基于EON的虚拟拆装碰撞检测算法

第22卷第5期2010年5月计算机辅助设计与图形学学报Journal of Computer 2Aided Design &Computer GraphicsVol.22No.5May 2010收稿日期:2009-06-01;修回日期:2009-10-16.基金项目:“十一五”总装预先研究资助项目(51318010205);国家自然科学基金(50805009).侯伟伟(1984—),男,博士研究生,主要研究方向为虚拟装配、物理建模;宁汝新(1942—),女,教授,博士生导师,主要研究方向为数字化设计与制造;刘检华(1977—),男,博士,副教授,主要研究方向为虚拟现实、虚拟装配.虚拟装配中基于精确模型的碰撞检测算法侯伟伟,宁汝新,刘检华(北京理工大学机械与车辆学院　北京　100081)(houweiwei @ )摘要:针对目前虚拟装配中由多边形模型引起的碰撞检测准确性低的问题,提出一种考虑公差信息的精确碰撞检测算法.首先进行分层的多边形碰撞检测,获得发生碰撞的多边形;然后基于层次图像数据将发生碰撞的多边形映射到零件相应的几何上;再依据几何的公差信息计算碰撞阈值;最后根据碰撞阈值进行精确碰撞判定.实例验证结果表明,文中算法在保证虚拟装配系统实时性的同时,提高了碰撞检测的准确性.关键词:虚拟装配;精确模型;精确碰撞检测中图法分类号:TP391.9A Collision Detection AlgorithmB ased on Accurate Models in Virtual AssemblyHou Weiwei ,Ning Ruxin ,and Liu Jianhua(S chool of Mechanical Engi neeri ng ,Bei j ing I nstit ute of Technolog y ,B ei j ing 100081)Abstract :An accurate collision detection algorit hm co nsidering tolerance information is p roposed to solve t he problem of low accuracy in collision detection due to polygonal models in virt ual assembly currently.The algorit hm mainly consist s of t he following four part s :first ,hierarchical collision detection of polygonal models is carried out to obtain collided polygons ;second ,collided polygons are mapped to geomet ries using hierarchical image data ;t hird ,collision t hreshold is comp uted based on tolerance of geomet ries ;fourt h ,accurate collision detection is carried out based on collision t hresholds.Experiment s show t hat t his algorit hm p rovides more accurate result t han common algorit hms and meet s t he real time requirement of virt ual assembly at t he same time.K ey w ords :virt ual assembly ;accurate model ;accurate collision detection 近年来,虚拟装配作为虚拟现实技术在机械制造领域中的一个典型应用,已经引起国内外学者和企业越来越广泛的重视.在机械产品开发过程中,运用虚拟装配技术可以进行装配过程仿真、可装配性验证与分析、装配工艺规划、装配工人培训、装配现场指导等,因此越来越多的企业将虚拟装配技术运用于机械产品的开发.碰撞检测是构成虚拟装配系统功能的基本要素,也是进行虚拟装配仿真的前提.碰撞检测算法不仅要满足虚拟装配系统实时性的要求,而且要满足工业应用所需的准确性要求.