工业产品设计论文范文

导语：如何才能写好一篇工业产品设计论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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手写板完成线稿后或者扫描纸张上的线稿图，在PS中打开调整色阶、色彩范围、阈值等命令，将背景调整为白色，线稿线清晰可见。根据产品色彩整体填加颜色，这其中可以建立选区填加，也可以建立图层蒙版，再用画笔显示或隐藏线稿中不需要的部分，可以同时配以不同软硬画笔和图层填充不透明度，当然还有其他方法，但是需要一定实践经验。这部分是做整体色彩和大的光影关系，需要一定美术基础，或者有一定效果图制作经验。在此基础上，再次使用选区、羽化、加深工具、减淡工具、涂抹工具等进一步细化高光、明暗交界、暗部、反光等光影关系。遇有产品分型线情况，则可以建立选区，执行N个像素灰色描边，加深、减淡工具进一步表现光影关系，也可以采用另一种方式，绘制一条黑线，再绘制一条白线，即可表现分型线的空间关系和光影。需注意的是空间关系是通过线的明暗体现出来的，这也是产品分型线表达的基本思维和方法。人机界面，如按键，这种立体的小结构按键，一般是用形状工具或选区工具描边后建立基本形态，然后做径向或线性渐变，再进一步用加深、减淡工具细化结构特征，最后用斜面浮雕效果等图层样式进一步加强产品立体感。

二、产品设计深入阶段的造型设计

工业产品设计中的产品比例、材料、质感、产品色彩、产品结构是产品造型设计的主要关键设计要素，这些要素的表达，无疑是设计深入阶段的表达重点，表达比例更准确的方式是辅助工具（标尺、网格、参考线）的应用及相关参数设置。例如在做鼠标设计效果图时，先打开标尺，定义和文件一致的设计单位，打开网格及其设置，单位也调到一致，子网格调校为整数，可以借助辅助线找准中心、边界及出血位置，这样做好辅助设置后再打开吸附参考线、网格功能，可以开始精准绘图。工业设计的五大材料分别是金属、木材、陶瓷、玻璃、塑料。以金属为例，在表现的时候，常规方法就是添加杂色和动感模糊配合使用，具体数值要根据文件及材料粗糙程度而定，也需一定实践经验。同时，质感区别于材料，是人为赋予产品的表面肌理感觉，例如铝合金材料就可以有喷砂（哑光珍珠银面）、抛光（形成镜面）、拉丝（形成类似缎面效果）、电镀（覆盖一层其他金属）、喷涂（覆盖其他非金属涂层）等不同的肌理。每种不同肌理的表现是没有固定模式的，要靠平时经验积累，但基本方法是离不开各种滤镜的使用，包括内置和外挂滤镜，例如其中的拉丝肌理可以用杂色加动感模糊完成，喷砂可以白像素上填充杂色再光照通道再模糊。产品色彩可以通过拾色器赋给。最后还有结构设计方面，因为是三视图的效果图，涉及到结构问题可以参考产品造型设计初期效果图表现内容。

三、产品设计后期三维处理

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人、生产、环境是构成人类社会的三要素。人通过生产与环境产生能量交换并相互影响，而生产始于设计，也决定于设计，设计不仅提供生产的理念，也提供生产的方案。如果说生产是人与环境能量交换的中介，那么，这个中介的灵魂就是设计，设计对于人与环境的互动有着必然的联系，对于生态环境的恶化有着不可推卸的责任。随着工业化大生产的发展，生态环境问题日益突出。人类的生产、生活已经对生态平衡产生了破坏性的影响，环境污染也从最初的局部问题发展成为全球性问题。在这一背景下，产品全生命周期的生态环境风险概念应该被确立，这一概念即是：由于工业产品设计所导致的产品从诞生到消亡的全过程中，对生态环境造成直接或间接损害的可能性。其逻辑关系是：工业产品设计定义产品要素、决定生产工艺、指导销售策略、引导消费行为、影响生活方式，从而对生态环境产生影响。基于以上问题，有必要对产品全生命周期的生态环境影响进行梳理，得出其系统、全面的生态环境风险，这将有利于调整设计策略或采取相应的风险控制措施，从而将其生态环境损害消除或降至最低。这一全生命周期主要包括产品的选材阶段、产品的生产制造阶段、产品的运输与销售阶段、产品的使用与维护阶段以及废弃物阶段。

二、产品选材阶段对生态环境的影响

材料是构成物质产品的基础，选材是工业产品设计的重要内容。选材，不仅关系到产品的物理性能、视觉感观、触觉感受，还直接关系到产品材料的获取及其加工工艺，从而对生态环境产生影响。从构成产品的材料来看，可大致分为天然材料和人工材料。目前，在工业产品的用材中，天然材料主要是木材、皮革和稀有石材。天然材料在色泽、质地与安全性方面具有显著优势。由于天然材料直接取材于自然环境之中，“来于尘土，归于尘土”，因此并不存在对环境的污染问题，其对生态环境的影响更多地体现在，当某一天然材料的数量与质量发生变化时，对整体生态平衡所产生的负面效应，如树木被大量砍伐，会造成水土流失、荒漠化、生物链条断裂等恶果。另一方面，由于材料的稀缺性能够有效增加产品的附加价值，商家对其趋之若鹜，因而，某些优质的天然材料就此消失于人们的视野，从生态多样性的角度来看，这种损失将比前者具有更大的破坏性。如果说，对天然材料的过度攫取其危害是显著的，那么人工材料，尤其是不可降解的人工材料的泛滥，对生态环境的损害则是触目惊心的。人工材料建立在化学工业的基础上，人工材料之所以诞生，即是为了弥补天然材料在化学性质、物理性能、原料获取及加工成本等方面的劣势，然而，也正因如此造就了人造材料与自然环境的对立。人工材料泛滥所带来的环境损害主要体现在以下几个方面：1.其获取需要消耗大量不可再生资源并产生废气和废水；2.难于或不能被自然降解，所形成的固体废弃物会对土壤、水体、生物造成直接或潜在威胁；3.回收利用的成本高昂，焚烧所产生的大量有毒物质加剧环境污染。对于产品设计中的选材要十分慎重，既要考虑成本因素，更要时刻以生态利益和环境安全为准绳，着眼于材料科学的进步，依照不同产品的性质和用途，选择最为适宜的材料，做到物尽其用；同时，应尽量减少构成产品的材料种类，降低其回收、利用的难度，将其对生态环境的损害降至最低。

三、生产制造阶段对生态环境的影响

设计，确立工业产品的各项效果和技术指标，并通过选择和制定相应的生产工艺将其实现。具体来看，工业产品设计需要对产品的外观尺寸、造型、结构、材料、色彩、表面肌理等进行定义，生产和制造则是依照以上各方面的设计内容而展开的。众所周知，简化生产工艺能有效提升效率、压缩成本、降低能耗、减少污染物排放，进而减轻环境压力。一方面需要借助技术创新，如设备的创新，多轴联动机床、激光雕刻机、大型3D打印机的面世，使得以往复杂的工序得以简化并能够获得更高的加工精度；再如材料的创新，记忆合金、纳米陶瓷、石墨烯等新材料相继出现，除具备优异的物理性能之外更能够简化产品结构和制造工序；但无论是新设备、新材料还是新工艺，都需要长期的研发和巨量的资金投入。另一方面，需要借助工业产品设计的优化，相较于技术创新，通过设计手段简化生产工艺将更加直接和高效。如在“绿色设计”理念指导下开展的简约设计（Minimalismdesign）、可调节设计、模块化设计、工艺简单化设计等，都能够极大地降低产品复杂程度，提升模具利用率并简化装配工序；此外，采用简洁的造型、单纯的材质、简单的结构，利用料本色、材料本身质地、暗线装饰等具体的设计手法也能够有效地简化生产工艺。诚然，复杂的生产工艺，某种程度上反映出对产品的“精雕细琢”“精益求精”，然而，以此为标榜并刻意为之，反映在设计上，即是复杂的造型和结构，繁复的装饰和材质的堆砌，虽能够造就一时的感官刺激，然而从长远来看却是难以持续的，从资源节约的角度来看也是不可取的。研究生产制造阶段对生态环境的影响，将有利于工业产品设计向着“结构最简单、材料最俭省、造型最简练、表面最纯净”的方向发展，从而简化生产工艺，将生产制造阶段对生态环境的负面影响减至最低。

四、运输与销售阶段对生态环境的影响

运输与销售是产品转化为商品中最重要的环节，因此，不论是商家还是设计从业者，都对其高度重视。从设计角度来看，要保证运输与储存的便利、高效，以及促进销售，重点在于产品的包装，可以说，运输与销售阶段对生态环境的影响，其主要来源是产品的包装形式。首先来看运输阶段。从规模上来看，产品的运输无外乎两种，一是大批量的运输，如从工厂将产品运送至销售地，二是小批量或单品的运输，如从销售地运送至客户手中。无论是哪种形式，在运输过程中，对包装的核心要求是保证产品安全，即是保证产品免于因震动、撞击、挤压、受潮等因素的影响而使产品损坏或失效。为了保证产品安全，就必须采用更坚固的材料、更大的缓冲空间、更好的密封效果等，随之产品包装的质量更重、体积更大、耗材更多，但这会带来两个方面的问题，一是包装本身物料的浪费；二是运输效率的降低，而这也是运输阶段对生态环境产生影响的部分。产品包装除保障产品安全之外，另一个重要使命便是增强展示效果，展示效果对产品的销售有着巨大影响。因此就不难理解，为什么产品在包装上煞费苦心。产品包装设计，为了增强展示效果，促进产品销售本无可厚非，在此要批判的是“过度包装”。所谓“过度”，即是包装已经超出了合理的范畴，如运用高档材质、复杂工艺、夸张的体量等，甚至在部分行业，包装的成本已经高过产品本身！其目的，无非是通过“过度”来追求更大的附加价值。如果说，过度包装的首要问题是对资源的浪费，那么更大的负面效应是对社会生态的破坏，因为这种包装形式营造奢侈消费，助长奢靡之风。研究产品的运输与销售阶段对生态环境的影响，将有利于产品包装向着轻量化、小型化、集约化、便于利用、易于再生的方向发展，这既是还原产品包装的本真，亦是对生态环境的责任。

