計算機在產品設計的應用論文

計算機在產品設計的應用論文

　　摘要：通過在產品設計中引入計算機技術，不僅能夠大大提升產品功效，而且其開發周期也得以大幅縮減。在產品設計的各環節，包括調查、分析、定位等由于有了計算機技術的應用而更加便捷，而且計算機技術也在產品設計的草圖、效果圖、模型制作等各環節都發揮著重要的作用。無論是產品設計的前期市場調研、還是工廠加工等方面，都可以通過計算機展開科學的組織與運營。本文重點就計算機在產品設計中的應用展開論述，包括產品設計的前期調研、設計定位，產品的外形設計、動力學仿真以及展示設計多個方面，同時還對產品設計中常用的計算機虛擬現實技術做了簡要介紹。

　　關鍵詞：計算機；產品設計；應用

　　通過在產品設計中引入計算機技術，不僅能夠大大提升產品功效，而且其開發周期也得以大幅縮減。在產品設計的各環節，包括調查、分析、定位等由于有了計算機技術的應用而更加便捷，而且計算機技術也在產品設計的草圖、效果圖、模型制作等各環節都發揮著重要的作用。無論是產品設計的前期市場調研、還是工廠加工等方面，都可以通過計算機展開科學的組織與運營。計算機在產品設計中的應用涉及到多種學科知識，包括工程設計、計算機科學、社會學、協同學以及相關的基礎理論與技術支持等等[1]。計算機設計的理論基礎為計算機在產品設計中的應用提供理論支持，技術支持使得計算機在產品設計的系統實施、支撐環境等方面提供切實可行的技術方案。在對計算機在產品設計中的應用研究中，除了應該注重設計環境的優化，還應該加強對產品設計的內在特征與機理提高重視。

　　1產品設計的概念

　　1984年出版發行的《EngineeringDesign》一書中，首次提出了產品設計的概念，并將其過程分成任務的明確、概念設計、具體設計以及詳細設計這四個環節。該書中對于產品設計的定義如下：源于技術和藝術，充分運用造型與藝術原則實現所需要的功能，通過對于設計過程中的不斷分析、修改、調整，確保其能夠與人、機器以及環境的互動界面相適應。在產品設計的整個過程中，能夠從產品生命周期中各階段的要求出發，對產品進行功能創作與分解，并對產品的功能及子功能作出結構設計與系統優化，使得產品設計達到一種最優的效果。

　　2計算機下的產品設計

　　隨著計算機技術的普及和發展，計算機在產品設計中的應用已經非常普遍。但是，在計算機下的產品設計中，CAD系統的研發初衷并不是產品設計，雖然現代的主流設計軟件例如3DMAX等，都可以形成復雜而準確的三維模型，加之CAD系統中的約束性條件，使得CAD處于產品設計方案定型后的輔助繪圖工具，并沒有發揮真正意義上的產品設計功能。面對如此情況，未來計算機產品設計軟件應該以計算機輔助智能化設計以及專家系統為基礎進行發展。具體而言，主要包含以下幾個方面：第一，增加三維或者多維交互功能，全面提升概念設計階段的人機交互效率[2]。第二，確保CAD系統能夠在產品設計階段參數不完整的情況下展開產品設計。而且待詳細結構設計完成以后，無需重新建模，通過直接修改便可以使用，并不會對設計效率及周期產生影響。第三，應該同時滿足設計者腦海中關于產品概念的需求及其直接參與CAD建模的需求。新的系統應該力求操作簡潔、易于交互，從而為設計者集中精力展開創新創造條件。

　　3虛擬現實技術簡介

　　該技術指的是通過對三維圖形生成、多傳感器交互等一系列以計算機為基礎而發展起來的技術的綜合應用，從而形成具有真實效果的多維虛擬環境，然后通過專業化視覺、聽覺以及觸覺等各種感知設備的應用，為用戶創造出一個虛擬的空間，保障用戶在這一空間中能夠和其中的人或者物展開適時交流，使用戶產生一種和真實環境類似的感受和體驗。

　　4計算機在產品設計中的應用

　　隨著現代計算機技術的應用與普及，各種軟硬件技術、圖形學、虛擬與仿真技術也得以飛速發展，并且在產品設計中得到了良好的應用。此外，CAD技術以及RPM等技術的應用，極大推動了先進設計理論與方法的發展。由于虛擬現實技術的交互性推動了計算機輔助設計的發展，將產品設計產業推向了新的發展階段。