目前,国内外对于碰撞检测算法的研究主要集中于提高碰撞检测算法的效率上.Zhang 等[1]提出了一种基于采样的使用局部规划在配置空间求解无碰撞路径的算法;Figueiredo 等[2]采用交迭的轴向包围盒快速过滤不相交对象以提高碰撞检测效率;G ovindaraju 等[3]采用图像卡进行大规模场景中对象间快速碰撞检测;刘晓平等[4]运用空间层次划分技术寻找多面体中充分接近的三角面片,通过计算空间多面体之间距离实现碰撞检测;武殿梁等[5]用一种并行、基于区域分割和快速相交检验排序的分解算法来构造包围盒层次模型,检测计算时依据用户的操作动态决定碰撞检测对,以减少检测计算量;郑轶等[6]提出了基于分层次剖分的快速碰撞检测方法,通过综合运用空间剖分法和层次包容盒法快速地减少需要检测的基本几何元素对数,利用虚拟装配过程的时空连贯性,通过引用模型缓存和冗余面片索引技术减少计算量和内存占用.但是,上述碰撞检测算法应用到虚拟装配中时都存在着不足,所采用的多边形模型在图像显示和碰撞检测方面虽然具有较大优势,但由于多边形模型中缺乏精确几何信息和工程语义信息,造成了碰撞检测的准确性低,直接影响了虚拟装配系统的数据准确性,限制了虚拟装配在工业中的应用.本文针对虚拟装配中碰撞检测算法的准确性低问题,采用一种精确几何模型(ACIS模型)作为系统的底层模型,同时引入公差信息,在多边形碰撞检测的基础上进行精确几何层的碰撞检测,提高了碰撞检测的准确性.1　虚拟装配系统中的碰撞问题描述碰撞检测的一个根本问题是确定产品数字模型处于何种关系时实际模型才会发生碰撞.实际中,当2个零件间的距离为0时就发生碰撞.但是在虚拟装配研究中,如果依据“当2个零件间的距离为0时发生碰撞”的理论来进行碰撞检测,则不能满足虚拟装配技术的要求,原因如下:1)在仿真中零件间的距离是离散变量,很少等于0.由于仿真算法在计算零件位置的迭代中采用了离散的时间步,零件的运动不是连续的.即使选用足够小的离散步长使得零件的运动看起来是连续的,而在本质上零件还是从空间一个位置跳跃到另外一个位置.在碰撞检测过程中,零件在这个时间点还处于分离状态,在下一个时间点就相互穿透.2)计算机中无法对零件进行精确的表达.精确建模方法是对零件无误差理想状态的一种表示,而多边形模型是一种近似描述,两者都是采用不同的方法对物体的一种近似表达,都与实体物体存在一定的差别.因此对这些模型进行碰撞检测的结果不能够完全反映实际产品的碰撞情况.如何通过对计算机模型的碰撞检测来反映实际产品的碰撞情况,是虚拟装配中必须要解决的一个基本问题.机械产品由于其功能要求在设计和制造时有公差的要求,通过引入公差信息,在碰撞检测时考虑零件的公差要求,通过对精确几何级的碰撞检测来反映实际产品的碰撞情况,如图1所示.零件模型包括多边形模型和精确几何模型,精确几何模型即ACIS模型,其上附加有零件的公差信息,对精确几何模型离散后可以得到多边形模型.图1　机械产品碰撞检测 为了便于对零件间碰撞的描述,引入如下变量:接近距离阈值d n为零件间所允许的最小接近距离,穿透深度阈值d p为零件间所允许最大穿透深度,距离δn为零件相互接近过程时的距离,穿透深度为δp为零件相互穿透时的穿透深度,如图2所示.虚拟装配中零件间碰撞的定义如下: 897计算机辅助设计与图形学学报 第22卷图2　碰撞的定义 2个零件相互接近过程中,当δn >d n 时,零件间不会发生碰撞;当δp >d p 时,零件间发生碰撞.2个零件互相分离过程中,当δn <d n 时,零件间发生碰撞.当δn >d n 时,零件间才不发生碰撞.图4　多边形碰撞检测2　精确碰撞检测基于上述碰撞定义,在多边形碰撞检测的基础上,面向虚拟装配的精确碰撞检测算法主要包括多边形碰撞检测、几何映射、阈值计算和碰撞判定4个环节,如图3所示.多边形碰撞检测即一般意义上的碰撞检测,主要负责由CAD 模型或中性文件构造系统的多边形碰撞检测模型,并对零件进行碰撞检测,其结果是发生碰撞的零件对及相应的多边形对.多边形碰撞的结果只能反映零件近似数字模型间的碰撞情况,而不能反映实际产品的碰撞情况.几何映射是将发生碰撞的多边形对映射到零件的几何上;采用一种层次的图形数据结构快速地将发生穿透的多边形映射到相应的几何上;然后依据发生穿透的零件几何的公差信息计算几何的允许阈值,即穿透深度阈值和接近距离阈值;最后由多边形碰撞信息和几何的阈值信息综合判定零件间的碰撞情况.图3　精确碰撞检测流程2.1　多边形碰撞检测多边形碰撞检测一般包括数据预处理和碰撞997第5期侯伟伟,等:虚拟装配中基于精确模型的碰撞检测算法检测2个阶段,如图4所示.数据预处理阶段主要是把CAD 模型转换成虚拟装配系统支持的中性文件,再将该中性文件读入到虚拟装配系统中,并由该中性文件所包含的零件模型的信息构造碰撞检测模型.碰撞检测则判断零件由当前位置移动到下一位置时是否发生碰撞,为了提高碰撞检测的效率以满足虚拟装配系统实时性要求,采用分层的碰撞检测算法依次进行包围盒层、包围块层以及面片层碰撞检测.多边形碰撞检测的结果是发生碰撞的零件对以及相应的多边形对.