五、使用与维护阶段对生态环境的影响

工业产品设计将定义产品的使用和维护方式，是使产品具备物质功能和使用价值的关键。产品的使用和维护，施动者是人，受动者是生态环境，连接两者的介质是产品，因此产品需要满足两方面的要求，一是人的需求，二是环境的制约。满足人的需求，主要体现在产品的安全性和易用性（Usability）。产品的安全是基础，要求在产品的整个生命周期内确保用户的使用安全；易用是更高的要求，即是方便人们更好地去使用，要做到这一点，需要具备以下要素：可学习性、可记忆性、减少误操作、具备效率、令人满意。这既是工业产品设计所追求的“以人为本”，亦体现出目前产品设计的不足，而这种不足将会导致人在使用与维护产品时遇到诸多不便，甚至是危险，以至于对人身财产及生态环境产生不利影响。要适应环境的制约，需要从两个方面加以分析：一是产品的质量，二是产品的能耗。在这里，产品质量是指能否长期、稳定、高效地工作；而产品能耗是指在满足功能需求的前提下，尽可能节能环保。要满足上述要求，首先，需要通过设计为产品设定适当的功能范围，功能范围过窄，会使得产品功能单一，适应性不足；功能范围过大，会造成功能浪费、结构复杂、维护困难。其次，需要通过设计使产品具备优良的工作性能，主要体现在产品的技术应用，材料运用、结构和工艺设计上。再次，需要通过设计使产品具备科学的使用功能，主要体现在高度协调的人机关系。研究产品的使用与维护阶段对生态环境的影响，将有利于提升产品的安全性、易用性，实现产品使用和维护的绿色高效。

六、废弃物阶段对生态环境的影响

产品丧失物质功能和使用价值后成为废弃物，此阶段对生态环境的破坏效应最为明显。现代设计强调贯穿于产品的全生命周期，尤其是“可持续设计”（SustainableDesign）的理念，提出设计应当使产品具备“从摇篮到摇篮”（CradletoCradle）的可持续性，即是希望最大限度减少对生态环境的损害。但要使产品具备这一属性，需要摆脱两方面的困境：一是材料的限制，二是观念的束缚。工业产品的用材绝大部分是人工材料，尤其是高分子材料，这类材料的共同特征是制造容易、回收困难，因而其成为固体废弃物污染的主要来源。尽管所谓“绿色材料”的概念在上世纪80年代就已经提出，但现实是这种材料并未成为目前工业产品的主要用材，这里既有技术的因素、经济的因素，也有人们观念的因素。相对于突破材料的限制，观念的转变显得更加困难。首先，人们对于产品的态度普遍是“喜新厌旧”。产品生命周期的完结和产品代差的出现，是造成这一观念的客观因素，然而在经济利益的驱使下，产品推陈出新的频率越来高、间隔越来越短，刺激着人们的视听、调动着人们的消费欲望，因此，许多产品被提前“终结生命”。其次，人作为视觉动物，总是被精美、华丽的事物所吸引，这一方面是由于上述事物拥有更夺目的特征，而更主要的因素是人们对物质的迷恋和财富的炫耀，反之，质朴、简单的事物很难成为市场的主流，实际上，这是植根于封建时代、发展于工业时代的审美观念和价值取向在当今的投射。再次，随着经济的发展和生活质量的提高，人们缺乏主动延续产品生命和参与废弃物再利用的动机，人们已经习惯于购买和抛弃，而非维护和再造，因为前者意味着喜悦和简单，而后者意味着乏味和挑战。研究产品废弃物阶段对生态环境的影响，即是对可持续这一命题的思考。可持续不仅仅局限于产品的可持续，还包括经济、社会、环境和文化的可持续，是一个宏大的命题。以设计引导和满足消费需求，并维持需求的持续满足，是达成可持续目标的重要手段，也是减少工业产品全生命周期对生态环境负面影响的有效途径。

七、结语

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1.重复

这种构成方式主要通过不断重复同样的造型来实现。在工业产品的设计中，重复构成的运用十分普遍，例如产品造型的重复排列、产品的按键、手机按钮等等。通过重复构成这一方式可以使产品具有高度的统一协调，从而使产品更容易被人们记住。而且一些按钮进行重复排列之后也更加容易使用操作。不过在进行产品的重复构成设计时，要注意方向和空间的变化避免过于单调乏味。

2.发射

发射也是重复形式的一种，围绕一个或几个共同的中心进行形状的排列组合，在生活中例如阳光光芒的排列、水花四溅的图案、绽放的花朵图案等等都呈现出发射的形态。发射这一构成方法的焦点十分明显，而且具有很强烈的光芒感，因此产品会具有很强的节奏感。一般灯具的造型设计会常常使用到发射的构成方法以实现更好地产品效果。

3.对比

对比的构成方法是使两种或多种不同特征相同属性的介质进行相互比较，从而使它们的不同特点更加突出。在自然界中，黑白、冷暖都是很明显的对立统一。对比这种比较方式，既可以是强烈明确的，也可以是轻微模糊的，可以进行简单地对比，也可以进行复杂化的对比。在不少工业产品的设计中，就运用到了对比的构成方法，从而使产品的某些特征更加突出，从而实现造型和功能完美地融合。但是在对比过程中也要注意产品的统一协调，避免过多对比而使产品整体观感杂乱。

4.特异

特异的构成方式主要是通过设计中一些不按照规律的设计来使产品的一些特点更加凸显。特异夹杂于规律之中。一个产品设计异的构成要素不应该太多，而应该放在比较显著的位置，从而达到一鸣惊人的效果。特异从根本上来讲也是一种对比，但是这种对比效果更加强烈，很容易刺激人们的视觉感受。例如一些大型机床或者危险性较高的产品，在设计一些常用按钮时往往会选择更佳醒目的色彩和形状，从而方便人们的使用。

5.分割

分割是构成中最为常见的一种方法，将整体分割成部分在生活中也十分常见。例如报纸杂志的版面、房屋的吊顶、冰箱的空间，这些都是依据分割的原理进行构成的。现代的产品设计中也常常使用分割的构成方法，例如灯具的设计、家具设计、手机面板上面的显示屏幕、手机按钮的大小和比例等等，都充分利用了分割的原理。

二、立体构成在产品设计中的应用

立体构成主要是在三维空间中进行产品的设计组合，是一个由分割到组合或者由组合到分割的过程。立体构成更加看重不同材料的研究，并且对立体形态的形式美进行深入的规律探索，从而使设计更具想象力和创造力。立体构成是现代产品设计中最为重要的组成部分，生活中一些家具或者灯具的设计就充分体现了立体构成的原理。

1.线材和产品设计

线可以很好地表达方向性，线材主要有两种，硬线材和软线材，而线材的构成方式也多种多样，例如垒积构造、框架结构、伸拉结构等等。在进行产品设计中，有一些默认的规律，例如：曲线代表动、直线代表静；圆滑的曲线可以代表女性，硬直的直线可以代表男性。一些手机产品的边角采用圆弧结构，并配以亮色，很容易受到女性的欢迎。而一些汽车选择流线型的车型，简洁大方，就很容易被男性看中。

2.面材和产品外观

面的最大特征就是其具有一定的形态，很容易被辨认。面材主要分为曲面和直面两种构成形式，曲面富有变化而且造型十分丰富，而直面就显得更加挺拔有力，在产品设计中，面材主要运用于产品的表面设计，从而使产品更加具有充实感。

3.块材和产品造型块材作为立体造型中最基本的表现形式，具有几何体和自由体两种不同的形式。自由体有非常广泛的体现，例如河边石块、海边贝壳等等。而在现代设计中，产品的设计更加强调统一整体的美感，例如1998年的苹果电脑外壳、华根菲尔德设计的台灯等等，都体现出简单大方的整体设计美感，充分体现了立体构成的完美运用。

三、色彩构成在产品设计中的应用

色彩构成是色彩设计的基础，通过一定方式的组合和搭配形成最佳的色彩关系，在产品设计中，色彩的好坏会直接影响产品的呈现效果，从而对消费者的购买欲产生刺激。

1.色彩的调和构成和产品设计

色彩的调和构成主要是由两种或者多种色彩和谐的进行搭配，通过色彩的调和可以将原本对比强烈的色彩和谐统一的存在于产品设计中，根据产品的不同功能和要求进行色彩的调和，从而使产品更大程度地满足客户的需求。

2.色彩的联想和产品设计

色彩的联想主要是人们在看到某一色彩时会对其他事物产生相应的联想。在产品色彩设计时，设计师可以充分利用这一点来调节用户的情绪，从而使产品更好地表达出自身特点，给人们带来美的享受和放松。

四、结语

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论文摘要:工业设计，是文化艺术与科学技术结合的产物，而“意象”与科技，又同属于广义的文化范畴。文化是人类社会历史实践过程中所创造的物质文明与精神文明的总和，具有不可逆的传承性。虽然一代又一代的艺术家与设计师，总是企图摆脱传统文化的阴影，创造属于他们自己的艺术里程碑，但传统文化还是如影随形，到处可见。因此，任何传统文化，都必然对艺术与科技的发展，产生非常深刻的影响，并且通过艺术与科技，或者直接，或者间接，对现代工业设计产生连带的巨大影响。

1“意象”的产生及研究的现实意义

“意象”原是中国古代哲学中的审美范畴，它包含主观的“意”和客观的“象”两个层面的含义。所谓“意”是指意图、意向;“象”是指事物的外在表现形式。随着时代的变迁，意象在传承与整合中不断开拓新的发展空间。“意象”概念产生于先秦两汉时期，最早由王充提出，主要在哲学范畴内讨论;魏晋时期刘册将“意象”概念引人到文艺美学中，是最早关于文艺方面的描述。他在《文心雕龙·神思》一书中写道:“独照之匠，窥意象而运斤:此盖驭文之首术，谋篇之大端。”它是指一切悟彻人生的艺术家能运用笔墨描写想象中的景象。在这里，刘姗指出“意象”是在心与物互相交融，在物象感知之上而产生的，并肯定了“意象”在艺术创作中的重要作用。这也为后来“意象”在艺术创作上开拓了新的思考方式和领域。它产生和存在于工业设计的审美活动之中，是一种理性化的科学命题。因此，研究“意象”对工业设计的影响是具有重要意义的。

