Radzevich, S.P. Monograph - 2001
.pdf160 |
3.2. Сведения о матрицах, необходимые для решения задач формообразования поверхностей деталей |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
5 |
|
|
1 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
1 0 |
0 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
7 |
|
|
|
7 |
|
|
7 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
39 |
|
|
2 |
|
|
5 |
|
||||||||||
|
0 1 |
0 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
14 |
|
7 |
|
|
14 |
. |
|||||||||||||||
|
0 0 |
1 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
9 |
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
14 |
|
|
7 |
14 |
|||||||||||||||||||
|
0 0 |
0 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
3 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
7 |
|
|
|
|
7 |
|
7 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
, обратная заданной матрице A : |
||||||||||||||||||||
Полученная выше матрица (она расположена справа) и есть искомая матрица A |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
5 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
7 |
|
|
7 |
|
|
|
7 |
|
|
7 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
9 |
|
|
39 |
|
2 |
|
|
5 |
|
|
|
1 |
18 |
|
39 |
|
|
4 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
A |
|
7 |
|
|
|
14 |
|
7 |
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
2 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
9 |
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
14 |
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
7 |
14 |
|
|
7 |
14 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
7 |
|
|
7 |
|
|
|
7 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
должно быть равно Е : |
|||||||||||||||||||
В правильности полученного результата легко убедиться, сделав проверку: A A |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
3 11 5 |
|
|
|
|
|
4 |
4 |
|
|
|
|
10 2 |
|
1 |
|
|
0 0 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
1 1 5 |
2 |
|
|
18 |
|
4 5 |
|
0 |
|
|
1 0 0 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 1 3 |
2 |
|
14 |
2 |
9 |
|
|
|
|
2 |
|
1 |
0 |
|
|
0 1 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 1 3 |
4 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
0 |
|
|
0 0 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Следовательно, найденная матрица действительно является матрицей A 1 , обратной к исходной матрице A .
Отметим, что для обращения матриц высоких порядков разработаны эффективные программы для ЭВМ. Приведение матриц к удобному для выполнения вычислений диагональному виду связано с понятиями
собственного числа и собственного вектора матрицы.
Для квадратной матрицы A , при помощи которой производится линейное преобразование вектора X в
вектор Y : A X Y , можно подобрать |
такой вектор X , |
что произведение A X даст вектор, равный |
исходному, умноженному на скаляр : |
|
|
(3.3) |
A X λ X . |
|
В этом случае вектор X будет собственным вектором матрицы A , а – ее собственным числом. Записав уравнение (3) в форме
A λ E X 0 ,
представим его в развернутом виде:
|
a11 λ |
|
|
|
a 21 |
|
|
|
(3.4) |
|
a31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
a n1 |
|
|
|
a12 |
a13 |
a 22 λ |
a 23 |
a32 |
a33 λ |
|
|
a n2 |
a n3 |
|
a |
|
|
|
X |
|
|
||
|
|
1n |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
a 2n |
|
X2 |
|
|
||||
a3n |
|
X3 |
|
0 . |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
a |
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
nn |
λ |
|
n |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
3. Системы координат и линейные преобразования |
161 |
Полученная система однородных уравнений может иметь ненулевое решение, если определитель системы равен нулю:
|
a11 λ |
a12 |
a13 |
a1n |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
a 21 |
a 22 λ |
a 23 |
a 2n |
|
|
|
|
a31 |
a32 |
a33 λ |
|
a3n |
0 |
(3.5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a n1 |
a n2 |
a n3 |
a nn λ |
|
|
|
или в свернутой матричной форме |
|
A λ E |
|
0 . |
|
|
|
матрицы A . Раскрывая определитель |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Это уравнение будет характеристическим уравнением |
(5), |
||||||||||||||
получим уравнение n й степени относительно : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
λn B λn 1 |
B |
|
λ B |
|
0 . |
(3.6) |
||||||
|
1 |
|
|
|
|
n 1 |
n |
|
|
|
|
||||
Уравнение (6) имеет |
“n ” корней, следовательно, |
квадратная матрица n го порядка имеет |
“n ” |
||||||||||||
собственных чисел i i 1, |
2, , n . Каждому собственному числу соответствует собственный вектор: |
|
|||||||||||||
|
|
|
X X |
X |
2i |
X |
3i |
|
|
X |
ni |
T . |
|
||
|
|
|
1i |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Один из возможных путей нахождения собственных векторов заключается в следующем. Равенство нулю определителя системы линейных уравнений (4) означает, что одно из уравнений системы является линейной комбинацией остальных. Исключая это зависимое уравнение, получим систему из (n 1 ) уравнений.
