CN111898182B - 工程项目快速运动碰撞检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程项目快速运动碰撞检查方法，步骤为：为设计项目中的活动设施、设备添加运动行为附加属性；生成用于运动碰撞检查的虚拟形体；对虚拟形体进行静态检查，然后结合逻辑判断得出检查结果。本发明通过在BIM设计中，对可活动设施、设备添加活动范围、运动约束、旋转特征、组合约束、变形特征等属性，BIM设计程序可以自动生成关键位点虚拟形体，对这些虚拟形体进行静态碰撞检查即可获得运动碰撞检查的结果；此方法不需要进行运动模拟，因此检查速度极快，可以在设计过程中实现后台实时检查；此方法最终根据检查结果对碰撞点给出错误提示，对存疑碰撞点给出警告提示；通过降低设计的失误率提高设计效率。

Description

工程项目快速运动碰撞检查方法

技术领域

本发明涉及工程项目设计技术领域，具体涉及一种工程项目快速运动碰撞检查方法。

背景技术

工程项目是以工程建设为载体的项目，是作为被管理对象的一次性工程建设任务。它以建筑物或构筑物为目标产出物，需要支付一定的费用、按照一定的程序、在一定的时间内完成，并应符合质量要求。现代由于工程项目工期较长、耗费的人力较多，并且伴随计算机技术的应用与发展，工程项目在施工前通常先进行BIM设计。

在BIM设计中，由于设计者在设计中的不可避免的考虑不周全的情形，或者各个设计者在合作时不可避免的出现配合失误的情形，设计项目的建筑构件、设施、设备之间可能会发生交叉，或重叠的情况。故需对各构件、设施、设备进行碰撞检查。

现有BIM设计中的碰撞要么是静态碰撞检查，要么是模拟运动碰撞检查。前者不能完成运动碰撞检查的要求，例如梁式起重机活动范围中有设备超高，导致梁式起重机不能在整个车间工作，静态碰撞检查检查不出来这类设计缺陷。后者则需要计算机模拟活动设施、设备模拟运动起来，需要计算机进行大量演算，所耗时长不能支持设计实时检测。当在各个节点进行运动碰撞检查后，可能已经需要进行较多调整而影响设计效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种工程项目快速运动碰撞检查方法，将运动碰撞检查转化为静态检查，克服现有技术的缺陷，降低设计的失误率，提高设计效率。

本发明所采用的技术方案为：

工程项目快速运动碰撞检查方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤一：为设计项目中的活动设施、设备添加运动行为附加属性；

步骤二：生成用于运动碰撞检查的虚拟形体；

步骤三：对虚拟形体进行静态检查，然后结合逻辑判断得出检查结果。

步骤一中，附加属性包括：

活动范围，描述活动设施、设备的运动空间，为静态的三维空间；

运动约束，描述活动设施、设备的运动方式，包括：运动受限于一条直线或曲线、运动受限于一个平面或曲面、运动受限于一个或多个转轴、运动受限于一个或多个万向节点、运动尺度角度边界以上约束的复合；

旋转特征，描述活动设施、设备的自由旋转性，由相互正交的三个方向复合而成；

组合约束，描述活动设施、设备之间的相对约束，包括相对静止、相对平动、相对转动；

变形特征，描述活动设施、设备的内部组件的连接和内部运动约束。

步骤二中，虚拟形体包括：

空间类虚拟形体，描述一个活动设备、设施运动范围的立体空间，由附加属性直接生成；

物体类虚拟形体，描述一个活动设备、设施在某一位置放置占用的立体形，经过逻辑判断确定生成；

依赖类虚拟形体，是多个虚拟形体进行空间集合运算结果代表的立体空间，为两个以上虚拟形体相交、相并、相减以及以上运算复合得到的立体形，经过逻辑判断确定生成。

所述的逻辑判断过程为：

对活动设备、设施的变形特征进行分析，得到对变形活动设备、设施应用的组合约束，获得关键变形状态；

然后生成活动设备、设施的可运动区域的空间类虚拟形体；

将此虚拟形体与静态物体进行静态碰撞检查，如果发生碰撞，对可变形设备、设施的关键变形状态进行逐一检查；如果仍然发生碰撞，给出错误提示；如果碰撞消失，给出不能任意变形的警告提示。

