2. Koordináta-transzformációk

Hasonló dokumentumok
2. Koordináta-transzformációk

Projektív ábrázoló geometria, centrálaxonometria

Máté: Számítógépes grafika alapjai

EUKLIDESZI TÉR. Euklideszi tér, metrikus tér, normált tér, magasabb dimenziós terek vektorainak szöge, ezek következményei

σ = = (y', z' ) = EI (z') y'

15. Többváltozós függvények differenciálszámítása

1. Lineáris transzformáció

Az összetett hajlítás képleteiről

STATIKA A minimum teszt kérdései a gépészmérnöki szak hallgatói részére (2003/2004 tavaszi félév)

Atomfizika előadás 4. Elektromágneses sugárzás október 1.

Kvadratikus alakok gyakorlás.

A ferde hajlítás alapképleteiről

Matematika OKTV I. kategória 2017/2018 második forduló szakgimnázium-szakközépiskola

Szilárdságtan. Miskolci Egyetem GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

Egzakt következtetés (poli-)fa Bayes-hálókban

A lecke célja: A tananyag felhasználója megismerje az erőrendszerek egyenértékűségének és egyensúlyának feltételeit.

EGY KERESZTPOLARIZÁCIÓS JELENSÉG BEMUTATÁSA FIZIKAI HALLGATÓI LABORATÓRIUMBAN

3. MÉRETEZÉS, ELLENŐRZÉS STATIKUS TERHELÉS ESETÉN

1. MÁSODRENDŰ NYOMATÉK

Robottechnika II. 1. Bevezetés, ismétlés. Ballagi Áron Automatizálási Tanszék

MECHANIKA I. - STATIKA. BSc-s hallgatók számára

. Vonatkoztatási rendszer z pálya

A feladatsorok összeállításánál felhasználtuk a Nemzeti Tankönyvkiadó RT. Gyakorló és érettségire felkészítő feladatgyűjtemény I III. példatárát.

Fizika A2E, 1. feladatsor

Relációk. Vázlat. Példák direkt szorzatra

Vázlat. Relációk. Példák direkt szorzatra

XI. FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

A VÉGESELEM-MÓDSZER ALAPJAI

Kalkulus II., harmadik házi feladat

ANYAGJELLEMZŐK MEGHATÁROZÁSA ERŐ- ÉS NYÚLÁSMÉRÉSSEL. Oktatási segédlet

Alapmőveletek koncentrált erıkkel

A végeselem programrendszer általános felépítése (ismétlés)

A táblázatkezelő mérnöki alkalmazásai. Számítógépek alkalmazása előadás nov. 24.

A szilárdságtan 2D feladatainak az feladatok értelmezése

Határérték. Wettl Ferenc el adása alapján és Wettl Ferenc el adása alapján Határérték és

Térbeli transzformációk, a tér leképezése síkra

Statika. Miskolci Egyetem. (Oktatási segédlet a Gépészmérnöki és Informatikai Kar Bsc levelez½os hallgatói részére)

5. ROBOTOK IRÁNYÍTÓ RENDSZERE Robotok belső adatfeldolgozásának struktúrája

Acélszerkezetek méretezése Eurocode 3 szerint

7. feladatsor: Laplace-transzformáció (megoldás)

Elektromágneses hullámok

A lecke célja: A tananyag felhasználója megismerje a rugalmasságtan 2D feladatainak elméleti alapjait.

10.3. A MÁSODFOKÚ EGYENLET

Feladatok Oktatási segédanyag

Mechanika II. Szilárdságtan

Példatár megoldások. æ + ö ç è. ö ç è. ö ç è. æ ø. = ø

Kozák Imre Szeidl György FEJEZETEK A SZILÁRDSÁGTANBÓL

18. előadás ÁLLANDÓ KÖLTSÉGEK ÉS A KÖLTSÉGGÖRBÉK

SZILÁRDSÁGTAN A minimum teszt kérdései a gépészmérnöki szak egyetemi ágon tanuló hallgatói részére (2004/2005 tavaszi félév, szigorlat)

TARTÓSZERKETETEK III.

