虚拟装配中碰撞检测技术的研究

发布时间：2017-04-18 07:30

  本文关键词：虚拟装配中碰撞检测技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：科学技术的发展已经对世界工业的发展进程产生了重大的影响。对于制造业来说,对人的依赖正在随着高新科技的引入而日益削弱,一场改变整个制造业的革命正在发生。以虚拟装配技术为例,已经在许多企业的产品研发制造过程中发挥十分重要的作用。碰撞检测(Collision Detection)是虚拟装配系统中的一项关键技术,它是对虚拟环境中两个或多个物体之间是否发生,以及何时在何处发生了碰撞进行检测。准确高效的碰撞检测对于虚拟装配系统来说是十分重要的。 本课题对虚拟装配系统中碰撞检测技术的发展现状做了研究,实现对三维模型的读取,应用物理引擎技术实现虚拟现实软件中,装配和拆卸过程中的碰撞检测。 具体工作体现在以下几个方面：第一,从文件信息存储结构入手,研究并且分析3ds和Fbx两种常用的三维模型文件格式。通过流程图的形式直观的给出了读取3ds文件具体过程,并且实现了对文件信息的读取。对fbx SDK的具体程序代码进行分析,实现对fbx文件的读取；第二,对碰撞检测的一般框架进行研究,收集并整理碰撞检测技术的相关理论。研究并分析经典碰撞检测技术中的关键技术,包括包围体,层次包围体和空间划分技术。并且给出对应的C语言程序代码；第三,分析并研究了ODE和Bullet两种开源物理引擎的一些重要的概念以及程序代码。实现在Bullet中对于节点的插入,删除等操作,以及碰撞检测的具体实现。对两款物理引擎进行对比实验,根据实验结果确定采用Bullet作为系统物理引擎；第四,完成对系统运行所需第三方库进行设置,以及64位版本的编译工作,其中包括所需的Qt库文件的64位版本的编译的具体步骤,使用Visual Studio2008对程序进行编译生成可执行文件,并且给出拥有卸载功能的msi安装程序打包的具体过程。以流程图的形式给出系统打开三维模型文件,装配和拆卸的工作过程,以及在系统环境中对三维模型进行装配和拆卸时,碰撞检测的实现的具体效果。
【关键词】：虚拟现实 虚拟装配 碰撞检测 Bullet
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG95;TP391.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及来源9
• 1.2 相关技术的发展现状9-16
• 1.2.1 虚拟现实技术9-14
• 1.2.2 虚拟装配14-15
• 1.2.3 碰撞检测技术发展15-16
• 1.3 论文主要内容及研究目标16-17
• 第2章 三维模型文件格式17-26
• 2.1 3ds文件格式17-22
• 2.1.1 3ds文件的组成17-21
• 2.1.2 3ds文件的读取21-22
• 2.2 Fbx文件格式22-25
• 2.2.1 Fbx文件的组成23-24
• 2.2.2 Fbx文件的读取24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 经典碰撞检测技术26-41
• 3.1 碰撞检测技术的总体框架26
• 3.2 包围体技术26-31
• 3.2.1 AABB包围盒27-28
• 3.2.2 OBB包围盒28-29
• 3.2.3 k-Dops包围盒29-30
• 3.2.4 Sphere包围球30-31
• 3.3 层次包围体技术31-36
• 3.3.1 层次包围体树的度数31-32
• 3.3.2 层次包围体树的构造策略32-35
• 3.3.3 层次包围体树的遍历策略35-36
• 3.4 空间划分技术36-40
• 3.4.1 八叉树36-38
• 3.4.2 BSP树38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 基于物理引擎的碰撞检测技术41-56
• 4.1 常用物理引擎简介41-47
• 4.1.1 ODE物理引擎41-44
• 4.1.2 Bullet物理引擎44-47
• 4.2 Bullet物理引擎中碰撞检测的实现47-53
• 4.2.1 Broadphase碰撞检测47-53
• 4.2.2 Narrowphase碰撞检测53
• 4.3 Bullet与ODE的比较53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 碰撞检测功能实现56-71
• 5.1 系统运行前准备工作56-62
• 5.1.1 系统运行环境配置56-58
• 5.1.2 打包msi安装程序58-62
• 5.2 系统运行62-70
• 5.2.1 系统运行流程62-64
• 5.2.2 碰撞检测实现过程64-67
• 5.2.3 碰撞检测实现效果67-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘芳;刘贤梅;;3DS文件读取、绘制与控制方法的研究与应用[J];计算机工程与设计;2009年19期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 魏迎梅;虚拟环境中碰撞检测问题的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王建文;仿人机器人运动学和动力学分析[D];国防科学技术大学;2003年

2 徐胜龙;“育鲲”轮主柴油机虚拟现实技术研究[D];大连海事大学;2010年

3 曹倩;具有三维力反馈的协同虚拟装配系统关键技术研究[D];北京邮电大学;2010年

  本文关键词：虚拟装配中碰撞检测技术的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：314345