Подставляя последовательно 1 , 2 , , в (6) и решая систему “n ” раз, можем с точностью до произвольного множителя найти векторы X1, X2 ,
Квадратная матрица, составленная из собственных векторов
1
X12
X X13
X1n
X21 |
X31 |
|
Xn1 |
|
|
1 |
X32 |
|
|
|
|
|
Xn2 |
|
|||
X23 |
1 |
|
Xn3 |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
X2n |
X3n |
|
1 |
|
|
|
|
||||
называется фундаментальной. Она обладает тем свойством, что умножение матрицы A на фундаментальную матрицу слева и на обратную фундаментальной справа приводит исходную матрицу к диагональному виду:
|
λ1 |
0 |
|
0 |
|
|
X A X |
|
0 |
λ |
|
0 |
|
|
|
1 |
|
|
. |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
λn |
||
Пример 3.5. Рассмотрим как находятся собственные числа и собственные векторы матрицы
|
72 |
18 |
|
A |
|
6 |
. |
18 |
|
||
162 |
3. Системы координат и линейные преобразования |
||||
Характеристическое уравнение матрицы A |
|
|
|
||
|
|
72 λ |
18 |
|
0 . |
|
|
|
|||
|
|
18 |
6 λ |
|
|
Раскрыв определитель, после преобразований получим квадратное уравнение λ2 78λ 108 0 . Корни этого уравнения являются собственными числами матрицы A : λ1 76,59 и λ2 1,41 .
Собственные векторы матрицы A определяем из уравнений
72 λi X1i 18X2i 0;18X1i 6 λi X2i 0.
|
Так как эти уравнения линейно зависимы, для определения собственных векторов можно использовать любое из них, Полагая |
|||||||
X11 |
1 , из первого уравнения при |
λ1 76,59 |
находим |
X21 0,255 . Аналогично, принимая |
X22 1 , |
λ2 1,41 , получаем |
||
X12 |
0,255 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Матрица собственных векторов имеет вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0,255 |
|
|
|
|
|
|
X |
|
1 |
. |
|
|
|
|
|
0,255 |
|
|
|
||
|
Легко убедиться, что произведение X A X 1 |
дает диагональную матрицу. |
|
|
||||
Приведенные сведения из алгебры матриц являются полезными при решении задач формообразования поверхностей деталей. Более полное изложение теории матриц и ее применения можно найти в многочисленных изданиях (Hohn, F.E., 1973; Метьюз Д., Уокер Р., 1972; Беклемишев Д.В., 1974; Strang, G.,
1986: Potter, M.C., 1978 и др.).
3.3. Системы координат станков с ЧПУ
Станок с числовым программным управлением характеризуется количеством и характером управляемых от системы ЧПУ движений его рабочих органов. Это линейные и поворотные движения вдоль и вокруг осей координат, в совокупность которых не входят вращения инструмента или заготовки, необходимые для осуществления собственно процесса резания. Например, токарный станок с ЧПУ имеет только два поступательных движения вдоль осей, параллельной и перпендикулярной оси шпинделя станка, т.е. вдоль осей Xст и Zст , тогда как вертикально-фрезерный станок имеет три управляемых от системы ЧПУ движения.
Вращение шпинделя (шпинделя заготовки на токарном станке или шпинделя инструмента на вертикально-фрезерном станке) обычно от системы ЧПУ не управляется (Melkanoff, M.M., Chang, C.-H. 1989).
Для определения взаимного положения и относительных движений инструмента и заготовки используется правая ортогональная система координат. Оси координат и управляемые от системы ЧПУ движения регламентированы стандартом ISO-R 8411.
