從零開始實現基於BIM的建築設計碰撞檢查

05-01

怎麼可能從零開始……

碰撞檢查實現方案調研

1. 現成開源方案

舊版BIMserver曾支持過碰撞檢查[1]，現在已經不提供下載了[2]，但是可以通過下載整個開發代碼庫[3]（基於git代碼管理工具）回滾到過去的版本[4]去學習其代碼實現。

2. 現成閉源方案

Navisworks[5]、Tekla Structures[6]、Solibri Model Checker[7]等一系列BIM工具均支持碰撞檢查（構件細度的硬碰撞、軟碰撞、4D模擬碰撞等）。針對預製混凝土構件，尤其是鋼筋相關的碰撞，Tekla Structures更合適。此外，Navisworks有開放碰撞檢查的API[8]。而Tekla Structures有二次開發API[9]，但是相關開發文檔匱乏。

3. 自行開發方案

若現成的碰撞檢查方案不能滿足具體需求，可考慮自行開發。

3.1. 基於IFC的開發方案

目前IFC相關工具[10]中，可用作開發工具、仍在更新且可解析幾何數據的工具有三個。理論上，只要能支持幾何數據的布爾運算就能實現硬碰撞檢查。在不考慮運算效率的情況下，給定A、B兩個實體，若A∩B為體積為0的實體，則不碰撞；反之，則碰撞。

表 1 IFC Engine DLL、IfcOpenShell、xBIM Toolkit比較（表略）

IFC Engine DLL可解析出構件的三角網格數據，也有私有三維引擎進行幾何數據的布爾運算。官方也有論文描述碰撞檢查的演算法實現[15]，但是在官網上下載的IFC Viewer沒有該功能。

IfcOpenShell計劃在0.8版實現碰撞檢查功能[16]，目前為0.5預發布版。可用IfcOpenShell來導出.obj、.dae等格式幾何數據[17]，再按計算機圖形學中的常規碰撞檢查來實現硬碰撞的檢測[18][19]。

xBIM Toolkit的子項目XbimAnalysis中有對空間的分析示例框架代碼[19]，但是僅實現了簡易情形下的分析，完整分析仍需要參考計算機圖形學中的演算法來實現。

3.2. 基於其他閉源平台的開發方案

也可考慮基於Revit、Navisworks、Tekla Structures等的API讀取構件的幾何數據開發。

PS：上文是從Word粘過來的，感覺知乎這編輯器還沒Word好用。

PSS：起因是老闆讓我幫師兄找一下碰撞檢查的開發方案，幹了半天發過去，應該就沒有下文了。發知乎能漲粉騙點零花錢不？

PSSS：這樣算不算泄漏課題組（半天）研究成果？有點方，在線等，挺急的……

參考資料

[1]. First release candidate version 1.2

[2]. https://github.com/opensourceBIM/BIMserver/issues/238

[3]. https://github.com/opensourceBIM/BIMserver

[4]. https://git-scm.com/docs/git-checkout

[5]. http://www.autodesk.com/products/navisworks/features/all

[6]. https://teklastructures.support.tekla.com/2016i/en/mod_detecting_clashes

[7]. https://www.solibri.com/products/solibri-model-checker/

[8]. http://adndevblog.typepad.com/aec/2012/05/accessing-clash-report-information-using-net-api.html

[9]. https://www.tekla.com/us/tekla-open-api-connect-applications-tekla-structures

[10].http://www.buildingsmart-tech.org/implementation/implementations/plominoview.allapplications

[11].http://www.ifcbrowser.com/

[12].http://ifcopenshell.org/

[13].https://www.opencascade.com/

[14].http://docs.xbim.net/

[15].http://www.engineering.nottingham.ac.uk/icccbe/proceedings/pdf/pf91.pdf

[16].https://sourceforge.net/p/ifcopenshell/discussion/1782718/thread/b5e3ee85/?limit=25

[17].http://ifcopenshell.org/ifcconvert.html

[18].https://github.com/jslee02/awesome-collision-detection

[19].https://unity3d.com/learn/tutorials/topics/physics/detecting-collisions-oncollisionenter

[20].https://github.com/xBimTeam/XbimAnalysis/blob/master/Xbim.Analysis/Spatial/XbimSpatialAnalyser.cs