交互虚拟装配仿真过程中物体间间隙动态计算方法

提出一种支持实时交互虚拟装配操作中物体间最小间隙的快速计算方法,该方法使用基于层次包围盒模型的最小距离计算快速定位场景中模型间距离最小的一个或一组包围盒,进而确定模型距离最近的目标多边形组群,最终计算最小间隙数值和位置.该方法优点为能够借助虚拟装配系统中动态碰撞检测功能以及并行计算体系完成最小间隙计算.随后将该计算方法集成到DPVAE（Distributed Parallel Virtual Assembly Environment）虚拟装配软件系统,并以某型轿车的底盘装配中间隙动态计算和显示为例进行应用验证.结果表明,该方法能够支持交互虚拟装配仿真中的间隙动态测量与显示.     

一种基于虚拟手术的三维碰撞检测算法

为了解决虚拟手术的快速碰撞检测问题,提出了一种新的基于方向包围盒层次树的快速碰撞检测算法,利用简化的几何模型表示一方向包围盒层次树来实现复杂物体间的实时碰撞检测.算法在继承一般基于方向包围盒的碰撞检测算法优点的同时,突破了它们的局限性,能够在保证效率的前提下处理任意形状多面体之间的碰撞检测问题.同时采用了三角形带压缩技术和方向包围盒技术来加快碰撞检测阶段的绘制速度,从而提高碰撞检测的效率.     

一种新的基于混合层次包围盒的并行碰撞检测算法

提出了一种基于混合层次包围盒（HBVs）的快速并行碰撞检测算法。利用AABB包围盒较好的紧密性和包围球计算简单的优点及并行技术中的分治策略来构建物体的混合包围盒层次（S—AABB）,通过遍历混合包围盒层次组成任务树,采用OpenMP并行模型并行遍历任务树来加速碰撞检测算法。实验结果表明,该算法在效率、精确性方面具有明显优势。     

近似凸包自适应包围盒碰撞检测方法

针对虚拟装配环境中包围盒碰撞检测存在检测精度差和效率低的问题,设计了粗精结合的分层检测方法。粗检测阶段,采用基于八叉树的球形包围盒进行检测,初步剔除明显不发生碰撞的对象。在精确检测阶段提出近似凸包自适应包围盒算法,基于近似凸包思想提取贴合模型外壳顶点集求解协方差矩阵计算最小包围盒,解决传统方向包围盒算法因三角形面片的尺寸不均匀、导致构造包围盒方向偏移的问题,且构造时间较传统方向包围盒缩短了66%。最后在Unity3D中以液压调平举升平台各部件为研究对象进行实例验证,实验结果表明,本文研究的方法能构造出比传统方向包围盒更加紧密的包围盒,在装配实验执行时间上比使用传统方向包围盒碰撞检测算法加快了22.2%,比使用轴对齐包围盒碰撞检测算法加快了17.4%,能够满足虚拟装配中碰撞检测效率高的要求,且符合使用者实时的自然交互习惯。     

虚拟装配中碰撞检测的研究

主要针对虚拟装配中的碰撞干涉检测,提出了根据装配关系来进行碰撞检测的方法,描述了如何建立零部件之间的装配关系函数,面向对象的基于包围盒的碰撞检测算法,如何计算干涉量进行最终的装配操作。根据分析比较,提出的方法能很好地满足系统的实时性和交互性要求,减少了许多不必要的虚拟操作环节。     

交互式汽车发动机虚拟装配系统中一种快速碰撞检测方法的应用研究

碰撞检测技术是虚拟装配系统中的一项关键技术,其决定了装配系统是否可以并行、快捷和实时反应装配效果.本文提出了一种在轴向包围盒技术基础上改进的重叠轴向包围盒技术(SAABB),提高了虚拟装配系统的仿真性.     

基于改进OBB包围盒的碰撞检测算法

针对车铣复合数控加工仿真碰撞检测精确度低的问题,提出了一种基于改进OBB包围盒的快速碰撞检测算法.该算法基于改进的OBB包围盒算法,利用车铣复合加工仿真碰撞检测的结果,创建碰撞单元组的包围盒及层次包围盒树;通过粗检阶段计算出包围盒树的相交节点集合,计算得到发生碰撞的三角形面片集合;应用回退技术,解得初始碰撞时间及位置.实例验证结果表明,该算法有效提高了车铣复合数控加工碰撞检测的精确度.     

基于κ-DOPs包围盒碰撞检测算法的改进

在基于层次包围盒碰撞检测算法中,参与相交测试的包围盒的数目直接会影响到碰撞检测的速度.针对这一特点,本文利用虚拟环境中对象运动的时空相关性对k-DOPs包围盒树进行优化,通过跟踪上一时间点对包围盒树的遍历过程,确定当前时间点的遍历路径,从而有效地减少遍历过程中包围盒相交的次数,大大地提高了碰撞检测的速度.     