Особенностью стандарта ISO-R 841 является то, что ось координат Zст всегда приимают параллельной
оси главного шпинделя станка (рис. 3.4) независимо от того как этот шпиндель расположен – вертикально или горизонтально. При контурной обработке плоскостей эта особенность позволяет использовать в программном обеспечении обозначение координат через Xст , Yст независимо от расположения оси шпинделя станка. В
качестве положительного направления оси Zст принимают направление от заготовки к инструменту. Ось
1EIA Standard RS-267-B: Axis and Motion Nomenclature for Numerically Controlled Machines (ANSI/EIA RS-267-B-83). Washington, D.C.: Electronic Industries Association, June 1983.
ISO Standard 841-1974: Axis and Motion Nomenclature for Numerically Controlled Machines. Geneva, Switzerland: International Organization for Standardization, 1974.
Yст
Xст
3.3. Системы координат станков с ЧПУ
Zст |
Zст |
С |
Yст |
В |
Xст |
А |
|
А |
|
|
|
Xст |
С |
Yст |
|
В |
|
|
Zст |
|
|
|
|
|
Xст |
|
Z
X
Y
Zст |
Yст |
163
Xст всегда горизонтальна. Если ось Zст верти-
кальна, то положительное направление оси Xст
будет направлено вправо, если смотреть от лицевой стороны станка в сторону тыльной его стороны. Если ось Zст горизонтальная,
положительное направление оси Xст будет
направлено вправо, если смотреть в направлении от шпинделя к заготовке. Направление оси Yст
определяется по направлениям двух других осей. Положительное направление оси Yст определяется
по правилу правого винта, расположенного вдоль оси Zст : поворот винта в
направлении от оси Xст к оси Yст должен соот-
ветствовать продвижению его в направлении Zст ,
поскольку используется правая система координат.
Положение начала координат допускается принимать произвольно. Поступательное движение инструмента вдоль осей координат обозначают так же, как и соответствующие оси. Перемещение подвижных органов станка с ЧПУ, приводящее к увеличению расстояния между заготовкой и инструментом, дополнительные движения, параллельные осям Xст , Yст , Zст , обозначают u , v и w (вторичные) или p , q
и r (третьей очереди). Вращательные движения вокруг осей Xст , Yст и Zст обозначают буквами A , B и
C , а дополнительные вращательные движения – буквами D и E . Положительные направления вращательных движений A , B и C соответствуют направлению вращения правого винта при его движении соответственно вдоль осей Xст , Yст и Zст . Перемещения заготовки и инструмента в системе
обозначают по-разному: движения заготовки помечают штрихом сверху ( Xст , Yст , Zст , A , B , C и т.д.),
а положительные направления перемещений заготовки соответствуют отрицательным направлениям перемещений инструмента. Если станок с ЧПУ имеет несколько шпинделей, один из них принимают в качестве главного. Для станков с ЧПУ, в конструкции которых предусмотрены повороты оси шпинделя, он в основном своем положении, соответствующем оси Zст , перпендикулярен плоскости установки заготовки. В
случае дублирования координатных перемещений в качестве первичных движений Xст , Yст и Zст
принимают движения узлов, расположенных ближе к шпинделю. В соответствие с этим вращение главного шпинделя всегда обозначают буквой C . Если в компоновке станка предусмотрены одновременно шпиндели детали и инструмента, первый считают главным и его вращение обозначают буквой C , а вращение второго – буквой A ( вращение вокруг оси Xст ), буквой B (вращение вокруг оси Yст ) или буквой D (вращение
вокруг оси Zст ).
164 |
3. Системы координат и линейные преобразования |
3.4. Преобразования декартовых систем координат
Системой координат считаем систему правил, описывающих геометрический образ: точку, линию или поверхность в пространстве соответствующим набором чисел X , Y , Z , которые являются координатами или компонентами геометрического образа. Число координат, требуемых для задания точки, определяется размерностью пространства, в котором она описывается. В теории формообразования поверхностей деталей геометрические образы рассматриваются в двумерном ( E2 ) и трехмерном E3 евклидовом пространстве.
3.4.1.Системы координат с параллельными осями. Рассмотрим исходную систему координат X YZ ,
11 1
вкоторой разместим новую систему координат X2Y2Z2 . Последовательные переносы системы координат
X YZ |
вдоль собственных осей до положения |
X Y Z |
2 |
можно представить так (рис. 3.5). |
||
1 1 |
1 |
|
2 |
2 |
|
|
|
Z1 |
|
|
Z1 |
Z2 |
|
|
Z2 |
|
|
|
d y |
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
Y |
X |
|
Y |
Y |
|
|
1 |
|
1 |
X2 |
|
|
|
Y2 |
1 |
|
|
с |
X2 |
X1 |
|
|
X2 |
|
|
|
|
1. |
|
|
2. |
|
Z2 
Z1 dz X2
Y2
|
Y |
X1 |
1 |
|
|
|
3. |
Рис. 3.5. Последовательный перенос системы координат вдоль собственных осей.
