汽车起重机虚拟吊装环境下的碰撞检测算法及应用

发布时间：2017-05-12 01:02

  本文关键词：汽车起重机虚拟吊装环境下的碰撞检测算法及应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：摘要：吊装技术广泛应用于建筑、安装、桥梁、港口建设等工程中,在国民经济建设中具有举足轻重的地位。吊装方案的制定是吊装作业的重要内容,为解决传统手工制定方案存在的繁琐、耗时、不可见性等缺点,基于虚拟现实技术的吊装仿真技术应运而生。 本文在确保系统仿真流畅、增强仿真真实性的前提下,研究汽车起重机三维虚拟吊装环境下的碰撞检测算法及其应用,有效解决仿真中存在的吊装物、障碍物及起重机间的碰撞问题,提高吊装仿真安全性。主要工作包括如下几点： 首先,详细分析汽车起重机实际吊装驱动方式及吊装工艺,并根据实际吊装过程特点,研究三维虚拟吊装实现中三维场景管理、虚拟吊装驱动等关键技术。通过分析虚拟吊装中起重机吊装基本驱动方式及吊装物空间运动轨迹间的关系,提出汽车起重机虚拟吊装过程中存在的碰撞问题类型,为后续算法的研究做准备。 其次,分析吊装场景特点,采用基于轴对齐的包围体技术对复杂三维对象包围；通过分析吊装仿真中吊装物局部坐标系与世界坐标系间的关系,分别提出基于几何特性与基于坐标变换的静态距离检测算法,对三维场景中对象间最近距离进行准确计算；在此基础上,提出基于懒惰因子及缓存技术的动态碰撞检测算法,通过懒惰因子计数器、节点缓存节点树来缩小碰撞检测范围、提高计算速度,实现流畅、准确的实时碰撞检测。 最后,在汽车起重机三维虚拟吊装仿真系统上,基于Visual C++和OpenGL编程实现静态距离计算与动态碰撞检测算法。通过仿真实时画面效果及仿真结果的数据分析,验证算法在仿真系统下的优越性、有效性,并通过仿真系统在实际工程中的应用,验证算法的实用性,为推动虚拟吊装仿真技术的发展提供重要的参考价值。
【关键词】：碰撞检测 吊装仿真 虚拟现实
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.3 主要研究内容与方法15-16
• 1.4 论文构成16-17
• 2 虚拟吊装过程及碰撞检测问题分析17-28
• 2.1 吊装过程分析17-22
• 2.1.1 汽车起重机及其技术参数17-19
• 2.1.2 吊装基本操作19-20
• 2.1.3 吊装工艺流程20-22
• 2.2 虚拟吊装三维引擎及仿真实现22-25
• 2.2.1 三维吊装场景管理22-24
• 2.2.2 虚拟吊装驱动24-25
• 2.3 虚拟吊装中的碰撞检测问题分析25-27
• 2.4 小结27-28
• 3 静态距离检测与动态碰撞检测算法28-43
• 3.1 基于轴对齐包围盒的虚拟吊装包围体技术28-29
• 3.2 基于几何特性及坐标变换的静态距离检测算法29-35
• 3.2.1 三维距离检测原理29-30
• 3.2.2 基于几何特性的静态距离检测30-32
• 3.2.3 基于坐标变换的静态距离检测32-35
• 3.3 基于懒惰因子及缓存技术的动态碰撞检测算法35-40
• 3.3.1 算法的提出及原理35-38
• 3.3.2 懒惰因子选取及缓存节点树构建38-39
• 3.3.4 算法流程39-40
• 3.4 算法分析40-42
• 3.5 小结42-43
• 4 碰撞检测算法实现及应用43-55
• 4.1 三维虚拟吊装仿真系统43-45
• 4.1.1 系统总体架构43-44
• 4.1.2 距离检测及碰撞检测44-45
• 4.2 仿真系统下的碰撞检测算法实现45-47
• 4.2.1 静态距离检测算法实现45-46
• 4.2.2 动态碰撞检测算法实现46-47
• 4.3 仿真结果及分析47-49
• 4.4 仿真系统及算法的实际工程应用49-54
• 4.4.1 工程应用实例仿真49-52
• 4.4.2 结果及分析52-54
• 4.5 小结54-55
• 5 结论与展望55-57
• 5.1 结论55-56
• 5.2 展望56-57
• 参考文献57-62
• 攻读硕士学位期间主要成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 常卫国;王大宇;;FDH包围盒法进行数控仿真加工的碰撞干涉检验[J];长春理工大学学报(自然科学版);2008年04期

2 齐晓松;胡青泥;刘晶;;基于多视角的动态八叉树碰撞检测算法[J];东华大学学报(自然科学版);2006年05期

3 徐建国;张友良;;基于可见性查询的凸体碰撞检测算法[J];工程图学学报;2009年04期

4 金汉均;李朝晖;张晓亮;郭亚军;;基于遗传算法的凸多面体间碰撞检测算法研究[J];华中师范大学学报(自然科学版);2006年01期

5 蒋健勋;方志刚;徐洁;王晓池;;基于Sphere-OBB的改进碰撞检测算法及其应用[J];计算机工程与应用;2011年17期

6 刘云生,吴苗;碰撞检测在门式起重机仿真培训系统中的实现[J];计算机工程;2003年07期

7 杨承磊,汪嘉业,孟祥旭;多边形外部Voronoi图顶点和边数的上界[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年04期

8 刘晓平;翁晓毅;陈皓;曹力;;运用改进的八叉树算法实现精确碰撞检测[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年12期

9 熊伟,毛善君,马蔼乃;基于观察者的碰撞检测技术在虚拟环境漫游中的应用[J];计算机应用;2002年11期

10 康勇;熊岳山;费先宏;徐兴华;;基于空间分解和包围盒层次的混合碰撞检测算法[J];计算机仿真;2010年06期

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本文编号：358412