MAGYARÁZAT A MATEMATIKA NULLADIK ZÁRTHELYI MINTAFELADATSOR FELADATAIHOZ 2010.

Többváltozós analízis gyakorlat, megoldások

KOORDINÁTATRANSZFORMÁCIÓK MEGOLDÁSA SZÁMÍTÓGÉPES

- Anyagi pontrendszer: anyagi pontok halmaza / összessége.

Összeállította: dr. Leitold Adrien egyetemi docens

az eredő átmegy a közös ponton.

12. MECHANIKA-SZILÁRDSÁGTAN GYAKORLAT (kidolgozta: dr. Nagy Zoltán egy. adjunktus; Bojtár Gergely egy. Ts.; Tarnai Gábor mérnöktanár.

Matematikai összefoglaló

Anizotrópia kettőstörés (birefringence)

Hajder Levente 2017/2018. II. félév

Tartóprofilok Raktári program

A fő - másodrendű nyomatékok meghatározása feltételes szélsőérték - feladatként

A tér lineáris leképezései síkra

Műszaki Mechanika I. A legfontosabb statikai fogalmak a gépészmérnöki kar mérnök menedzser hallgatói részére (2008/2009 őszi félév)

ÁRAMLÁSTAN ALAPJAI. minimum tételek szóbeli vizsgához. Powered by Beecy

13. Tárcsák számítása. 1. A felületszerkezetek. A felületszerkezetek típusai

Fizika A2E, 5. feladatsor

x = 1 egyenletnek megoldása. Komplex számok Komplex számok bevezetése

Néhány érdekes függvényről és alkalmazásukról

Atomfizika előadás Szeptember 29. 5vös 5km szeptember óra

Mechanika. III. előadás március 11. Mechanika III. előadás március / 30

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Geometria III.

Affin transzformációk az euklideszi síkon

Lineáris leképezések. Wettl Ferenc március 9. Wettl Ferenc Lineáris leképezések március 9. 1 / 31

v i = v i V. (1) m i m i (v i V) = i P = i m i V = m i v i i A V = P M

1. Lineáris leképezések

Robotok direkt geometriája

Nemlineáris függvények illesztésének néhány kérdése

Felkészítő feladatok a 2. zárthelyire

Inverz függvények Inverz függvények / 26

MEREVSZÁRNYÚ REPÜLŐGÉPEK VEZÉRSÍK-RENDSZEREINEK KIALAKÍTÁSA 3 REPÜLŐKÉPESSÉG

Függvények évfolyam. Szerkesztette: Orosz Gyula december 12.

Polarizált fény, polarizáció. Polarizáció fogalma. A polarizált fény. Síkban polarizált fény. A polarizátor

Merev test mozgása. A merev test kinematikájának alapjai

Az F er A pontra számított nyomatéka: M A = r AP F, ahol

BUDAPESTI MŰ SZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM KÖZLEKEDÉSMÉRNÖKI ÉS JÁRMŰMÉRNÖKI KAR VASÚTI JÁRMŰVEK ÉS JÁRMŰRENDSZERANALÍZIS TANSZÉK

Dr. Égert János Dr. Nagy Zoltán ALKALMAZOTT RUGALMASSÁGTAN

Számítógépes geometria

1. MECHANIKA-STATIKA GYAKORLAT (kidolgozta: Triesz Péter, egy. ts.; Tarnai Gábor, mérnök tanár) Trigonometria, vektoralgebra

Stokes-féle eltolódási törvény

Lin.Alg.Zh.1 feladatok

HÁZI FELADAT megoldási segédlet PONTSZERŐ TEST MOZGÁSA FORGÓ TÁRCSA HORNYÁBAN 2. Anyagi pont dinamikája neminerciarendszerben

Tárgy. Forgóasztal. Lézer. Kamera 3D REKONSTRUKCIÓ LÉZERES LETAPOGATÁSSAL

492 Lantos-Kiss-Harmati: Szabályozástechnika gyakorlatok. 7. Gyakorlat

7. Regisztráció. Kató Zoltán. Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika tanszék SZTE (

A differenciálegyenlet általános megoldása az összes megoldást tartalmazó halmaz.