2“意象”造型与现代工业设计的关系

“意象”是整个现代美学体系的核心概念之一，亦为造型设计美学的核心概念，工业设计是“意象”的思维结果。这里我们按照用途可将其分为:根据生产和生活的需要而产生的功能意象和以追求更高的精神愉悦为目的审美意象两个方面。前者是以实用为目的，在现实生活中真实存在的具体的某种思维产物。从理论上来讲，这种“意象”化的审美设计就是把理论美学的原则应用于物质生产和日常生活领域而产生的一门美学分支学科，它追求物质生产过程以及人类生活环境的变化，它的核心范畴是功能美。后者则是精神层面的问题，根据想象力所形成的某种形象呈现，它能引起人想到许多东西，是让人们在看到设计者的作品同时，感受到作者所要传达的思想内涵。这两种概念是理智与直觉、认识与创造、功利性与非功利性的高度统一。

从中国的传统美学来讲，“意象”相近于想象，也可以认为是想象中的“艺术”。而工业设计是产品设计师物化想象产品艺术化、人性化的具体体现，它直接为人们的生产和生活服务。设计过程中的“意象”实际上就是设计者大脑中产品模型“情、景”的体现，它直接关系到产品设计的成效;“意象”与工业设计有着密切的内在联系，二者具有因果关系，缺一不可，互为系统。“情”(意象)、“景”(产品)的统一乃是审美意象的基本结构。“意象”不能还原单纯的“情”，也不能还原单纯的“景”。离开主体的“情”，“景”就不能显现，也就成了“虚景”;离开客观的“景”，“情”就不能产生，也就成了“虚”情;这两种情况都不能产生审美意象。只有“情”、“景”的统一，才能构成审美意向。

3“意象”造型观在工业设计中的深刻影响

“意象”造型观在工业设计中的影响涵盖古今，随处可见。古代的手工制品都是早期人类根据生产和生活的需要，在思维的作用下，经过制作者按照“产品”的使用功能，进行“意象”造型设计之后，根据生产(生活)的需要，经过简单的加工之后完成的。如5000年前仰韶文化时期人们制作的木锁等生活用品便是佐证。如今，过去的手工制作变为现代化的工业生产，目前市场上一些运用现代化的设计手段和方式生产出来的精美的工业产品设计令人眼花隙乱、目不暇接，这些产品是设计师大脑中“情”、“景”的高度统一。也就是传统“意象”造型观影响现代工业设计的深刻体现。

现代工业设计产生于欧洲，19世纪工业革命完成后，西方就开始发展工业化的生产方式，展开适合工业化生产的现代设计，并形成很多不同风格的艺术设计流派和体系。在中国，虽然没有西方工业革命的经历，但是，勤奋好学的中国人，却早已积极主动地把现代设计思想、理论、方法引进中国，并且一直想以西方先进的科学技术来振兴中华民族，圆百年近代史上中国人的强国之梦。这种现代科学技术与传统文化艺术结合的标志性参照物，就是20世纪20-30年代的南京中山陵;50年代的北京“十大建筑”;90年代的北京世纪坛;以及兴起于80年代，至今还方兴未艾，可圈可点的全国性“城市开发热”。在这些建筑中，不仅体现了西方先进的科学技术，而且都有中国本土传统“意象”造型美学的缩影。

综上所述，“意象”在现代工业设计中产生了深刻影响，没有“意象”，就不存在现代艺术设计，正是由于设计师把产品的使用功能科学化、艺术化、美观化，现代设计才发展到了今天。

4结语

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关键词：教师;学生;机械制图;动态教学;INVENTOR;网络;

1制图教学现状的分析

机械制图是职业中专校机电类学生的必修之课程，这门课程学的好坏将直接影响到他们将来的制图和识图能力，也将影响到未来专业发展之路，其重要性不言而喻。然而现在的大部分学生对这门课程采取了不肯学、厌学或者敷衍而学的态度，教学效果较差。

2制图教学存在的问题

面对基础较差空间思维能力严重缺乏的学生机械制图教学存在以下几点问题：（1）教师的应变能力有待提高。如今的专业教师在教学过程中主要先采取备好课，然后以教案为根本，以教学大纲为标准，以一定的课件资源为辅助教具进行常规化授教，而这样的教学方法对于中职生来说已经是在熟悉不过了，他们早已习惯了老师这样的教学方法，也厌倦了这种形式的教学过程，很容易产生敌对的情绪。（2）教学资源都是静态化资源。表面上看教师在教学过程中采用多种形式的教学资源，如PPT、视频、课件、微电影等丰富多彩的教学资源，但细细的分析这样的教学资源对于制图教学都是静态的资源，原来是什么样的课件就什么样课件，原来是什么样的视频就是什么样的视频，他们制作好后教师在使用的时候是不能更改的，一旦在教学过程中发生了学生难以理解的问题就只能反复播放并进行多次讲解。（3）学生学习积极性、创新性不高。到中专校来读书的学生大多数都是基础较差的孩子，他们对学习开始具有了抵触的情绪，而机械制图这门课程以前他们从未接触过，也没有较高空间思维能力，社会、企业的实践经验几乎等于零，但机械制图这门课程的要求又相对较高，教师在教学过程中还是采取以前惯有的教育教学方法模式，所以学生上课睡觉、玩手机、开小差、不做作业等就屡见不鲜了。

3制图教学创新教学模式的思考

2007年以来江苏省每年都举办了省级技能大赛，在大赛中老师们绽放了风采，同学们显示实力，一批批巾帼英雄、技能标兵、创新能手等高技能人才涌现出来。在教学中我把技能大赛工业产品设计（INVENTOR）和制图教学紧密结合起来，取得了较好的教学效果。课堂上出现了积极思维现象、你争我抢回答问题氛围、学生脱离书本技能大赛工业产品设计项目用于机械制图教学的探索与研究上课但做起作业得心应手，学生爱做作业爱问问题，产生了明显的课堂学习成就感，对待老师有着钦佩和尊敬之情，对自己未来的专业充满了希望。（1）技能大赛工业产品设计项目的新特点。工业产品设计项目是利用INVENTOR软件对产品进行设计造型、产品装配、部件设计、机器设计等并能动态产生工程图纸、效果图、动画视频。在设计过程中能根据设计过程中出现的错误及时更改，能在不同位置、不同方向进行零件的结构分析，是一项具有三维设计和二位作图等功能的高效软件。（2）工业产品设计与制图教学有机结合的新尝试。鉴于工业产品设计项目（INVENTOR软件）有如此这样大的功能，那么我们为什么不能利用这个软件的强大功能为我们的制图教学做的贡献呢？过去哪些固定的教学资源如PPT、教学视频、课件等都可以作为制图教学过程中主线，都可以它们为教学向导，而在教学过程中知其所以然的分析就可以用INVENTOR软件来完成这个任务，那么教师在授教中就变成了讲解、设问、动态操作、学生手机拍摄不懂的过程、讨论、质疑、教师用INVENTOR软件动态做出结果等过程，学校做出教师的视频动态教学资源并上传在校园网中数字化中心教学平台，学生回家做作业可以再次观看教师的动态教学过程，如有疑问可以在网络数字化教学平台上进行设问，继续和教师进行互动，教师在下次的课堂教学之前进行点评等等。（3）用INVENTOR软件辅助制图教学的流程模式（见图1）。动态教学模式流程的核心内容：1）以固定教学资源为教学主线引导整个教学过程;2）以工业产品设计项目INVENTOR软件为分析问题、解决问题的工具培养学生制图和识图的空间思维能力;3）以学生手机拍摄的教师用INVENTOR软件的动态教学过程照片为学生辅助学习手段，解决学生在学习过程中疑难问题;4）以学校数字化网络教学资源为平台，收集整理教师的动态教学过程资料，帮助学生课后自主化学习能力的提高;5）以INVENTOR软件辅助机械制图教学，使得教师边讲边实际操作。

4动态制图教学典型案例演示（部分核心内容）

案例----用形体分析法识读组合体视图。任务：（见图2）步骤一：学生思考----如何将上的工程图想象出组合体的实际模型步骤二：教师设问----这样的图形是什么形体呢？（见图3）步骤三：教师用INVENTOR软件现场动态做出结果（见图4）图1步骤四：教师继续设问-----这样的图形又是什么形体呢？（见图5）步骤五：同学们思考后教师用INVENTOR软件动态做出结果，师生共同讨论步骤六：如何将两个基本形体叠加成我们任务中实际模型呢。要求：1、同组同座位的同学相互讨论，得出他们的讨论结果2、选派一组同学到讲台上对着投影说给全班的同学听步骤七：教师继续用INVENTOR软件动态做出大家的讨论结果（见图7）步骤八：教师继续增加难度设问—如果再增加形体和孔槽呢，拓展同学门的空间思维（见图8）。要求：1、教师在原有图形基础上继续增加形体和孔槽，现场用软件做出效果;2、同学门在简单组合体基础上利用教师的动态演示得出复杂图形效果。

5动态教学实现的预期效果

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关 键 词：工业设计 创新教育 意大利 米兰理工

高等技术学院[2]——这是1863年意大利米兰理工创建时的名称，其学校标志则是取自拉斐尔著名的绘画作品《雅典学院》（图一）。米兰理工大学位于意大利的工业制造中心，二战后米兰理工大学的毕业生成为活跃在意大利设计舞台上的中坚力量。涌现出一大批享誉国际的设计师，把意大利的产品打造成“高品质”的代名词，其代表的意大利式的价值观获得世界认可。

米兰理工在工程、建筑、设计等学科中以其创新教育培养了许多优秀的设计师，为“意大利设计”在世界设计领域独树一帜作出了不可磨灭的贡献。

本文尝试通过米兰理工的产品设计专业课程的设置来分析其教学特点，为我们的工业设计教育改革提供参考。

首先简单介绍一下意大利的高等教育体制。1999年根据欧盟间的协议意大利开始逐步实行高等教育体制改革，使其大学教育模式与欧盟其他国家的模式接轨。这种模式是为了统一欧盟各国高等教育中的学习年限及学分制的计算方式，方便各欧盟国家对彼此大学学位的互相承认，促进欧盟各国学生的相互学习与教育交流。

其普通大学学分制的名称为Crediti Formativi Universitari（CFU）/艺术院校学分制为Crediti Formativi Accademia（CFA）。学分代表学生的学习时间总数，包括必修课时，选修课时，准备考试的时间，实习时间。1学分代表至少25个小时的学习时间，本科段的每个学生平均一年需完成60学分的学习，3年的本科学习时间大约4500小时。大学本科毕业需取得180学分，硕士毕业需再取得120学分，即一个硕士毕业生需要300学分的成绩才能通过参加考试和毕业论文答辩取得学位。

