回轉體內腔測量的虛擬防碰撞算法
摘要:由于工件的遮擋,無法直接觀察回轉體測量機內表面測量系統的運行情況。為防止非接觸測頭與工件在測量過程中發生碰撞,利用OpenGL建立了回轉體測量機的虛擬三維運動仿真模型進行實時監測。同時,提出了虛擬環境下一種基于點面較短有效距離的防碰撞算法,通過軟件監控關鍵點與待測物體表面的距離作為真實系統的防碰撞檢測依據,并且將其應用于虛擬回轉體測量系統中,作為防止測頭與回轉體工件碰撞的重要手段。實驗證明測試點與工件內表面較小距離控制在誤差允許的范圍內,而且系統運行時能夠在測頭與工件碰撞產生前及時發出警報,停止當前的測量機運行,可以有效避免測頭與工件之間的碰撞。該算法具有判斷簡單、響應快速的特點,對于非接觸測量中測頭的安全防護具有實際的工作意義。
關鍵詞:回轉體工件;仿真環境;虛擬測量系統;防碰撞算法
中圖分類號:TP391-9 文獻標志碼:A
1引言
對于國防和高科技領域的測量,一個十分突出的要求是,必須把安全性與可靠性放在首位,絕對不允許測頭與工件相撞,以免發生事故,產生危險[1]。因此提高測量機的安全性能成為坐標機設計所必須考慮的環節。針對此問題,國內外很多學者提出了虛擬現實技術[2],即在仿真環境下建立實體坐標機模型,進行實時的模擬和監測。
碰撞檢測[3]是虛擬測量機進行路徑規劃、測頭運動防碰撞中的關鍵問題。一般的判斷方法是確定兩個或多個物體彼此之間是否發生接觸或穿透。傳統的碰撞檢測算法包括距離跟蹤法[4]和包圍盒法[5-6]。對于一些非接觸測量系統,必須保證測頭與工件相接觸之前即發出響應。因此,傳統的包圍盒方法[7]顯得比較費時而且不適用于非接觸測量系統。本文是在距離跟蹤法的基礎上,并且針對系統的機械結構以及非接觸測量的特點,提出了基于點面較短有效距離的防碰撞算法,并將其應用于回轉體內腔測量的防碰撞中。
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