虚拟装配中基于层次包围盒的空间快速验证

方舟，易朋兴*，杜玉娇，李阳

1 华中科技大学 机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074

2 武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉 430205

0 引 言

船舶建造需要庞大而复杂的工程系统在有限的空间和资源内完成各种类型的工作，若设计时考虑周到，便能合理利用空间与资源[1]。虚拟装配有助于对产品组件进行虚拟分析和设计，在设计阶段进行必要的虚拟装配既能缩短产品开发时间、降低生产成本，又能优化产品性能[2]。碰撞检测是虚拟装配中的关键技术，直接影响装配仿真是否为“真”的问题[3]。空间快速验证是一种碰撞检测技术，用于验证部件在空间运动过程中（主要考虑平动）是否会发生干涉，能对虚拟装配中装配性能的好坏进行评定，从而改善装配性能。

Gonzalez-Badillo 等[4]开发了基于物理和约束的触觉虚拟装配系统，但未针对碰撞检测性能的瓶颈问题开展深入研究。Liu 等[5]采用网格与k维树结合的方法在虚拟环境中模拟了无人机的碰撞检测问题，但是只能在某一时刻进行静态的碰撞检测。Qi 等[6]提出了基于动态扫描与修剪技术和事件驱动机制的碰撞检测算法，在大规模多体虚拟场景中具有很高的鲁棒性与稳定性。王达鹏等[7]考虑到面片模型碰撞检测速度虽快但精度不足而实体模型速度慢但精度较高等问题，采用分布式碰撞检测，在主机上完成面片检测、从机上完成实体检测，提高了精度与速度，但实例验证不够深入。李普等[8-9]改进了基于图像空间的算法，即利用半透明颜色叠加快速剔除无碰撞零件，然后配合像素深度值求出最小分离距离，该算法弥补了基于图像空间算法不能求距的缺点，但其将三维降为二维，在深度方向缺失了一定的精度。……