学分不能替代毕业考试成绩及论文。成绩代表学生的学习效果，学分代表学生完成了特定时间的学量。学分制允许学生在不同的大学完成学业，可以是本国内的大学或欧盟其他国家的大学。

意大利高等教育的3个级别：

1.初级（1° livello） — Laurea（L），学制3年，相当于本科教育，学士学位。学生需获得180学分，考核合格后授予初级文凭。教学目的是为使学生掌握科学的学习方法与必需的专业知识，具备一定的职业技能。

2.中级（2° livello） — Laurea Magistrale（LM）/Laurea Specialistica（LS），学制2年，相当于硕士教育，硕士研究生学位。学生需获得300学分（包括初级阶段的180学分），考核合格后授予中级文凭。此阶段的教学目的为使学生具备在专业领域从事较高层次工作的能力。意大利对个别学科有特殊要求（如：牙科，人体药学，兽医药学，药物学和建筑学等），转学时学生需提供一个意大利大学或相应的外国大学开具的入学考试证明，同时这些学科的学习期限也不一样。

3. 高级（3° livello） — Dottorato di Ricerca（DR）/Diploma di Specializzazione（DS），博士研究生/高级进修研究生。学生需通过专业委员会的资质考核，方能入学。博士研究生培养目的是为使学生具备高水平的科研工作能力，学制至少3年。高级进修生的培养目的是为使学生具备从事高等级职业的知识和技能，学制通常为1年。

下面介绍米兰理工工业产品设计专业的教学理念与初级（三年本科）课程的设置：

教学理念

要使一个物体成为一个设计对象，无论它是一种消费手段、一个工具、一辆汽车或是一件家具，都是指“有计划的”结合材料和技术的手段将功能性的、技术性的、形式的以及审美的特性赋予这件物体。产品设计成为设想一些能够服务于社会的使用及消费的产品的途径，并同时回应负责生产这些产品的企业的需要。事实上对产品设计感兴趣的人也有着对技术世界，新的或是传统的，对材料领域和这些材料工作的方式，以及对制造技术的偏爱和好奇。

“知道如何去做”是一个产品设计师专业技能的灵魂。这些技能包括通过文化和评论的工具去体味社会文化框架的变化，通过企业管理的知识去理解企业动态、市场趋势以及消费行为。

教学目的

工业产品设计初级课程将在理论与实践方面提供一个良好的学科基础教育。

学生必须学习适当的相关工具和技术来表现产品的形式和功能（从手绘草图到设计技术，从产品的拍摄到三维产品的制作），学习数字化图像制作技术，视觉语言，人所特有的感性和色彩系统机制。还必须了解产品设计的计划方法论、设计方法论、产品市场的分布与销售。

系统了解材料的科学与工艺，产品原型的转化技术，以及随后产品的工业生产，对于成为一个产品设计师是非常重要的。在这个意义上，认识制造的过程和技术，经济制度，商业环境和企业文化是最基本的要求。同样重要的还有了解相关产品在美学与符号学，社会学和心理学上的历史演变和批评。

专业出路

毕业生能在所有相关的专业设计领域和生产企业找到足够的就业机会，特别是在一些优秀的专业工作室和企业中找到如下相关的工作：

--专业的合作者

--设计助理

--实物模型技术或虚拟产品技术助理

课程设置

其中一年级的课程安排大致如下：

第一学期

1. 艺术史、建筑史、设计史的课程。

每个班展开的方式不同，有任课老师自主安排授课内容。一般任课老师会按照自己正在研究的课题来讲。

2.设计中的材料学课程

一般分为三个部分。基础力学的讲授，按材质分类介绍各种材料的特性；高分子化学的讲授；2-3人一组完成作业。作业为确定材料规格后，以室内或室外两种不同用途，期间需要到图书馆的信息资料库里选择合适的三种材料，计算其不同材料的受力范围并确认材料强度的范围，再从其中选择最优材料完成作业。

3.设计工作室课程

包括基础制图（三视图，透视图，轴测图）、摄影、模型制作（纸，塑料，木材）。

最后的作业可以是为某个意大利的著名品牌的产品做一个产品手册，学生需要运用以上所学知识，手册的规格为4张A3折叠在一起，包括正反面。

4.曲线与表面、几何分析的课程

理论部分主要介绍各种曲线曲面的形成方法以及方程推导，上机操作的部分为学习数学建模软件。最后由3人一组来完成作业，由任课老师指定产品，学生分析其外形后确定数学方程，再用矢量软件做出来。

第二学期

1.设计项目的理论与实践课程

分为两个部分。前半部分为分析作业，老师给出不同的课题，分别需要在课堂内和课外完成。比如分析老幼残疾人士的日常生活中不便之处，分析各个流派风格的元素， 分析物品开与关的方式，分析把手的材料等等，后半部分根据之前的分析完成一个非电子类且无复杂机械结构的小物件的再设计。

2.设计项目的视觉元素课程

课程分为两个部分，前半部分的课程主要介绍各种视觉元素，如点、线、面、韵律、密度的视觉形成方式。后半部分主要介绍色彩学的基础知识，以及平面绘图软件 （如PHOTOSHOP，ILLUSTRATOR，FLASH）的简单应用。最后的作业则是把所有小练习整理成册。

3.设计项目的方法与工具课程

包括计算机硬件的原理（如计算机主板内存是如何运作的），以及介绍3D建模软件 Solidedge的简单应用。

下面我们通过2010年一年级的部分课件图片来更进一步的了解其教学内容：

图二和图三是《设计的工具与方法》课程中讲授的关于AutoCAD2010版软件应用的课件。

图四与图五则是《设计技术》课程中关于设计最基本最基础讲解的课件。包括A0、A1、A2、A3、A4规格设计图纸的尺寸大小，到产品截面图的的介绍。

结论

从课程设置上可以看到，在一年级他们没有专门的设计基础课程，也没有素描课程。但是从授课的内容来看，他们的课程所讲的是非常基础的知识，同时也是很必要的知识。在他们的课程中还有一门课很有特色，叫《设计与设计师的保护》课程，请律师来讲课，包括合同的签订等内容。正如其教学理念中所说到的‘知道如何去做’是一个产品设计师专业技能的灵魂”。这些专业技能对于他们来说，涵盖的面很广，不过都是紧紧围绕“产品设计”这个主题来安排课程的。当我们还在讨论是要通识教育还是专业教育的时候，先进的国家在设计教育领域似乎已经走得更远了。

专业应该是本科教育的本质和前提，我们不能抛开专业谈通识教育。所谓素质教育、通识教育或全人格教育，应该在中学阶段是主要的教育，到了本科阶段，就是次要的教育，但次要不代表不重要，作为教育的整体，即使是次要的，也是不可或缺的，它是对专业教育的一种必要辅助和对中学教育的有序延伸。

再先进的教育模式都无法照搬，因为背后是民族文化在支撑，照搬只会水土不服。设计创新与教育也是一样，中国的设计要走向世界，我们的文化一定要是先进的。愿我们站在几千年中华文明积淀上，学习并借鉴他国的先进经验，并不断与时俱进的更新和发展我们自己的文化，不远的将来我们才能看到中国的设计能够立足于世界前列。

注释

篇7

关键词：中国传统工艺美术 现代工业设计 融入潜力 重要组成 必要性

正文 我们应该担当起怎样的责任，我们又被时代赋予了怎样的责任，我们应该怎样去做才能不辱使命。怎样将中国传统工艺美术融入现代产品设计中，这是所有未来工业设计师所应该思考的问题。面对我国正在蓬勃发展的设计事业，我们在学习世界设计的同时应当开辟出一片有着中国特色的工业产品设计领域，将我们中华文化融入现代工业产品的设计之中。

中国传统工艺美术蕴含现代工业设计理念 lwkoo.cn 毕业论文

中国传统工艺美术历经时代的沧桑，在无数先辈努力下，经过数千年实践的锤炼，才有了今天涉及我们生活方方面面，及政治.经济.文化等各个领域的中国传统工艺美术。中国传统工艺美术自古以来通过对自然万物的尊重、承认和包容，通过沟通、协调而达到和谐统一的风格。直至今日，随着科技的进步，生产力的发达，自然的平衡却已经打破，此时人们才意识到人与自然和谐相处的重要性，提倡环保、绿色设计、人性化设计等等。

中国传统工艺美术的这一深厚底蕴深刻的揭示了人与自然的关系以及现代工业设计的发展方向，如何将先人千年来总结的中国传统工艺美术的规律与成果运用到今天的现代产品设计，将是一个值得我们研究和深思的话题。

中国传统工艺美术是世界工艺美术的重要组成。

中国人口之众，中国文化早已向世界各地传播，影响深广，其市场潜力是不可估量的。中华文化对世界的影响之大，以及其在世界文化中所占比重之最也就决定了将中华文化融入现代产品设计的价值前景是无限的，潜力是无穷的。

如《众神聚宴》，是文艺复兴早期意大利威尼斯派最杰出的画家之一的乔凡尼·贝利尼 (Giovanni Bellini，1430-1516年)所作，是文艺复兴时期人们向往的理想世界的写照。画中值得一提的是，诸神所用的器皿均是中国宋代烧制的青花瓷，可见当时中国传统工艺美术的名声远播以及那个时代的西方人对中华文明的崇拜和神往。

中国传统工艺美术中的设计元素中充满生命活力之美。纹饰里面的动物纹主要是继承和发展了原始的图腾。如所反映的夔龙纹、夔凤纹等等，都是根据中华民族所崇拜的吉祥神圣之物的龙、凤等演变而来的，风格怪异，并且具有明显的原始社会图腾崇拜的标记。

龙纹是中华民族最吉祥、最神圣的纹饰，它的形象不是在青铜器上才出现的，远在新石器时代就已有龙的萌芽。在青铜时代，龙的真正形象出现了。它是多种动物形象的综合体，是一种经古代人民创造性想象而产生的怪异而神秘的动物形象。它最初的原形主要是以蛇为主，因为在中国古代有龙蛇互化之说：“龙或时似蛇，蛇或时似龙”等说法。而龙的形象在商周青铜器中并不少见，它把表现的每一个部分都抽象化了，并且还有选择性的进行了强化。