Gazdaságtudományi Kar. Gazdaságelméleti és Módszertani Intézet. Korreláció-számítás. 1. előadás. Döntéselőkészítés módszertana. Dr.

Héj / lemez hajlítási elméletek, felületi feszültségek / élerők és élnyomatékok

Tartalom. Nevezetes affin transzformációk. Valasek Gábor 2016/2017. tavaszi félév

y x Komplex mennyiségek tulajdonságai, műveletei Komplex mennyiség komplex szám komplex vektor. a) Komplex mennyiség algebrai alakja: z x iy,

Átírás:

Koordnáta-transformácók. Koordnáta-transformácók Geometra, sámítógép graka feladatok során gakran van arra sükség, hog eg alakatot eg ú koordnáta-rendserben, vag a elenleg koordnáta rendserben, de elmogatva, kcsnítve, nagítva aduk meg. Et koordnáta-, lletve pont-transformácónak neveük. Koordnáta-transformácóról akkor besélünk, ha a tárg eg ú koordnáta-rendserre vonatkoó koordnátát határouk meg a régek smeretében. Ilenkor a tárgat váltoatlannak tekntük, csak a né pont váltok. ont-transformácóról akkor besélünk, ha a koordnáta-rendsert nem váltotatuk, de a obektum pontaho ú koordnátákat rendelünk. Ilenkor a tárg váltok, a né pont váltoatlan. Matematkalag a kétféle transformácó aonos formában írható le. A koordnáta-rendsereket deréksög, obbsodrású, Descartes-féle koordnáta-rendsereknek tekntük. A transformácók egséges keelése érdekében a ún. homogén koordnátákat s beveetük. Eg -dmenós térbel pont (,, ) Descartes-koordnátát (nhomogén koordnáták) kegésítük eg negedk koordnátával, a -gel. Íg a pont homogén koordnátá (,,, ). Általában a (,,, 4 )-et s a homogén koordnátáának tekntük, ha 4 0, valamnt = 4, = 4 és = 4. éldául a (,, ) nhomogén koordnátákkal adott pont homogén koordnátá a (,,, ) és a (6,, 4, ) s. Eg (,,, 0) koordnátáú pontot végtelen távol (deáls) pontnak neveük. A transformácók során a pont (,, ), lletve a (,,, ) koordnátának smeretében a ú (,, ), lletve a (,,, ) koordnátákat keressük... Síkbel (D) transformácók... Egbevágóság transformácók Eltolás. (ont-transformácó.) Legen a eltolás vektora d = (d, d ) (. ábra). Ekkor a (, ) koordnátáú pont ú (, ) koordnátát a követke képpen határohatuk meg: = + d = + d. Mátros formában nhomogén alakban: ( ) ( ) ( 0 = 0 ) + ( d d ). Homogén alakban mátros formában: 0 d = 0 d 0 0

Sámítógép geometra Rövden ahol M = 0 d 0 d 0 0, = = M, és = d. ábra. Eltolás (Koordnáta-rendser transformácó.) Ha a eredet és vektorokkal megadott koordnáta rendsert eltoluk d vektorral, a pontot nem váltotatuk, akkor a ú koordnáta rendserben a koordnátá megegenek a el ekkel (. ábra). Láthatuk, hog a két eset hasonlóan írható le. Kés bb s csak a pont-transformácókat tárgaluk. d. ábra. Eltolás Forgatás. A orgó körül α söggel való potív elforgatás a követke képpen adható meg (. ábra): = cos α sn α = sn α + cos α. Homogén alakban mátros formában: cos α sn α 0 = sn α cos α 0 0 0 Homogén alakban, mátrokkal felírva: = M,

