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modellingcomponents:elements:angles:eulercardanangles

Euler/Cardan Angles

Euler angles define the sequence of three rotation angles, where the first and the last are around the same but rotated axis. A triple of rotation angles is called Cardan angles, if each rotation is around a different axis, where all three axes are orthogonal.

Configuration

Attribute Default Description Required
name name of element Yes
parentCoordinateSystem (or deprecated name basisCoordinateSystem) Yes
childCoordinateSystem (or deprecated name movingCoordinateSystem) Yes
orientation xyz This attribute defines the so called axis order or rotationOrder. It can be set to a token, which defines the order, in which the rotations are executed. To rotate a coordinate system from orientation 1 to orientation 2 with the Euler/Cardan convention, there are twelve possible sets of euler/cardan rotation orders. The token determines, which axis of the „parentCoordinateSystem“ is taken as primary (flexion) axis, and which the secondary (abduction) axis. No
threshold Genauigkeit in dessen Schranken Rotations-Matrizen orthonormiert werden. Eigentlich nur relevant bei der Verwendung der „Mantissa“-Implementierung. No
method auto auto: solution of the euler/cardan angles with the second rotation angle between 0 and pi (euler) or -pi/2 and pi/2 (cardanic).
first10frames: BodyBuilder nimmt die ersten 10 Frames und wählt dann die Lösung mit dem kleineren 2. Drehwinkel.
fix1 bzw. fix2: Es wird fix immer nur eine der beiden möglichen Lösungen rausgeschrieben.
framebased: frame für frame wird entschieden welche Lösungen verwendet wird, sodass der 2. Drehwinkel der kleinere bleibt.
trialbased: Beim Wechsel der Halbkugel wird die Lösung gewechselt damit die Winkel stetig bleiben. Vielleicht brauche ich dann noch ein weiteres Attribut: condition. Das erste durch condition definierte Intervall legt fest welche Lösung verwendet werden soll. Der Rest wird dann konsistent gehalten. Problem: Die Winkel können nicht mehr Schritt für Schritt, sondern erst mit postprocess() bestimmt werden … Wenn method=„trialbased“ und condition fehlt, dann könnte ich die BodyBuilder Methoden verwenden.
No
implementation default This attribut is used only for testing the implementation. It is not supported and will be eliminated in the future.
mantissa: Instead using default implementation Mantissa api is used to calculate the angles. Attribut, um die Implementierung auszuwählen: mantissa, standard, simple (das ist vergleichbar mit der Matlab Implementierung von Jan Simon). Je nach dem ob ich mantissa oder default eingestellt habe, könnte ich eine Rotations-Matrix als Trajektorie oder Quaternionen als Trajektorie erzeugen … Für die Quaternionen müsste ich vermutlich einen eigenen Datentyp erzeugen, oder aber einzelne double-Trajektorien was unschön wäre … (werde ich vermutlich wieder abschaffen) derzeit wird das attribut method ignoriert, wenn ich als implementation mantissa ausgewählt habe. Es wird dann immer von method=„auto“ ausgegangen .
No
unit deg rad: calculates the angles in radiant. No

Notes

The calculated cardan angles are given as a triple. Corresponding to the rotation-order the first value in the tripple is always the rotation angle about the axis the first rotation is around, the second value is the rotation angle about the second rotation is around and the last value is the rotation angle the third rotation es around.

The rotation from the „parentCoordinateSystem“ to the „childCoordinateSystem“ is expressed in angles about the axes of the moving „childCoordinateSystem“. If you want to calculate angles around the fix axes of the „parentCoordinateSystem“ you can simple revert parent and child coordinate system and the sign of the resulting angles.

Instead, Vicon-BodyBuilder calculates the angles around the fix axes of the parent coordinate system.

The equations show that each rotation can be defined by two different value-triples of the Cardan or Euler angles parameterisation. For example, if Cardan angles are used, the rotation defined by the angles a1, a2 and a3 is the same as the rotation defined by the angles PI + a1, PI - a2 and PI + a3. The choice of the solution depends on the attribute „method“. Have a look at the following example:

  <!-- The first axis (x) shows to the front, the second (y) directs to left, the third (z) up -->
  <CoordinateSystem name="A"
                    Position="vec(0,0,0)"
                    FirstAxis="vec(1,0,0)"
                    DefiningVector="vec(0,0,1)
                    orientation="xyz"/>
 
  <!-- The first axis (x) shows to the back, the second (y) directs to left, the third (z) down -->
  <CoordinateSystem name="B"
                    Position="vec(0,0,0)
                    FirstAxis="vec(-1,0,0)"
                    DefiningVector="vec(0,0,-1)"
                    orientation="xyz"/>
 
  <EulerCardanAngles name="AB"
                     parentCoordinateSystem="A"
                     childCoordinateSystem="B"
                     decompositionOrder="yxz"/>

In principle there exists two possibilities to rotate coordinate system A into B:

With no further attributes set in the EulerCardanAngles element, this results in the solutiuon [-180 0 -180]. But also the solution [180 0 0] is correct. You can get it by setting additional attributes.

Created trajectories and parameters

Name Type Description Timeserie
Angles 3d vector Yes
Average if average=„true“ No
MeanStd double No
modellingcomponents/elements/angles/eulercardanangles.txt · Zuletzt geändert: 2021/11/22 15:42 von oliver