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黎明视景—虚拟装配与碰撞检测技术解决方案
2010年2月20日    评论:    分享:

    来源:北京黎明视景科技开发有限公司

    来源: 北京黎明视景科技开发有限公司

   过去,在虚拟装配、虚拟维修等VR应用领域,3D曲面模型之间的实时碰撞检测一直是仿真用户的开发障碍和技术瓶颈,而今天,高级虚拟仿真用户再也不需要为复杂的碰撞检测数学算法和漫长的开发周期而发愁,更不需要为了因碰撞检测而带来的巨大计算量而去采购价格昂贵的大型工作站,现在你只需要拥有一台高端的基于windows平台的PC工作站,或是一台台式机,甚至是一台笔记本电脑便可以轻松、快速地开发出你所需要的碰撞检测应用,无论是多么复杂的3D曲面模型之间的实时碰撞和检测分析, 一切都将变得那么的简单而随心所欲,它是SmartCollision一个来自美国和日本科学家共同研发的基于多边形的碰撞检测库和计算机力反馈(计算机触觉)应用驱动引擎,或判断物体是否有穿透能力,而SmartCollision™不仅可以计算
   
    穿透深度,而且还能检测和分析渗透量,更可贵的是它在精确地处理复杂3D曲面体之间的实时碰撞检测分析的同时,还让你的应用程序跑得飞快,这一切使得它在虚拟装配、虚拟维修、虚拟操做、人工智能、地震救援演示碰撞检测分析、虚拟力反馈和计算机触觉等应用领域发挥了巨大的作用,将虚拟仿真应用的开发效率和仿真真实感成佰倍的提高。 
 
    基于多边形的碰撞检测库

    SmartCollision™是一个基于多边形的碰撞检测库。之前大部分的碰撞检测库仅仅能计算不相交物体间的距离,或判断物体是否有穿透能力,而SmartCollision™可以计算穿透深度,测量渗透量。
 

 

    穿透深度  

    为了在虚拟的环境中操作虚拟的对象,多面体之间的"透深”计算非常重要。当物体是可穿透的时候,“透深”在这里是指渗透量测量。 透深可以取消渗透量。

    以前在虚拟环境需要计算常规多面体之间的透深,但是透深仅仅是在凸状多面体或有限的基本单元之间被计算。实际上,已有的实现方法中常规多面体之间的透深是通过凸状多面体的透深来计算的,但对于这种实现,常规多面体之间的透深没有被直接结算并且结果也不是那么可靠和准确。由于凸状多面体的透深不是总体上通过计算常规多面体的渗透量,而是通过计算部分渗透量来得到,因此不能删除常规多面体间渗透量(参见Figure 2)。另外还有一种实现,该实现方法是通过利用体素(voxel)代替多面体来表现。但是体素(voxel)表现没有多面体表现精确。这种实现不是总体上基于常规多面体的透深,所以也不能删除常规多面体间渗透量。

  两道难关

    通常情况下,利用PHANTOM的触觉应用可以感受到点和物体之间的碰撞。但对某些可以感受到多面体之间的碰撞应用来说,通过利用PHANTOM产生触觉来感受常规多面体之间的碰撞的应用中有两个栅格来感觉碰撞。

    一个难关是PHANTOM触觉应用需要1kHz的帧速率对常规物体间的碰撞检测。该问题非常难以解决。

    另外一个难关是以可靠精确的方法来计算不确定的常规物体间的透深。

    SmartCollision™克服了这两个难题,并且解决了在常规多面体间感受碰撞的触觉应用。

    通过Penalty方法(Penalty method)利用动态透深计算触点压力

    SmartCollision™可以计算虚拟物体间的动态透深。因此,触点压力可以很容易的通过Penalty方法(Penalty method)利用动态透深计算触点压力。Penalty方法(Penalty method)与透深成比例的计算触点压力并能获得稳定的虚拟物体碰撞操作。


    6DOF PHANTOM应用

    三维物体有3个自由度的平移,3个自由度的旋转,总共6个自由度(6DOF)。可以通过利用6DOF PHANTOM控制虚拟物体获得真实的感觉,SmartCollision™利用6DOF PHANTOM进行充分的扩展。

SmartCollision的功能

支持的数据继承
物体类型 说明
复合凸状多面体 任意的凸状多面体集合
常规闭合非凸状多面体 常规多面体,多面体必须是闭合的
多边形(三角形)集 任意的三角形集合

碰撞检测功能
碰撞检测功能 说明
交叉检测 交叉处的boolian值
最小距离(Vector) 当物体脱离时,物体间的最小距离(Vector)
透深(Vector) 当物体互相渗透时,物体间的动态透深(Vector)


 

标签:黎明视景虚拟装配碰撞检测SmartCollision
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