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三坐标测量_投影角、空间角、矢量IJK 三者的关系

发布时间:2021-05-06 类别 : 测量机 - 测量知识

NM5软件中投影角、空间角、矢量IJK 三者之间有什么关系?下边通过具体实例来进行分析:

NM5.X中的投影角

• 在NM5.X 软件中测量一个圆柱,得到如下结果。

• 图中的X/Z和Y/Z表示圆柱的倾斜角度,此处称之为投影角。

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                                                   【图1:圆柱的投影角】


NM5.X中的空间角

• 也可以用空间角表示,如下图所示。

002.jpg

                                                 【图2:圆柱的空间角】


NM5.X中的矢量I、J、K

003.jpg

                                               【图3:圆柱的矢量I,J,K】

投影角、空间角和矢量I、J、K

• 测量平面、圆锥、平行平面等特征,也有类似的结果。 

• 投影角(X/Z、Y/Z)、空间角(Az、Axy)、矢量方向(IJK),三者之间的关系是什么呢?下面分析一下。

• 分析三者的关系之前,先复习一下长方体的相关知识

• 如下图所示,在长方体ABCDEFGH中,AG是对角线。

004.jpg

                                           【图4:长方体ABCDEFGH】

对角线AG投影到三个平面

• 对角线AG投影到三个平面内:  

  - 投影到ABCD平面内,得到投影线AC(见图5-1);  

  - 投影到ADHE平面内,得到投影线AH(见图5-2);  

  - 投影到ABFE 平面内,得到投影线AF(见图5-3)。  

• 下面分析三条投影线

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                【图5-1:投影线AC】                                                  【图5-2:投影线AH】                                             【图5-3:投影线AF】

投影线AC

•如下图所示,在长方形ABCD中,假设AC与AB的夹角是α。

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                               【图6:长方形ABCD】

投影线AH

• 如下图所示,在长方形ADHE中,假设AH与AD的夹角是β。

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               【图7:长方形ADHE】

投影线AF

• 如下图所示,在长方形ABFE中,假设AF与AE的夹角是γ。

image.png

                                            【图8:长方形ABFE】


角度αβγ之间的关系

• 假设AE=1,则:

根据图8,得到EF=tan(γ)

根据图7,得到AD=1/tan(β)

根据图6,得到AB=AD/tan(α)=1/tan(β)/tan(α)

由于EF=AB,所以tan(γ)=1/tan(β)/tan(α)

即:tan(α)*tan(β)*tan(γ)=1

•总结:αβγ满足上述关系,所以只需要知道其中两个参数,另外一个参数就能确定。


构造坐标系

•如下图所示,  

-  延长直线AB,得到X轴;  

-  延长直线AD,得到Y轴;

-  延长直线AE,得到Z轴;  

-  点A即坐标原点,这样,完成了长方体和坐标的转换。

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                                    【图9: 坐标系XYZ】


投影角

• 把直线AG看做圆柱的轴线,投影到ZX平面(ABFE)、YZ平面(ADHE)内,得到投影线AF和AH。

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                                 【图10: 坐标系XYZ】


ZX工作平面的投影角

• 图12中的X/Z=3.2406,对应图11中的倾斜∠EAF,用γ表示。

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                    【图11:ZX平面】                                                                                    【图12:圆柱测量结果】

YZ工作平面的投影角

• 图14中的Y/Z=-0.7807,对应图13中的倾斜∠EAH,用β表示。

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                   【图13:YZ平面】                                                                            【图14:圆柱测量结果】

NM5.X软件中的空间角ψ和θ

• 图16中的Az对应图15中的 ∠EAG,用ψ表示; 

• 图16中的Axy对应图15中的∠BAC,用θ表示。

image.png

                                【图15:坐标系XYZ】                                                                                     【图16:圆柱测量结果】

空间角ψ和投影角βγ的关系

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空间角θ和投影角βγ的关系

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