混合现实技术在工业设计中的应用研究

工业设计技术是现阶段的企业价值增值和产品创新的重要方式，在传统技术支撑手段的限制下，以往工业设计的设计模式局限了设计师的思维空间，而反复的叠代修改也不利于产品的创新化。增强现实技术和虚拟现实技术可有效的运用于产品设计中，设计师在交互的环境下可进行宏观和自然的设计，并全面表达出现有的设计思想。本文从工业设计工程入手，向读者阐述工业设计中混合现实技术的运用，重点阐述增强现实技术下的虚拟装配、数字样机及三维空间设计，并在此基础上比较了现有设计方式与本文设计方式的特点。

随着科学技术的进步，虚拟现实技术在也不断发展，近年来各个领域均对虚拟现实技术予以高度关注，使虚拟现实技术成为各领域研究的热点。虚拟是一项涉及自动控制、控制工程、计算机图形学、硬件设计、模式识别、人工智能、多媒体技术、软件工程、传感技术、可视化技术、计算机视觉和计算机动画技术等多方面内容的计算机综合技术，故在计算机技术的不断发展下，虚拟技术的应用领域也在不断的扩展和普及。人际交互在虚拟现实技术的发展下得到了显著改善，操作者可选择需要虚拟工程空间中相关设计软件对模型进行设计，且可通过测试软件测试、组装和检测模拟模型。产品设计可通过虚拟现实技术实现设计模型的展示和方案的改进。

虚拟现实技术

虚拟现实是以可计算信息为基础的一种沉浸式交互环境，此现代高科技的核心为计算机技术，进而形成以味觉、触觉、视觉、嗅觉和听觉为主导的感官世界和虚拟环境，用户可通过各项传感设备实现与虚拟环境的交互，进而产生相互影响和身临其境的作用。虚拟现实技术具有构想性、交互性和沉浸性的基本特征，是综合人工智能技术、计算机图形学、计算机网络技术、多媒体技术和仿真技术的一种计算机高级人机界面，通过多传感技术和并行处理技术，向用户提供良好的触觉、听觉和视觉等感官功能，用户可沉浸于该虚拟境界，通过手势和语言等方式与其建立起实时交互，为用户创建起适应用户需求的多维信息空间。

混和现实技术

混合现实技术是基于虚拟现实技术发展起来的一种增强现实技术，通过可视化技术和计算机图形技术实现现实环境中没有的虚拟对象，在传感技术的帮助下在真实环境中准确“放置”虚拟对象，使虚拟对象和真实环境同时叠加至一个空间。用户可通过头盔显示器等显示设备观察现实环境与虚拟对象融合的新环境，从而产生一个全新的感官世界。混合现实技术为用户提供了不同于日常生活的感知信息，人们在接触真实世界的同时，也可接触到虚拟的信息内容，通过叠加和补充两种信息，使用户获得良好的使用体验。混合现实技术的核心是通过附加信息增强用户对现实环境的感知和观察，而非将现实世界转换为虚拟世界。

混合现实技术在工业设计中的应用

混合现实技术是基于虚拟现实而发展和普及的，故和虚拟现实系统的硬件结构有一定的一致性和继承性。计算机课可通过混合现实系统将虚拟的图像、文字和物体生成相关信息，并将这些信息叠加在用户可视范围内，使用户可感官真实物体上的虚拟信息。这些与现实相关的虚拟辅助信息可有效增加用户的使用体验，而注册和显示是混合现实中的关键技术，该系统中不可或缺的外部设备为方位跟踪器和头盔显示器。

1.产品的外形设计

混合现实技术可被运用于产品外形设计，可根据对产品的研发要求，多次评测和修改产品的外形，此类修改方式对产品方案修改效率的提高具有积极意义，在很大程度上减少了产品研发风险，有利于建模数据的构建，而冲压模具的基础设计和仿真加工等环节也可直接运用系统生成的建模数据。

2.产品的布局设计

混合现实技术也可用于研发布局较为繁杂的产品，可对产品布局进行相应的整合和设计。该技术的应用可有效显示出产品布局，使设计者直观全面的观察产品设计，避免不合理的设计问题出现，最大化的提升产品结构和布局的设计，使产品布局具有较高的准确性。

3.产品的运动和动力学仿真

运动物件类产品设计需注重工作时产品的运动协调关系，针对产品运动时可能出现的问题进行重点核实，例如动力学性能、产品强度和运动干涉检查。现阶段的企业生产线均由各个环节组合而成，各个环节间的配合度和协调度在很大程度上决定了产品的生产质量。混合现实技术可在产品生产环节的基础上设计出仿真技术，该仿真技术可有效设计和配置生产工作流程，具有直观性的特点。

4.产品的广告与漫游

3D技术和混合现实技术是广告设计中的主力军，两者的合理组合可有效实现逼真的广告效果。混合现实技术和三维动画技术可将产品外形直观的置入广告中，且将产品内部结构通过模型向受众展现出来。此外，这两项技术的运用还可详细介绍该产品的生产过程，例如产品的维修、装配、工作和使用等过程，在网络技术发达的21世纪，产品广告和产品推广活动的核心就是直观、生动，在传播方位方面较为广泛。现阶段的网络漫游技术是扩宽广告范围的关键，对产品广告的详细程度和推广范围具有积极影响，例如工厂、城市、车间、设计图纸和机器结构，使用户可快速准确的获取广告信息。

结语

随着科学技术的发展，混合现实技术已经被日渐运用在社会的各个领域，而混合现实技术的发展和普及对产品设计产生了较为深远的影响，直接导致产品设计和生成手段的改变。混合现实技术促进了产品设计思维的活跃，虽然混合现实技术被运用于各领域的时间较短，在一定程度上存在缺陷，但其自身所具有的优势确定了其成为人机接口的重要方式。产品通过运用混合现实技术，实现产品生产过程的数字化，而虚拟产品的设计不论从信息存储还是功能上均与现实计算机模型接近，高度相似的虚拟产品促进了虚拟现实技术的发展，也使其成为产品设计中的主要方式。

（作者单位：山西大学）