在活动设备、设施与静态物体的碰撞检查通过后，开始活动设备、设施之间的运动碰撞检查，运动碰撞检查的过程为：

先对活动设备、设施的可运动区域进行分析，找出关键运动状态，为活动设备、设施运动到各个边角时的状态；

然后对需要进行检查的两个设备、设施的可运动区域做相交操作，判断如果相交区域可以存在两个设备的某个状态都不会与其产生静态碰撞，则测试通过；如果没有通过，调整设备、设施至下一个关键状态，计算相交区域对活动设备、设施的减法；

最后将这些减法结果取并集，如果等于相交区域，则测试通过，同时给出两设备在运动中会发生相互制约的警告提示；如果仍然没有通过，改变可变形设备、设施的关键变形状态重复以上测试，最后根据结果给出相应的提示。

遇到物体类虚拟形体或者设备、设施要与空间类虚拟形体或依赖类虚拟形体进行静态碰撞检查，增加狭道通可过性检查。

步骤三中，检测结果包括：

确定运动碰撞检查的碰撞点；

找到运动碰撞检查的存疑碰撞点。

确定运动碰撞检查的碰撞点后，向设计者发出错误提示，代表设计项目中存在运动碰撞，需要修改项目。

找到运动碰撞检查的存疑碰撞点后，向设计者发出警告提示，代表设计项目中有存疑的运动碰撞，或者有虽然没有发生运动碰撞但是实际生产过程中极易造成碰撞的情况。

设计者能手动取消找到运动碰撞检查的存疑碰撞点的警告提示，但不能取消确定运动碰撞检查的碰撞点的错误提示；

设计者只能在项目中修改掉必定产生运动碰撞的设计后，才能由实时更新的检测结果取消错误提示。

本发明具有以下优点：

本发明通过在BIM设计中，对可活动设施、设备添加活动范围、运动约束、旋转特征、组合约束、变形特征等属性，BIM设计程序可以自动生成关键位点虚拟形体，对这些虚拟形体进行静态碰撞检查即可获得运动碰撞检查的结果。

此方法不需要进行运动模拟，因此检查速度极快，可以在设计过程中实现后台实时检查，最终根据检查结果对碰撞点给出错误提示，对存疑碰撞点给出警告提示。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的快速运动碰撞检查方法框架图。

图2为图1的附加属性的具体框架图。

图3为快速运动碰撞检查方法流程。

图4为通过线、面约束获得活动范围的示意图。

图5为通过轴、点约束获得活动范围的示意图。

图6为旋转特征影响设备、设施尺度的示意图（图中，A为不可旋转的设备、设施的纵向尺度示意图；B为仅能旋转一定角度的设备、设施的纵向尺度和最小尺度方向示意图；C可自由旋转的设备、设施的纵向尺度示意图）。

图7为虚拟形体的狭道识别示意图。

图8为更加完善的虚拟形体的狭道识别示意图。

图9为静态碰撞检查的示意图。

图10为检查设备、设施通过狭道的示意图。

图11为检查设备、设施未通过狭道的示意图。

图12为不会发生运动碰撞的设备、设施示意图。

图13为会发生运动碰撞的设备、设施示意图。

图14为用组合分析法进行变形特征处理的示意图（图中，A为变形部分约束示意图；B为组合分析示意图）。

图15为用拆分分析法进行变形特征处理的示意图（图中，A为变形部分约束示意图；B拆分分析示意图）。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及的工程项目快速运动碰撞检查方法，包括以下步骤：

