虚拟装配系统中一种快速碰撞检测方法

李秀莉，张树仁

(长春理工大学，长春130022)

在虚拟装配环境中，碰撞检测用于判定一对或多对物体在给定时间域内的同一时刻是否占有相同区域。它是虚拟装配的关键技术之一。在虚拟的环境中零部件的装配必须能够针对碰撞检测的结果如实、快速做出合理的响应，反映真实动态效果[1]。目前，机电系统越来越复杂，由三维几何模型构成的虚拟场景规模越来越大，对虚拟装配实时性和真实性要求越来越高，故快速碰撞检测技术成为研究热点。

碰撞检测方法总体上可分为两类:静态干涉检测算法和动态碰撞检测算法，动态碰撞检测算法又分为离散碰撞检测算法和连续碰撞检测算法。其基本原理是基于图形和基于图像的碰撞检测。这两类算法的主要区别在于是利用物体三维几何特性进行求交计算，还是利用物体二维投影的图像及深度信息来进行相交分析[2]。其中在基于图形的碰撞检测上，研究人员已经做了大量的工作，形成了层次包围盒法和空间分割法等成熟算法[3-5]。

在三维环境中寻找碰撞是非常苛刻的任务。寻找碰撞时间占总运行时间的50%。对于复杂机电系统，三维虚拟原型是非常复杂的，含有成千上万的元素。为此，本文提出了一种能够快速、准确检测碰撞的交迭轴包围盒碰撞检测算法。

1 表面碰撞检测算法原理

交迭轴包围盒是包围盒碰撞检测方法的扩展和延伸，该方法中将一个三维的模型定义为一种表面的集合，每个表面又被单独描绘成一个三角形的合集，采用每个面的轴对齐包围盒和重叠轴对齐，即交迭轴包围盒的方法，筛选出相交的表面。……