导弹飞行视景仿真中的碰撞检测算法

针对导弹飞行视景仿真中碰撞检测实时性与精确性的不足,提出了一种优化的混合包围盒碰撞检测算法.该算法在包围盒树的上层使用Sphere,下层使用OBB;将该算法在导弹飞行视景仿真系统中实现后,分别与相交矢量碰撞检测算法、OBB包围盒算法进行对比试验和分析.结果表明,这种混合包围盒算法能够有效地提高导弹飞行视景仿真中碰撞检测的实时性与精确性.     

Efficient collision detection using a dual OBB-sphere bounding volume hierarchy

We present an efficient algorithm for collision detection between static rigid objects using a dual bounding volume hierarchy which consists of an oriented bounding box (OBB) tree enhanced with bounding spheres. This approach combines the compactness of OBBs and the simplicity of spheres. The majority of distant objects are separated using the simpler sphere tests. The remaining objects are in close proximity, where some separation axes are significantly more effective than others. We select 5 from among the 15 potential separating axes for OBBs. Experimental results show that our algorithm achieves considerable speedup in most cases with respect to the existing OBB algorithms.     

多轴加工无干涉刀具路径生成算法研究

多轴数控加工中刀具路径的计算直接影响加工零件的精度和加工效率。本文介绍了一种平底刀多轴无干涉刀位轨迹生成算法,在刀轴方向上消除干涉量。首先对参数曲面进行三角离散化,根据曲面相应点的法矢布置初始刀具位姿。构造曲面和刀具的OBB模型,通过包围盒间的快速相交测试得到刀具与曲面的干涉三角片,在此基础上,采用解析方法计算刀具与干涉三角片在刀轴方向上的干涉量,修正刀位点,最后得到无干涉刀位轨迹。     

大型螺旋桨五轴加工中基于方向包围盒层次树的全局干涉碰撞检测

针对大型螺旋桨五轴加工中重叠区存在的全局干涉碰撞，构建了一种基于动态OBB层次树的检测算法：建立螺旋桨和特殊铣刀头的方向包围盒层次树，利用多刚体系统的运动学理论，获得螺旋桨和特殊铣刀头在每个加工位置处包围盒的动态坐标变换矩阵，根据分离轴理论，实现每个加工位置的全局干涉碰撞检测。通过包围盒分组以及运动趋势判断，提高了全局干涉碰撞检测算法的效率。     

复杂装置环境侧装装校系统碰撞检测

分析了复杂装置环境侧装系统所装校的在线可替换单元装校过程的特殊性,建立了基于区域划分的侧装系统的方向包围盒,运用包围盒的闵可夫斯基和基础上的分离轴优化组合理论与碰撞的局部性原理,构建了一种动态的方向包围盒层次树检测方法,经过我国大型高功率激光装置侧装系统的装校仿真实践,结果表明适合我国装置特点及国情的实时连续检测方法高效可靠。     

基于动态OBB层次结构的曲面相交算法*

为提高大曲面相交算法的效率,提出一种基于新的碰撞检测的曲面相交算法。该算法采用动态OBB层次结构碰撞算法获取相交区域,准确计算交点并构成交线;再利用分治三角化算法重构相交区域,以基于交线平均长度的方法去除窄小三角形,同时对空间闭合交线进行三角化,更新相交区域的三角形,并以闭合交线区分不同的区域。通过分析和实验结果证明,该算法能够对由大量三角形组成且相交情况比较复杂的曲面进行较快的处理。     

基于OBB算法和数据手套的模具虚拟装配系统研究

开发了一个基于MFC的半沉浸式模具虚拟装配系统M—VAS,应用OBB算法有效解决了虚拟操作中的碰撞检测、手的穿透防止、抓取释放等关键问题,为克服传统防穿透算法的失真,提出了一种新的基于前向预防的防穿透机制。通过复杂电机壳体模具的装配仿真实验,表明该系统具有较理想的反应速度和操作真实感,为模具的数字化设计与制造提供了一种技术手段。     

基于图像空间的快速碰撞检测算法

为了满足日益复杂的虚拟环境中碰撞检测的高实时性要求,提出一种基于图像空间的快速碰撞检测算法,有效利用了图形处理器(GPU)的加速功能。该算法以基于物体空间的凸块层次二叉树技术及方向包围盒(OBB)之间的碰撞检测为前提,可快速排除场景中明显不相交的凸块;然后通过生成的凸块潜在碰撞检测集,在RECODE算法的基础上,得到一种运行效率更高的碰撞检测算法。实验结果表明,在同等复杂的虚拟环境中,尤其是复杂度较高的虚拟环境中,该算法具有更高的碰撞检测实时性,取得了良好的效果。     

基于Sphere-OBB的改进碰撞检测算法及其应用

静态或动态环境中两个或者多个几何模型之间的碰撞检测是计算机图形学基础问题之一,基于层次包围盒的碰撞检测算法是一种比较有效的碰撞检测算法。提出了OBB包围盒与球包围盒相结合的高效碰撞检测算法,该算法既具有OBB的包围紧密性,又具有球包围盒的测试简便性。用高效的球包围盒排除大量距离远的不相交物体,剩下距离近的物体用分离轴测试,其中一些分离轴效率更高应该优先被测试。将该算法用于虚拟针灸训练系统,实验结果表明算法减少了查询时间并增强了实时性。     

基于拓扑层次图的碰撞检测算法

为了提高虚拟环境中碰撞检测的实时性和精确性,提出了一种基于拓扑层次图的碰撞检测方法。利用拓扑结构的连接关系将模型分割成凸集;然后利用凸集较强的适应性和OBB紧密性好的优点构造包围盒的拓扑层次图,提高了剔除不相交包围盒的效率,减少了检测时间;利用智能搜索算法——改进的A*算法搜索潜在碰撞集(PCS),进一步提高相交检测的速度和准确性。实验表明,该算法具有较高的速度和精度,能够满足复杂虚拟环境碰撞检测实时性和精确性的要求。