模型碰撞检测基本原理¶

STL 和 OBJ 模型简介¶

STL 是 3D Systems 公司创建的一种 3D 文件格式，STL 模型由许多三角形面片组成，每个三角形面片由三个顶点的三维坐标和三角形面片的法向量描述。在 Mech-Viz 工程中， STL 模型通常被用来制作机器人的夹具或搭建场景。如下图所示。

OBJ 是一种 3D 模型文件格式，主要支持多边形（Polygons）模型，也支持曲线（Curves）、表面（Surfaces）、点组材质（Point Group Materials）。简单来说，STL 模型可以看作是一种只有空壳的模型，而 OBJ 模型是一种实体模型。OBJ 模型效果如下图所示。

注解

OBJ 文件是一种文本文件，可直接用写字板打开进行查看和编辑。

由于 STL 模型为三角形网络模型，该模型只有表面而没有内部结构, 所以在计算点云碰撞时只计算点云和物体外壳三角形面片的碰撞，即点云和物体外壳的交集, 不对模型内部的点云进行碰撞计算。STL 模型结构如下图所示。

在下图中，黄色表示发生碰撞的三角形面片，橙色表示发生碰撞的点云。由图可知，碰撞检测过程中，仅检测到了模型表面的碰撞结果。

OBJ 模型碰撞检测过程，实际是将夹具模型分解为多个实心的凸多面体，如下图所示。

将末端工具模型分解为一组凸多面体后，每个凸多面体与点云的碰撞检测均为“实心检测”，即末端工具模型内部的碰撞点云也能被检测到，检测结果更准确。

如下图所示，为 OBJ 模型碰撞检测结果。由图中橙色区域可知，碰撞检测过程中，不仅检测到了模型表面的碰撞结果，也检测到了模型内部的碰撞结果。