В общем случае начало системы координат |
X Y Z |
2 |
в исходной системе |
X YZ |
определим вектором |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
d d |
x |
d |
y |
d |
T |
. Ее оси направим параллельно соответствующим осям системы координат X YZ . Пусть |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 1 |
1 |
||||||
в исходной системе координат произвольная точка |
|
M задана радиус-вектором r |
M . Тогда ее координаты в |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
новой системе координат определятся так (рис. 3.6): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
(3.7) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r M |
r |
M d . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если использовать развернутую матричную форму записи, то уравнение (7) можно переписать в виде |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Z2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
2 |
|
X |
|
d |
x |
|
0 |
|
0 |
|
X |
|
d |
x |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
1 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
(M ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
0 |
|
d |
|
|
0 |
|
|
1 |
|
d |
у |
. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
r2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
|
|
|
Z |
|
|
0 |
|
|
0 |
|
d |
|
|
|
Z |
|
d |
|
|
|
||||||
|
|
|
(M ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
1 |
|
|
z |
|
|||||
Z1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
X2 |
|
Таким образом переход от исходной системы координат к |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Y2 |
|
|
новой |
|
осуществляется |
|
при |
|
помощи |
|
|
столбцовой |
|
матрицы |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d x |
d y |
|
d z |
T . Обратный переход от новой системы коорди- |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нат |
X Y Z |
|
|
|
|
к исходной |
X YZ |
описывается уравнением |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
X1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X1 |
|
X2 |
|
dx |
|
0 |
|
0 |
|
X2 |
|
dx |
|
||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
Рис. 3.6. Параллельный перенос |
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
У |
2 |
|
|
0 |
|
d |
|
|
0 |
|
У |
2 |
|
d |
|
. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
начала координат. |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
|
|
Z |
2 |
|
|
0 |
|
|
0 |
|
d |
z |
|
|
Z |
2 |
|
d |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
3.4. Преобразования декартовых систем координат |
|
|
|
|
|
|
|
165 |
||||||||||||||
3.4.2. |
Линейные преобразования. В |
декартовых координатах вектор |
X |
2 |
Y Z |
2 |
T , получаемый из |
|||||||||||||||||||||
|
|
X Y Z T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||||
исходного |
вектора |
в |
результате |
линейного преобразования |
пространства, в общем виде |
|||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
записывается так: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X2 |
|
A11 |
A12 |
A13 |
|
X1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
|
A |
|
A A |
|
|
Y |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
21 |
22 |
23 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
2 |
|
A |
|
A A |
|
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
32 |
33 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Матрица линейного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
преобразования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Компоненты Aij |
матрицы A |
линейного преобразования определяются через направляющие косинусы |
||||||||||||||||||||||||||
углов между осями координат исходной X1Y1Z1 и новой X2Y2 Z2 |
системами координат: |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
A |
cos X , X |
2 |
; |
|
|
A |
cos Y , X |
2 |
; |
|
A |
cos Z , X |
2 |
; |
|
|
||||||||||
|
|
11 |
|
|
|
1 |
|
; |
|
|
12 |
|
1 |
|
|
|
13 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
A |
|
cos X ,Y |
|
|
A |
cos Y ,Y ; |
A |
cos Z ,Y |
|
; |
|
|
||||||||||||||
|
|
21 |
|
|
1 |
|
2 |
; |
|
|
22 |
|
1 |
2 |
; |
|
23 |
|
1 |
|
2 |
. |
|
|
||||
|
|
A |
|
cos X , Z |
2 |
|
|
A |
cos Y , Z |
2 |
|
A |
cos Z , Z |
2 |
|
|
||||||||||||
|
|
31 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
32 |
|
1 |
|
|
|
33 |
|
1 |
|
|
|
|
|||||
При этом положительное направление отсчета углов между осями координат противоположно направлению хода часовой стрелки.