Koordnáta-transformácók ahol M = cos α sn α 0 sn α cos α 0 0 0. ábra. Orgó körül forgatás, = és = A síkbel transformácó általános homogén alakának mátros formáa a követke : ahol M = m m d m m d 0 0, = = M, () és = Tükröés. A továbbakban csak a transformácó M mátrát íruk fel. 0 0 A tengelre vonatkoó tükröés mátra: M = 0 0 0 0 0 0 A tengelre vonatkoó tükröés mátra: M = 0 0 0 0 0 0 A orgóra vonatkoó tükröés mátra: M = 0 0 0 0 0 0 A = egenesre vonatkoó tükröés mátra: M = 0 0 0 0 4. ábra. Tengelekre vonatkoó tükröés

4 Sámítógép geometra... An transformácók Skáláás vag nútás. Orgóból történ tengelek ment nútás. A s > 0 a tengel ránú nútás aránsáma, a s > 0 a tengel ránúé (5. ábra). Ha mndkét tengel ránában megegek a nútás mértéke, aa 0 < s = s = s, akkor a transformácót orgó köéppontú nagításnak ( < s), vag kcsnítésnek (0 < s < ) neveük, amel s 0 0 már hasonlóság transformácó. M = 0 s 0 0 0 s s 5. ábra. Nútás, skáláás Nírás. Ha a sík pontat eg egenessel párhuamosan elcsústatuk úg, hog a csústatás mértéke egenesen arános a egenest l való el eles távolsággal, akkor a íg kapott transformácót neveük nírásnak. (Eg specáls tengeles antás, ún. elácó.) Ha a egenes a tengel és a nírás mértéke λ (6. ábra), akkor a transformácó λ 0 mátra: M = 0 0 0 0 6. ábra. Nírás tengellel párhuamosan A tengellel párhuamos µ mérték nírás mátra: M = 0 0 µ 0 0 0 A fent elem transformácók egmás után végrehatásával össetett transformácókat állíthatunk el. Eg tets leges mogás eltolásból és forgatásból; egbevágóság transformácó eltolásból, forgatásból és tükröésb l; eg általános hasonlóság transformácó eg egbevágóság transformácóból és eg orgó körül nagításból (kcsnítésb l); eg általános an transformácó pedg eg egbevágóság transformácóból és skáláásból,

Koordnáta-transformácók 5 lletve nírásból állítható el. A fent transformácókho tartoó mátr determnánsa nem nulla, egbevágóság esetén ± mogás esetén pedg +... élda. A elem transformácók egmás után alkalmaásával állítsunk el eg össetett transformácót. El sör alkalmaunk -tengellel párhuamos, λ = mérték nírást, mad a orgó körül, α = 0 -os söggel való potív elforgatást és végül eg d(, ) 0 vektorral való eltolást. Ekkor a eges transformácók mátra M = 0 0, 0 0 M = 0 0 0 0 Íg adódk, hog és M = 0 0 0 0 = M(M(M)) = (MMM) = M, ahol a össetett transformácó M mátrát a három transformácó mátrának a (fordított sorrendbel) sorata, a MMM ada. Aa M = MMM = + 0 0 Határouk meg a (, ) pont össetett transformácó után koordnátáát. A pont homogén koordnátáa (,, ), tehát + 0 0 = Tehát a pont ú nhomogén koordnátáa (, ).... d 7. ábra. Össetett transformácó.. Feladat.... Íra fel a C(, ) pont körül 45 -os forgatás mátrát! (A C pont orgóba való eltolása, orgó körül forgatás, C vssatolása.)

