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基于数控机床特性的碰撞检测算法研究

发布时间:2021-01-24 07:40
  针对五轴数控加工过程中的碰撞检测问题,提出基于倾斜度包围盒分类选择法,传统的包围盒选择只是选择单一或者两种的包围盒,不能根据机床部件的特性针对性的构建包围盒。文章根据加工过程中各轴的运动状态实时的选择构建紧凑的包围盒,并通过紧密率来验证包围盒是否满足要求。在精确检测阶段,为避免分离轴定理的盲目性,提出选择包围盒的最近平面,通过包围盒与最近平面的位置关系来判断两模型是否相交,以提高检测效率。通过实例表明:相比于无包围盒碰撞检测本算法效率提升160%,与均采用OBB包围盒层次树来进行碰撞检测本算法检测效率提升40%,验证了算法的可行性。 

【文章来源】:组合机床与自动化加工技术. 2020,(08)北大核心

【文章页数】:6 页

【部分图文】:

基于数控机床特性的碰撞检测算法研究


OBB包围盒划分结果

包围盒,遍历,包围盒树,节点


图2 b中选中部分为分割面。当构造完成两个模型的包围盒树,就需要进行包围盒树遍历,以确定两个模型是否存在相交,若相交哪些三角面片相交。本文采用启发式深度优先(Heuristic Depth First,HDFS)进行遍历,在下降过程中对节点进行评估,选择出较好的节点来进行下一次遍历,另外当检测到碰撞节点时标记为活动节点,以供后续工作进行。遍历中不会因为第一次检测到碰撞节点后就停止检测退出程序,算法会继续遍历并检测所有碰撞节点,提取所有碰撞三角形面片的顶点信息,碰撞区域高亮,返回并退出碰撞检测,碰撞结果在第4节展示。

原理图,原理图,平面,关系判断


| Τ?L |>r A +r B (20)本文采用的是取最近平面与包围盒碰撞检测,将两模型投影至二维平面,三维问题转化为二维中直线与面的关系判断如图4所示,取AABB的最近平面与OBB进行相交测试。根据OBB的构建过程中确定的方向向量p1,p2,p3。

【参考文献】:
期刊论文
[1]基于混合层次包围盒碰撞算法的改进[J]. 李玉虎,王宗彦.  华东交通大学学报. 2019(06)
[2]结合轴对齐包围盒和空间划分的碰撞检测算法[J]. 于瑞云,赵金龙,余龙,张倩妮.  中国图象图形学报. 2018(12)
[3]面向飞机虚拟维修的改进混合层次包围盒碰撞检测算法[J]. 耿宏,高璐璐.  科学技术与工程. 2018(21)
[4]基于形状分类的包围盒碰撞检测优化算法[J]. 孙劲光,吴素红,周积林.  计算机应用与软件. 2016(02)
[5]基于改进OBB包围盒的碰撞检测算法[J]. 史旭升,乔立红,朱作为.  湖南大学学报(自然科学版). 2014(05)
[6]基于OBB与八叉树的数控加工碰撞干涉算法的研究[J]. 周艳飞,王子牛.  贵州大学学报(自然科学版). 2012(05)
[7]基于复合层次包围盒的实时碰撞检测研究[J]. 朱元峰,孟军,谢光华,马文娟.  系统仿真学报. 2008(02)

硕士论文
[1]基于三角形二叉树模型的自由曲面数控铣削仿真技术研究[D]. 关洋.哈尔滨理工大学 2016



本文编号:2996868

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