步骤一：为设计项目中的活动设施、设备添加运动行为附加属性；

步骤二：生成用于运动碰撞检查的虚拟形体；

步骤三：对虚拟形体进行静态检查，然后结合逻辑判断得出检查结果。

步骤一中，附加属性包括：

活动范围，描述活动设施、设备的运动空间，为静态的三维空间；

运动约束，描述活动设施、设备的运动方式，包括：运动受限于一条直线或曲线、运动受限于一个平面或曲面、运动受限于一个或多个转轴、运动受限于一个或多个万向节点、运动尺度角度边界以上约束的复合；

旋转特征，描述活动设施、设备的自由旋转性，由相互正交的三个方向复合而成；

组合约束，描述活动设施、设备之间的相对约束，包括相对静止、相对平动、相对转动；

变形特征，描述活动设施、设备的内部组件的连接和内部运动约束。

步骤二中，虚拟形体包括：

空间类虚拟形体，描述一个活动设备、设施运动范围的立体空间，由附加属性直接生成；

物体类虚拟形体，描述一个活动设备、设施在某一位置放置占用的立体形，经过逻辑判断确定生成；

依赖类虚拟形体，是多个虚拟形体进行空间集合运算结果代表的立体空间，为两个以上虚拟形体相交、相并、相减以及以上运算复合得到的立体形，经过逻辑判断确定生成。

所述的逻辑判断过程为：

对活动设备、设施的变形特征进行分析，得到对变形活动设备、设施应用的组合约束，获得关键变形状态；

然后生成活动设备、设施的可运动区域的空间类虚拟形体；

将此虚拟形体与静态物体进行静态碰撞检查，如果发生碰撞，对可变形设备、设施的关键变形状态进行逐一检查；如果仍然发生碰撞，给出错误提示；如果碰撞消失，给出不能任意变形的警告提示。

在活动设备、设施与静态物体的碰撞检查通过后，开始活动设备、设施之间的运动碰撞检查，运动碰撞检查的过程为：

先对活动设备、设施的可运动区域进行分析，找出关键运动状态，为活动设备、设施运动到各个边角时的状态；

然后对需要进行检查的两个设备、设施的可运动区域做相交操作，判断如果相交区域可以存在两个设备的某个状态都不会与其产生静态碰撞，则测试通过；如果没有通过，调整设备、设施至下一个关键状态，计算相交区域对活动设备、设施的减法；

最后将这些减法结果取并集，如果等于相交区域，则测试通过，同时给出两设备在运动中会发生相互制约的警告提示；如果仍然没有通过，改变可变形设备、设施的关键变形状态重复以上测试，最后根据结果给出相应的提示。

遇到物体类虚拟形体或者设备、设施要与空间类虚拟形体或依赖类虚拟形体进行静态碰撞检查，增加狭道通可过性检查。

步骤三中，检测结果包括：确定运动碰撞检查的碰撞点；找到运动碰撞检查的存疑碰撞点。确定运动碰撞检查的碰撞点后，向设计者发出错误提示，代表设计项目中存在运动碰撞，需要修改项目。找到运动碰撞检查的存疑碰撞点后，向设计者发出警告提示，代表设计项目中有存疑的运动碰撞，或者有虽然没有发生运动碰撞但是实际生产过程中极易造成碰撞的情况。设计者能手动取消找到运动碰撞检查的存疑碰撞点的警告提示，但不能取消确定运动碰撞检查的碰撞点的错误提示；设计者只能在项目中修改掉必定产生运动碰撞的设计后，才能由实时更新的检测结果取消错误提示。

上述方法具有以下特点：

1、通过对活动设施、设备添加的附加属性，生成用于运动碰撞检查的虚拟形体；使用静态碰撞检查用于运动碰撞检查进行结果分析；进行静态碰撞检查过程中穿插逻辑判断。

2、进行的静态碰撞检查存在于设施、设备和虚拟形体之间。同时静态碰撞检查不代表运动碰撞检查的结果。

3、运动碰撞检查的结果由静态碰撞检查结果与逻辑判断综合决定。

4、运动碰撞检查可在设计过程中于后台实时接受设计者对设计项目的更新，实时生成最新碰撞结果提示。

下面结合附图对本发明的方法进行进一步解释说明，与附图一起参照详细后述的实施例，可明确本发明的优点、特征及达成方法。但是，本发明并不被在以下公开的实施例限定，而可实现各种形态，本实施例只是使本发明的公开更加完整，并且是为了告知本发明所属技术领域的技术人员本发明的范畴而提供的，并且本发明只由权利要求范围定义。在说明书的全部内容中相同参照符号是指相同构成要素。