基于动态包围盒树的碰撞检测算法研究

改进了以AABB包围盒为基础的碰撞检测算法.在多物体筛选阶段,利用AABB的构造特性和物体的运动特性,结合一维投影和二维投影来快速排除不可能相交的物体对,为了加快相交测试的速度,在投影测试之前划分坐标轴;在对可能相交的物体对进行进一步检测时,分割物体包围盒寻找可能碰撞的图元,在分割过程中建立动态包围盒树,减少了算法存储空间,有利于物体的更新操作.实现表明,改进后的算法效率有所提高.     

依赖包围盒紧密率及多层建模结构的混合碰撞检测算法

针对复杂环境下物体包围盒选择与更新的低效性,直接导致了碰撞检测时间延长的问题,提出了一种依赖包围盒紧密率及多层建模结构的混合碰撞检测算法。算法首先通过计算比较包围盒紧密率将物体形状分为四类,分别采用Sphere包围盒、轴向平行包围盒、方向包围盒和椭球体包围盒,对两两包围盒进行相交测试,快速准确地剔除不相交的物体。同时,提出三角面片-刚体-模型的多层建模结构的优化方法来构造包围盒树(BVT),减少包围盒树更新时间。最后实验结果表明,相比采用单一包围盒和传统结构的混合包围盒检测算法,该算法能大幅度地缩短相交测试的时间,提高碰撞检测的效率。     

虚拟环境中面向操作工艺规划的装配建模

交互虚拟装配技术已经广泛应用于产品设计和制造过程,然而由于虚拟装配操作和实际操作在时间和空间上不一致,目前的交互虚拟装配技术仍然难以直接支持装配工位上的操作工艺规划。为此提出了一种基于交互装配操作仿真的操作工艺规划方案,该方案建立包含全部装配要素的装配操作模型,基于该模型,通过交互装配操作仿真获取初始操作序列,再基于标准操作动作要素数据库将该操作序列变换成真实操作动作序列。重点研究支持操作动作序列获取的装配活动模型,以及操作仿真过程的模型求解问题。最后以一个发动机装配实例验证了上述方案和装配操作模型。     

基于EON的虚拟拆装碰撞检测算法

为了有效提高虚拟维修环境的真实性和融入感,增强环境的细节描述,对基于K-DOPS包围盒的碰撞检测算法在虚拟维修特征建模中的应用进行研究。通过比较几种经典离散型碰撞检测算法的优劣,结合本维修系统对实时性与检测效率的要求,确立K-DOPS包围盒算法,并对其遍历检测过程进行优化设计,提出了与OpenGL相结合的检测编译方法,通过EON Studio软件平台进行仿真试验。结果显示,运用KDOPS包围盒的碰撞检测算法在柴油机虚拟维修训练系统中可以实时、有效地避免零件模型间的碰撞,增强虚拟环境的细节描述。     

面向协同装配仿真的虚拟现实网格环境

针对复杂产品装配设计过程中,零部件模型众多,数据量巨大,一般虚拟装配仿真软件无法进行实时处理的问题,提出了一种新型虚拟现实网格环境.该系统通过网格资源管理及共享技术聚合企业大量空闲计算资源,采用基于Sort last算法和远程视频可视化的并行渲染框架支持实时交互式装配仿真.在汽车装配工位协同仿真中,该系统的主要设计功能和目标得到确认.仿真结果表明,在现有软硬件环境下,该系统能够较好解决大规模复杂场景的实时处理问题,同时可显著提高资源利用效率.     

桥梁参数化建模系统的虚拟地形及数据组织

结合桥梁参数化3维建模系统的需要,提出快速的虚拟地形生成算法.该算法利用分形理论丰富地形细节,通过四叉树存储不规则三角网,提高点在三角形的检索速度,使用稀疏控制点剖分检索到的三角形,实现桥梁模型和地形的合理叠加;通过点在三角形的查找实现视点与地形的快速碰撞检测,从而控制了视点范围;采用树状结构有效组织地形、天空球和桥梁模型等数据,最终生成以桥梁为主的逼真场景.     

基于层次包围盒的碰撞检测方法

碰撞检测是虚拟现实应用中的关键技术。本文主要介绍了碰撞检测中的层次包围盒方法，并对几种基于不同类型包围盒的碰撞检测算法进行了比较研究。     

机械加工虚拟实验技术的研究

以机械加工过程为研究对象,构建了实时性、交互性和网络化的机械加工虚拟实验系统.提出了场景模型的建立及优化方法,设计了自动路径漫游和自由路径漫游两种不同漫游场景的方式,并结合Virtools模块式编程和碰撞检测技术,模拟了机床的加工过程和虚拟人的操作运动,增强了虚拟机械加工操作的沉浸感和真实性,为机械加工实验教学提供了一种新方法.     

虚拟战场环境实时碰撞检测技术

虚拟战场环境地城广阔、战场目标众多,传统的碰撞检测方法是遍历战场中的每一个目标,这将大大影响碰撞检测的实时性．提出了基于OBB战场环境的感兴趣区域(AOI)的实时碰撞检测算法．当战场环境内部状态发生变化时,该算法仅对AOI区域而不是整个战场环境进行碰撞目标的检测,可大大提高虚拟战场环境中碰撞检测的有效性,而且完全不降低碰撞检测的精确性,减少了系统碰撞检测的负担,提高了系统的实时性．