В приведенных соотношениях на косинусы углов можно также смотреть как на проекции ортов i 2 , j 2 , k 2 новой системы координат на оси X1 , Y1 , Z1 исходной системы.
Обратное преобразование, которое необходимо для перехода от новой системы координат X2Y2 Z2 к исходной системе X1Y1Z1 , описывается матрицей, обратной матрице A , т.е. матрицей A 1 . Поскольку
матрица A ортогональна, то A 1 A T , а матрица A 1 |
обратного преобразования координат может быть |
|||||
получена путем транспонирования матрицы A прямого преобразования координат: |
||||||
|
|
|
A |
A |
A |
|
1 |
A |
T |
11 |
21 |
31 |
|
A |
|
A12 |
A22 |
A32 . |
||
|
|
|
A |
A |
A |
|
|
|
|
13 |
23 |
33 |
|
Нахождение транспонированной матрицы менее трудоемко, чем определение обратной (если обратная равна транспонированной). Это следует отнести к преимуществам рассматриваемого способа преобразования координат.
Часто встречаются случаи, когда исходная и новая системы координат развернуты одна относительно другой вокруг одной общей оси координат. Более того, сложное относительное расположение систем координат X1Y1Z1 и X2Y2 Z2 , как правило, удобнее разложить на несколько простых поворотов вокруг осей
координат с тем, чтобы матрицу результирующего преобразования координат получить как произведение записанных в соответствующем порядке матриц частных преобразований координат. Для подобных случаев взаимного расположения систем координат матрицы преобразования координат существенно упрощаются и могут быть записаны так:
при повороте вокруг оси X1 на угол (рис. 3.7.1):
|
1 |
0 |
0 |
|
|
A |
0 |
cos χ |
sin |
; |
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
sin χ |
cos χ |
|
|
|
0 |
|
|
||
166 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Системы координат и линейные преобразования |
|
|
|
|
|||||||||||||||
при повороте вокруг оси Y1 |
на угол |
(рис. 3.7.2): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
cos ξ |
0 |
sin ξ |
|
|
|
Z2 |
|
Z1 |
|
|
|
|
|
|
Z1 |
|
|
|
|
Z1 |
Z2 |
|||||||
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y2 |
|
Z2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y2 |
|||||||||
AY |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
|
|
|
|
|
|
sin ξ |
cos ξ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
при повороте вокруг оси |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
|
|
|
|
|
Y |
|
|
|
Y |
|||||||||
Z1 на угол (рис. 3.7.3): |
|
|
|
|
X1 |
|
X2 |
|
|
|
1 |
|
X1 |
|
|
|
1 |
X1 |
|
1 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X2 |
|
|
X2 |
|||||||||||||||
|
cos ζ |
sin ζ |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
3. |
|||
A sin ζ |
cos ζ |
|
0 . |
|
|
|
Рис. 3.7. Поворот системы координат вокруг осей координат. |
||||||||||||||||||||||
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Обратные преобразования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A 1 A T |
, A 1 A T |
|
A 1 A T |
|||||||||||||||
производятся при помощи |
транспонированных |
матриц |
и |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
X |
|
Y |
|
Y |
|
|
соответственно. |
Ai Ai1 |
|
|
|
|
Ai3 (строки матрицы), |
комплектующие матрицу A линейного |
||||||||||||||||||||||
Векторы |
|
Ai2 |
|||||||||||||||||||||||||||
преобразования, представляют собой линейно независимую систему векторов. Поэтому из девяти элементов |
|||||||||||||||||||||||||||||
матрицы |
A независимыми являются только три ее элемента, |
которые не должны составлять какой-либо |
|||||||||||||||||||||||||||
столбец или строку этой матрицы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Пусть матрица |
A1 2 |
перехода от первой системы координат X1Y1Z1 ко второй системе координат |
|||||||||||||||||||||||||||
X2Y2 Z2 |
представлена в форме: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
a |
11 |
a |
12 |
a |
13 |
|
|
cos X |
,X |
|
cos X |
,Y |
|
cos X |
,Z |
|
|
|
||||