只要没有其他定义，在本说明书中使用的所有用语(包括技术及科学用语)，能够以可被本发明所属技术领域的技术人员共同理解的意思来使用。并且，对于在词典定义的且一般使用的用语只要没有明确且特别定义不得被理想性或被过度解释。

实施例中示例了检查2个活动设备、设施之间的碰撞来说明根据本发明实施例的利用运点数据的快速运动碰撞检查方法，而且本发明还被使用于检查2个以上的活动设备、设施之间活动设备、设施与静止物体之间和的碰撞，并且这对本发明所属技术领域的通常技术人员是显而易见的。

参照图1，快速运动碰撞检查方法1步骤可包括设计项目2、附加属性3、虚拟形体4、逻辑判断5、静态检查6和检查结果7。

首先，说明设计项目1。设计项目1是指一个BIM的设计目。BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。

有了设计项目1，接下来可以进行第二步附加属性3。附加属性3是指给在设计项目1中的活动设施、设备增加附加的属性。附加属性3用于描述活动设备、设施的运动特征。只有完全描述了活动设备、设施的运动特征，碰撞检查才可以既不遗漏也不空报发生碰撞的检测结果。附加属性3由设计人员手动添加，根据不同的设备、设施需要添加五类不同的附加属性，需要对每一个活动设备、设施添加独立的附加属性。这五类附加属性参照图2，分为活动范围8、运动约束9、旋转特征10、组合约束11和变形特征12。

其中活动范围8描述了活动设备、设施可以活动的最大范围，有七个分项属性。其一，基准点，用于代表活动设备、设施的点，通常选取具有显著特征的点。例如角顶点、转轴轴线上的点。其余六个，分别为横轴、纵轴、竖轴坐标最大、最小值点，用于描述基准点可以运动的三个方向的范围边界。横轴、纵轴通常选取设备、设施所在场所的显著特征方向，例如所在场所若为长方体的建筑内，则分别与该建筑两垂直的墙面方向相同；竖轴通常选取与地平面垂直的方向。横轴、纵轴、竖轴需要两两互相垂直。

运动约束9描述了活动设备、设施运动时受到的制约。分为线约束13、面约束14、轴约束15、点约束16和范围约束17五种。线约束13用于描述只能沿一条线运动的设备、设施，有两个分项属性。其一，基准点；其二，约束线条。约束线条可以为实体线条也可以为虚拟线条，可以为直线也可以为曲线。基准点是用于代表活动设备、设施的点，通常选取坐落于约束线条上的点。

面约束14用于描述只能在一个面上运动的设备、设施，有两个分项属性。其一，基准点；其二，约束面。约束面可以为实体面也可以为虚拟面，可以为平面也可以为曲面。基准点是用于代表活动设备、设施的点，通常选取坐落于活动约束面上的点。

轴约束15用于描述能围绕一个轴转动的设备、设施。只需要一个转轴信息，不需要属性分项。转轴可以为实体转轴也可以为虚拟转轴。

点约束16用于描述能围绕一个点万向转动的设备、设施。只需要一个转动点信息，不需要属性分项。转动点可以为实体点也可以为虚拟点。

范围约束17用于描述前面四种约束的约束范围。对于线约束、轴约束，需要两个分项属性，是运动范围边界的两个点或角度。对于面约束、点约束，不需要属性分项。其中对于面约束需要一个活动范围边界的闭合形状信息；对于点约束需要一个活动范围边界的立体角信息。

旋转特征10用于描述活动设备、设施是否可以自由或部分自由转动，有一到三个分项属性。分别为可转动的与轴线平行的方向。当存在3个可转动方向时，说明活动设备、设施可以自由旋转。旋转特征与线约束、点约束的区别在于，旋转特征不需要固定的转轴、旋转点，只需要旋转方向即可，通常可旋转设备、设施认为是至少可以有无数个平行转轴的设备、设施。

