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基于VR技术的产品设计虚拟评价系统研究

朱海波  
【摘要】:在智能制造和工业4.0的大背景下,人们对产品设计提出了更高的要求,产品设计本身就是一个复杂的、不完全确定的、具有创造力的设计推理过程,在进行产品设计的过程中总是伴随着大量评价和决策~([1])。设计评价作为产品设计全生命周期中的重要控制节点,为了达到高效率和高质量的提出产品意见或者选出最优的设计方案,是设计师向决策人员展示设计作品最主要的方式。随着以单一模式产品设计为主的设计方式逐渐转变为跨领域、跨学科的复杂产品设计,设计评价的结果逐渐转变为多领域、多学科复杂知识、信息的有机集成。当前,常见的设计评价模式以实体样机为载体,配以文字说明和图片展示,这种评价方式存在着展示内容有限、实体模型制作周期长等问题,且二维图文信息的传递模式不能完全满足三维模型的功能演示和人机工程学验证等所有产品信息展示需求,在设计评价过程中这些问题不仅影响了决策者的体验与评价效果,而且会使产品的整体开发周期变长~([2])。因此,如何全面的、系统的、快速的呈现所设计产品的参数信息,提高产品开发过程中的质量与效率是设计评价决策过程中的难点。随着科技的发展和社会的需求,计算机辅助产品设计技术已经较为成熟和被人们所接受,虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术为产品设计评价提供了全新的操作方式。虚拟现实作为一种新型计算机交互技术,以逼真可视的效果、自然丰富的感知、生动形象的功能,被广泛的应用于各种虚拟场景的再现~([3])。本文在相关研究成果的基础上,针对当前设计评价出现的问题,结合用户体验、人机交互和虚拟现实等相关技术理论知识,构建了产品设计虚拟评价系统模型。首先从叙述虚拟现实技术和虚拟设计评价的现状出发,结合当前企业产品设计评价的实际需求,探讨在虚拟环境下进行产品设计的目的及意义。其次,分别对虚拟现实技术、Unity开发平台、设计评价的发展趋势进行研究和分析,对基于VR技术的产品设计虚拟评价系统的流程进行了概括和梳理。然后,提出产品设计虚拟评价系统的总体设计思路和框架,一方面从实际出发,对设计评价对象即城市垃圾桶进行产品设计,使用工业设计中常用的产品设计方法:前期调研——确定需求——设计方法——模型构建,设计了产品的造型结构方案。另一方面从用户体验理论开始进行分析,使用层次堆积法、李克特量表法构建设计评价指标模型,再基于模糊层次分析法确定评价指标权重和建立评价方法矩阵,依照评价指标和权重确定产品方案的评价结果,继而确定了以人机交互为理论基础的系统平台界面设计理念。最后,以城市垃圾桶为例,分别运用Sketchup软件、Unity开发软件进行场景建模和虚拟交互设计,研究开发了产品设计虚拟评价平台,实现了包括产品展示,场景漫游,虚拟人机交互,设计评价等功能。技术的进步给计算机行业的软件和硬件带来持续的发展,为了更高效的进行产品设计,产品的评价方法也将会不断的改善和进步。本文提出的基于Unity和VR技术的产品设计虚拟评价系统为决策者进行设计评价提供了新的载体和平台,也为改善传统设计评价方式提供了新的研究思路,有一定的创新意义。


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