6 Sámítógép geometra... Bontsa fel a = egenesre vonatkoó tükröést orgó körül forgatások és - tengelre való tükröés soratára!... Bontsa fel a orgóra való tükröést tengeles tükröések soratára!.. Térbel (D) transformácók A -dmenós térben eg általános an transformácó homogén alakának mátros formáa a követke : Rövden ahol M = = m m m m 4 m m m m 4 m m m m 4 0 0 0 m m m m 4 m m m m 4 m m m m 4 0 0 0 = M, (), = és = A továbbakban a elem transformácók M mátrat aduk meg.... Egbevágóság transformácók Eltolás. A d = (d, d, d ) vektorral való eltolás. M = Forgatás. A koordnáta-tengelek körül. A tengel körül α söggel való potív elforgatás. M = A tengel körül α söggel való potív elforgatás. M = A tengel körül α söggel való potív elforgatás. M = 0 0 d 0 0 d 0 0 d 0 0 0 0 0 0 0 cos α sn α 0 0 sn α cos α 0 0 0 0 cos α 0 sn α 0 0 0 0 sn α 0 cos α 0 0 0 0 cos α sn α 0 0 sn α cos α 0 0 0 0 0 0 0 0

Koordnáta-transformácók 7 Tükröés. A koordnáta síkokra. A koordnátasíkra való tükröés. M = A koordnátasíkra való tükröés. M = A koordnátasíkra való tükröés. M = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0... An transformácók Skáláás. Orgóból történ tengelek ment nútás. A eges tengelek ment nútás potív aránsáma s, s, lletve s. Ha 0 < s = s = s, akkor a transformácó orgó s 0 0 0 köéppontú hasonlóság, amel hasonlóság transformácó. M = 0 s 0 0 0 0 s 0 0 0 0 Nírás. A síkkal párhuamos λ mérték tengel ránú és µ mérték tengel ránú 0 λ 0 nírás. M = 0 µ 0 0 0 0 0 0 0 A több koordnátasíkkal párhuamos nírás mátra hasonlóan megadható.. Vetítések A -dmenós tér alakatat általában csak síkban tuduk megeleníten. Lehet e a sík a nomtató, plotter ralapa, vag akár a képern. Ehhe sükség van a tér pontanak eg képsíkra való egértelm vetítésére. A len vetítések dmenó vest, nem kölcsönösen egértelm, elfauló leképeések. A vetítésekhe tartoó () transformácó mátrának determnánsa nulla. Ilen leképeések a mer leges vetítés, párhuamos vetítés, a centráls vetítés. A egser ség matt a képsíknak a koordnáta síkot tekntük. A el ekhe hasonlóan a vetítéseket s a +() homogén alakban íruk le.

8 Sámítógép geometra.. Mer leges vetítés A síkra való mer leges vetítés esetén a alakatnak csak a koordnátá lesnek 0-k (8. ábra). Tehát a (,,, ) pont vetülete a (,, 0, ) pont les, a mer leges 0 0 0 vetítés mátra pedg M = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O (,, ) K (,,0) 8. ábra. Mer leges vetítés.. Centráls vetítés Legen a centráls képsík a koordnátasík és a vetítés centruma a tengel C(0, 0, s) ponta, ahol 0 < s. Továbbá legen a (,, ) pont ( s) centráls vetülete a c ( c, c, 0) pont. Ha a, és c pontokat vetítük a síkra, akkor a 9. ábra alapán a kapott hasonló háromsögekb l felírhatuk a c = s s aránt. Ebb l c -t kfeeve kapuk, hog a c másodk koordnátáa c = s. Hasonlóan megkaphatuk a s centráls vetület els koordnátáát. Tehát ( c s koordnátá, s, 0), ahol s. s s Ha gelembe vessük, hog 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 s = s, 0, ). Tehát a cent- c homogén koordnátát kaptuk. Aa (,, 0, ) = ( s s 0 0 0 ráls vetítés mátra M = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 s s, s 0 s, láthatuk, hog

