虚拟装配中基于分离距离的快速碰撞检测算法研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:laoyoutiaosc
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针对新产品在实际组装中可能存在尺寸设计错误、装配工具操作空间不合理等不可装配问题,可以在真实装配前利用装配仿真技术提前发现,并进行设计修正,避免真实装配阶段出现设计返工。装配仿真通过人机交互式地规划零部件的装配顺序和装配路径,并利用碰撞检测进行运动轨迹检查,以此来验证装配路径的可行性和产品的整体可装配性。目前多数算法受到零部件复杂程度和装配场景规模的制约,无法满足大型复杂机械产品仿真对于实时性和精确性的要求,论文研究了一种基于图像空间的碰撞检测方法,解决复杂产品装配轨迹实时验证问题。通过对VAS平台中零部件碰撞类型的分析,研究了一种基于双视角与半透明颜色叠加的碰撞检测方法,达到零件之间避免发生碰撞的效果,主要研究内容为:利用“逐步求精”的整体策略来提高方法的检测效率,在粗检阶段选择轴对齐包围盒解决待装配物体空间位置上的内嵌问题,并利用半透明颜色叠加算法进行无碰撞对象的快速剔除,快速地判定出潜在的碰撞对象。针对零部件之间的防碰撞问题,提出求取分离距离的方式来解决,设计了基于像素深度值的潜在碰撞面对序列计算方法,涉及面对序列之间的二次绘制,进而确定出潜在的碰撞面对,将其投影绘制到横向视角上,进行沿运动轴的最少像素点个数遍历,将其作为最小分离距离,即待装配零部件的最大可移动距离。提出双视角的概念,即仿真界面上的正向视角和横向视角,取待装配物体运动方向的法平面为正向平面,横向视平面取决于两潜在碰撞面对序列的类型。此外提出了一种像素区域剖分策略,减小了由图像离散采样导致的精度影响。基于以上的研究内容,提出了适用于虚拟装配平台的碰撞检测方法,通过多维显示投影将3D空间中零部件之间的碰撞检测问题转化为平面像素点的遍历问题,弥补了传统图像类碰撞检测方法只能判断是否发生碰撞而不能求距的缺点,能够有效避免装配过程中出现的零部件碰撞干涉,满足大型复杂机械产品的实时仿真要求,从而有效验证产品设计的可装配性。
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