一般意义上的碰撞检测由多边形模型的碰撞检测结果来判定零件间是否发生碰撞,如果多边形碰撞检测模型发生碰撞,那么零件间就发生碰撞.由前述分析可知,由于多边形模型与实际零件存在一定的差别,多边形模型的碰撞情况不能够准确地反映实际产品的碰撞情况,这种判别方法的准确性较差,远远不能满足实际工程的需求.图5　图形数据结构2.2　几何映射在进行多边形碰撞检测的基础上,将多边形碰撞检测结果映射到零件的几何上,由几何的公差信息和多边形的碰撞结果信息来判定零件间的碰撞情况.几何映射的主要功能是将发生碰撞的多边形映射到零件的几何上,从而进行几何级的碰撞检测.由于产品CAD 模型离散得到的多边形模型包含的多边形数量庞大,如何高效、准确地将多边形映射到相应几何上成为影响该算法效率的关键因素.如果为每个零件开辟额外的空间存储其所包含的几何以及几何包含的多边形数组,不仅会占用大量的存储空间而且难以保证运行效率,因此,本文提出一种基于图形数据的映射算法.该算法的关键是建立一种分层的图像数据结构,一个零件在图形数据库中为一个节点,节点下面包含组成该零件的壳(SH ELL )节点,SH ELL 节点下面包含组成该SH ELL 的面节点,面节点下面存储组成该面的多边形信息,如图5所示.基于该图像数据结构,在获得发生碰撞的多边形对后,由该多边形对向上回溯即可得到对应的所属的几何信息.该方法不需要额外开辟空间来存储零件模型的多边形节点信息,能够高效、准确地获得多边形所属的几何特征.2.3　穿透深度阈值和接近距离阈值的计算将发生碰撞的多边形映射得到零件间的几何后,对于每一个包含公差信息的几何面计算其穿透深度阈值和接近距离阈值;对于不包含公差信息的几何面按照一般加工精度处理.尺寸公差依据其公差带的分布有如图6所示的3种情况.穿透深度阈值是指零件在相互穿透深度达到该阈值后发生碰撞,接近距离阈值是指零件间的距离大于该阈值时不碰撞,小于该阈值就有可能发生碰撞.在这3种情况下,穿透深度阈值和接近距离阈值的计算如表1所示.图6　尺寸公差分类表1　尺寸公差的最大穿透深度和最小接近距离公差分类穿透深度阈值d p接近距离阈值d n图6a δ12δ11图6b δ22-δ21图6c-δ32δ31对于没有公差信息的几何面,其穿透深度阈值和接近距离阈值根据经验和零件大小按零件中最短边的5%计算.2.4　碰撞判定基于第1节碰撞定义,虚拟装配中结合公差信息的精确碰撞检测的判定流程如下:Step1.CAD 模型通过离散化得到多边形模型,使用多边形模型构造碰撞检测模型.Step2.获得外部设备输入,计算所操作对象的目标空间位姿信息.Step3.对所操作对象进行接近检测,获得接近距离δn 、与其距离最小的对象以及相应的几何元素对.Step4.获得几何元素对的接近距离阈值d 1n ,d 2n 和穿透深度阈值d 1p ,d 2p .08计算机辅助设计与图形学学报 第22卷Step5.如果δn >d 1n +d 2n ,那么不会发生碰撞,转Step8;如果δn +d 1p +d 2p <0,那么发生碰撞,转Step8;如果δn <d 1n +d 2n ,那么可能发生碰撞,执行下一步.Step6.对所操作零件进行碰撞检测,获得的穿透深度δp 、与其碰撞的零件以及发生碰撞的几何元素对.Step7.如果δp >min (d 1p ,d 2p ),那么发生碰撞;否则执行下一步.Step8.如果没有碰撞,那么更新零件的空间位姿信息;如果发生碰撞,提示发生碰撞.3　实验数据与对比我们依据本文提出的碰撞检测算法开发了虚拟装配仿真软件系统,并使用该系统对4种产品进行了装配过程仿真,如图7所示,装配仿真在图形工作站xw8000上进行.这4种产品的模型复杂度如表2所示.图7　产品装配过程仿真表2　测试模型的复杂度个产品零件数多边形数零件的面数零件的面片数最多最少平均最多最少平均跑步机2431440　56822　5699561309减速箱52246242526656207761844735车轮　84239964380644220402162856发动机11650238418321491120566765330 本文研究中,产品的CAD 模型通过接口转换成ACIS 模型,虚拟装配仿真系统读入ACIS 模型并生成碰撞检测模型,之后装配仿真人员在该系统中人机交互式地进行产品的装配过程仿真.对装配仿真中碰撞检测所用的时间和结果进行了统计分析,平均碰撞检测时间为产品装配过程中进行一次碰撞检测所消耗的时间,碰撞次数为产品装配仿真过程中所进行的碰撞检测的次数,多边形碰撞次数为零件的多边形模型发生碰撞的次数,几何层碰撞次数为基于本文算法检测到的零件发生碰撞的次数,108第5期侯伟伟,等:虚拟装配中基于精确模型的碰撞检测算法统计数据如表3所示.