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1、基于包圍盒的機(jī)床碰撞檢測系統(tǒng)算法研究許榮①張為民①②(①同濟(jì)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海201804；②同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院，上海200092)摘要：碰撞檢測是數(shù)控機(jī)床防碰撞系統(tǒng)的核心技術(shù)，基于包圍盒的碰撞檢測算法是一種比較有效的碰撞檢測算法。介紹了基于OBB層次包圍盒算法開發(fā)的數(shù)控機(jī)床碰撞檢測系統(tǒng)，并針對機(jī)床模型的特點(diǎn)。提出了算法的一種優(yōu)化方法。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床碰撞檢測層次包圍盒算法優(yōu)化中圖分類號：TG659文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AResearchoncollisiondetectionsystemofmachinetoolbasedonboundingvolumealgorithmXURong①ZHA
2、NGWeimin①②，((~)CollegeofMechanicalEngineering，Ton6iUniversity，Shanghai201804，CHN；(~)Sino-GermanCollege，Ton~iUniversity，Shanghai200092。CHN)Abstract：Collisiondetectionisthecoretechnologyoftheanti—collisionsystemforNCmachinetoo1．Collisionde-teetionalgorithmbasedonboundingvolumehierarchyisanefficien
3、tmethod．ThistextintroducesallewcollisiondetectionsystemofNCmachinetoolbasedonOBBboundingvolumehierarchyalgorithmandpostamethodtoimprovethealgorithmdirectedtowardsthefeatureofNCmachinetoo]．Keywords：NCMachineTool；CollisionDetection；BoundingVolumeHierarchy；AlgorithmOptimization近年來，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)仿真等技術(shù)的蓬
4、勃其中，主要有空間分解法和層次包圍盒法兩類算法。發(fā)展，對碰撞檢測的實(shí)時(shí)性和精確性要求逐漸提高?？臻g分解法首先將對整個(gè)空間進(jìn)行體積相等的網(wǎng)在數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工前，刀具與夾具以及工件的碰撞格化剖分，然后僅僅對同一網(wǎng)格中的幾何對象進(jìn)行碰需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)碰撞檢測，防撞檢測。典型的空間分解法有八叉樹法和二叉樹止加工中由于碰撞對機(jī)床造成損害¨。所以實(shí)時(shí)碰法。撞檢測技術(shù)成為機(jī)床在線仿真當(dāng)中的關(guān)鍵技術(shù)。隨著而如今虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)機(jī)床三維幾何模型形狀越來越復(fù)雜，碰撞檢測成為一中比較通用的是層次包圍⑨囫件很耗時(shí)的工作，因此在盡可能保證實(shí)時(shí)性和場景真盒法，其核心思想是使用SPHEREAABBOB
5、B8一DOP實(shí)性的前提下，提高碰撞檢測算法的效率，成為研究人體積略大但幾何特性簡單圖1包圍盒類型員面前一項(xiàng)迫切的任務(wù)，從而使得實(shí)時(shí)碰撞檢測再次的包圍盒來近似描述復(fù)雜成為研究的熱點(diǎn)。本文主要介紹了基于層次包圍盒的的對象，通過構(gòu)造樹狀層次結(jié)構(gòu)可以不斷逼近真實(shí)模碰撞檢測算法在機(jī)床碰撞檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用并對算法型的幾何形狀，最后通過對包圍盒的相交計(jì)算來實(shí)現(xiàn)提出了優(yōu)化。幾何物體的碰撞檢測。典型方法有軸向?qū)哟伟鼑?Axis-AlignedBoundingBoxes，AABB)、方向?qū)哟伟鼑?碰撞檢測算法概述盒(OrientedBoundingBoxes，OBB)、包圍球(Sphere)目前，國內(nèi)外
6、許多學(xué)者對實(shí)時(shí)碰撞檢測技術(shù)進(jìn)行和離散方向多面體(8一DirectionOrientationPolytopes，了廣泛深入的研究和探索，提出了距離跟蹤法、空間分8一DOP)等，如圖1所示。解法、時(shí)空包圍盒法和層次包圍盒法等許多檢測算法。這兩類算法都使用了層次結(jié)構(gòu)模型，其思想都是$“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專~．(2oogzxo4ol一072—02)；國家863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2007AA042O2)基金；蒂森克虜伯基金·90·zu1I畢冪§等朋DesignandResearch設(shè)計(jì)與研究通過減少需要相交測試的對象或基本幾何元素的數(shù)目3)；T是A、B中心點(diǎn)的距離，，J是當(dāng)前的分
7、離軸向量。來提高碰撞檢測的效率?？臻g分解法由于存儲(chǔ)量大、有如下公式(2)：33靈活性差，一般適用于稀疏的環(huán)境中較均勻分布的幾I·l>y·_一la，·A．LI+Ib，·B．．Ll何物體之間的碰撞檢測；而層次包圍盒方法則應(yīng)用比￡=l‘1較廣泛，尤其適用于復(fù)雜環(huán)境中的碰撞檢測。(2)如果滿足前者大于后者，那么兩個(gè)物體不相交；否2機(jī)床碰撞檢測系統(tǒng)中包圍盒算法及其改進(jìn)則按此公式繼續(xù)計(jì)算4、B在其他14條分離軸上的投2．1OBB方向包圍盒的定義及檢測方法影
