虚拟拆装实验交互展示平台设计
虚拟拆装实验交互展示平台设计
产品拆装实验作为产品设计中寻求改良设计方式的一种手段，越来越受到教育界和设计界的重视。通过产品拆装实验，可以让参与实验的人从外观设计、结构设计、连接方式及加工工艺等方面综合并深入地了解产品。
笔者的该毕业项目就是针对产品拆装实验的重点问题（比如结构设计等），用计算机技术模拟产品拆装过程，以数字媒体展示技术搭建一可视化、动态化的交互展示实验平台，这样我们可以通过在虚拟平台上的展示直观地向平台受众传达产品拆装实验的大量知识。
首先笔者确定了该项目平台受众为教师和学生，该平台被设计用来辅助教师的课堂教学以及学生的课后自学。
本项目着重搭建产品拆装实验的可视化平台，通过计算机建模技术模拟产品的外部形态及内部构造，通过虚拟展示技术进行交互展示设计，利用虚拟拆装技术模仿产品拆装实验的过程，力求将产品拆装实验的过程直观再现，并搭建起相关理论知识体系。笔者认为在虚拟交互展示实验平台中让学生直观的全面的了解产品的内外部结构，有助于学生加强的记忆，产生更好的教学效果，也方便教师们更好地利用科技的能力提高教学质量，而这些都是该项目平台所能够达到的效果。
关键词：产品拆装；虚拟现实；交互平台 20191102152229
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出及研究意义 3
1.1.1 问题提出 3
1.1.2 研究意义 4
第2章 产品拆装实验的概念与意义 5
2.1 产品拆装实验的概念.5
2.2 产品拆装实验的意义.5
第3章 虚拟交互平台的概念与意义 .7
3.1 虚拟交互平台的概念.7
3.1.1 虚拟现实的概念7
3.1.2 虚拟交互平台的概念7
3.1.3历史发展.8
3.1.4应用 .8
3.2 虚拟交互平台的意义 10
第4章 拆装实验虚拟展示平台的前期调查及总结 .12
4.1 收集资料 12
4.2 调查结果和总结.12
4.2.1调查结果 .12
4.2.2调查总结 14
第5章 拆装实验虚拟展示平台的设计15
5.1 平台方案设计15
5.1.1 调查和参考优秀作品15
5.1.2归纳及总结 .16
5.2 平台内容概述 .16
5.2.1平台内容 .16
5.2.2平台的选择 .17
5.3 平台流程图.17
5.3.1平台流程图.17
5.3.2 实例选择 18
第6章 拆装实验虚拟展示平台的制作 20
6.1 界面的制作.20
6.1.1界面风格以及色彩.20
6.1.2第一界面 .20
6.1.3第二界面 .21
6.1.4第三界面 .22
6.1.5第四界面 .24
6.2 三维动画的制作 .24
6.2.1 动画的设计 25
6.2.2 动画的分镜头 25
6.2.3动画的总结 26
6.3 二维平面的制作 .27
6.3.1实例的零件展示 28
6.3.2 二维的设计 .33
6.3.3 图标和按钮的设计 .33
6.4 平台功能测试和总结 .36
6.4.1平台功能测试 .38
6.4.2总结.39
1.1 问题的提出及研究意义
产品拆装实验作为产品设计中寻求改良设计方式的一种手段，越来越受到教育界和设计界的重视。通过产品拆装实验，可以让参与实验的人从外观设计、结构设计、连接方式及加工工艺等方面综合并深入地了解产品。日常生活中我们所使用的产品的安全性与我们息息相关，我们通过产品拆装实验可能会发现因结构设计不佳而造成的对人的伤害的部分产品，同时也能进一步保障产品不因结构问题而产生没有到使用年限产品就被淘汰的问题，对生产厂家的信誉和使用者都有益。此外，构成产品的各个功能部件需要以各种连接方式固定在一起形成整体，以完成产品的设计功能。满足外观造型设计的产品外壳，通常也是由底盖，主体框架等部件组成，需要连接固定形成一个整体。
