碰撞检测是AR / VR模拟的一个重要方面。想象一下，你看中的宜家新款沙发真的适合放在客厅的角落中吗？这确实是你在平板电脑上使用AR应用时想要回答的问题。在其他行业中也有同样的问题。
工程、制造和建筑等行业在VR中测试设计的一些最大好处是支持评估不同3D元素的集成以及人与CAD模型的集成。碰撞检测还可以增强VR体验的真实性，使其更有效地用于训练和评估。在本文中，我们将为大家介绍3D碰撞的定义是什么，以及如何在不同行业中使用它们。
什么是3D碰撞？
3D碰撞的定义是什么？
3D碰撞是指两个虚拟对象之间从任何方向发生的碰撞。它们可能很难计算，因为3D CAD模型由多个相连的三角形组成，并且这些三角形中的任何一个都可能与另一个三角形发生碰撞。
代表曲面（也称为网格）的三角形越多，渲染就越真实。但是3D碰撞的计算也更加复杂。
3D碰撞有哪些不同的类型？
两个3D模型之间的3D碰撞
在设计评审过程中检测模型的一部分与另一部分的冲突很重要，这样您就可以看到零件冲突的地方，并在进入生产阶段之前避免错误。
虚拟手部模型与CAD模型的3D碰撞
VR手部模型和3D模型碰撞。这些碰撞可以用部件相交处的红色边缘进行视觉转换，用振动或声音进行触觉或听觉转换，以进一步提升用户的沉浸感。
手部跟踪或手指跟踪期间的3D碰撞
当与跟踪传感器结合使用时，这种用真实双手的在模拟中穿透3D模型的模拟类型将更加真实，例如使用虚拟现实追踪手套。
虚拟工具和模型之间的3D碰撞
在您的VR模拟中，您的模拟工具会与模型的某些部分发生碰撞。这在测试维护场景在真实的环境中非常有用。如果虚拟工具和模型发生碰撞，这可能表明您缺少适当安装和拆卸设备的空间。
虚拟人体模型与CAD模型的3D碰撞
人体模型在执行任务时会与部分虚拟物体发生碰撞。在进行可达性和人机工程学研究时，这一点至关重要。您可以通过使用虚拟现实中的全身追踪服来测量这些碰撞的发生。
3D碰撞检测在工程项目中是如何使用的？
模拟两个模型之间的碰撞可以让工程师研究在不同的环境中，速度和加速度等不同因素如何影响碰撞的结果。
一些用例如下：
在设计审查期间可视化零件的碰撞，从而避免虚拟原型中的设计错误
在狭窄的的空间中执行可达性测试，例如在汽车驾驶舱
在维护场景中检查可修复性问题，例如，如果某些工具是否可以在有限的地方使用
在工厂运行夹具测试，以确保新设备是否可以安装在旧设备占据的空间中，以及采取何种安装路径。
然而，如果不考虑物理因素，CAD模型之间的简单交互对于某些用例来说不够真实。当你需要运行一个真实的模拟时会发生什么？让我们略过简单的3D碰撞，来看看物理学。
如何在虚拟世界中模拟真实的碰撞
有两种主要的方法可以模拟近似现实环境中的物理碰撞的3D碰撞：
使用轴对齐的边界框（AABB）：就像电子游戏中的点击框。模型中的每组零件都包装在一个更大的盒子中。软件能检查不同盒子的位置是否重叠。
使用物理引擎：VR软件调用另一个软件来模拟物理情况。一般来说，引擎的工作原理是为虚拟物体创建一个“物理实体”，它具有位置、速度、旋转……和物理形状等属性。碰撞检测计算中考虑的正是这种物理形状。
例如，对于TechViz虚拟装配特性，TechViz软件集成了Haption IPSI’s引擎用于模拟具有力反馈的刚体物理模拟。它确保了虚拟对象的非互穿性。物理引擎对虚拟对象进行体素化，这意味着它会创建与不同网格平行的3D对象的正交覆盖，以便捕捉其近似形状信息。体素单位的大小可以在TechViz中更改。
5个使用案例在虚拟现实中模拟真实物理
1. 虚拟制造装配中的装配和拆卸任务
想象一下，将一个产品的两个部分要组装在一起：一台引擎，一架飞机，一艘船…模型的一个部分有一个凹孔，另一个部分有一个突起，与凹孔的形状和大小相同。检测碰撞将使您能够检查当两部分连接时所有的措施是否正确。它还允许用户模拟两组虚拟对象之间的约束。
2. 在制造工厂中模拟机器人手臂
想象一下，一个机器人手臂被编程为从一个传送带拾取并移动物体到另一个传送带。当机械臂接触到物体时，它会施加一个力来抓住物体，并将其移动到所需的位置。如果物体移动过快或出乎意料，机械臂还可以施加脉冲来调整其轨迹，防止与传送带上的其他物体发生碰撞。
3. 模拟质量不同的两辆车之间的碰撞
假设一辆汽车撞上了一辆卡车。两辆车将具有不同的质量和质心，并且它们在碰撞期间的行为将由它们各自的速度、它们碰撞的角度等决定。3D碰撞将显示车辆之间的动能转移，两个物体的运动都将受到碰撞的影响。
在这种情况下，您还可以添加虚拟人体模型来模拟乘客以及撞车事故对人体造成的后果。
4. 虚拟现实中复杂数据的可视化
其中的一个例子是模拟经历地震的建筑结构的虚拟现实复杂数据可视化。模拟将包括不同墙壁、柱子的变形，以及地震力的其他影响，例如建筑物的倒塌。这种模拟可以被工程师用来研究地震中建筑结构的稳定性，并设计出更具弹性和稳定性的建筑结构。
5. 检查存储空间的大小
汽车制造商可以检查备用件是否适合后备箱的设计空间，或者仓库经理可以查看一个仓库可以容纳多少货物。
来源：VR圈中圈
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