组合约束11用于描述两个活动设备、设施之间的相对运动约束。同运动约束9的区别在于，组合约束要添加参照物属性。运动约束9实际上也有运动参照物，参照物为静止的建筑主体，而组合约束11的参照物为又相对运动约束的两个活动设备、设施之一。

变形特征12用于描述可以在运动中变换形体的设备、设施。显然活动设备、设施不可能无限变形、化圆为方，它们一定可以拆分为不可以再变形的若干块。通过记录每一块的运动约束、组合约束，就可以用分析类似受到了组合约束的多个设备、设施的方法分析变形特征。

添加完附加属性3后，通过设计程序自动生成虚拟形体4。虚拟形体的概念在于，它们不是真实存在于设计项目中的活动设备、设施或静态设备、设施、构件等，它们只用于参与设计程序本身已有的静态碰撞检查。它们参与检测的结果不是运动碰撞检查的最终结果，但是它们参与检测的结果会影响逻辑判断8的实际操作过程。因此虚拟形体4是本运动碰撞检查方法一个重要的部分。

更具体的，虚拟形体4分为三类，其一为空间类虚拟形体，其二为物体类虚拟形体，其三为依赖类虚拟形体。空间类虚拟形体描述了一个活动设备、设施运动范围的立体空间，由附加属性直接生成。物体类虚拟形体描述了一个活动设备、设施在某一位置放置占用的立体形，需要本方法经过逻辑判断确定在何处生成。依赖类虚拟形体是多个虚拟形体进行空间集合运算结果代表的立体空间，可以是两个以上虚拟形体相交、相并、相减以及以上运算复合得到的立体形，也需要本方法经过逻辑判断确定如何生成。

本发明的快速运动碰撞检查的核心是逻辑判断5，它是从生成虚拟形体4经过静态检查6得出检查结果7整个流程中一直贯穿其中的一个个判断过程。本方法通过逻辑判断5动态的进行整个流程，为完成碰撞检查服务。具体判断逻辑灵活而多变，将在后面的实例中举例说明。

静态检查6是已经成熟碰撞检查方法。本发明核心思想就是将运动碰撞检查转化为静态检查，核心内容就是如何快速的将运动碰撞检查转化为静态检查。本发明需要直接调用设计程序自身已经实现的静态检查功能来实现快速运动碰撞检查。

检查结果6是本发明的最终成果，它能够在设计阶段实时的生成运动碰撞检查的检测结果，并将检测结果分为两类。一类是错误，代表设计项目中存在运动碰撞，需要修改项目。一类是警告，代表设计项目中有存疑的运动碰撞，或者有虽然没有发生运动碰撞但是实际生产过程中极易造成碰撞的情况。检查结果会根据这两类结果分别为设计人员给出错误提示和警告提示。而且，对错误和警告也可以有更加详细分类。

参照图3，快速运动碰撞检查方法的流程如下。首先开始设计项目，由设计人员给活动设备、设施添加附加属性。然后由设计程序自动生成虚拟形体，分析要检查的形体，进行静态碰撞检查，如此往复直到最终得到具体的结论，确定了运动碰撞检查的结果为止。最后设计程序根据检查结果给出错误提示或者警告提示。

参照图4，此实施方法具体的展示了线约束、面约束设备可运动区域的空间类虚拟形体生成的方法示意。图中，18是一个活动设备；19是约束活动设备18运动的约束线、约束面；20是活动设备18的附加属性活动范围8。当活动设备18沿着约束线、约束面运动，运动到位置22时，到达了活动范围8的边界。这时活动设备18扫描而得的区域21就是它的可运动区域，这个区域即一个空间类虚拟形体。