笔者的该毕业项目就是针对产品拆装实验的重点问题（比如结构设计等），用计算机技术模拟产品拆装过程，以数字媒体展示技术搭建一可视化、动态化的交互展示实验平台，这样我们可以通过在虚拟平台上的展示直观地向平台受众传达产品拆装实验的大量知识。
1.1.1 问题提出
目前国内高校产品拆装实验的教学和研究还处于探索阶段，并且拆装实验只局限于引导学生自行进行手工拆装，虽然有实际参与，但是由于拆装实验只局限于一次性的线性操作方式，缺少理论与实际相结合的实验可视化平台，故在强化学生的理解方面有一定的局限性。
产品设计是技术与艺术相结合的产物。缺少了技术支撑，产品华而不实，是一种空想；如果只是偏向技术，则又失去了工业设计的特色。当前的一些相关书籍中，对机械设计和工程设计中各种结构设计、连接方式及加工工艺都做了比较详细的分类，如对某一类材料譬如塑料或金属等作了比较详尽的介绍，但从产品设计的角度尤其是产品拆装实验方面的介绍和研究则很少。
基于虚拟交互展示平台的产品拆装实验，在新产品开发、产品改良设计及教育教学当中具有独特的作用。国内外在这一方面的研究已经迈向更高水平，在交互式虚拟产品拆装环境中，用户使用各类交互设备（数据手套/位置跟踪器、鼠标、键盘、力反馈操作设备等）模拟在真实环境中对产品的零部件进行各类装配操作，在操作过程中系统提供实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而使得用户能够对产品的可装配性进行分析、对产品零部件装配序列进行验证和规划、对装配操作人员进行培训等。在装配（或拆卸）结束以后，系统能够记录装配过程的所有信息，并生成评审报告、视频录像等供随后的分析使用。
1.1.2 研究意义
首先笔者确定了该项目平台受众为教师和学生，该平台被设计用来辅助教师的课堂教学以及学生的课后自学。
本项目着重搭建产品拆装实验的可视化平台，通过计算机建模技术模拟产品的外部形态及内部构造，通过虚拟展示技术进行交互展示设计，利用虚拟拆装技术模仿产品拆装实验的过程，力求将产品拆装实验的过程直观再现，并搭建起相关理论知识体系。通过这种直观的、交互式的可视化方式，让学生更全面的理解产品结构及连接方式及产品工艺，从而为产品设计的改良设计提供可能。它以产品可设计的全面改良为目的，通过模拟拆解和组装，找出零部件结构设计、连接方式等的不良设计，研究其对产品外观设计的进一步影响，进而进行设计修改，最终保证所设计的产品从技术角度和艺术审美上是合理可行的。笔者认为在虚拟交互展示实验平台中让学生直观的全面的了解产品的内外部结构，有助于学生加强的记忆，产生更好的教学效果，也方便教师们更好地利用科技的能力提高教学质量,而这些都是该项目平台所能够达到的效果
第2章 产品拆装实验的概念和意义
2.1产品拆装实验的概念
产品拆装，在设计领域也被称为：拆卸设计。拆卸设计就是从产品或部件上有规律的拆下可用的构件，并同时保证不因拆卸过程造成该零部件损伤的设计方法。产品拆装已经在汽车、计算机、复印机等产品的设计中得到了广泛的应用并取得了较好的效果。德国宝马（BMW）公司设计了一个拆卸设计（DFD，DESIGN FOR DISASSEMBLE）车间，他们根据拆卸原理设计的新车型Z1赛车，从根本上改变了传统的连接方式，减少了所用材料的种类，取得了明显的效果，这些生态产品在市场上畅销后的利润又进一步促进了生态设计的发展。而通常，我们把产品拆装的整个实验过程称为产品拆装实验。
2.2产品拆装实验的意义
“拆装”,顾名思义，包括"拆卸"和"装配"两层含义，科学的组装是便捷拆卸的前提，能够拆卸的产品必然是经过有效合理的装配而构成的，所以在产品结构设计中事实上已经包括了拆卸设计在内。而我们反复进行着拆装实验，能够深入地了解设计者当初的思路和产品的结构，功能等。而该毕业项目，笔者打算运用虚拟现实技术将产品拆装实验真实的展现出来，预测具有以下重大意义：