凤最初的形象是玄鸟（玄鸟是中国上古东夷族的图腾），和龙一样，它也是上古人民想象出来的一种动物，也是一个综合了多种动物的形象而创造出来的神鸟。它的羽毛是吸收了孔雀的形象特征，它尖锐的爪子是取自愈凶猛的鹰。《韩诗外传》里就有关于凤的描述，“夫凤之象，鸿前而鳞后，蛇颈而鱼尾，龙纹而龟身，燕颔而鸡啄。”它也是吸收和融合了别的氏族的文化。但是这里的凤纹变化极多，可与夔龙纹相媲美，也给人一种神秘感。 中国五千年文明的发展，无论是宫廷美术还是民间美术，无论是文人画还是宗教画，经过历代的画家、艺人、工匠的创作实践，积累了大量丰富多样的艺术表现手法和表现形式。从新石器时代的彩陶到殷商时期的青铜，从战国时期的器皿、帛画到汉代的雕塑画像石，从唐宋的绘画到明清的瓷器 ，以及民间广为流传的剪纸、木版年画、建筑、纹饰、戏装、面具等等，充分体现了或恢弘灵巧，或简约或精致，或工整或粗放或热烈或娟秀，或质朴或奢华等多种手法。无论是逸笔草草的国画笔墨还是板刻结圆的装饰图案；无论是造型夸张的民间剪纸还是色彩强烈的木版年画，这一切无不为现在工业设计提供着丰富的表现形式和图式装饰语言。在我国历史上，农业社会留下过丰富的历史遗产，今天我们游览和保护的许多历史遗迹，在当年都是社会生产不可或缺的工具或建筑。要走出一条“民族个性”的道路，就必须根植于民族文化土壤中，向传统工艺美术学习，并进行具有创造性的转化，使中华传统设计元素用在当代工业设计中既具有“民族个性”又有“时代性”，这样，我们工业设计才能真正走“国际化”。 lwkoo.cn 毕业论文

中华传统艺术在经过漫长的历史凝炼后，逐步形成各具典型文化内涵的图形和纹饰。他们包括人物、植物、动物、图腾、几何符号等形式在内的图像，以及一些流传广泛的典故、成语、传说中的人物、景物，一些约定俗成的事物及组合。这些乡土味浓郁的图像元素是民族工艺美术的重要组成部分，如果将这些富有民族形式特征的元素有机的组合到现代工业设计中，无疑会给单调枯燥的现代工业设计风格带来一股清新的空气。

中国传统工艺美术融入现代工艺设计的必要性

信仰则是文化的重要组成部分，更是对传统工艺美术的继承和发展，没有文化的根基信仰也将荡然无存。现代工业设计要中国传统工艺美术的抛弃，整天跟着西方的屁股跑，也是没有出路的。而且，随着国外的设计兴国的战略而来的不单单是市场上出售的设计产品还有他们民族的文化内涵，这些文化正通过我们对他们产品的使用而深深的影响着我们的生活，甚至正在冲淡我们中国传统工艺美术文明传承。这难道不足以让我们在先人的灵位前感到羞愧吗？

因此将中国传统工艺美术文明融入现代设计，创造出我们自己的工业设计文化以推动和延续中华文化是十分必要的。否则，中华民族将失去引以为傲的五千年文化，届时我们又将凭借什么立于世界之林？又有何面目自陈我们是炎黄子孙、龙的传人？

因此，作为设计师必须善于抓住可以用于现代工业设计的精髓，融会贯通。而要想抓住传统元素的精髓，则需要不断的学习和在生活中的体会了。这一点，我觉得我们国家的教育方式以及应试教育的本质对于下一代关于传统设计元素的学习和引导很不利。

将中华传统设计元素融入现代产品设计并不是简单的在产品表面绘制有中国传统特色的图案就可以了事的，文化在产品中的融入应该是一种精神文明和文化情感的融入，并且以产品本身为载体自然而然的表现出来，传达出产品所承载的文化内涵，这也正是产品在经济价值、审美价值之上的第三种价值——精神价值的体现。

结论

将中国传统工艺美术中的设计元素融入到现代产品的设计中不单单是提升产品价值促进中国产品走向世界的催化剂，更是继承和发扬中华文化的必经之路。倘若，我们没能重视起我们的博大精深的中国传统工艺美术中的设计元素，在设计上始终处于对西方的模仿甚至照搬上，那么我们的工业设计事业将永远落后于世界，我们的文化也很有可能在世界文化的冲击下所消逝，到那时，我们留给后人的只能是五千年的忧伤。

参考文献

1 杭间/何洁/靳埭强 主编 岁寒三友：中国传统图形与现代视觉设计[M] 山东画报出版社2005

2 林毓生 著 中国传统的创造性转化 [M] 三联书社 1997

篇8

符合下列条件且参加所在省份组织的美术类专业联考成绩合格者可以报考。

1、遵守中华人民共和国宪法和法律;

2、高级中等教育学校毕业或具有同等学力;

3、身体健康、无生理缺陷、视力正常，无色盲、色弱;

二、招生录取

1、招生专业为文理兼收;

2、外语语种限考英语，英语成绩在录取时将作为重要参考依据之一;

3、思想品德考核和体检合格;

4、2016年我校不组织艺术类专业校考，考生专业总成绩以该考生所在省联考总成绩为准。录取时，按当地招生政策规定，择优录取。(若无明确规定的，我校将按照考生文化总成绩的40%与专业总成绩的60%之和从高到低择优录取)。

备注：武汉工程大学往年只在湖北、福建、湖南、广东承认美术联考成绩，而今年全部承认美术联考成绩。所以武汉工程大学往年在湖北、福建、湖南、广东录取分数线仍具备参考价值，其他省份不具备参考价值，敬请广大考生注意!

5、学校将在新生后组织入学资格审查和专业复查，经查考试有舞弊行为或专业复查认定为专业水平不合格的，将取消入学资格。

三、招生地区及专业计划

2016年我校面向江苏、山西、河北、安徽、湖北、湖南、广东、广西、福建九省区招收产品设计、环境设计、视觉传达设计、动画四个艺术类专业，学制四年，计划招生230人，分省招生计划根据各省报考情况确定。

四、收费标准

学费收取标准按2016年湖北省物价部门核定的标准执行(2015年艺术类收费标准为每学年10350元)。

五、联系方式

学校地址：武昌校区 武汉市洪山区雄楚大道693号

流芳校区 武汉市东湖新技术开发区光谷一路206号

招办地址：武汉市洪山区雄楚大道693号，邮编：430073

咨询电话：027—87195649(可传真)

网 址：zsb.wit.edu.cn/

邮 箱：zsb@wit.edu.cn

咨 询QQ：800091676

艺术设计学院简介

自2001年创办工业设计专业以来，武汉工程大学艺术设计学院汇聚了一大批热爱艺术、善工设计的青年才俊，脚踏实地、为人师表、开拓创新、教书育人，怀揣激情和梦想，指导学生参赛荣获：德国红点奖、金犊奖、大师奖、大广赛奖、中国之星奖、中南之星奖、楚天创新奖等国内外设计大奖，一次次点亮荆楚大地冉冉升起的“设计之星”。十年磨一剑，学院在收获各类设计大奖的同时，培养和历练了一支优秀的教师团队，拥有包括教育部高校设计学类教指委委员、教育部新世纪优秀人才、专家评委和武汉工程大学教学名师等在内的多名设计学类教育专家以及大批具有丰富教学经验的青年骨干教师。近五年来，先后承担和完成了包括国家青年社科基金、教育部新世纪优秀人才支持计划、湖北省社科基金研究项目、湖北省教育厅重点科技项目、武汉市社科基金项目等在内的多项国家和省部级重点科研项目，成果显著，获教育部新世纪优秀人才支持计划、获批“生态环境设计研究中心”湖北省高校重点人文社科基地立项建设，获湖北省教学成果奖二等奖和三等奖，获设计竞赛奖200余项，获发明专利2项，获实用新型专利7项，获产品外观设计专利300余项，发表科研教学论文200余篇，出版专著和教材20余部。

目前，学院拥有艺术硕士专业学位及艺术管理学术硕士两个硕士学位授权点，开设6个本科专业(工业设计(工)、产品设计、环境设计、视觉传达设计、动画、广告学(文)六个本科专业)，在职教师73人，其中教授8人，副教授22人，聘请校外客座教授16人，在校硕士生、本科生近1500人。

学院十分重视对外交流与合作，与美、德、英、韩、荷兰、加拿大等国际设计院校在教学和科研方面保持长期联系与合作，具备当今国际视野下的设计艺术教育基本特征。学院毕业生基础扎实，动手能力强，知识全面且富有创新精神，深受用人单位欢迎。在“长江三角洲”和“珠江三角洲”建立了稳定的校外实践教学和就业基地，聘请了包括广东工业设计城、深圳杰美特科技有限公司、安徽五千年文博园等企业设计总监担任客座教授，聘请了包括德国包豪斯大学、美国宾夕法尼亚州立大学、韩国光州大学、清华大学、中央美术学院、同济大学、华中科技大学、武汉大学、首都师范大学、广州美术学院、武汉理工大学等国内外知名高校教授担任客座教授。

学院依托武汉工程大学“大化工”学科特色优势，结合自身专业特点不断加强跨学科交叉融合，注重培养学生的创新精神和创新能力，在加强专业基础教学的同时，不断拓宽学生的知识面，努力提高学生的综合素质;注重学习中外各民族和民间艺术的优秀传统;注重学术交流，关注和研究国内外美术与艺术设计学科发展动向;提倡严谨治学、理论联系实际、实事求是的良好学风;强调设计为生活服务，设计与工艺制作、艺术与科学的结合;培养学生敏锐观察生活的能力和为国家经济和文化建设做贡献的意识;营造活跃的学术气氛和良好的育人环境，建构起“艺术与工程技术”相结合的特色鲜明的教学研究型的设计学教育体系，为国家培养了大批优秀的设计学类高级应用型人才，为地方经济建设做出了应有贡献。

专业介绍

动画专业(招生人数：55人)

本专业培养具备影视动画和数字媒体(含交互设计、游戏)所需要的基础知识及理论，掌握较扎实的动画和数字媒体的策划、设计、创作、制作能力，具有较强社会适应能力的应用型专业人才。本专业设置为两个个方向：影视动画方向、数字媒体设计方向。

本专业设置影视动画、工程动画两个专业方向。本专业学制四年，授予艺术学学士学位。

影视动画方向

主要讲授传统二维动画、计算机三维动画设计相关专业知识，培养学生能在动画公司、影视传媒机构、文化创意产业等从事动画创作、动画制作、美术设计等工作。主要教学内容包括：设计基础知识模块、影视理论与实践模块、动画技法模块、传统二维动画模块、定格动画模块、计算机三维动画模块。

影视动画方向将在新生入校后，遴选开设1个“2+2”国际合作班。该国际班学生学满2年后可以申请到英国、加拿大、澳大利亚等英语国家留学。该国际班学生除学费外，需额外一次性缴纳英语雅思课程培训费12800元.

