数控机床实时碰撞检测算法研究和实现.pdf

第 12期 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 N0．12 2011年 12月 M odularM achineTool＆ AutomaticM anufacturingTechnique Dec．2011 文章编号 ：lOOt一2265(2011)12—0049—04 数控机床实时碰撞检测算法的研究与实现 吴 峰 ，于 东 ，张晓辉 ，耿 聪 ，陈 龙 (t．中国科学院研究生院，北京 100049；2．中国科学院 沈阳计算技术研究所，沈阳 110168) 摘要 ：碰撞检测是数控机床加工过程 中的一个重要功能模块。碰撞检测可以有效地避免刀具与部件 发生碰撞 ，同时可以提高加工的安全性。在研 究了大量碰撞检测算法的基础上 ，提 出了一种 实时性 较好的碰撞检测算法，从而避免 了仿真软件检测缺 陷。此算法首先在预处理阶段采用轴 向包围盒 AABB对部件和刀具进行保护区的建立，对碰撞检测进行初步检测。然后采用分离轴理论和长方体 相交理论对保护区进行实时碰撞检测。最后对提 出的算法进行 了仿真验证 ，验证结果表 明该算法可 实时完成对碰撞体保护 区域 的检测 。 关键词 ：碰撞检测 ；包 围盒 ；分离轴理论 ；长方体相交理论 中图分类号 ：TH16；TG65 文献标识码 ：A Research ofCNC Real-timeCollisionDetectionM ethod WU Feng一，YU Dong。 ZHANG Xiao．hui一，GENG Cong一，CHEN Long ， ， (1．GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China；2．ShenyangInstituteof ComputingTechnology，ChineseAcade·myofSciences，Shenyang110168，China) Abstract：CollisiondetectionisanimportantfunctionalblockintheCNC processing，Collisiondetection can avoidacollisionbetweentoolsandcomponents，andcanimprovetheprocessingsecurity．Afterstud— yingalargenumberofreal—timecollisiondetectionalgorithm ，agoodreal—timecollisiondetection algo- rithm isproposedtoavoidthesimulation softwaredetectingdefects．Firstly，thealgorithm establishesthe protectionareasofcomponentsandtoolsthroughusingboundingboxesAABB ，andusepretreatmentto preliminarily investigatecollision detection．Thenuse separation axistheory andrectangularintersection theory toreal—time detectthecollision ofprotectedareas．Finally，theproposed algorithm issimulated， andtheresultsshow thatthealgorithm canreal·timedetecttheprotectedarea． Keywords：collisiondetection；boundingbox；separationaxistheory；rectangularintersectiontheory 长 ，精度不高的缺点。首先该算法在预处理阶段对 0 引言