表3　碰撞检测时间及次数统计结果产品平均碰撞检测时间Πms碰撞检测Π次多边形碰撞Π次精确碰撞Π次跑步机 3.26639534592869减速箱8.221725952853685车轮　9.041140563484677发动机12.444918187867621 在人机交互式装配仿真过程中,装配仿真人员通过外设改变零件的位姿状态以实现零件的装配,对于零件的每一次位姿变换都需要进行碰撞检测,以判定零件在装配过程中是否与其他零件发生碰撞.由表3可知,零件的精确碰撞次数小于多边形碰撞次数.多边形碰撞检测模型对零件的近似表达会引起其碰撞检测结果的不准确性,采用本文算法能够有效地解决多边形碰撞检测引起的不准确性,提高虚拟装配系统碰撞检测的准确性.4　结论与展望碰撞检测是虚拟装配的重要基础之一,碰撞检测的准确性是虚拟装配系统数据真实性的重要保证.如何通过对三维数字模型的分析来真实地反映实际产品始终是计算机仿真面临的一个难题,本文通过几何级的精确碰撞检测在一定程度上保证了虚拟装配系统的数据准确性;但在碰撞检测过程中将零件作为刚性体处理,没有考虑装配过程零件的变形,而在实际装配中由于零件间碰撞而引起的变形也是影响产品装配的重要因素,因此我们在后续的研究中将考虑碰撞引起的变形.参考文献(R eferences):[1]Zhang L J,Huang X,K im Y J,et al.D2Plan:efficientcollision2free pat h computation for part removal and disassembly[J].Computer2Aided Design and Applications, 2008,5(1Π4):1212[2]Figueiredo M,Feenando T.An efficient parallel collisiondetection algorit hm for virtual prototype environment s[C]ΠΠProceedings of t he10t h International Conference on Parallel and Distributed Systems,Newport Beach,2004:2492256 [3]G ovindaraju N K,Redon S,Lin M C,et al.CULL IDE:interactive collision detection between complex models in large environment s using graphics hardware[C]ΠΠComputerGraphics Proceedings,Annual Conference Series,ACM SIGGRAP H,San Diego,2003:25232[4]Liu Xiaoping,Weng Xiaoyi,Chen Hao,et al.An improvedalgorit hm for octree2based exact collision detection[J].Journal of Computer2Aided Design&Computer Graphics, 2005,17(12):263122635(in Chinese)(刘晓平,翁晓毅,陈　皓,等.运用改进的八叉树算法实现精确碰撞检测[J].计算机辅助设计与图形学学报,2005,17(12):263122635)[5]Wu Dianliang,Zhu Hongmin,Fan Xiumin.A parallelcollisions detection algorit hm for interactive assembling operation in virtual environment[J].Journal of Shanghai JiaoTong University,2008,42(10):164021645(in Chinese)(武殿梁,朱洪敏,范秀敏.面向复杂产品的交互虚拟装配操作的并行碰撞检测算法[J].上海交通大学学报,2008,42(10):164021645)[6]Zheng Y i,Ning Ruxin,Liu Jianhua,et al.Research on fastcollision detection met hod in virtual assembly environment[J].Journal of System Simulation,2005,17(9):216722170(in Chinese)(郑　轶,宁汝新,刘检华,等.虚拟装配环境下快速碰撞检测方法的研究[J].系统仿真学报,2005,17(9):216722170)208计算机辅助设计与图形学学报 第22卷。

