[发明专利]基于层次包围盒碰撞检测的三维管线优化方法

说明书

本发明提供一种基于层次包围盒碰撞检测的三维管线优化方法，包括以下步骤：S1：构建AABB包围盒模拟真实管线建筑场景；S2：设计基于层次包围盒的碰撞检测算法，通过遍历各个层次包围盒完成初步检测和逐步求精，得出管线碰撞检测报告；S3：根据管线碰撞检测报告确定需要进行调整的管线，基于二次开发平台BIM优化管线设计方案，得到最佳的空间分配和管线的布置；S4:对优化后的三维管线方案进行验证评价。其效果是：本发明可以运用于新建、改建和重建的中大型建筑之中，提高建筑工程管线施工的效率，减少管线资源成本，该方法结合软件二次开发平台，建立虚拟三维施工建筑模型，实现通过碰撞检测知识优化空间分配和综合管线布置。

技术领域

本发明涉及建筑复杂场景的静态碰撞检测技术，尤其涉及一种基于层次包 围盒碰撞检测的三维管线优化方法。

背景技术

随着智慧城市和数字建筑理念的提出，得到了社会的广泛关注，各大城市 对数字建筑的理解不再是传统的基于图纸设计的建筑模式，而是依托物联网、 云计算等核心技术为支撑，包括应用层、网络层、感知层三个层面的建设。

目前而言，建筑及管线的综合性能、复杂性，多功能性都较过去有了大幅 度提高，这就带来了建筑所需要的适应层面的激增，不仅反映在对造型千变万 化的需求上，建筑结构的突破，室内环境的高标准，及附属设备的日趋先进与 丰富。这使得建筑设计在自身的层面上有了高标准的挑战，与之相匹配的管线 设计也必然要求随之升高。同时，正因为建筑复杂性的提升，要求了各工种专 业分工更加明晰化。也使得各专业的全面配合协调的需求性和难度增加。当前 我国的建筑行业，很少会重视方案设计时的经济因素。设计师一般的关注点都 在功能和形式表现上，使得实际工程中超出经济条件，概预算与最终成本相差过大的现象时有发生。更为严峻的现实状况是，为了追求本不必仓促苛求的 “发展速度”，为了达到本不应盲目铺张的“气势规模”。极大的建筑浪费正在 以巨大的代价增长。

传统基于图纸的管线设计常常在实际施工时引发一列问题，这不仅造成了 资源的浪费，也大大增加了施工时间。综合管线的目标不应该仅仅是塞得下， 不碰撞，这些目标仅仅应该是管线设计低层次的目标，管线作为建筑的一部分， 应该是以达到整体空间效果，节约造价，高效的运用，满足人体需求，节约环 保等综合、整体的效益为目标。

发明内容

针对上述需求，本发明提供了一种基于层次包围盒碰撞检测的三维管线优 化方法，使其能够通过二次开发平台的管线和建筑建模，能充分运用到实际建 筑工程中，极大的提高施工效率，节约建筑成本，降低返工的风险。

为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种基于层次包围盒碰撞检测的三维管线优化方法，其关键在于，包括以 下步骤：

S1：构建AABB包围盒模拟真实管线建筑场景；

S2：设计基于层次包围盒的碰撞检测算法，通过遍历各个层次包围盒完成 初步检测和逐步求精，得出管线碰撞检测报告；

S3：根据管线碰撞检测报告确定需要进行调整的管线，基于二次开发平台 BIM优化管线设计方案，得到最佳的空间分配和管线的布置；

S4:对优化后的三维管线方案进行验证评价。

可选地，步骤S2中包括初步检测阶段和详细检测阶段，在详细检测阶段 又分为了逐步求精环节和相交测试环节；

所述初步检测阶段利用碰撞检测算法快速排除虚拟系统中没有发生碰撞的 物体，找出可能发生碰撞的物体；

所述逐步求精环节用于进一步缩小可能发生碰撞的区域；

所述相交测试环节用于判断是否真实发生碰撞。

可选地，AABB包围盒模型采用轴向包围盒R，且定义为：