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维修性分析与仿真中的高效碰撞检测算法研究

汤鹏  
【摘要】:维修性是现代高技术武器装备的重要特性,装备的维修性是设计出来的,需要在装备的结构、性能设计过程中,同步、并行、方便、快速、实时地进行维修性分析与评价,设计师根据分析评价结果进行维修性优化设计。其中的关键技术之一是在装备结构设计的同时如何实时、同步地进行维修过程的碰撞干涉检测,用以判断当前设计方案“便于维修”的特征。 本文重点研究基于维修性分析的高效碰撞检测算法,主要研究内容包括: 1.深入研究分析现有的各种碰撞检测算法。通过对现有的几种算法进行分析、比较,选择了层次包围盒法、空间分解法作为重点研究的方法;通过对层次包围盒树的构造方法、层次结构的遍历以及包围盒的更新的研究,对比分析了几种层次包围盒算法的性能。 2.根据维修性分析中碰撞检测算法实时性和精确性的要求,提出了空间分解和层次包围盒相结合的混合碰撞检测算法。该算法首先用均匀空间剖分方法找出潜在的相交区域,再采用哈希表的数据存储结构加快检测速度,最后对这些区域实时构造OBB层次包围盒,用以实现精确的检测碰撞。 3.采用C++编程实现了本文上面提出的混合碰撞检测算法,基于OpenGL对减速器的维修过程进行了仿真。分别采用了混合碰撞检测算法、OBB层次包围盒经典算法RAPID对扳手与减速器之间的碰撞进行检测,不同算法的检测时间对比结果证明了,在减速器维修性分析中,本文提出的混合碰撞检测算法更加高效。 本文提出的混合碰撞检测算法具有一定的通用性和推广价值,经过工程化软件开发,结合已有结构设计软件和维修性分析软件,可以拓展应用于其它武器装备的维修性分析。


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