虚拟手术中碰撞检测算法的研究的开题报告一、选题背景随着医学技术的不断进步，虚拟手术已被广泛应用于医学培训、手术规划和术前仿真等领域。

在虚拟手术中，碰撞检测算法是实现仿真手术切割、穿刺等操作的关键技术。

目前，虚拟手术中的碰撞检测算法大多数基于三维几何体的建模和检测，已经具备了比较成熟的理论和技术基础。

但是，针对柔性组织、血管等“软物体”的碰撞检测算法还有待研究。

因此，本课题旨在研究虚拟手术中碰撞检测算法，重点探讨如何应用柔性物体建模和碰撞检测技术，以提高虚拟手术的仿真效果和精度。

二、研究内容1. 虚拟手术中的碰撞检测算法研究现状及问题分析2. 虚拟柔性物体建模方法研究，探讨如何将柔性组织、血管等“软物体”进行建模和仿真3. 基于柔性物体的碰撞检测算法研究，重点考虑柔性物体的弹性和形变特性，并结合刚性物体的碰撞检测算法进行改进和优化4. 实验设计及结果分析，验证新算法在虚拟手术中的精度和可行性三、研究意义本研究将为虚拟手术技术的发展提供新思路和技术支持。

通过研究柔性物体的建模和碰撞检测算法，可以提高虚拟手术的仿真效果和精度，使得虚拟手术更加接近真实手术的操作体验。

同时，本研究对医学教育、手术规划和术前仿真等领域都具有重要的应用价值和推广空间。

四、预期成果和工作计划1. 完成虚拟手术中碰撞检测算法的理论研究和分析，明确目标和问题2. 收集相关数据和文献，研究相关柔性物体建模和碰撞检测算法，并进行创新性改进和优化3. 设计实验方案，验证新算法的可行性和有效性4. 完成论文撰写，提交相关学术期刊进行发表五、研究进度计划第一年：1. 虚拟手术中碰撞检测算法的理论研究和分析，明确目标和问题2. 收集相关数据和文献，研究相关柔性物体建模和碰撞检测算法，并进行创新性改进和优化第二年：1. 继续优化和改进新算法，结合实际场景进行仿真验证和实验2. 设计实验方案，通过实验验证新算法的可行性和有效性第三年：1. 完成论文撰写和修改2. 提交相关学术期刊进行发表六、参考文献1. Eric A. Love and Takeo Kanade. A Physics-based Deformable Model for Cloth Animation. SIGGRAPH 1997.2. Lange M, Seemann R, Lamecker H, et al. Simulation of soft tissue using a hybrid approach[C]// International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. Springer, Berlin, Heidelberg, 2006: 255-262.3. Solenthaler B, Teschner M. A unified particle model for fluid–solid interactions[J]. ACM transactions on graphics (TOG), 2009, 28(1): 1-7.4. Hu G, Sun M, Zheng F, et al. Efficient GPU-based simulation for coronary blood flow with vessel motion and flexible walls[C]// International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. Springer, Cham, 2019: 156-164.5. Sang-Woo Han, Choi Young-Jin, Park Gu-Jin, A Study on Physical-based Cloth Animation using Mass-Spring Model, The Journal of the Korea Contents Association, 12/2007; 7(12):330-336.以上是本研究的开题报告，如有更改，将提交导师审定。

2008年2月第22卷第1期装甲兵工程学院学报Jou rnal ofA cademy of Ar mo red Force Engineeri ngFeb .2008Vo l .22No .1 文章编号:167221497(2008)0120046203基于EO N Stud i o 510的装甲车辆发动机虚拟维修关键技术研究赵金才　王宪成　孙　坦　张　晶(装甲兵工程学院机械工程系,北京100072)摘　要:以某型坦克发动机为研究对象,基于虚拟现实工具软件E ON Studio 510,对装甲车辆发动机虚拟维修训练系统涉及的关键技术———三维建模、虚拟维修场景生成、人机交互等进行了研究,为建立装甲车辆发动机虚拟维修训练系统提供技术支持。

