起重机吊装仿真中实时碰撞检测的研究与应用.pdf

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1、墅堂篁坚裂计算机仿真2013年12月————————————————========================================：：：：：：：：：：=：=文章编号：1006—9348(2013)12一0214—05起重机吊装仿真中实时碰撞检测的研究与应用邓乾旺，高礼坤(湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙410082)摘要：研究起重机吊装实时碰撞检测技术虚拟仿真问题，为提高起重机吊装过程的真实性和实时性，解决实时碰撞检测过程中层次包围盒节点的实时更新问题，提出了动态层次包围盒法与三维空间分割法相结合的混合算法，在构建起重机运动学模型及

2、其层次包围盒的基础上，通过分割工作区域内障碍物的检测区域，在起重机的回转平面上选择需要碰撞检测的起重机节点进行更新，避免了起重机层次结构的更新。最终在Vc++和OsG平台上实现了系统的逼真仿真效果，满足了吊装实时性和精确性的要求。关键词：实时碰撞检测；动态层次包围盒；三维空间分割法中图分类号：7I粥91．9文献标识码：AResearchandApplicationofReal—timeConisionDetectioninLiftingSimulationProcessofCraneDENGQian—wang，GAOLi—kun(stateKeyLaboratoryof

3、AdvancedDesjgnandManufactur呈ngforVehicleBody，HunanUniversity，Chan铲haHunan410082，China)ABSTRACT：Applicalion0ftIlereal—timeCollisionDetectionTbchnolo舀esinvinualsimulationwasstatedaimingatimprovingrealityofcmne’s1iftingsimulation．Ahybridalgorithmcombinedwithmethodsofdyn锄ichierarchicalboundi

4、ngvolumes(HBVs)and3Dspacepanitionwaspmposedtoresolutethepmblem0freal—timeupdatesofnodesinhiemrchicalboundingvoluInesint11epmcessofreal—timecollisiondetection．BasedontheconstnlctionofkinematicsmodelandHBVsmodelofcrane，apartofcmnenodesrequiredforcoUisiondetectionwasupdatedP廿tiallyt0avoidth

5、ereal—timeupdatesofcranestmclurebythepartitionofobstacles’detectionareainworkarea．Fi—naUy，realisticsimuIationresultsofthesystembasedonVC++and0SGwereobtained，andthereal—timepropertyandaccuracyweresatisfied．KEYWORDS：Real一timecoUisiondetection；D，namichierarchiealboundingvolumes；3Dspaceparti

6、tion1引言全地面起重机大型工程吊装方案规划系统是基于虚拟现实技术开发的全地面起重机在三维场景中进行吊装模拟和作业指导的虚拟仿真平台，其仿真过程中实时碰撞检测技术是本系统的一个核心内容。国内外针对碰撞检测问题已有了大量有价值的研究，具体算法包括层次包围盒法和空间分割法等¨J，其中，文献[2]采用的层次包围盒法需要在仿真过程中实时更新包围盒结构树，计算效率较低；文献[3]采用的空问分割法将场景均匀地分割成独立的网格，网格密度的大小不能同时满足速度和精度的要求。本文在起重机运动学模型的基础上，提出了动态层次包围盒法和空问分割法相结合的混合算法，该算法划分了起重机的动态空间

7、和障碍物的静态空问，在更新起重机层次包围盒之前，首先判断两空间是否重叠来排除不相交的位置，然后在回转平面内的相交测试快速排除不相交的对象，再通过起重机节点的逐层更新及时排除不相交的节点。该算法在满足碰撞精度的情况下，有效地提高了检测效率，对实时碰撞检测的研究有一定的指导意义。基金项目：湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主课题资助项目(60870002)2起重机运动学模型收稿日期：2013一02一03修回日期：2013一03—18全地面起重机臂架组合形式有“主臂”、“主臂+副臂”、一214—“主臂+塔臂”和“主臂+动臂”四种，本文