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 1 |
|
|
|
2 1 |
|
2 1 |
|
|
|
|||||
(3.8) |
|
|
|
|
a |
12 |
a |
22 |
a |
23 |
|
|
|
cos Y ,X |
cos Y ,Y |
|
cos Y ,Z |
. |
|
|
|||||||||
|
|
|
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 1 |
|
|
|
2 1 |
|
|
2 1 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
a |
|
a |
|
|
|
|
cos Z |
,X |
|
cos Z |
,Y |
|
cos Z |
,Z |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
32 |
33 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 1 |
|
|
|
2 1 |
|
2 1 |
|
|
|
|||||||
Обозначим орты i1 , j1 , k 1 |
исходной системы координат X1Y1Z1 |
после перевода ее в новую систему |
|||||||||
координат |
X2Y2 Z2 через a 2 a x |
, a y |
, a z |
, b 2 bx |
, by |
, bz |
, c2 cx , c y |
|
, cz |
. Эта запись указывает на то, |
|
|
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
||
что орты |
i1 , j1 , k 1 разложены по осям новой системы координат |
X2Y2 Z2 . На основании формулы (8) |
|||||||||
матричное представление этих векторов может быть записано в форме: |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
a |
x |
|
a |
11 |
|
|
|
|
|
b |
x |
|
a |
12 |
|
|
|
|
a |
|
|
a |
|
a |
|
|
|
|
b |
b |
|
a |
|
|
||||
a |
2 |
2 |
2 |
|
|
|
, |
b |
2 |
2 |
|
|
|
, |
|||||||
|
|
|
|
y2 |
|
|
21 |
|
|
2 |
|
y2 |
|
|
22 |
|
|||||
|
|
|
|
|
a |
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z2 |
|
31 |
|
|
|
|
|
z2 |
|
32 |
|
||||
|
|
|
|
|
c |
x |
|
a |
13 |
|
|
|
c |
|
|
c |
|
a |
. |
||
c |
2 |
2 |
2 |
|
23 |
|||||
|
|
|
|
y2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
c |
z2 |
|
a |
33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Линейные преобразования, задаваемые матрицей A aij , ортогональны. Условия ортогональности записываются так:
aiaTj |
a |
2 |
a |
2 |
a |
2 |
1; |
aiaTj |
ai |
a j |
ai |
2 |
a j |
2 |
ai |
a j |
3 |
0 |
, |
i j . |
|
|
|
i |
|
i |
2 |
|
i |
|
|
1 |
1 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|||
|
|
1 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как орты a 2 , b 2 , c2 – единичные и взаимно перпендикулярные, то
3.4. Преобразования декартовых систем координат |
167 |
|||||||
a |
2 |
a |
2 |
а2 |
a 2 |
a 2 |
1; |
|
|
|
11 |
21 |
31 |
|
|
||
b 2 b 2 a122 a222 |
a322 |
1; |
|
|||||
c2 c2 |
a132 |
a232 |
a332 |
1; |
(3.9) |
|||
a 2 b 2 a11a12 a21a22 a31a32 0; a 2 c2 a11a13 a21a23 a31a33 0; b 2 c2 a12a13 a 22a23 a32a33 0.
Шесть уравнений (9) связывают девять элементов матрицы (8). Следовательно, независимыми являются только три элемента матрицы A1 2 .
Для контроля правильности выполнения действий в случае необходимости выполнения многократных преобразований координат целесообразно использовать соотношения, связывающие элементы
матрицы A1 2 . Помимо |
зависимостей |
(9), можно |
получить |
еще |
шесть зависимостей для |
указанных |
||||||||||||||
элементов матрицы A1 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначим через |
a1 |
a x , a y , az |
|
, |
b1 bx , by |
, bz |
, |
c1 cx |
, cy |
, cz |
|
орты новой системы |
координат |
|||||||
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|||
X2Y2 Z2 , разложенные по осям исходной системы координат X1Y1Z1 . На основании (8) запишем |
|
|||||||||||||||||||
|
|
a |
|
|
a11 |
|
b |
|
|
a21 |
|
|
|
a31 |
|
|
||||
|
|
1 |
a |
12 |
; |
|
a |
|
; |
c a |
32 |
. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
22 |
|
1 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a13 |
|
|
|
|
a |
23 |
|
|
a33 |
|
|
||||
Так как векторы a1 , |
b1 , c1 – единичные и взаимно перпендикулярные, то |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
a1 a1 a112 a122 a132 1; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
b1 b1 a212 a222 |
|
a232 |
1; |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
c1 c1 |
a312 a322 |
a332 |
1; |
|
|
|
|
|
(3.10) |
|||||||
a1 b1 a11a 21 a12 a22 a13a23 0;
a1 c1 a11a32 a12 a32 a13a33 0;
b1 c1 a21a31 a22a32 a23a33 0.