关键词:装甲车辆;发动机;虚拟维修;EO N Studi o 中图分类号:TP39119;E923 文献标志码:AStudy on V i r tua l M a i n tenan ce Key Technol ogy of Ar m or ed Veh i cle Engi ne Ba sed on EO N Stud i o 510Softwar eZHAO Jin 2cai WANG Xian 2cheng S UN Tan ZH ANG Jing(De p art ment of Mechan i cal Engineeri ng,Academy of Ar mo red Force Engineeri ng,B eijing 100072,C hina)Abstra ct:This pape r takes a certain type ar mored vehicle engine as study object,studies the key technol 2ogy that dealswith the virtua l ma intenance training syste m of ar mored vehicle engines,including three 2di 2m ensi on modeling,c r eating virtual m aintenance scene,and comm unicating technol ogy be t w een hum an and compute r based on the virtual reality s oft ware EON Studio 510.The r esult can pr ovide technical sup 2port f or creating the virtual ma intenance training syste m of ar mor ed vehicle engines .Key wor ds:ar mor ed vehicle;engine;virtua l m aintenance;EON Studio 收稿日期228作者简介赵金才(),男,山东德州人,硕士研究生 发动机作为装甲车辆的动力装置,处于十分重要的地位。

虚拟装配中基于精确模型的碰撞检测算法I. 引言A. 研究背景B. 研究目的C. 研究意义II. 相关技术A. 虚拟装配技术B. 精确模型技术C. 碰撞检测算法III. 基于精确模型的碰撞检测算法设计A. 前置处理1. 模型导入与处理2. 边缘检测与约束处理B. 碰撞检测1. 轴对齐包围盒算法2. 基于分离轴的碰撞检测算法3. 梯形切割算法IV. 实验与结果分析A. 实验设计B. 算法性能测试1. 精度测试2. 效率测试C. 结果分析V. 结论与展望A. 结论B. 研究局限性C. 未来研究方向VI. 参考文献第一章节是论文的引言，主要介绍该论文的研究背景、研究目的和研究意义。

虚拟装配技术是一种先进的虚拟现实技术，可以为制造业提供高效的设计和装配方案。

在虚拟装配中，精确模型是实现模拟和仿真的关键，它可以为设计师提供准确的视觉交互，加强团队协作效率，减少制造成本，提高产品质量。

而在虚拟装配过程中，由于存在多个虚拟物体之间的碰撞问题，如何进行精确的碰撞检测和快速的碰撞响应是一个非常重要的问题。

因此，本论文旨在研究一种基于精确模型的碰撞检测算法，并通过实验证明该算法的高效性与准确性。

本研究主要涉及三个技术：虚拟装配技术、精确模型技术和碰撞检测算法技术。

虚拟装配技术是一种能够将计算机图形学与计算机辅助设计相结合的技术，它已经在机械、汽车、航空航天等领域得到广泛应用，并取得了非常显著的成效。

虚拟装配技术可以省去制造过程中的试验和测量，提高工作效率和生产率。

精确模型技术是指能够准确地描述物体形状和大小的模型技术。

它可以通过三维扫描、计算机辅助设计等手段来获得，并通过渲染技术来虚拟呈现。

精确模型技术是虚拟装配的一项关键技术，它为虚拟装配提供了准确的数据基础。

碰撞检测算法是一种用于检测两个或多个物体之间的碰撞问题的算法。

在虚拟装配中，物体之间的碰撞问题是非常常见的，通过碰撞检测算法来检测虚拟装配过程中的碰撞问题是非常必要的。

基于Eon平台的产品虚拟装配的开题报告一、选题背景在传统的工业生产中，通常需要大量的试验、调试、验收以及人工操作，这会降低生产效率，增加成本，并且会对安全造成潜在的威胁。