数字媒体设计方向

主要讲授面向互联网行业的UI设计、交互设计、信息设计，以及面向游戏行业的游戏美术设计、游戏建模、游戏动画设计等，培养学生能在互联网、数字娱乐产业等行业从事相关设计工作。主要教学内容包括：设计基础知识模块、影视理论与实践模块、动画技法模块、交互设计模块、游戏设计模块。

产品设计专业(招生人数：65人)

本专业培养具备扎实的产品设计基础理论知识、良好的产品造型能力、文化创意产品设计的专长、家具产品设计的专长、家电产品设计专长、能在企事业单位、科研机构、设计公司等从事工业产品设计的应用型高级专门人才。本专业毕业生应具备设计原创精神、勇于进取、积极创新，在拥有扎实的专业基础知识、宽阔的设计知识面之同时，也应有较强的动手实践能力。

本专业开设两个方向：产品创新设计方向和文化创意产品设计方向。学制四年，授予艺术学学士学。

产品创新设计:侧重培养具有产品设计基础理论与专业技能的人才。利用计算机辅助设计、 多媒体教学和工厂现场实习等教学手段，使学生熟练掌握各种工业产品开发与创新设计，了解人机工程学、设计方法学、产品形态语意、设计心理学、工程制图以及根据市场需要开展专项课程设计等方面的知识，为产品制造企业、机构培养应用型和研究型的产品设计人才。

文化创意产品设计:侧重培养具有现代文化创意产品设计基础理论与专业技能的人才。利用计算机辅助设计、多媒体教学和工厂现场实习等教学手段 ，将课内教学与实践动手能力紧密的结合，使学生熟练掌握各种工业文化创意产品的设计与开发，了解设计与文化、设计符号研究、设计语意学、体验设计、文化创新产品开发设计、人机工程学、以及根据市场需要开展专项课程设计等方面的知识，为创意产业等机构培养应用型和研究型的产品设计人才。

视觉传达设计专业(招生人数：50人)

本专业培养的学生应具备扎实的专业基础、较高的理论素养，并拥有国际设计文化视野、中国设计文化特色、现代创新意识和设计思维能力的高级复合型人才;具有包装设计与印刷、视觉信息设计、设计管理等专长。能够在新时代、新媒体、新技术下的广告公司、企事业单位、互联网公司及媒体传播机构从事视觉传达方面的设计、研究、策划及营销等工作;能够在中、高等院校、研究设计机构从事教学、研究和管理等工作。

本专业开设三个方向：包装设计与印刷方向、视觉信息设计方向、设计管理方向。学制四年，授予艺术学学士学位。

包装设计与印刷方向：侧重培养学生掌握包装造型、包装装潢、包装结构等设计及印刷材料与工艺等方面的系统知识，具备包装系统设计与管理等方面的能力、印刷企业管理及印刷产品质量检测能力，能在各类包装企业、印刷企业、商品生产与流通等部门从事包装系统设计、工艺设计、生产实施、组织管理和科学研究的高级工程技术人才。

视觉信息设计方向：侧重培养学生在信息化时代，采用数字化手段，进行简洁优美、科学理性的信息视觉化设计，通过产品界面、信息产品或环境设计为媒介，为用户创造易用、和谐、美观的交互体验。培养具备视觉信息科技及艺术设计等方面的整合能力，以用户体验为中心的设计与策划能力，以及结合信息产业和社会需求探寻新的解决方案的创意能力。

设计管理方向：侧重培养学生在设计管理和艺术设计方面的整合能力以及设计组织、计划、控制为中心的综合管理能力。掌握以设计项目为对象的系统管理方法，培养通过计划、组织、指导和控制等管理手段对设计资源进行合理配置，对设计项目全过程进行高效整合、综合协调及优化的能力。

环境设计专业(招生人数：60人)

本专业旨在培养具备扎实的环境设计基础理论知识、具有良好的环境设计创新能力和设计实践能力，能在中、高等艺术学校从事环境设计教学、研究工作，在环境设计机构从事公共建筑室内设计、居住空间设计、城市环境景观与社区环境景观设计、园林设计、公共艺术设计等工作，并具备项目策划与经营管理、教学与科研工作能力的高素质的环境设计应用型专门人才。

本专业开设三个方向：室内设计方向、景观设计方向、展示设计方向。学制四年，授予艺术学学士学位。

室内设计主要侧重培养应用型室内设计人才。利用计算机辅助设计、多媒体教学和专业实习等教学手段，通过开设家具设计、陈设设计、装饰材料与构造、室内空间设计、商业空间设计等专业课程，使学生熟练掌握各种室内设计理论与方法，具备专业的室内设计技术及相应的实践能力，成为能从事室内设计、室内陈设、家具设计及技术与管理的高级技术应用性专门人才。

篇9

通过对工业产品装配阶段和拆卸及回收利用阶段进行的简要分析，说明了在产品开发设计阶段采取装配设计和拆卸设计对于简化生产工艺、节约产品成本以及对产品维修和回收再利用的重要生态意义。同时简单介绍了拆装家具的起源与发展，分析了家具拆卸性能设计存在的主要问题以及人们对拆装家具存在的一些错误认识，并提出了通过拆装设计提高现代家具生态水平的，从而提高产品竞争力的建议。

Abstract

Throughbriefanalysisoftheprocessesofassembly,disassemblyandrecycleofindustrialproducts,thesignificanceforthetechniques,cost,maintenanceandrecycleareintroducedwhenDFA&Dwasutilizedatthebeginningofindustrialdesign.Inaddition,thepresentsituationofDFA&Dfurnitureandsomemisunderstandingaboutitarealsoreferred.Attheend,improvingtheabilityofcompetitionthoughDFA&Ddesignisofferedformodernfurniture.

关键词：家具；拆卸；装配；设计；回收

KeyWords:Furniture;Disassembly;Assembly；Design;Reclaim

随着工业的快速发展和人们生活水平的提高，每年的废弃产品数量在不断增加，根据统计的结果，全世界制造业每年大约生产55亿吨无害废物和7亿吨有害废物[1]。图1是德国每年的汽车、家庭器具、消费电器、控制设备及信息系统的废弃物数量分布情况。工业产品废弃物的数量每年都在增加，而有效的回收利用率却不是很高，这些废弃物不仅造成资源和能源的巨大浪费，同时也对地球的环境造成了极大的压力和危害。要使废弃产品的零部件经过修配或其它处理以后可以再次利用，那么这些零部件就应该能够被方便地拆卸下来。可见产品的拆卸性能是产品能够再生的重要前提，直接影响着产品的可回收和再利用的程度。面向拆卸的设计就成为解决产品回收和再利用的有效设计方法。同时，这种设计方法也是生态设计的重要途径之一。

现代的工业制造中，装配工作量大约要占整个产品生产工作量的20%，装配费用占制造总费用的20~30%，在装配中若发现了问题，费用就会增加50%[1]。法国对355家公司的调查结果表明，通常产品设计是面向功能而不是面向装配的，结果导致产品的装配难度很大，生产周期长，产品成本高，装配质量难以保证，从而使产品的装配性成为制约生产的瓶颈。解决的办法通常是增加装配工人，增加装配机械和检测设备。而这些方法无疑都会导致产品成本的上升。

在目前的产品设计过程中，人们普遍对产品的可制造性关注较多，而对产品的可装配性和拆卸性则考虑的相对较少。因而经常出现设计出来的产品结构不完善或可拆装性能差，从而导致制造出来的零件无法进行安装或拆装难度大，需重新返工的情况。因此，在产品的设计过程中采用拆卸和装配设计，对提高拆装零部件的效率，降低拆装费用和提高产品的回收利用率具有十分重要的意义。

1、拆卸设计与装配设计概述

装配与拆卸设计（DesignforAssemblyandDisassembly,DFA&DFD）的基本含义是：在产品设计阶段就同时考虑到产品的可装配性能和可拆卸性能，从装配和拆卸的观点提供一套理论和方法，在产品的设计过程中利用各种技术手段如建模、分析、评价、规划、仿真等，充分考虑产品的装配与拆卸环节以及其相关的各种因素的影响，以便在保证产品功能要求的前提下，使产品装配与拆卸的成本最低。

1．1DFA与DFD之间的关系

拆卸与装配正好是相反的两个过程，所以装配设计（DFA）与拆卸设计（DFD）之间既有相同点又有不同点。它们的实质不同：装配的实质是建立零件之间的某种约束关系；拆卸则是解除这些关系。目的不同：DFA针对的是产品的装配阶段，通过简化产品的设计达到减少产品装配费用的目的；DFD则主要是针对产品的维修、报废处理阶段，使产品能够方便地拆卸、循环利用和安全地进行报废处理。而它们的相同点就在于：DFA与DFD可以共享相同的产品设计模型，运用相似的分析和评价方法。

单纯依照装配设计（DFA）设计原则设计出来的产品不一定便于拆卸，反之，依照拆卸设计（DFD）原则设计出来的产品也不一定便于装配，二者之间的不同点使得它们的结合（集成）很必要，而那些共同点使得它们之间的集成也具有可行性。可见，产品的拆卸过程与装配过程是密切相关的，在产品设计的初级阶段同时进行装配设计和拆卸设计，特别有助于产品设计的集成和产品综合质量的提高。

1．2实施装配与拆卸设计的意义

在产品设计阶段实施装配与拆卸设计具有重要的意义，主要表现在以下几个方面：

（1）有助于提高整个产品开发过程与拆装环节自身的效率，降低生产成本

有关资料表明[1]，产品总成本的70%是在产品设计开发阶段决定的，而设计开发的费用在产品的总成本中只占5%，运用DFA＆DFD方法对产品的整个结构进行优化，可以使错误在早期得到改善，避免后续环节中可能产生的不便，从而提高了整个产品的开发效率和成本；