　　4.1計算機在課題和產品設計定位環節的應用

　　對于產品設計過程而言，其設計定位環節的主要任務在于對整體設計方案的提出、制定開發目標，并在此基礎上展開信息調研和分析工作。通過在產品設計定位中引入計算機技術，設計師的工作被大大簡化。設計師在以往設計環節中繁瑣的工作被拋棄，他們只需要提出調研思想、對分析方式作出判斷，選擇定性或者定量分析，在調研問卷的制作過程中，可以充分運用計算機辦公軟件中的Word功能，在調查結果的分析中，可以通過Access進行分析，篩選出有用數據，并將這些信息整合，生成數據庫系統，從而便于后期的檢索與查詢，在數據的分析計算中，可以利用辦公軟件的另一大功能———Excel，根據數據統計生成用戶所需的各種圖表，非常方便，而且計算準確。在數據分析中，除了能夠使用辦公軟件中的各種組件，還可以利用其他的分析軟件，如SPSS等。在產品設計中，注意到其核心內容始終圍繞用戶需求而展開，因此，無論是引入計算機技術，還是展開其他方面的變革，它的最終目的便是，迎合人類越來越高的需求，為人們生產生活方式指明方向。和以往那種落后而又粗略的人工信息調研方式相對比而言，通過計算機的應用，現代新型的調研方式更能夠滿足產品設計師的要求，有利于產品設計師能夠更深入、更準確地了解人們需求，從而使得產品設計能夠緊緊圍繞設計的核心目標而展開。

　　4.2計算機在產品設計環節的應用

　　4.2.1產品外形設計

　　隨著現代市場競爭激烈化程度的加深，各廠商為了提升自身競爭力，都紛紛加大了對產品研發設計的投入，積極探索產品設計的新思路、新方法，而且推動了研究成果向生產力的轉化，將新產品迅速推向市場。通過計算機中的繪圖技術在產品外形設計中的應用，做到了對產品外形設計過程中的隨時修改、評測。近年來，計算機技術中的虛擬現實與仿真技術由于能夠為用戶帶來逼真的視聽效果，而受到了普遍歡迎，而且在產品的設計過程中發揮著重要作用。通過三維造型軟件，例如3DMAX，Pro/E等，完成對數字模型的創建，或者利用三坐標測量儀進行直接測量，得到點云數據之后，然后將其擬合，最終得出三維模型。以上通過計算機對產品設計模型做出反復修改、分析的過程，將產品設計的工作量降低到傳統設計中的二分之一。此外，在產品外形設計過程中，還能夠根據不同用戶的需求，在計算機軟件所營造的虛擬環境下，讓其感受到產品外觀的質感、色彩、風格等等，將最真實的產品外觀以虛擬的形式加以呈現。

　　4.2.2產品的動力學仿真

　　在對新產品的設計時，必須對解決好運動構件工作中的運動協調關系、運動范圍以及產品的動力學性能等問題，包括強度以及剛度兩個方面，這些都離不開計算機的作用。計算機圖形圖像學技術支持下的虛擬現實技術為可視化的實現提供了強大的界面，將以CAD為基礎建立起的三維模型做出有關功能、幾何、加工與裝配等多方面的交互性修改。同時還可以動態查看產品裝配的一切運動過程，也能夠實現對運動零部件的動態檢測，科學評價各零部件之間的比例關系。

　　4.2.3產品的展示設計

　　通過計算機三維動畫或者虛擬現實技術設計的產品廣告，其展示推廣效果非常強烈，除了能夠全方位展示出產品的外觀，而且也能夠將產品的內部結構、裝配過程以及使用方法等多方面進行展示[3]。此外，通過新技術的使用，能夠有效合成虛擬環境，確保用戶能夠在這一環境中漫游、選擇合適的觀察點及方向對場景進行實時計算。還可以通過快速、低價的以影像合成為基礎的虛擬環境來完成對主場景的營造，并且與計算機繪制的虛擬模型相融合，實現互動式交互[4]。通過現代計算機互聯網技術，對產品進行介紹，具有直觀、生動的特點，全面提升廣告的效果，更為直觀便捷地和使用者進行互動。

　　5結論

　　綜上所述，在產品設計環節引入計算機技術可以說是產品設計發展史上的一次標志性變革。計算機在產品設計中的應用，需要系統的理論研究在做支撐，同時，廣大產品設計以及計算機工程師們的重點研究方向之一便是對系統理論的研究。隨著計算機在產品設計中的應用而產生的新設計技術主要包括：在虛擬環境中定義3D約束、交互設計、手繪草圖、零部件的物理性能等等[5]。相信在未來，伴隨著新技術的發展以及產品設計理論的更加豐富，制造業市場競爭日趨激烈的形勢下，計算機在產品設計中的應用必定會獲得有力發展，并且隨著和當前CAD系統的融合，必定會形成一個完整高效的系統，并在產品設計領域得到普遍應用。

　　參考文獻

　　[1]古麗巴努阿不來提.試論通信電子線路中的EAD技術[J].電腦知識與技術,2016,12(2):174-175.

　　[2]吳冷杰.計算機輔助設計是現代陶瓷產品設計發展的必然趨勢[J].中國陶瓷,2005,41(1):9-11.

　　[3]沈學利,張紀鎖.工業產品設計建模方法的研究[J].信息技術,2010,(6):223-225.

　　[4]周雪琴.計算機在產品設計中的應用[D].武漢：湖北工業大學,2010.

　　[5]尹碧菊,李彥,熊艷等.基于概念設計思維模型的計算機輔助創新設計流程[J].計算機集成制造系統,2013,19(2):263-273.

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