵌入Ｃｕｌｔ３Ｄ对象。ＩＥ浏览器是通　过ＡｃｔｉｖｅＸ组件来发布ｃｕｌｔ３ｄ对象。ＩＥ使用＜Ｏｂｊｅｃｔ＞的标签　命令来在网页中嵌入ＡｃｔｉｖｅＸ组件。　Ｎｅｔｓｃａｐｅ浏览器不支持ＡｃｔｉｖｅＸ控件，需要另外设置外挂　程序的语法。Ｎｅｔｓｃａｐｅ浏览器使用＜ｅｍｂｅｄ＞的标签来嵌入外　挂组件。另外，必须安装Ｃｕｈ３Ｄ　Ｖｉｅｗｅｒ插件，才能在浏览器　网页时播放Ｃｕｌｔ３Ｄ对象。对于ＩＥ浏览器需要在＜ＯＮｅｃ￣这个　标签内插入ｃｏｄｅｂａｓｅ指定其下载网址；Ｎｅｔｓｃａｐｅ浏览器需要　在＜ｅｍｂｅｄ＞标签内插入ｔｙｐｅ＝“ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ／ｘ－・Ｃｕｈ３Ｄ—ｏ　ｅｃｔ”　语法说明外挂程序对象，ｐｌｕｇｉｎｓｅａｐｅ指定其下载网址。　（２）需要时，在网页中编写语句触发Ｃｕｌｔ３Ｄ对象的自定义　事件。Ｃｕｌｔ３Ｄ支持和网页相互交互。通过在网页中嵌入Ｊａｖａ　语句，可以使浏览者在网页中点击按钮或进行选择时，触发　Ｃｕｌｔ３Ｄ对象的自定义事件实现同步展示，并同时把用户的选　择保存在数据库中供网上调查、销售等电子商务模块使用。　４结束语　虚拟现实技术作为一支崭新的综合性信息领域中的奇葩　，体现出较高的人性化科技特色与风格。而将虚拟仿真技术同　机电产品设计产业相结合，为设计师与企业厂商们提供了非常　好的技术支持与解决方案。更为产品的推广营销创造了巨大　的商业价值。无论是与传统影视媒体、多媒体软件，还是与传　统虚拟现实技术比较，Ｗｅｂ３Ｄ技术都表现出了在机电产品设计　中的独特优势和潜力。随着网络技术的高速发展必将有更新　的ｗｅｂ３Ｄ技术出现，服务于设计、服务于大众、服务于未来。　一

第２４卷第４期　２０１１年７月　机电产品开簋与刨崭　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｐｒｏｄｕｃ￣　Ｖｏ１．２４，Ｎｏ．４　Ｊｕｌｙ．，２０１　１　

文章编号：１００２—６６７３（２０１　１）０４—０８９—０３　

虚拟三维交互技术的工业设计应用　

张烁男　．牛彦　

（１．沈阳建筑大学设计艺术学院，辽宁沈阳１１０１６８；２．沈阳建筑大学理学院，辽宁沈阳１１０１６８）　

摘　要：虚拟三维交互技术广泛应用工业设计的多个过程，是现代工业设计一种不可或缺的重要设计方法，　也是目前最流行的产品开发理念。本文介绍了虚拟三维交互工业设计的内容及技术支持；交互性、　

网络化、高效率、绿色设计的应用特点；在产品设计制造、展示体验、推广销售过程中的应用等形　

式和优势。这种技术的应用既能够有效降低产品开发成本，又方便用户体验了解产品，是现代工　

业设计的必然趋势。　

关键词：虚拟现实；三维交互；工业设计；产品开发；网络　

中图分类号：ＴＰ３９１　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００２—６６７３．２０１１．０４．０３８　

Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ　３Ｄ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　

ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｕｏ—Ｎａｎ　．Ｎ／Ｕ　ｙ∞。　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＤｅｓｉｇｎ＆Ａｒｔ，ＳｈｅｎｙａｎｇＪｉａｎｚｈｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１１０１６８，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｈｅｎｙａｎｇＪｉａｎｚｈｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１１０１６８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖｉｒｔｕａｌ　ｒｅａｌｉｔｙ　３Ｄ　ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｍａｎｙ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ａｎ　ｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｍｏｄｅｍ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｄｅｓｉｇｎ．Ａｎｄ　ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｆａｓｈｉｏｎａｂｌｅ　ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ　ｔｏ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｔｉｍｅ．Ａｓ　ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｄｅｓｉｇｎ，ｉｔ　Ｃａｎ　ｄｅｐｒｅｓｓ　ｔｈｅ　ｃｏｓｔ　ｍｏｒｅ　ｅｖｉｄｅｎｔｌｙ　ａｎｄ　ｇｉｖｅ　ｍｏｒｅ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｓ　ｔｏ　ｃｏｎｓｕｍｅｒｓ，ｗｈｏ