虚拟环境下柔性线缆建模方法

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1、万方数据第20卷第3期2008年6月军械工程学院学报Jo啪alof0rdn卸ceEn百neeringCollegeV01．20No．3Jun．，2008文章编号：1008—2956(2008)03—0063—03虚拟环境下柔性线缆建模方法刘鹏远1，李瑞华2，胡昌林1(1．军械工程学院导弹工程系，河北石家庄050003；2．陆军指挥学院战役战术系，河北石家庄050084)摘要：研究了虚拟环境下柔性线缆建模方法，给出了离散控制点线缆简化模型和计算各离散控制点坐标值的算法。针对柔性线缆在虚拟环境中的碰撞检测问题，具体分析了从物体侧面绕过和从物体上表面经过2种碰撞检测情况，基

2、于深度矢量和体矢量碰撞检测算法，给出了碰撞检测响应算法。关键词：虚拟环境；柔性线缆建模；碰撞检测中图分类号：7Ⅱ)391．9文献标识码：AFlexibleCableModelingMethodinVirtualEn订ro吣entUUPeng．yu卸1，LIRui-hua2，HUChang．1inl．(1．DepaItIrIentofMissileEngenering，0rdnanceEngineeringCoUege，ShijiazhuaIlg050003，China；2．Dep缸mentofC锄paj印粕dTactics，A皿yCo咖andcollege，Sllij

3、i犯hu肌g050084，China)Abst豫ct：ThispaperpresentsaresearchonthenexiblecablemodelingmethodinVirtualenVironment．Thediscretecontrolpointsimplemodelandthealgorithmofcalculatingthediscretecontrolpointcoordi—natevaluesare舀ven．TothecollisiondetectionofnexiblecableinviItualenvironment，bothmundthesid

4、eandthroughtheaboVesideofvinualbodiesaI．eanalyzed．BasedondepthVectorandbumpVectorcollisiondetectionmethods，thecollisiondetectionresponsealgorithmisofkred．Keywo兀ls：virtualenvironment；nexiblecablemodeling；collisiondetection目前，人们从虚拟装配仿真、虚拟装配建模、虚拟装配中的人机交互等方面对虚拟环境下的装配规划进行广泛而深入的研究。但是当前的研究大多针对

5、于刚性零部件，而针对柔性线缆类零件的建模及装配规划的研究，则仍然处于初步的实验阶段，远没有达到实用化的程度。如JaIlWolter和EhudKroll⋯采用了点线模型来描述多根线之间的相互关系，如打结、缠绕等，但是该模型只是停留在理论上，并不能解决实际中的装配布线问题。国内万毕乐【21对基于离散点控制的虚拟环境下的线缆装配建模技术也进行了研究。由于线缆在大型复杂装备中占的比重很大而且发挥着重要作用，如何在虚拟环境下快速有效地进行线缆设计及其装配过程仿真，从而提高虚拟环境的真实性和实际装配效率，已收稿日期：2007．10-28；惨回日期：2007一12．25项目来源：军

6、队科研计划项目作者简介：刘鹏远(1975一)，男，博士，副教授经成为当前迫切需要解决的问题。1虚拟环境下线缆建模的特点线缆作为柔性体，其建模过程与刚性零件有很大的区别，表现在如下几个方面。1)刚性零部件由于在装配过程中不发生变形，因此可以将使用三维建模软件建立的三维面片模型应用于虚拟环境中，而线缆建模则需要根据算法进行动态绘制。2)刚性零部件在装配过程中只发生整体的移动、旋转等位姿变换，而线缆在装配过程中则有局部弯曲、扭曲、变形等多种情况发生。3)装配过程中，在发生碰撞干涉后线缆的变形具有不确定性。4)刚性零部件的装配过程是一次性完成的，而线缆在装配规划过程中存在交叉

7、装配的问题。5)对线缆进行三维实体建模，关键是设计绘制万方数据军械工程学院学报算法。2线缆建模绘制算法根据虚拟环境的特点，将线缆简化成由一系列截面(通常为圆截面)首尾相连而形成的空间连续折线段，并将这些折线段的中心点作为线缆空间位置和姿态的控制点"J，如图l所示。图1离散控制点线缆简化模型从图l可以看出，绘制线缆关键在于确定空间离散点和连接线段。设Po(戈。，‰，z。)为线缆的起点，P’。为Po在平面石町的投影点，P，，o为P0在平面戈∞的投影点，P。(菇，，)，。，二，)为线缆的终点，P『，。为P．在平面础的投影点，P’。为P，在平面z吖的投影点，