（2）同时研究DFA＆DFD，有利于产品设计集成和综合质量的提高，同时对产品进行DFA＆DFD的设计，可以有效的协调产品对可装配性能和可拆卸性能的要求，从而系统的提高产设计的综合质量；

（3）DFA＆DFD中对可拆卸性能的研究，能够方便产品的维修和回收处理，符合可持续发展要求产的品可拆卸性是产品维修和回收利用的前提条件。良好的可拆卸性将方便产品的维修，延长产品的使用周期，从而推迟新的废弃物产生的时间；另外，良好的可拆卸性能还方便废弃物的处理，既可节约资源又有益于环境保护。

家具制造业需要消耗大量的自然资源和能源。近年来家具产业迅速发展，根据意大利米兰CSIL工业研究中心调查，世界家具业目前的年产量是2000亿美元[10]，每年要消耗大量的能源和资源。家具产品随着建筑业的迅猛发展和人们住宅条件的不断改善，淘汰率大幅增长。目前西方国家的富裕阶层每年要扔掉数百万张写字台、椅子、餐桌、橱柜、床垫等家具。但是目前废旧家具的回收利用率很低，其中原因之一，就是设计产品时没有考虑其拆卸回收性能，零部件和材料缺乏必要的标识，结果使有用的和无用的材料及零部件难以拆卸分离，使很多可重复利用的零部件无法有效地再利用，即使有些产品能够拆卸回收，但花费的代价已使其失去了回收利用的价值。

在环境保护已经成为人类迫在眉睫的任务的时代，这些被扔掉的东西不能再被看成是个人的私有财产，而应该看成是人类共有的有限的自然资源。有关研究表明，产品设计中良好的装配设计，可以减少20-40%的制造费用，同时可以提高100-200%的生产率[1]。在这种情况下，通过拆装设计对于提高家具产品的拆装性能、降低成本、节约资源，减少污染、增强家具的循环利用就显得尤为重要了。

2．拆装家具的发展与主要问题分析

人们一般将用各种连接件或插接结构将零部件组装而成的、可以反复拆卸和安装的家具称为拆装家具（ReadyToAssembly，RTA）。拆装家具在设计上应用工业设计的原理，把部件的标准化、通用化、系列化放在首位，进而简化了产品零部件的规格、数量，从而也相应地简化了设计工作；在生产上，由于简化了零部件的规格数，便于质量控制，提高了加工精度和生产率，相应地延长了设备的使用寿命，降低了产品的成本；在包装贮运上，可采用标准规格的包装，以便堆放，这样不仅有效地利用了空间，还减少了搬运工作的麻烦和可能对产品造成的损坏；在销售上，通过产品说明书使消费者参与到设计中来，真正地实现了以人为本的设计理念。

2．1拆装家具的起源与发展概况

家具制造业早在1900年就出现了拆装设计的雏形，当时德国的一家家具公司利用几种基本的板块设计书架，并方便地组装成顾客所需的书架，开辟了家具模块化设计的先河[2]。二战以后，重建欧洲迫在眉睫，各个工业领域都在寻求快速和创新的方式来满足需求，同样，家具业为能在短时间内给重建家园的人们提供充足的家居设施，也十分需要生产效率高、标准化、系列化、便于装配且具有良好结合性能的家具结构，在这种情况下，32mm系统应运而生。20世纪70年代，欧洲又开发出了32mm系统的专用设备，从生产工艺方面保证了32mm系统的有效实施。32mm系统的逐步成熟与生产设备、五金件及原材料生产的模数化、系统化使拆卸设计在板式家具生产中获得了前所未有的发展。随着技术的发展，拆装设计已不仅仅限于在板式家具中应用，实木、金属等材料的家具也开始采用这种设计方法。如设计师大卫·奎克(DavodKawecki)设计的“迷题“扶手椅，就是将椅子分成七个部件，通过在部件上设置精确的接口进行连接，这些不连续的部件可以用激光切割工具从一块平板上切割下来，再由消费者亲自组装。

2．2拆装家具的优点

拆装家具不仅在设计、生产、储存、运输、销售、安装等方面有许多适应现代化大工业生产的优点，而且从生态设计的角度讲，它对环境保护也具有重要的意义，具有传统框式家具难以相比的优点：

（1）产品结构模块化、统一化，使产品有较大的可预测性；

（2）减少了可回收零部件和材料再次使用所需的工作量；

（3）拆卸分离简单快捷；

（4）拆下的零部件易于手工或自动化处理；

（5）回收材料及残余废弃物易于分类和处理。

拆装家具是家具工业进步的反映。它要求有高精度加工手段的支持，要求有成熟应用的新材料、新工艺和新方法的支持，还要有发达的零部件及接口所用配件工业的支持。拆装设计的目标就是用最简单的工具快速拆装符合质量要求的成品家具。意大利设计师马士莫·莫罗兹（MassimoMorozzi）设计的“干燥“椅，只用一个简单的翼形螺栓就将椅子的各个部分连成一体，可以自由的拆装而不需胶粘。

2．3现代家具拆装设计存在的主要问题

设计一种易于装配又易于拆卸的产品是一个复杂的过程，需要解决材料选择、易分离性、模块化设计以及连接件等诸多问题。目前无论从制造商、设计者还是消费者的角度来讲，都更强调对时尚和精神需求的追求，追求DIY的自由随意，而对其中蕴涵的环保理念很少顾及，也因此对有关装配性因素的考虑多于对拆卸性因素的考虑。而从生态设计的角度来看，家具能够拆卸是其回收再生的前提，要想使废弃家具的零部件或材料经过维修或其它处理方法后被重新利用，就必须使其零部件能够被方便地拆卸；否则，不仅会造成大量可重复利用材料的浪费，而且因废弃物不好处置，还会严重污染环境。可见，家具的拆卸性会直接影响到产品的回收性，进而影响到产品生命周期评估的效果，所以，在拆装家具的设计中，拆卸设计具有更重要的社会意义，要想使拆装家具真正的具有环保性能，成为生态产品，就必须将家具的拆卸设计放到与装配设计同等重要的位置。

2．4拆装家具认识上的误区

误区一：拆装家具都是生态家具

目前，人们对生态家具的认识还很模糊，有的企业甚至在广告中将拆装家具直呼为生态家具，但是拆装家具就一定是生态家具吗？认为拆装设计就是生态设计、拆装家具就是绿色家具的观点是狭隘的和片面的。生态设计是针对产品的整个生命周期的设计，它在产品的整个生命周期中都要将环境保护作为设计目标，所以必须从系统的高度对产品的原材料获取、生产制造、包装运输、销售管理、使用及回收处理等方面对环境的影响进行具体的分析，在有序的状态下，使产品达到整体的“生态化“。在产品的整个生命周期中，如果只有一个环节符合生态设计的要求，或者只有一个环节不属于生态设计的要求，这种产品都不是生态产品。所以说，拆装设计只是生态设计的一个环节，拆装家具也未必是生态产品，具体的评价要根据对产品整个生命周期的评估而定。

误区二：拆装家具一定能100%的回收

在强调拆装设计的同时，需要注意的是一种产品要做到100%的回收是不现实的，也是不经济的，生态设计也只是在设计中寻求技术与艺术、功能与形式、环境与经济、环境与社会等联系中的最佳平衡状态，回收利用的目的是最大可能的利用这种回收资源，尽量减少产品的剩余量和污染。所以部分回收可能是最好的办法。宝马公司生产的Z1型和BMW3251型汽车，许多零部件都是由可回收利用的塑料制成的，在拆卸时，公司首先将注意力放在适合重新使用的、最有价值的零部件的拆卸上，从而以较低的成本获得了较好的拆卸效果。

3．加强拆装设计增强产品竞争力

拆装家具因为设计精巧、款式多样、规格类别齐全、搬运方便、拆装简易等优点，广受消费者们的青睐，且有经久不衰的发展趋势。多年来一直行销世界的瑞典IKEA家具奉行的就是“模块化设计“的理念，经营的产品大部分是可拆装的，这种方法使顾客在DIY（自己动手做）的过程中获得了对生活的享受和心理的满足，并同时亲自创建了属于自己的个性化空间。家具拆装式设计不仅有利于产品的回收和再利用，对环境保护具有重要的意义，同时也为追求个性的现代人提供了挖掘自我潜力的机会，因而已成为一种时尚。

另外，随着人们环保意识的提高，生态消费已经悄然兴起，消费者宁愿花多一些的钱来购买生态产品。有专家预言：生态产品将成为21世纪的主导产品，拆装家具因为具有较多的生态特征也将成为世界家具设计和制造的主流。拆装式家具目前在美国和欧洲的市场分额占到15%，而且每年以8%的比率增长，具有良好的发展势头[10]。目前家具行业在32mm系统设计、加工设备、等拆装设计配套技术方面日趋完善。家具五金的发展，包括隐形连接系统的问世无疑又为拆装家具的发展提供了良好的机会。所以有条件的家具企业要尽量利用这些条件，并按照生态设计的要求进行产品开发，将产品逐步过渡到拆装家具上，提高产品的生态性能，增强产品的竞争力，争取实现经济、社会与环境保护的同步发展。

参考文献

1常向青，面向装配与拆卸的设计理论方法研究，北京理工大学，博士论文，2001

2刘志峰，刘光复,绿色设计，北京，机械工业出版社，1999

3胡景初，戴向东,家具设计概论，北京，中国林业出版社，1998

4许柏鸣,家具设计，北京，中国轻工业出版社，2000

5张帝树,现代家具工业几项深有影响技术的开拓与发展，林产工业，第26卷第1

期，P14~16，1999

6胡景初，开发生态家具促进绿色消费，家具与室内装饰，第6期，P12~14，2000

7胡景初，家具产业的发展与绿色思维，林产工业，第28卷第2期，P3~5，2001

8文嘉，从KD到RTA，家具，第89卷第1期，P4~6，1996

篇10

关键词：逆向工程；数据获取；数据处理；曲面重构

1 引言

质量、成本、生产率三要素是制造业永恒的议题，在不同的时期有不同的内涵，各自的重要性也在悄然发生变化。经济全球化的今天，制造业的外部环境发生了变化，用户需求呈个性化、多样化。对企业而言，原来"规模效益第一"为特点的少品种、大批量的生产方式已不适合日趋激烈的国际竞争，而必须采取多品种、小批量、按订单组织生产的现在生产方式，同时要不断地迅速开发出新品种，变被动适应用户为主动引导市场[1]。为缩短研发周期、提高产品设计和制造效率，从而提高企业对市场快速响应能力，一系列新产品快速开发技术应运而生，如CAD/CAM/ CAE技术、逆向工程技术、快速磨具技术、虚拟设计技术以及并行工程等。