参照图5，此实施方法具体的展示了轴约束、点约束设备可运动区域的空间类虚拟形体生成的方法示意。图中，23是一个活动设备；24是约束活动设备23运动的旋转轴、旋转点；25是活动设备23的附加属性活动范围8。当活动设备23绕着旋转轴、旋转点转动，转动到位置26时，到达了活动范围8的边界。这时活动设备23扫描而得的区域27就是它的可运动区域，这个区域即一个空间类虚拟形体。

参照图6，此实施方法具体的展示了旋转特征影响活动设备、设施尺度的示意。活动设备、设施的尺度是进行逻辑判断5的重要比较对象，此图说明了识别活动设备、设施尺度细节。活动设备、设施尺度是指某个方向下，活动设备、设施的最大度量尺寸。28是一个示例活动设备。如果它的旋转特征设定为不能旋转，那它的竖直方向（纸面方向）尺度就是图中29的标注尺寸值。如果活动设备28可以旋转到图中30的状态，但因约束特性不能继续旋转，那么它的竖直方向（纸面方向）尺度就是图中31的标注尺寸值；而右下方向（纸面方向）尺度是图中32的标注尺寸值。如果活动设备28可以自由旋转，那么它的竖直方向（纸面方向）尺度就是图中33的标注尺寸值。

参照图7，此实施方法具体的展示了活动设备、设施可运动区域中狭道识别的方法。34是一个空间类虚拟形体，它代表一个活动设备、设施会在其中运动。如果一个活动设备、设施尺度过大，穿不过去上方（纸面方向）半圆形通道，那它就不能从左侧圆形区内运动到右侧方形区内，本发明应当给出碰撞提示。狭道识别就是要识别出一个可运动区域最狭窄的通道的宽度，与设备、设施尺度进行比较，可得到是否能通过的结果。本方法中，先找出空间类虚拟形体34所有顶点（37、38、39、40、41、43、44）、曲边线中点（35、36）、曲面中心点（42），再计算它们之间的距离，其中最短的事）；再计算它们之间的距离，其中最短的是点37、38或35、36或39、40之间的距离，都等于标注尺寸值45。

参照图8，此实施方法具体的展示了图7中活动设备、设施可运动区域中狭道识别方法的改进。实际上，图7的方法并不完备，在有些情况下不能得到准确的狭道宽度。例如，46是一个空间类虚拟形体，它的狭道宽度是标注尺寸值51，然而图7方法会得到点47、49或48、50之间的距离。在改进的识别方法中，还要再分别计算与这几个点向对面的边界中距离最短的位置。这时可以得到点47或50到对面的距离为狭道宽度。

参照图9，此实施方法具体的展示了活动设备、设施与静态物体之间的碰撞。52是一个活动设备的可运动区域，是一个空间类虚拟形体，53是一个静态物体，它们在区域54有重合的部分。对这两个形体进行静态碰撞检查即可判明碰撞于重合区域54，于是得出结论此设备会与静态物体53发生运动碰撞。

参照图10，此实施方法具体的展示了活动设备、设施通过了某个狭道。55是一个活动设备56的可运动区域，是一个空间类虚拟形体。57是56运动到此的状态，是一个物体类虚拟形体，58是可运动区域55的一处狭道。图中活动设备56不旋转是不能通过狭道58进入右侧区域，但是旋转后竖直尺度会小于狭道58的宽度，结果显示可以通过。

参照图11，此实施方法具体的展示了活动设备、设施不能通过某个狭道。59是一个活动设备60的可运动区域，是一个空间类虚拟形体。61是60运动到此的状态，是一个物体类虚拟形体，62是可运动区域59的一处狭道。图中活动设备60不旋转是不能通过狭道62进入右侧区域，但是旋转后竖直尺度会小于狭道62的宽度，然后生成虚拟形体61后，继续对61和59进行静态碰撞检查，发现它们会在61边角处碰撞。结果显示即使活动设备、设施的尺度小于狭道宽度，依然有可能发生碰撞。