1、提高工业产品结构分析、工作原理以及各项技术的直观性、易学习性；
2、提高学生课堂教学的积极性，提升教师授课效率，为教师们减少教学任务；
2、降低实体拆装的培训成本，提高培训效率；
3、减少现场培训对正常生产的干扰，避免因现场实习对拆装安全造成影响；
随着我国工业设计开发的深入和跨越式发展步伐的加快，可视化技术必然在工业产品设计及维护中越来越被重视，起到传统模式无法替代的无与伦比的作用。
第3章 虚拟交互平台的概念和意义
3.1 虚拟交互平台的概念
3.1.1虚拟现实的概念
虚拟现实（Virtual Reality）技术，又称虚拟仿真或是虚拟交互，简称VR，是20世纪80年代新崛起的一种综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境——虚拟环境，可以逼真地模拟现实世界（甚至是不存在的）的事物和环境，人投入到这种环境中，立即有“亲临其境”的感觉，并可亲自操作，自然地与虚拟环境进行交互。
虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。虚拟现实的明确定义不太好说，按最早提出虚拟现实概念的学者J.Laniar的说法，虚拟现实，又称假想现实，意味着“用电子计算机合成的人工世界”。从此可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不可分离的密切关系，信息科学是合成虚拟现实的基本前提。生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题：
①以假乱真的存在技术。即，怎样合成对观察者的感官器官来说与实际存在相一致的输入信息，也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉，触觉，嗅觉等。
②相互作用。观察者怎样积极和能动地操作虚拟现实，以实现不同的视点景象和更高层次的感觉信息。实际上也就是怎么可以看得更像，听得更真等等。
③自律性现实。感觉者如何在不意识到自己动作、行为的条件下得到栩栩如生的现实感。在这里，观察者、传感器、计算机仿真系统与显示系统构成了一个相互作用的闭环流程
图目录
图2.1. XG491Q-ME发动机分解图 5
图3.1.1 虚拟系统基础结构 10
图3.1.2 虚拟仿真潜艇展示 10
图3.1.3 2008年北京奥运会震撼开场 .11
图4.1.1 上网收集资料 12
图4.2.2 用户对拆装实验的态度 13
图4.2.3 拆装实验中遇到的困难 13
图4.2.4 进行拆装实验后学习到的知识 14
图5.2.1 交互平台所要包含的内容概述 18
图5.3.1 产品拆装实验交互平台的流程图设计 19
图5.3.2 高压电饭煲的结构图 20
图6.1.1 现实生活中的积木 21
图6.1.2 虚拟交互平台第一界面 22
图6.1.3 虚拟交互平台第二界面 23
图6.1.4 虚拟交互平台第三界面 24
图6.1.5 虚拟交互平台第四界面.25
图6.2.1电饭煲整体（草图）25
图6.2.2 电饭煲零件拆装图（草图）.25
图6.2.3 电饭煲金属隔板（草图）.26
图6.2.4 电饭煲零件组装（草图）.26
图6.3.2 电饭煲整体的二维形式.30
图6.3.3 电饭煲的各部件的二维形式 31
图6.3.4 “动手试试看”环节流程图 32
表目录
表4.2.1 问卷调查的人员情况 13
表5.1.1 同类优秀作品的比较 16
表6.1.3 第一界面的标准色 22
表6.3.1 电饭煲三维零件展示 27
表6.3.4 平台中按钮和图标 31