2 逆向工程概述及其应用领域

广义上的逆向工程包括：实物逆向、软件逆向和影像逆向。目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状逆向。逆向工程（Reverse Engineering）也称反求工程，是针对现有工件（样品或模型，尤其是复杂不规则的自由曲面），利用3D数字化测量仪器准确、快速地测量出工件轮廓坐标值，通过数据处理、重构曲线曲面、编辑、修改后，将图档转至一般的CAD/CAM系统，再由加工机制做所需模型，或者用快速成型机将样品模型制作出来，这一流程称为逆向工程[2]，如图1所示。

逆向工程在工业制造领域的实际应用主要包括以下几个方面[3]：

a）新零件的设计，主要用于产品改型或仿型设计；

b）已有零件的复制和仿制，再现原产品设计，复杂产品仿制等；

c）损坏或磨损零件的还原，以便修复或重制；

d）产品的检测，例如检测分析产品的变形，检测焊接质量等，以及对加工产品与三维数字化模型之间的误差进行分析。

在制造业中，逆向工程己成为消化吸收新技术和二次开发的重要途径之一。同时，逆向工程也为快速原型提供了很好的技术支持，成为制造业信息传递重要而简洁的途径之一。另外，逆向工程在文化艺术、医学领域也有较好的应用，包括根据木制或泥塑模型进行艺术美学设计，数字文物和数字博物馆，虚拟手术等。

3 对应关键技术及其研究现状

逆向工程中涉及到的关键技术主要有：数据获取、数据预处理、数据分割与拓扑结构建立、曲面重构与CAD建模，其中数据预处理与数据分割与拓扑结构建立常统称为数据处理。

3.1 数据获取技术

数据获取在产品设计与逆向工程及CAD/CAM/CAE/RP/CNC之间扮演着桥梁的角色。测得数据的质量直接影响到整个工程的效率和质量。因此，如何取得较佳的物体表面数据，是逆向工程中的一个主要研究内容[4]。

高效、精确获取产品的数字化信息是实现逆向工程的基础和关键，现阶段常用测量方法主要分为接触式和非接触式两大类。其中接触式测头按工作方式可分为触发式与扫描式；非接触式测量按照工作原理的不同可分为：光学式、CT测量、声学式、电磁式和层析法等[5]。

总之，在只测量尺寸、位置要素的情况下尽量采用接触式测量；考虑测量成本且能满足要求的情况下，尽量采用接触式测量；对产品的轮廓及尺寸精度要求较高的情况下采用非接触式扫描测量；对离散点的测量采用扫描式；对易变性、精度要求不高、要求获得大量测量数据的零件进行测量时采用非接触式测量方法。

图3. 几种数字化方法的对比

3.2 数据处理技术

数据采集是逆向工程的第一个环节，是数据处理、模型重建的基础。高效率、高精度地采集样件的外形数据是反求工程的重要内容之一。不同的测量系统所得到的测量数据格式是不一致的，而且几乎所有的测量方式和测量系统都不可避免地存在误差。因此，在利用测量数据进行CAD重构之前必须对测量数据进行处理。数据处理步骤主要有：多视点云的拼合、数据分块、曲面光顺、点云过滤和数据精简等[6]。

3.2.1 数据对齐与拼接

如果物体表面复杂，对物体表面数字化时，根据扫描路径规划，分为多个测量区域，从不同的测量方向测量。需将从不同方向获取的数据点变换到统一的坐标系中，称为数据对齐；数据拼接是把对齐的多个视图数据合并为一个整体数据集。多个视图经过数据对齐和拼合，可以形成完整点云数据。

多视数据的对齐主要分为两种：通过专用的测量软件装置实现测量数据的直接对齐；时候数据处理对齐。采用时候数据处理对齐又可以分为：对数据的直接对齐和基于图形的对齐。对数据的直接对齐研究中出现了多种算法，如ICP算法、四元数法、SVD法、基于三个基准点的对齐方法等。

3.2.2去除噪声点和曲面光顺

无论是接触法还是非接触法的数据获取，都不可避免地在真实数据点中混有不合理的噪声点，过滤掉噪声点是逆向工程中数据处理的基础。最简单的噪声去除方法是人机交互，在数据序列中将这些点删除[7]。但是对大范围"数据云"的噪声过滤常用程序判断滤波、N 点平均滤波以及预测误差递推辩识与卡而曼滤波相结合的自适应滤波法等。上述的每种方法都面临着既要消减噪声点又要保持真实点不受损过多的矛盾，所以每种滤波法都应使阈值选取具有针对性，以防将工件上的台阶点（线）作为坏点去除。

曲面光顺的方法很多，有最小二乘法、标准高斯、平均或中值滤波、能量法、回弹法、基样条法、圆率法、磨光法等。最小二乘法要求曲线对型值点的偏离足够小的同时，样条中的弯曲足够小。高斯滤波器在制定域内的权重为高斯分布，其平均效果较小，故在滤波的同时能较好地保持原数据的形貌。平均滤波器采样点的值取滤波窗口内各数据点的统计值，这种滤波器的消除数据毛刺的效果很好。实际使用时可根据点云质量和后续建模要求灵活采用算法。

3.2.3 数据分块

对测量数据进行分块，可将复杂的数据处理问题简化，使后期的曲面局部修正变得方便灵活，有利于提高精度。分块数据曲面重构的选择性较好，很多参数曲面在曲率大范围扰动时的拟合状况并不理想。因此，文献[9]中采用曲率法来检测数据分块区的边界线。对散乱点数据分块主要分为基于边和基于面两种方法。基于边的方法是根据目标点周围的点集的几何和数值微分特性完成边点的线形信息，当曲面片间为光滑过渡时，需寻求高阶微分，带来和存在的问题是有效点的占有率及检测的不稳定性。

3.2.4 数据点的压缩

扫描法采集的数据往往十分密集，数据量一般都在数兆字节，甚至高达数十兆字节，即使处理了噪声点，数据量仍然很大，一般不会直接使用这些数据进行曲线或曲面的重构，因为那样做，会使计算效率大大降低，消耗更多内存，而且重构出的曲线、曲面的精度并不一定高，甚至误差会很大。因此，有必要对点云数据进行压缩处理。

衡量一个点云精简算法的成功度常从精度、简度、速度三个方面来度量。实际应用中，要同时实现数据精简三个目标要求是很困难的，很多算法往往只能达到某一个或者两个要求，这就要根据实际的需要去满足要求。

3.3 曲面重构技术

曲面重建要为已存在的曲面建立模型。它有两方面的含义，第一意味着已有的曲面是曲面重建的依据，可以根据需要在该曲面上采集各种数据；第二意味着已有的曲面是衡量重建所得的曲面模型质量优劣的标准，要求重建的模型能忠实地恢复已有曲面的原状。这两点是曲面重建与自由曲面表示的区别[8]。

典型的曲面描述历经了20世纪60年代的Coon技术和Bezier技术，20世纪70年代的B样条技术，20世纪80年代的有理B样条技术。目前，统一了Bezier技术、B样条技术和有理B样条技术的NURBS方法已成为自由曲线曲面的唯一定义[9]。

NURBS方法的主要特点是可用统一的数学形式表示解析形状和自由形状，因而便于统一的数据管理、存储，简化了程序量；NURBS定义中的权因子使外形设计更加灵活，设计人员通过调整具有几何意义的点、线、面元素即可达到预期的效果。鉴于NURBS的强大功能，1991年国际标准化组织（Intemational standar-

-dization Organization，ISO）颁布了关于工业产品数据交换的STEP（standard for The Exchange of Product model data）国际标准，把NURBS作为定义工业产品几何形状的唯一数学方法。诚如The NURBS Book一书的序言中指出，NURBS在CAD/CAM/CAE领域扮演的角色类似于英语在科学和商贸中的角色[10]。

近二十年，随着三维数据采集技术的长足进步和图形工业对任意拓扑结构光滑曲面造型的迫切需求，适用于任意拓扑网格的细分曲面 （Subdivision Surface）已成为计算机辅助几何设计和计算机图形学领域内的一个研究热点。离散细分曲面的研究主要分布在三个方向：各种细分规则的构造；基于细分的实用有效的算法研究和细分曲面连续性的数学分析。这种曲面造型方法在生动逼真的特征动画和雕塑曲面的设计加工中如鱼得水，得到了高度的运用。典型的例子是DeRose等将细分技术应用于动画作品"Geri's Game"，该片亦因其栩栩如生的人物造型而荣获 1998年奥斯卡最佳动画短片奖，如图5所示。

4.展望

逆向工程技术历经几十年的研究与发展，是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术，已经成为新产品快速开发过程中的核心技术，它与计算机辅助设计、优化设计、有限元分析、设计方法学等有机组合构成了现代设计理论和方法的整体。但同时逆向工程设计过程中系统集成化程度比较低，人工干预的比重大，将来有望形成集成化逆向工程系统，以软件的智能化来代替人工干预的不足。

参考文献：

[1] 单东日.反求工程CAD建模中点云数据区域分割及特征约束重构技术.杭州：浙江大学博士论文，2003.

[2] 许智钦，孙长库.3D逆向工程技术.北京：中国计量出版社，2002.

[3] Reverse ，2004.

[4] 谢科峰.逆向工程技术的相关理论及工程应用研究.合肥：合肥工业大学硕士论文，2007.

[5] 王霄.逆向工程技术及其应用[M].北京：化学工业出版社，2004.

[6] Liang- Chia Chen，Grier C I Lin.An integrated reverse engineering approach to reconstructing free - form surfaces[J].CIMS，1997，10（1）：49～60.

[7] 种永民，杨海成.实物测量造型技术中数据分块方法[J].机械科学与技术1999，15（1）：54～63.

[8] 王国瑾，汪国昭，郑建民.计算机辅助几何设计.北京：高等教育出版社，2001.