参照图12，此实施方法具体的展示了两个不会发生运动碰撞的活动设备、设施之间的运动碰撞检查。63是一个活动设备，它的可运动范围是64。65是另一个活动设备，它的可运动范围是66,67是设备66运动到此的状态。虚拟形体66和64在区域68 重合，区域68是一个依赖类虚拟形体，为64和68的相交产物。69是虚拟形体68和67的相交区域，70是虚拟形体68和设备65的相交区域。要检测设备63、65的运动碰撞，首先发现设备65与设备63的可运动区域64有重合，重合于70，得知设备63只能运动到64中除掉70的区域。然后令设备65运动到67状态，发现虚拟形体67与设备63的可运动区域64有重合，重合于69，得知设备63只能运动到64中除掉69的区域。结合以上两个结果，可以判断出设备63和65有不碰撞各自为工的方法，检查结果认为它们不发生运动碰撞。

参照图13，此实施方法具体的展示了两个会发生运动碰撞的活动设备、设施之间的运动碰撞检查。71是一个活动设备，它的可运动范围是72。73是另一个活动设备，它的可运动范围是74。虚拟形体72和74在区域75重合，区域75是一个依赖类虚拟形体，为72和74的相交产物。76是虚拟形体75和设备73的相交区域。要检测设备71、73的运动碰撞，首先发现设备73与设备71的可运动区域72有重合，重合于76，得知设备71只能运动到72中除掉76的区域。这时发现虚拟形体72减去76所得的区域有狭道77,狭道77的宽度小于设备71的尺度。再次令设备73运动后，不难发现 设备71还是不能运动到右侧，所以检测的结果是设备71和73会发生运动碰撞。

参照图14，此实施方法具体的展示了一个适合组合分析的可变形活动设备、设施。79、80是一个可变形活动设备的两部分，它们通过组合约束的转轴78约束起来。分析得出设备的80部分运动至81的状态，此设备的竖直方向尺度最小，最有利于通过狭道，同时其它方向的尺度没有变大。

参照图15，此实施方法具体的展示了一个适合拆分分析的可变形活动设备、设施。83、84是一个可变形活动设备的两部分，它们通过组合约束的线约束82结合起来。分析得出设备的84部分运动状态不能明显影响设备各个方向的尺度。但是在某些情况下，例如85的状态，可以通过一个相应的T形洞口。对比84状态可以通过一个相应的L形洞口，可知这个设备的变形特征需要根据不同的可运动区域具体分析。这时先将设备83、84部分拆分分别分析，再确定无碰撞状态是否仍然满足组合约束可以提高检查速度。

根据以上实例，总结出具体的逻辑判断顺序。首先对活动设备、设施的变形特征进行分析，得到对变形活动设备、设施应用的组合约束，分析出关键变形状态。然后生成活动设备、设施的可运动区域的空间类虚拟形体。将此虚拟形体与静态物体进行静态碰撞检查，如果发生碰撞，对可变形设备、设施的关键变形状态进行逐一检查。如果仍然发生碰撞，给出错误提示；如果碰撞消失，给出不能任意变形的警告提示。

在活动设备、设施与静态物体的碰撞检查通过后，开始活动设备、设施之间的运动碰撞检查。运动碰撞检查要先对活动设备、设施的可运动区域进行分析，找出关键运动状态，通常是活动设备、设施运动到各个边角时的状态。然后对需要进行检查的两个设备、设施的可运动区域做相交操作，判断如果相交区域可以存在两个设备的某个状态都不会与其产生静态碰撞，则测试通过。如果没有通过，调整设备、设施至下一个关键状态，计算相交区域对活动设备、设施的减法；最后将这些减法结果取并集，如果等于相交区域，则测试通过，同时给出两设备在运动中会发生相互制约的警告提示。如果仍然没有通过，改变可变形设备、设施的关键变形状态重复以上测试，最后根据结果给出相应的提示。

在以上过程中，凡是遇到物体型虚拟形体或者设备、设施要与空间型虚拟形体或依赖型虚拟形体进行静态碰撞检查，都要再增加狭道通可过性检查。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.工程项目快速运动碰撞检查方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤一：为设计项目中的活动设施、设备添加运动行为附加属性；

