(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210559720.6 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 重庆科技学院 地址 401331 重庆市沙坪坝区大 学城东路 20号 (72)发明人 陈国荣　胡彪彪　文婷婷　张毅轩　 汪博城　荣露　 (74)专利代理 机构 重庆敏创专利代理事务所 (普通合伙) 50253 专利代理师 陈千 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/14(2020.01)G06F 113/16(2020.01) (54)发明名称 基于层次包围盒碰撞检测的三维管线优化 方法 (57)摘要 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 。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115130256 A 2022.09.30 CN 115130256 A 1.一种基于层次包围盒碰撞检测的三维管线优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 构建A ABB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。 2.根据权利要求1所述的基于层次包围盒碰撞检测的三维管线优化方法， 其特征在于， 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。 3.根据权利要求2所述的基于层次包围盒碰撞检测的三维管线优化方法， 其特征在于， AABB包围盒模型采用轴向包围盒R， 且定义 为： R＝{(x， y， z)|Xmin≤x≤Xmax， Ymin≤y≤Ymax， Zmin≤Z≤Zmax} 其中： Xmin表示管线在x轴上投影的最小值； Xmax表示管线在x轴上投影的最大值； Ymin表 示管线在y轴上 投影的最小值； Ymax表示管线在y轴上 投影的最大值； Zmin表示管线在z轴上投 影的最小值； Zmax表示管线在z轴上投影的最大值。 4.根据权利要求3所述的基于层次包围盒碰撞检测的三维管线优化方法， 其特征在于， 轴向包围盒对综合管线进行初步过滤后， 对可能发生碰撞的管线进行最短距离碰撞检测， 计算空间有限线段之间的最短距离， 具体过程如下： 设P是直线AB上的一点， A点坐标为(x1， y1， z1)， B点坐标为(x2， y2， z2)， 则P点坐标(X， Y， Z)可表示 为： 当参数0≤s≤1时， P是线段AB上的点， 当s＜1时， P是BA延长线上的点， 当s>1时， P是AB 延长线上的点； 同理， 设Q是直线CD上的一点， C(x3， y3， z3)， D(x4， y4， z4)， Q点坐标(U， V， W)可用C、 D这2两 点坐标及参数t 表示； 则PQ这2点之间的距离的平方为： f(s， t)＝PQ2＝[(x1‑x3)+s(x2‑x1)‑t(x4‑x3)]2+[(y1‑y3)+s(y2‑y1)‑t(y4‑y3)]2+[(z1‑z3) +s(z2‑z1)‑t(z4‑z3)]2 如果上述方程求出的参数0≤s≤1， 0≤t≤1， 则P点在线段AB上， Q点在线段CD上， PQ的 长度是AB、 CD之间的最短距离；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130256 A 2如果上式求出的参数不满足0≤s≤1， 0≤t≤1， 则在线段AB内找不到点P， 线段CD内找 不到点Q， 使得PQ的长度是AB和CD之间的最短距离； 此时， 分别求出A点到线段CD的最短距 离、 B点到线 段CD的最短距离、 C点到线 段AB的最短距离、 D点到线 段AB的最短距离后比较4个 距离， 其中最小的就是AB和CD之间的最短距离 。 5.根据权利要求4所述的基于层次包围盒碰撞检测的三维管线优化方法， 其特征在于， 在步骤S4中， 利用二次软件平台进行模拟仿真实验， 根据平均绝对误差和均方误差对优化 后的模型的稳定性进行检测， 使用平均检测率作为评价指标对检测精度进行评价。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130256 A 3