产品拆装实验作为产品设计中寻求改良设计方式的一种手段，越来越受到教育界和设计界的重视。通过产品拆装实验，可以让参与实验的人从外观设计、结构设计、连接方式及加工工艺等方面综合并深入地了解产品。
笔者的该毕业项目就是针对产品拆装实验的重点问题（比如结构设计等），用计算机技术模拟产品拆装过程，以数字媒体展示技术搭建一可视化、动态化的交互展示实验平台，这样我们可以通过在虚拟平台上的展示直观地向平台受众传达产品拆装实验的大量知识。
首先笔者确定了该项目平台受众为教师和学生，该平台被设计用来辅助教师的课堂教学以及学生的课后自学。
本项目着重搭建产品拆装实验的可视化平台，通过计算机建模技术模拟产品的外部形态及内部构造，通过虚拟展示技术进行交互展示设计，利用虚拟拆装技术模仿产品拆装实验的过程，力求将产品拆装实验的过程直观再现，并搭建起相关理论知识体系。笔者认为在虚拟交互展示实验平台中让学生直观的全面的了解产品的内外部结构，有助于学生加强的记忆，产生更好的教学效果，也方便教师们更好地利用科技的能力提高教学质量，而这些都是该项目平台所能够达到的效果。
关键词：产品拆装；虚拟现实；交互平台 20191102152229
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出及研究意义 3
1.1.1 问题提出 3
1.1.2 研究意义 4
第2章 产品拆装实验的概念与意义 5
2.1 产品拆装实验的概念.5
2.2 产品拆装实验的意义.5
第3章 虚拟交互平台的概念与意义 .7
3.1 虚拟交互平台的概念.7
3.1.1 虚拟现实的概念7
3.1.2 虚拟交互平台的概念7
3.1.3历史发展.8
3.1.4应用 .8
3.2 虚拟交互平台的意义 10
第4章 拆装实验虚拟展示平台的前期调查及总结 .12
4.1 收集资料 12
4.2 调查结果和总结.12
4.2.1调查结果 .12
4.2.2调查总结 14
第5章 拆装实验虚拟展示平台的设计15
5.1 平台方案设计15
5.1.1 调查和参考优秀作品15
5.1.2归纳及总结 .16
5.2 平台内容概述 .16
5.2.1平台内容 .16
5.2.2平台的选择 .17
5.3 平台流程图.17
5.3.1平台流程图.17
5.3.2 实例选择 18
第6章 拆装实验虚拟展示平台的制作 20
6.1 界面的制作.20
6.1.1界面风格以及色彩.20
6.1.2第一界面 .20
6.1.3第二界面 .21
6.1.4第三界面 .22
6.1.5第四界面 .24
6.2 三维动画的制作 .24
6.2.1 动画的设计 25
6.2.2 动画的分镜头 25
6.2.3动画的总结 26
6.3 二维平面的制作 .27
6.3.1实例的零件展示 28
6.3.2 二维的设计 .33
6.3.3 图标和按钮的设计 .33
6.4 平台功能测试和总结 .36
6.4.1平台功能测试 .38
6.4.2总结.39
1.1 问题的提出及研究意义
产品拆装实验作为产品设计中寻求改良设计方式的一种手段，越来越受到教育界和设计界的重视。通过产品拆装实验，可以让参与实验的人从外观设计、结构设计、连接方式及加工工艺等方面综合并深入地了解产品。日常生活中我们所使用的产品的安全性与我们息息相关，我们通过产品拆装实验可能会发现因结构设计不佳而造成的对人的伤害的部分产品，同时也能进一步保障产品不因结构问题而产生没有到使用年限产品就被淘汰的问题，对生产厂家的信誉和使用者都有益。此外，构成产品的各个功能部件需要以各种连接方式固定在一起形成整体，以完成产品的设计功能。满足外观造型设计的产品外壳，通常也是由底盖，主体框架等部件组成，需要连接固定形成一个整体。