步骤二：生成用于运动碰撞检查的虚拟形体；

步骤三：对虚拟形体进行静态检查，然后结合逻辑判断得出检查结果；

步骤一中，附加属性包括：

活动范围，描述活动设施、设备的运动空间，为静态的三维空间；

运动约束，描述活动设施、设备的运动方式，包括：运动受限于一条直线或曲线、运动受限于一个平面或曲面、运动受限于一个或多个转轴、运动受限于一个或多个万向节点、运动尺度角度边界以上约束的复合；

旋转特征，描述活动设施、设备的自由旋转性，由相互正交的三个方向复合而成；

组合约束，描述活动设施、设备之间的相对约束，包括相对静止、相对平动、相对转动；

变形特征，描述活动设施、设备的内部组件的连接和内部运动约束；

步骤二中，虚拟形体包括：

空间类虚拟形体，描述一个活动设备、设施运动范围的立体空间，由附加属性直接生成；

物体类虚拟形体，描述一个活动设备、设施在某一位置放置占用的立体形，经过逻辑判断确定生成；

依赖类虚拟形体，是多个虚拟形体进行空间集合运算结果代表的立体空间，为两个以上虚拟形体相交、相并、相减以及以上运算复合得到的立体形，经过逻辑判断确定生成；

所述的逻辑判断过程为：

对活动设备、设施的变形特征进行分析，得到对变形活动设备、设施应用的组合约束，获得关键变形状态；

然后生成活动设备、设施的可运动区域的空间类虚拟形体；

将此虚拟形体与静态物体进行静态碰撞检查，如果发生碰撞，对可变形设备、设施的关键变形状态进行逐一检查；如果仍然发生碰撞，给出错误提示；如果碰撞消失，给出不能任意变形的警告提示。

2.根据权利要求1所述的工程项目快速运动碰撞检查方法，其特征在于：

在活动设备、设施与静态物体的碰撞检查通过后，开始活动设备、设施之间的运动碰撞检查，运动碰撞检查的过程为：

先对活动设备、设施的可运动区域进行分析，找出关键运动状态，为活动设备、设施运动到各个边角时的状态；

然后对需要进行检查的两个设备、设施的可运动区域做相交操作，判断如果相交区域可以存在两个设备的某个状态都不会与其产生静态碰撞，则测试通过；如果没有通过，调整设备、设施至下一个关键状态，计算相交区域对活动设备、设施的减法；

最后将这些减法结果取并集，如果等于相交区域，则测试通过，同时给出两设备在运动中会发生相互制约的警告提示；如果仍然没有通过，改变可变形设备、设施的关键变形状态重复以上测试，最后根据结果给出相应的提示。

3.根据权利要求2所述的工程项目快速运动碰撞检查方法，其特征在于：

遇到物体类虚拟形体或者设备、设施要与空间类虚拟形体或依赖类虚拟形体进行静态碰撞检查，增加狭道通可过性检查。

4.根据权利要求3所述的工程项目快速运动碰撞检查方法，其特征在于：

步骤三中，检测结果包括：

确定运动碰撞检查的碰撞点；

找到运动碰撞检查的存疑碰撞点。

5.根据权利要求4所述的工程项目快速运动碰撞检查方法，其特征在于：

确定运动碰撞检查的碰撞点后，向设计者发出错误提示，代表设计项目中存在运动碰撞，需要修改项目。

6.根据权利要求5所述的工程项目快速运动碰撞检查方法，其特征在于：

找到运动碰撞检查的存疑碰撞点后，向设计者发出警告提示，代表设计项目中有存疑的运动碰撞，或者有虽然没有发生运动碰撞但是实际生产过程中极易造成碰撞的情况。

7.根据权利要求6所述的工程项目快速运动碰撞检查方法，其特征在于：

设计者能手动取消找到运动碰撞检查的存疑碰撞点的警告提示，但不能取消确定运动碰撞检查的碰撞点的错误提示；

设计者只能在项目中修改掉必定产生运动碰撞的设计后，才能由实时更新的检测结果取消错误提示。

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