论文部分内容阅读
建筑工程行业中由于各个流程阶段信息不对称，致使常常发生“错漏碰缺”现象，浪费大量的人力财力。综合管线碰撞问题为工程领域中值得深入研究的课题，如果在设计初期方案不合理，则在施工期会发生严重的经济损失并使工期延误。BIM (BuildingInformation Modeling，建筑信息模型)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。近年来BIM技术的引入，可以很好的解决传统综合管线碰撞检测中存在的问题。本文基于BIM技术研究综合管线碰撞检测问题，对碰撞检测算法研究的侧重点放在层次包围盒技术上。研究分析各种常用包围盒的优劣之处，在混合层次包围盒算法中确定合适的包围盒。本文的研究内容分为以下几部分：(1)研究常用包围盒中的OBB (Oriented Bounding Box，方向包围盒)，对OBB的构建采用三角形面积加权法进行优化，可以使包围效果更加紧密。研究用于检测两个OBB是否相交的分离轴理论以及分离轴和分裂点的选取问题。(2)在混合层次包围盒中，将层次树分为上下两层，其中对上层的几何图元采用AABB (Axis-Aligned Bounding Box，轴对齐包围盒)进行包围，下层则采用OBB进行包围，并且在根节点处加上一层球体包围盒。根节点的球体包围盒用来快速排除不相交对象，上层的AABB用来针对包围盒之间接触较浅的情况，下层的OBB用来针对包围体发生深度相交的情况。(3)在层次树的遍历过程中，结合时空相关性原理来优化遍历过程，可以减少包围盒体相交检测对数。该优化策略有一定的适用范围，即两个顶层包围盒相交且为不断靠近的运动对象。(4)在BIM技术平台Revit上依据建筑图纸搭建综合管线的三维模型，针对模型中复杂的几何模型，应用改进的混合层次包围盒技术进行相交测试。实验结果验证了其相对于传统混合层次包围盒技术在速度上的优势。针对运动物体对象，依据时空相关性理论改进的算法进行碰撞测试，可以加速两个相互靠近对象的检测速度。针对实际的工程行业标准，通过扩大包围盒可以检测出净空距离过小的情况。本论文具有一定的理论价值和实际意义。