笔者的该毕业项目就是针对产品拆装实验的重点问题（比如结构设计等），用计算机技术模拟产品拆装过程，以数字媒体展示技术搭建一可视化、动态化的交互展示实验平台，这样我们可以通过在虚拟平台上的展示直观地向平台受众传达产品拆装实验的大量知识。
1.1.1 问题提出
目前国内高校产品拆装实验的教学和研究还处于探索阶段，并且拆装实验只局限于引导学生自行进行手工拆装，虽然有实际参与，但是由于拆装实验只局限于一次性的线性操作方式，缺少理论与实际相结合的实验可视化平台，故在强化学生的理解方面有一定的局限性。
产品设计是技术与艺术相结合的产物。缺少了技术支撑，产品华而不实，是一种空想；如果只是偏向技术，则又失去了工业设计的特色。当前的一些相关书籍中，对机械设计和工程设计中各种结构设计、连接方式及加工工艺都做了比较详细的分类，如对某一类材料譬如塑料或金属等作了比较详尽的介绍，但从产品设计的角度尤其是产品拆装实验方面的介绍和研究则很少。
基于虚拟交互展示平台的产品拆装实验，在新产品开发、产品改良设计及教育教学当中具有独特的作用。国内外在这一方面的研究已经迈向更高水平，在交互式虚拟产品拆装环境中，用户使用各类交互设备（数据手套/位置跟踪器、鼠标、键盘、力反馈操作设备等）模拟在真实环境中对产品的零部件进行各类装配操作，在操作过程中系统提供实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而使得用户能够对产品的可装配性进行分析、对产品零部件装配序列进行验证和规划、对装配操作人员进行培训等。在装配（或拆卸）结束以后，系统能够记录装配过程的所有信息，并生成评审报告、视频录像等供随后的分析使用。
1.1.2 研究意义
首先笔者确定了该项目平台受众为教师和学生，该平台被设计用来辅助教师的课堂教学以及学生的课后自学。
本项目着重搭建产品拆装实验的可视化平台，通过计算机建模技术模拟产品的外部形态及内部构造，通过虚拟展示技术进行交互展示设计，利用虚拟拆装技术模仿产品拆装实验的过程，力求将产品拆装实验的过程直观再现，并搭建起相关理论知识体系。通过这种直观的、交互式的可视化方式，让学生更全面的理解产品结构及连接方式及产品工艺，从而为产品设计的改良设计提供可能。它以产品可设计的全面改良为目的，通过模拟拆解和组装，找出零部件结构设计、连接方式等的不良设计，研究其对产品外观设计的进一步影响，进而进行设计修改，最终保证所设计的产品从技术角度和艺术审美上是合理可行的。笔者认为在虚拟交互展示实验平台中让学生直观的全面的了解产品的内外部结构，有助于学生加强的记忆，产生更好的教学效果，也方便教师们更好地利用科技的能力提高教学质量,而这些都是该项目平台所能够达到的效果
第2章 产品拆装实验的概念和意义
2.1产品拆装实验的概念
产品拆装，在设计领域也被称为：拆卸设计。拆卸设计就是从产品或部件上有规律的拆下可用的构件，并同时保证不因拆卸过程造成该零部件损伤的设计方法。产品拆装已经在汽车、计算机、复印机等产品的设计中得到了广泛的应用并取得了较好的效果。德国宝马（BMW）公司设计了一个拆卸设计（DFD，DESIGN FOR DISASSEMBLE）车间，他们根据拆卸原理设计的新车型Z1赛车，从根本上改变了传统的连接方式，减少了所用材料的种类，取得了明显的效果，这些生态产品在市场上畅销后的利润又进一步促进了生态设计的发展。而通常，我们把产品拆装的整个实验过程称为产品拆装实验。
2.2产品拆装实验的意义
“拆装”,顾名思义，包括"拆卸"和"装配"两层含义，科学的组装是便捷拆卸的前提，能够拆卸的产品必然是经过有效合理的装配而构成的，所以在产品结构设计中事实上已经包括了拆卸设计在内。而我们反复进行着拆装实验，能够深入地了解设计者当初的思路和产品的结构，功能等。而该毕业项目，笔者打算运用虚拟现实技术将产品拆装实验真实的展现出来，预测具有以下重大意义：
