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虚拟现实技术工业设计论文1现有典型的工业设计流程真正意义上的产品数字化样机是将CAID、CAD、CAM三者联系在一起。由于CAD/CAM作为产品设计和制造的核心模块其数字化样机研究已经比较成熟。而作为产品设计的前期阶段CAID环节还存在着大量的CAID和CAD工作流程混淆、流程中断等现实问题需要思考、解决。现有典型的工业设计流程一般开始于创意通常先用手绘草图来表达设计概念再通过三维造型渲染输出静态的效果图来进行设计方案评估。在二维图纸很难充分交流设计思想的情况下实物模型仍然是将设计思想物化的唯一途径。因此在概念设计完成后可以用油泥或合成材料制作小比例的物理模型用于对概念设计的评估。在完成对小比例的物理模型的评估和修改后用三维扫描仪对油泥模型进行扫描并利用逆向工程软件进行数据处理最后完成三维数据。随着产品设计过程的深入为了从外观、功能、结构等各方面最终确认是否符合设计效果需要建立多种相应的物理样机有时还需要制作全尺寸的样车模型用于评估和验证。当通过评估和验证后发现设计缺陷时则又需要返回前一阶段对设计数据进行修改并再次通过物理样机进行验证。在实际工作中这样一个过程可能会反复进行直至最终设计结束。2VR技术对产品工业设计的影响典型的工业设计过程通常都是基于物理样机在设计和试制过程中难以避免地会陷入反复试错的设计循环之中这就将直接导致人力、物力的浪费和开发周期的延长。如果利用虚拟现实技术则可以减少设计过程中物理模型的数量通过应用虚拟现实技术使产品设计的各个阶段实现可视化可以对产品的造型、材料、人机工程、装配、检修过程、模拟仿真、加工工艺性能等进行预测及交互式的评价和优化。由于它灵活的特性则可对其进行实时修改和评估使设计师、工程师、市场营销人员、业主或其他参与者之间的交流更顺畅从而简化设计流程提高设计效率给产品设计带来全新的理念和方式。2.1工业设计方案展示与评估在传统的工业设计中设计师主要用平面的手绘图或者不同角度的三维效果图来表达设计思想、展示设计成果。而基于虚拟现实技术的工业设计则打破了传统的设计模式在沉浸式的虚拟现实环境下交互展示设计方案更关注用户的体验感而非产品本身。在进行设计评估时在虚拟环境中利用专业设备（3D眼镜、头盔显示器、交互式手柄、数据手套等）进行交互从而获得逼真的体验感。全尺寸的车辆外观、内装及司机室的三维立体影像能实时地显示甚至还可以邀请专家和业主一起参与到设计中来通过手持控制终端激发预设的参数命令对车辆的造型、色彩、装饰风格等进行直观的选择与搭配亲自体验产品的最终效果并对模型提出修改意见实时观察设计和修改过程。2.2人机工程分析产品的舒适性、可操作性是评价设计的重要指标。以往对于产品的人机工程分析往往是参照相关标准来进行再结合物理样机进行评估。而在虚拟人机工程系统中通过产品的三维数据和内置的人体模型数据集成可以实时进行司乘人员的可视性、可达性、空间适应性、特定姿态的舒适性分析等。同时也可针对人体动作疲劳度的分析来校核并优化设计方案及时发现设计方案中人机工效方面的不足避免了设计方案在人机工效方面的"硬伤"。降低返工所带来的时间上和成本上增加的风险缩短设计周期使交付评审的设计方案更为准确更具说服力并给予设计方案理论以及数据方面的支撑各种评估参数也可以输出成分析报告并可以根据模型的修改实时更新。2.3虚拟装配在虚拟装配系统中工作人员可以在虚拟环境下通过专用设备（立体显示系统、头盔显示器、跟踪定位器、三维鼠标、数据服、反馈数据手套）直观地实现人与虚拟产品的交互操作对设计的机构进行装配检验实现产品的虚拟装配和调试并检查可能存在的干涉问题和其他不合理问题。2.4虚拟试验及制造车辆交付使用之前都要进行试验传统的产品开发模式下产品的各种性能实验是通过样机和物理模型来实现的。随着VR技术在轨道交通行业的应用物理试验模型已逐步被数字模型代替基于数字模型不仅可以对车辆的造型、结构关系等进行验证和评价还可以在虚拟场景中结合分析软件对数字样机进行分析计算并实时将验证结果展现出来。设计人员即可及时进行调整而不必等到列车在行驶试验进程中出现问题时再进行设计修改。虚拟现实技术还能模拟产品的制造过程即产品虚拟制造。就是利用计算机仿真技术、信息处理技术对产品制造活动进行仿真它不消耗现实资源和能量过程是虚拟过程生产的产品也是虚拟产品。虚拟制造过程包括材料热加工工艺模拟、加工过程仿真、板材成型模拟、模具制造仿真等。它是应用软件或虚拟数控技术对加工工艺及模具成型过程进行仿真按照设计精度等的要求通过模拟加工选择最佳的刀具路径和加工参数。通过产品的虚拟制造对产品性能和可制造性进行预测和评价可以在生产之前发现潜在的工艺问