改进OBB包围盒算法在车铣复合碰撞检测中的应用

"基于改进OBB包围盒的碰撞检测算法" 是一篇2014年发表在湖南大学学报自然科学版的文章，作者是来自北京航空航天大学机械工程及自动化学院先进制造技术与系统研究中心的史旭升、乔立红和未作为。该研究主要关注车铣复合数控加工仿真中的碰撞检测问题，提出了一个基于改进OBB（Oriented Bounding Box）包围盒的快速碰撞检测算法。 在车铣复合数控加工过程中，由于工件和刀具的复杂运动，碰撞检测的精度对确保安全和提高加工效率至关重要。传统的碰撞检测方法在处理大量几何实体时效率较低。为解决这一问题，文章中提出的算法采用了改进的OBB包围盒技术。OBB是一种适应物体形状变化的三维包围结构，相比于传统的轴对齐包围盒（AABB），它能更好地近似非规则几何形状，从而提高碰撞检测的准确性。 首先，算法根据车铣复合加工的碰撞检测结果，为每个碰撞单元组构建了OBB包围盒，并进一步形成层次包围盒树（Octree或KD-Tree）。层次结构有助于减少不必要的计算，通过遍历包围盒树的节点，可以快速识别可能相交的实体。 在粗检阶段，算法计算出包围盒树中相交的节点集合，这一步骤极大地减少了需要进行精确碰撞测试的对象数量。然后，算法深入到这些相交节点，进一步分析其包含的三角形面片，确定实际发生碰撞的面片集合。为了获取碰撞的具体时间和位置，文章中还应用了回退技术，这是一种反向追踪方法，可以从最后的碰撞状态反推到初始碰撞时刻，从而获得精确的碰撞信息。 通过实例验证，该算法表明能够显著提高车铣复合数控加工碰撞检测的精确度，这对于优化加工过程、预防设备损坏以及提升加工质量具有重要意义。该研究对于理解和改进数控加工中的碰撞检测策略提供了有价值的理论和技术支持，对于相关领域的科研和工业实践具有参考价值。 关键词: 车铣复合、碰撞检测、OBB包围盒、分离轴定理、三角面片 中图分类号: TP391 文献标识码: A