1、提高工业产品结构分析、工作原理以及各项技术的直观性、易学习性；
2、提高学生课堂教学的积极性，提升教师授课效率，为教师们减少教学任务；
2、降低实体拆装的培训成本，提高培训效率；
3、减少现场培训对正常生产的干扰，避免因现场实习对拆装安全造成影响；
随着我国工业设计开发的深入和跨越式发展步伐的加快，可视化技术必然在工业产品设计及维护中越来越被重视，起到传统模式无法替代的无与伦比的作用。
第3章 虚拟交互平台的概念和意义
3.1 虚拟交互平台的概念
3.1.1虚拟现实的概念
虚拟现实（Virtual Reality）技术，又称虚拟仿真或是虚拟交互，简称VR，是20世纪80年代新崛起的一种综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境——虚拟环境，可以逼真地模拟现实世界（甚至是不存在的）的事物和环境，人投入到这种环境中，立即有“亲临其境”的感觉，并可亲自操作，自然地与虚拟环境进行交互。
虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。虚拟现实的明确定义不太好说，按最早提出虚拟现实概念的学者J.Laniar的说法，虚拟现实，又称假想现实，意味着“用电子计算机合成的人工世界”。从此可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不可分离的密切关系，信息科学是合成虚拟现实的基本前提。生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题：
①以假乱真的存在技术。即，怎样合成对观察者的感官器官来说与实际存在相一致的输入信息，也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉，触觉，嗅觉等。
②相互作用。观察者怎样积极和能动地操作虚拟现实，以实现不同的视点景象和更高层次的感觉信息。实际上也就是怎么可以看得更像，听得更真等等。
③自律性现实。感觉者如何在不意识到自己动作、行为的条件下得到栩栩如生的现实感。在这里，观察者、传感器、计算机仿真系统与显示系统构成了一个相互作用的闭环流程
图目录
图2.1. XG491Q-ME发动机分解图 5
图3.1.1 虚拟系统基础结构 10
图3.1.2 虚拟仿真潜艇展示 10
图3.1.3 2008年北京奥运会震撼开场 .11
图4.1.1 上网收集资料 12
图4.2.2 用户对拆装实验的态度 13
图4.2.3 拆装实验中遇到的困难 13
图4.2.4 进行拆装实验后学习到的知识 14
图5.2.1 交互平台所要包含的内容概述 18
图5.3.1 产品拆装实验交互平台的流程图设计 19
图5.3.2 高压电饭煲的结构图 20
图6.1.1 现实生活中的积木 21
图6.1.2 虚拟交互平台第一界面 22
图6.1.3 虚拟交互平台第二界面 23
图6.1.4 虚拟交互平台第三界面 24
图6.1.5 虚拟交互平台第四界面.25
图6.2.1电饭煲整体（草图）25
图6.2.2 电饭煲零件拆装图（草图）.25
图6.2.3 电饭煲金属隔板（草图）.26
图6.2.4 电饭煲零件组装（草图）.26
图6.3.2 电饭煲整体的二维形式.30
图6.3.3 电饭煲的各部件的二维形式 31
图6.3.4 “动手试试看”环节流程图 32
表目录
表4.2.1 问卷调查的人员情况 13
表5.1.1 同类优秀作品的比较 16
表6.1.3 第一界面的标准色 22
表6.3.1 电饭煲三维零件展示 27
表6.3.4 平台中按钮和图标 31
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/ysl/szmt/333.html