} } Koordnáta-transformácók 9 O C(0,0, s) s } s- C K c O } c.. árhuamos vetítés 9. ábra. Centráls vetítés A koordnátasíkra történ v(v, v, v ) (v 0) vektorral párhuamos vetítés mátra a el ekhe hasonlóan meghatároható (0. ábra) M = 0 v v 0 v v 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O v K O v - v 0. ábra. árhuamos vetítés Ha a párhuamos vetületre alkalmaunk eg síkbel hasonlóság transformácót, akkor a íg kapott kép eg aonometrkus vetület les. A CAD alkalmaások általában a párhuamos vetítést nem alkalmaák. A térbel pont-transformácókkal vag koordnáta-rendser transformácókkal a vetítend alakatot olan heletbe hoák, ahonnét a mer leges vetítés megfelel vetületet eredméne. E lehet akár felülnéet vag eg ortogonáls aonometrkus kép. Sok softver a centráls vetítést eg térbel (proektív) transformácóval és eg mer leges vetítéssel helettesít. El sör olan alakká transformála a obektumot, hog annak a mer leges vetülete eg centráls képet adon... Feladat.... Íra fel a orgóra való tükröést mátrát!

0 Sámítógép geometra... Ada meg a (,, ) térbel pont képének koordnátát eg tengel ment 5 egséggel való eltolás, eg orgóból való -seresére nagítás, -tengel körül 60 - os forgatás és eg síkra való tükröés után! (A megoldás menetét, alapmátrokat s kööle.) Eg tets leges alakattal végee el uganet ACAD-dal s! Ábráola a eredet és a tovább transformált alakatokat s! Mndegket elöle más sínnel!.4. CAD rendserek koordnáta-rendsere A CAD rendserek több koordnáta-rendsert hasnálnak egserre. A modelltérben van eg általános un. vlág koordnáta-rendser. A modelltérben mnden létrehoott obektumnak van eg lokáls koordnáta-rendsere. A eges obektumok adata a lokáls koordnáta rendserében vannak tárolva. A modelltérre, vag annak eg résletére ha ránéünk eg síkbel (mer leges vag perspektív) vetületet látunk. E a síkbel vetület eg un. ablakban van, amel a vetítéshe tartoó koordnáta rendser eg síka (a. ábra). Több vetületet, elrendeést s megeleníthetünk a montoron, a ralapon, akkor eeket a rendser a megelenít eskö eg úabb már síkbel koordnáta-rendserébe hele el. A CAD rendserek képesek a úabb koordnáta-rendsereket dnamkusan llesten a eges obektumok lapaho s, a aktuáls feladatoknak megfelel en. A modelle, felhasnálónak termésetesen lehet sége van a sámára megfelel úabb koordnáta-rendsereket denálására s. (Eg obektum esetén megegehet a vlág, a lokáls és vetítés koordnáta rendser s.) Láthatuk, hog a fent koordnáta-transformácóknak mlen nag serepe van a sámítógépes ábráolásban. Fontos, hog a rendser egser en, gorsan ksámola a alakatok megfelel koordnátát. A transformácók mátros megadása erre tökéletesen megfelel.. ábra. CAD rendserek koordnáta rendsere A alakatok m sak ábráolásakor általában több vetületet, néetet s késítünk. A európa vetítés rendser esetén a alakat köré eg kockát képelünk és erre a kockára

Koordnáta-transformácók vetítük mer legesen a alakatot. A. ábrának mndg a f vetületnek a elölnéetet tekntük, mad a felülnéetet és oldalnéeteket. A kapott vetületeket eg síkba forgatva ábráoluk (. ábra). Köépen a elölnéetet, alatta a balnéetet, obbra a balnéetet és balra a obbnéetet. A f néetek köül néhánat elhaghatunk (kvéve a elölnéet), vag úakkal kegésíthetük, mnt például a hátulnéet, a alulnéet, vag valamel ferde néet.. ábra. Europa vetítés rendser (térbel). ábra. Europa vetítés rendser.5. Láthatóság algortmusok???