虚拟装配中基于精确模型的碰撞检测算法

针对目前虚拟装配中由多边形模型引起的碰撞检测准确性低的问题,提出一种考虑公差信息的精确碰撞检测算法.首先进行分层的多边形碰撞检测,获得发生碰撞的多边形;然后基于层次图像数据将发生碰撞的多边形映射到零件相应的几何上;再依据几何的公差信息计算碰撞阈值;最后根据碰撞阈值进行精确碰撞判定.实例验证结果表明,文中算法在保证虚拟装配系统实时性的同时,提高了碰撞检测的准确

第 2 2卷第 5期 21 0 0年 5月

计算机辅助设计与图形学学报 mp trGrp is J u n 1 f mp tr Aie sg& Co u e a hc o r a o Co ue— d d De in

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虚拟装配中基于精确模型的碰撞检测算法 侯伟伟，宁汝新，刘检华 (京理工大学机械与车辆学院北 ( o wewe bt e u c ) h u i i i d .n@ .

北京 1 0 8 ) 0 0 1

摘

要：对目前虚拟装配中由多边形模型引起的碰撞检测准确性低的问题，出一种考虑公差信息的精确碰撞检针提

测算法 .先进行分层的多边形碰撞检测，得发生碰撞的多边形；后基于层次图像数据将发生碰撞的多边形映首获然

射到零件相应的几何上；依据几何的公差信息计算碰撞阈值；后根据碰撞阈值进行精确碰撞判定 .例验证结再最实果表明，中算法在保证虚拟装配系统实时性的同时，高了碰撞检测的准确性 .文提 关键词：拟装配；确模型；确碰撞检测虚精精 中图法分类号：TP 9 . 3i9

A lii n De e to g r t Co lso t c i n Al o ihm s d o c a e M o e s i r u lAs e bl Ba e n Ac ur t d l n Vi t a s m y

H o ew e,Nig Ru i uW i i n xn,a d L u Ja h a n i in u ( c o l f Me h n c l g n e ig, ii g I si t o e h oo y, ejn 1 0 8 ) S h o c a i o a En i ern Be n n t u e f T c n lg B ii g 0 0 1 j t

Ab ta t sr c:A n c ur t o lson de e to l rt a c a e c li i t c i n a go ihm c onsd rng ol r n e i or a i s pr po e o i e i t e a c nf m ton i o s d t s ve t e p ob e f l w c ur c n c lso t c i n du t ol go lm od l i it a a s m bl ol h r l m o o a c a y i olii n de e to e o p y na es n vr

u l se y c r nty. T he l ort m a nl c s s s f h f l w i g ou pa t: fr t hir r hia c li i n ur e l a g ihm i y on it o t e olo n f r rs is, ea c c l o l o s

d t c i fp y na e e ton o ol go lmod l s c r i d o o o a n c li e ol go;s c n e s i a re utt bt i o ld d p y ns e o d,c li d po yg ns a e o lde l o r ma pe o ge m e re i g hir r hia m a a a;t r p d t o t is usn e a c c li ge d t hid, c lii n t e ho d i c m p e s d n o lso hr s l s o ut d ba e o t l r nc o g o e re o e a e f e m t i s; f r h, a c r t c li i d t c i n i c r id o ba e o c li i n ou t c u a e o lson e e to s a re ut sd n ol o s

t r s ol s Ex rm e s how t t hi a g ihm p ov d s h eh d . pe i nt s ha t s l ort r i e m o e c u a e e ul t n o r a c r t r s t ha c mm o n a g rt s a d m e t he r a i e r q r m e t o it la s m bl t t e s m e tm e l o ihm n e s t e ltm e uie n fv r ua s e y a h a i .

Ke r s:v r ua s e bl a c r t o l a c r t o lson d t c i y wo d it la s m y; c u a e m de; c u a e c li i e e ton

近年来，拟装配作为虚拟现实技术在机械制虚 造领域中的一个典型应用，经引起国内外学者和已企业越来越广泛的重视 .机械产品开发过程中，在运

工业应用所需的准确性要求 .目前，内外对于碰撞国检测算法的研究主要集中于提高碰撞检测算法的效率上 . h n Z a g等_提出了一种基于采样的使用局部 1 规划在配置空间求解无碰撞路径的算法； iu i d

Fg e eo r 等[采用交迭的轴向包围盒快速过滤不相交对象以 2

用虚拟装配技术可以进行装配过程仿真、可装配性 验证与分析、配工艺规划、配工人培训、配现装装装

场指导等，因此越来越多的企业将虚拟装配技术运用于机械产品的开发 . 碰撞检测是构成虚拟装配系统功能的基本要素，是进行虚拟装配仿真的前提 .也碰撞检测算法不仅要满足虚拟装配系统实时性的要求，且要满足而

提高碰撞检测效率； vn aau等 _采用图像卡进 Oo id rj 3

行大规模场景中对象间快速碰撞检测；晓平等刘运用空间层次划分技术寻找多面体中充分接近的三 角面片，过计算空间多面体之间距离实现碰撞通检测；武殿梁等[用一种并行、于区域分割和快速 5 基

收稿日期：0 9 0— 1修回日期： 0 9 0 6基金项目：十一五”装预先研究资助项目 ( 1 10 0 0 )国家自然科学基金 20— 6 0; 2 0—1—1 .“总 538125; (0 0 0 9 .伟伟 ( 9 4 )男，士研究生，要研究方向为虚拟装配、理建模；汝新 (9 2 )女，授，士生导师，要研究方向为 5850)侯 18一，博主物宁 14一，教博主数字化设计与制造；检华(97 )男，士，教授，刘 1 7一，博副主要研究方向为虚拟现实、拟装配 .虚

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