基于包围盒机床碰撞检测系统算法研究.pdf

基于包围盒的机床碰撞检测系统算法研究 许 荣① 张为民①② (① 同济大学机械工程学院，上海201804；② 同济大学中德学院，上海200092) 摘 要：碰撞检测是数控机床防碰撞系统的核心技术，基于包围盒的碰撞检测算法是一种比较有效的碰撞检 测算法。介绍了基于OBB层次包围盒算法开发的数控机床碰撞检测系统，并针对机床模型的特 点。提出了算法的一种优化方法。 关键词：数控机床 碰撞检测 层次包围盒 算法优化 中图分类号：TG659 文献标识码：A Researchoncollisiondetectionsystem ofmachinetoolbased onboundingvolumealgorithm XU Rong① ZHANG Weimin①② ， ((~)CollegeofMechanicalEngineering，Ton6iUniversity，Shanghai201804，CHN； ~()Sino-GermanCollege，Ton~iUniversity，Shanghai200092。CHN) Abstract：Collisiondetectionisthecoretechnologyoftheanti—collisionsystem forNCmachinetoo1．Collisionde- teetion algorithm basedonboundingvolumehierarchyisanefficientmethod．Thistextintroducesallew collisiondetectionsystem ofNCmachinetoolbasedon OBB boundingvolumehierarchyalgorithm and postamethodtoimprovethealgorithm directedtowardsthefeatureofNC machinetoo]． Keywords：NCMachineTool；CollisionDetection；BoundingVolumeHierarchy；Algorithm Optimization 近年来，随着虚拟现实、计算机仿真等技术的蓬勃 其中，主要有空间分解法和层次包围盒法两类算法。 发展，对碰撞检测的实时性和精确性要求逐渐提高。 空间分解法首先将对整个空间进行体积相等的网 在数控机床进行加工前，刀具与夹具以及工件的碰撞 格化剖分，然后仅仅对同一网格中的几何对象进行碰 需要运用计算机仿真技术进行在线实时碰撞检测，防 撞检测 。典型的空间分解法有八叉树法和二叉树 止加工中由于碰撞对机床造成损害¨。所 以实时碰 法。 撞检测技术成为机床在线仿真当中的关键技术。随着 而如今虚拟现实技术 机床三维几何模型形状越来越复杂，碰撞检测成为一 中比较通用的是层次包围 ⑨囫 件很耗时的工作，因此在尽可能保证实时性和场景真 盒法 ，其核心思想是使用 SPHERE AABB OBB 8一DOP 实性的前提下，提高碰撞检测算法的效率，成为研究人 体积略大但几何特性简单 图1包围盒类型 员面前一项迫切的任务，从而使得实时碰撞检测再次 的包围盒来近似描述复杂 成为研究的热点。本文主要介绍了基于层次包围盒的 的对象，通过构造树状层次结构