基于Open CASCADE平台的连续碰撞检测算法研究

发布时间：2017-07-26 13:25

  本文关键词：基于Open CASCADE平台的连续碰撞检测算法研究

  更多相关文章： Open CASCADE 连续碰撞检测 ASBP算法 运动曲面间距离算法

【摘要】：作为虚拟现实技术在工业设计与制造方面的具体应用,虚拟装配技术早已得到了广泛应用。在用于辅助机械设计制造的虚拟装配平台中,碰撞检测功能是否完善直接决定了平台仿真的准确性与产品设计的可靠性。而现有的大部分碰撞检测算法均为静态、非连续碰撞检测算法,无法满足复杂机电装备研发过程对精度与实时性的要求。少部分现有的连续碰撞检测算法又仅在其特定背景下适用,无法移植到其他平台。因此,设计一套能满足复杂机电装备研制需求的碰撞检测算法成为了本文的研究目标。本文在对各类具有代表性的碰撞检测算法作了研究比较,总结了现有碰撞检测算法的优缺点的基础上,设计了适用于本课题研究背景的连续碰撞检测算法,并将算法集成到课题组自主研发的VAS虚拟装配平台(基于Open CASCADE几何内核)上,使得VAS平台具备了装配体连续碰撞检测、零件连续碰撞检测、运动曲面间距离计算和运动曲面间最近点计算等功能。具体内容为：1.设计了一种新型包围体ASBP(AABB-swept bounding polyhedron)结构及其碰撞检测算法,实现了虚拟装配体间连续碰撞检测、零件间连续碰撞检测与潜在碰撞曲面精确判断等功能。2.设计了一种运动曲面距离计算法方法。该算法在ASBP算法计算出运动模型间的潜在碰撞曲面后执行,可以精确计算运动曲面间在不发生碰撞情况下的最大相对运动距离与对应点最近点的坐标。3.在VAS平台上搭建了碰撞检测模块,集成了ASBP算法与运动曲面距离算法并完成测试,使VAS平台具备了模型的连续碰撞检测功能。本文通过对以上内容的研究,在理论方面提出了一种新型连续碰撞检测方法与一种运动曲面距离求解方法；在实际应用方面,本文在VAS平台上搭建了碰撞检测模块,通过将提出的算法进行整合,使得VAS可以高效、稳定、精确地实现模型间连续碰撞检测(结果精确到模型曲面上的最近点),整体上满足了复杂机电装备的研制需求。
【关键词】：Open CASCADE 连续碰撞检测 ASBP算法 运动曲面间距离算法
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG95
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 课题研究的目的及意义11
• 1.3 国内外研究现状11-17
• 1.3.1 碰撞检测技术研究现状11-14
• 1.3.2 曲面相交问题研究现状14-17
• 1.4 论文研究内容17-19
• 第2章 碰撞检测技术分析19-38
• 2.1 包围体技术20-24
• 2.1.1 包围体技术21
• 2.1.2 包围体层次树结构21-24
• 2.2 分离轴算法24-26
• 2.3 GJK算法26-30
• 2.4 空间曲线、曲面表示法30-32
• 2.4.1 曲线的解析表示法30-32
• 2.4.2 曲面的解析表示法32
• 2.5 序列二次规划法32-34
• 2.6 连续遗传算法34-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 ASBP扫掠多面体算法38-48
• 3.1 ASBP扫掠多面体结构38-41
• 3.1.1 ASBP扫掠多面体的构建方法38-39
• 3.1.2 ASBP扫掠多面体的表示法39-41
• 3.2 ASBP碰撞检测算法41-45
• 3.2.1 ASBP分离轴加速算法41-44
• 3.2.2 ASBP层次树算法44-45
• 3.3 实验结果与分析45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 运动曲面距离算法48-57
• 4.1 运动曲面距离问题模型48-50
• 4.1.1 问题描述48-49
• 4.1.2 模型建立49-50
• 4.2 实验结果与分析50-56
• 4.2.1 实验结果50-55
• 4.2.2 实验分析55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 算法测试57-61
• 5.1 VAS平台57-58
• 5.2 碰撞检测算法测试58-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第6章 总结与展望61-63
• 6.1 论文总结61-62
• 6.2 论文展望62-63
• 参考文献63-67
• 攻读学位期间公开发表论文67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张应中;范超;罗晓芳;;凸多面体连续碰撞检测的运动轨迹分离轴算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2013年01期

2 朱元峰;孟军;;一种基于混合包围盒结构的实时碰撞检测的有效方法(英文)[J];系统仿真学报;2008年19期

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本文编号：576614