因此，基于虚拟现实技术的产品虚拟装配成为了一个重要的领域。

利用虚拟装配技术能够加速生产流程，减少试错成本，并且确保复杂产品组合能够正常工作。

二、研究意义随着工业界的发展，产品的复杂度不断提高，虚拟现实技术也进一步得到了拓展和应用。

因此，在设备制造和维护领域，基于虚拟现实的产品装配和仿真技术显得尤为重要。

同时，虚拟装配技术还能够促进团队之间的协作，提高生产效率。

本研究的目的是开发一种基于 Eon 平台的虚拟装配系统，以提高产品装配效率，并提升用户体验。

三、研究目标该研究旨在开发一种基于 Eon 平台的虚拟装配系统，实现以下目标：1. 实现产品三维模型的加载、显示、旋转、缩放等基本功能。

2. 实现虚拟装配功能，包括处理组合使用情况，检查组合物中的元素是否正确使用，检查组合物中的元素之间的相对位置是否正确等。

3. 实现对虚拟装配过程中产品相关数据的自动保存和管理，并方便用户进行信息管理和导出。

四、研究内容和方法1. 系统设计与开发：研究设计基于 Eon 平台的虚拟装配系统，并开发实现相关功能。

2. 虚拟装配算法研究：针对组合使用情况进行算法研究，设计实现虚拟装配、元素位置检查等功能。

3. 数据库管理：设计实现虚拟装配过程中相关数据的自动保存和管理，提供数据导出等功能。

4. 系统测试：基于实验数据对系统进行充分的验证和评估。

五、预期成果1. 设计一种实现虚拟装配的系统，并能够完整地演示虚拟装配的功能。

2. 实现一种基于算法实现的虚拟装配、元素位置检查等功能。

3. 搭建一个数据库管理模块，对虚拟装配过程中的相关数据进行管理和导出。

4. 验证和评估系统的性能，确保其能够满足设计需求并具有较好的用户体验。

六、研究难点1. 虚拟装配功能的实现：虚拟装配涉及到较复杂的组合使用情况，需要充分研究相关算法，实现高效的虚拟装配功能。

虚拟拆装仿真平台碰撞检测功能的实现的开题报告一、选题背景虚拟拆装仿真平台是近年来逐渐兴起的一种技术，能够将实际的物体数字化，并利用计算机模拟物体的拆装、运动等现象，达到在不真实环境下进行实验或操作的效果。

因此，虚拟拆装仿真平台被广泛应用于多个领域，如机械设计、机器人控制、航空航天等。

碰撞检测功能是虚拟拆装仿真平台重要的组成部分之一，能够检测物体之间的碰撞，并防止物体穿透等问题的发生。

在实际应用中，碰撞检测功能对保证物体运动的稳定性和安全性具有重要作用。

因此，本论文选题就是探讨虚拟拆装仿真平台中碰撞检测功能的实现方法和技术。

二、研究内容本论文主要研究虚拟拆装仿真平台碰撞检测功能的实现方法和技术，包括以下内容：1. 基础理论研究介绍碰撞检测的概念、分类、应用场景以及相关算法和数学模型。

主要包括窄相交检测、基于体素栅格的碰撞检测算法和基于物理模型的碰撞检测算法等。

2. 技术实现根据虚拟拆装仿真平台的特点和需求，利用Unity3D引擎、Bullet Physics引擎和C#语言等技术，构建碰撞检测系统，并实现多种功能，如物体的碰撞检测、物体的运动、物体的管理等。

3. 系统集成将碰撞检测系统与虚拟拆装仿真平台集成，并进行测试和优化，以验证系统的可靠性、准确性和稳定性。

三、研究意义虚拟拆装仿真平台在工业、教育、科研等领域有着广泛的应用。

本论文研究虚拟拆装仿真平台中碰撞检测功能的实现方法和技术，对于提升虚拟拆装仿真平台的功能和质量，进一步丰富虚拟现实技术的应用场景具有积极作用。

此外，在机械制造、机器人等领域中，碰撞检测功能的稳定性和准确性对于保障安全和提升效率具有至关重要的作用，因此，此研究具有重要的理论和实践意义。

四、拟采用的研究方法本论文主要采用文献研究法、实验研究法和理论分析法等方法进行研究。

首先，梳理碰撞检测领域相关的文献和资料，并分析不同碰撞检测算法的优缺点和应用场景。

其次，借助Unity3D引擎和Bullet Physics引擎等工具，进行实验和模拟，根据实验结果反复优化碰撞检测系统，提高系统性能和精度。