本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，特別是一種基于unity?3d環(huán)境下的利用sphere-aabb層次包圍盒的碰撞檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、高精密裝備電子產(chǎn)品，往往有著十分復(fù)雜的裝配過(guò)程，同時(shí)其裝配環(huán)節(jié)很大程度上影響著最終的產(chǎn)品質(zhì)量走向。由于一些高精密大規(guī)模電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，其裝配過(guò)程十分依賴(lài)工人師傅的經(jīng)驗(yàn)，裝配方式采用“盲插、盲裝、盲調(diào)”，裝配質(zhì)量難以得到保證，導(dǎo)致平均需要很長(zhǎng)時(shí)間且經(jīng)過(guò)上百次的反復(fù)裝調(diào)后才能形成合格產(chǎn)品，一次裝配合格率為零。面對(duì)這種復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品裝配效率及質(zhì)量都較為低下的情況，亟需引入新的裝配優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)高精密大規(guī)模電子產(chǎn)品裝配質(zhì)量的全面提升。

2、傳統(tǒng)裝配教學(xué)方法，諸如采用視頻指南的形式，缺乏對(duì)相關(guān)知識(shí)的引導(dǎo)，無(wú)法使員工熟練有效地掌握裝配和細(xì)節(jié)流程，同時(shí)在學(xué)習(xí)時(shí)也會(huì)受到環(huán)境和資源的限制。而在虛擬環(huán)境中模擬裝配過(guò)程可以解決這些傳統(tǒng)方法的局限性。虛擬裝配系統(tǒng)允許用戶(hù)快速輕松地控制裝配過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)，在反復(fù)練習(xí)中提高裝配水平，有效的解決了空間及資源浪費(fèi)問(wèn)題。本發(fā)明將高精密大規(guī)模電子產(chǎn)品裝配為研究對(duì)象，圍繞其關(guān)鍵工藝流程和裝配特點(diǎn)，重點(diǎn)研究基于vr技術(shù)虛擬裝配中碰撞檢測(cè)問(wèn)題，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)其裝配工作起到指導(dǎo)作用，提升裝配效率。

3、碰撞檢測(cè)是三維場(chǎng)景中交互事件觸發(fā)最主要的方式，通過(guò)碰撞檢測(cè)技術(shù)可以為三維場(chǎng)景中的虛擬物體添加物理模擬屬性，使虛擬物體具有實(shí)體，當(dāng)實(shí)體之間發(fā)生碰撞被檢測(cè)到以后，就可以動(dòng)態(tài)觸發(fā)交互事件。

4、三維場(chǎng)景最初的應(yīng)用主要是在游戲和娛樂(lè)領(lǐng)域，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，對(duì)碰撞檢測(cè)的精度和響應(yīng)時(shí)延需求也較低，三維開(kāi)發(fā)引擎的內(nèi)置組件就可以滿(mǎn)足一般性的碰撞檢測(cè)需求。但是虛擬裝配環(huán)境對(duì)交互的響應(yīng)時(shí)延和精準(zhǔn)度都具有很高的要求，而原有的碰撞檢測(cè)技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單場(chǎng)景下規(guī)則模型的邊界檢測(cè)，無(wú)法滿(mǎn)足更高精度的檢測(cè)，因此，本研究擬嘗試采用將不同包圍盒算法混合的策略，以提高復(fù)雜場(chǎng)景下的碰撞檢測(cè)精度和實(shí)時(shí)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于unity?3d環(huán)境下的利用sphere-aabb層次包圍盒的碰撞檢測(cè)方法，能夠在vr虛擬裝配系統(tǒng)中提供碰撞檢測(cè)支持。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

3、一種基于unity?3d環(huán)境下的利用sphere-aabb層次包圍盒的碰撞檢測(cè)方法，包括以下步驟：

4、步驟1、確定碰撞檢測(cè)方法原理：決定選用sphere-aabb(包圍球-軸對(duì)齊包圍盒)層次包圍盒算法，基于unity?3d(一款三維虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)引擎)環(huán)境進(jìn)行vr虛擬裝配系統(tǒng)碰撞檢測(cè)的開(kāi)發(fā)；

5、步驟2、構(gòu)建sphere-aabb層次包圍盒：針對(duì)場(chǎng)景中的每個(gè)物體，根據(jù)其形狀和位置，構(gòu)建包含sphere和aabb的sphere-aabb層次包圍盒，選擇使用二叉樹(shù)作為混合包圍樹(shù)，自上而下進(jìn)行遍歷檢索；

6、步驟3、設(shè)計(jì)碰撞響應(yīng)，增加幾何約束、觸覺(jué)渲染內(nèi)容。

7、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：

8、(1)采用sphere-aabb層次包圍盒，當(dāng)碰撞體之間間隔較遠(yuǎn)時(shí)，降低了檢索的復(fù)雜性并提高了檢索速率，可以先使用sphere進(jìn)行粗略的碰撞檢測(cè)，如果相交，再進(jìn)一步使用aabb進(jìn)行精確的碰撞檢測(cè)。因?yàn)槲覀兊难芯繉?duì)象所包含的零部件有很多片狀、塊狀結(jié)構(gòu)，采用aabb作為葉節(jié)點(diǎn)能夠提高對(duì)于片狀、塊狀模型包圍的緊密性，從而加速碰撞檢測(cè)和其他空間查詢(xún)，可以平衡精度和性能，達(dá)到最佳的渲染和物理模擬效果。采用二叉樹(shù)的層次包圍樹(shù)模型，可以避免對(duì)明顯還未相交的物體進(jìn)行冗余的計(jì)算，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以有效提高檢索效率。

9、(2)為碰撞檢測(cè)系統(tǒng)添加了碰撞響應(yīng)以及觸覺(jué)渲染，并且添加了反饋力計(jì)算，能夠更加真實(shí)地反映碰撞時(shí)的情況，增加了虛擬裝配系統(tǒng)的真實(shí)性和交互性，提高了用戶(hù)的體驗(yàn)感和沉浸感。

技術(shù)特征：

1.一種基于unity?3d環(huán)境下的利用sphere-aabb層次包圍盒的碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于unity?3d環(huán)境下的利用sphere-aabb層次包圍盒的碰撞檢測(cè)方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于unity?3d環(huán)境下的利用sphere-aabb層次包圍盒的碰撞檢測(cè)方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于unity?3d環(huán)下的利用sphere-aabb層次包圍盒的碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟2中，二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明陣列天線(xiàn)的VR虛擬裝配系統(tǒng)提出了一種基于Unity?3D環(huán)境下的利用Sphere?AABB層次包圍盒的碰撞檢測(cè)方法。首先，我們確定方法原理；然后構(gòu)建了Sphere?AABB層次包圍盒，這種層次包圍盒相較于單一包圍盒緊密性更好，檢測(cè)效率更高的特點(diǎn)；隨后基于Unity?3D系統(tǒng)設(shè)計(jì)了碰撞檢測(cè)響應(yīng)，增加了幾何約束、觸覺(jué)渲染內(nèi)容，提高了用戶(hù)的沉浸感、體驗(yàn)感。

技術(shù)研發(fā)人員：姜昊翔,李林勛,黃俊文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6