Три независимых элемента матрицы преобразования координат A1 2 должны быть выбраны таким
образом, чтобы ни одно из уравнений (9) или (10) не вырождалось в тождество.
На основании (9) и (10) можно указать следующее правило проверки правильности вычисления элементов матрицы A1 2 :
- определитель матрицы преобразования A1 2 равен |
|
A1 2 |
|
1 (“+”– если левая система координат |
|
|
преобразована в левую или правая система координат преобразована в правую, и “–” – если левая система координат преобразована в правую и наоборот, если правая система координат преобразована
вправую);
-сумма квадратов элементов, содержащихся в одной и той же строке (или в одном и том же столбце), равна единице;
-сумма произведений соответствующих элементов двух строк (или двух столбцов) равна нулю;
-каждый элемент определителя матрицы преобразования равен своей адъюнкте (адъюнкта – это минор
определителя, взятый с учетом знака), умноженной на A1 2 1 .
168 |
3. Системы координат и линейные преобразования |
Если исходная и новая системы координат не только имеют разные начала координат, но и их оси развернуты одна относительно другой, то результирующее преобразование координат описывается выражением:
X2 |
|
A11 |
|
Y |
|
A |
|
2 |
|
21 |
|
Z |
2 |
|
A |
|
|
31 |
|
A12 |
A13 |
|
X1 |
|
d x |
|
|
A |
A |
|
Y |
|
d |
|
, |
22 |
23 |
|
1 |
|
|
y |
|
A |
A |
|
Z |
|
d |
|
|
32 |
33 |
|
1 |
|
|
z |
|
где первая матрица в произведении описывает линейное преобразование, а последняя столбцовая матрица задает линейное смещение начала новой системы координат X2Y2 Z2 в исходной системе координат X1Y1Z1 .
3.4.3. Однородные координаты точек. Для решения задач формообразования сложных поверхностей деталей на многокоординатных станках с ЧПУ преобразования координат, удобно описывать при помощи матриц и векторов четвертого порядка. Основная особенность и главное преимущество этого подхода заключается в том, что любые преобразования координат могут быть описаны при помощи одной математической операции умножения матриц, тогда как использование матриц и векторов третьего порядка требует применения двух операций: преобразование поворота системы координат моделируется умножением матриц, а преобразовани смещения – сложением векторов. Для этого введем в рассмотрение однородные координаты, являющиеся обобщением декартовых координат.
В зависимости от геометрической (физической) природы векторы четвертого порядка точек в трехмерном пространства E3 делят на собственные и несобственные. К первым относят радиус-векторы
точек, ко вторым – векторы, получаемые дифференцированием или бесконечно малым преобразованием радиус-векторов. Координаты векторов четвертого порядка называют однородными координатами. Собственные векторы имеют четвертую однородную координату равную единице, а несобственные – четвертую координату, равную нулю.
Радиус-вектор некоторой точки |
M с декартовыми координатами X M , |
Y M , |
Z M записывается в |
|||||||||||
виде матрицы-столбца четвертого порядка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
X |
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
Y |
M |
M |
|
M |
|
M |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
(3.11) |
r |
|
|
|
M X |
|
Y |
|
Z |
|
1 . |
|
|
|
|
Z |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вектор r M может быть представлен в виде
r M iX M jY M kZ M e .
где i , j , k – орты системы координат. Аналитически они записываются так:
1 |
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
i 0 ; |
j |
1 ; |
k 0 . |
|
0 |
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
0 |
|
Радиус-вектор начала координат равен |
|
|
|
|
(3.12) |
e 0 0 |
|
0 |
1 T . |
3.4. Преобразования декартовых систем координат |
169 |
Единственная операция, которая преобразует один радиус-вектор в другой радиус-вектор – это умножение первого радиус-вектора на оператор преобразования координат.
По определению радиус-вектора его начало всегда совпадает с началом системы координат. Несобственный вектор a имеет однородные координаты a x , a y , a z и 0, т.е.
a a x a y a z 0 |
(3.13) |
и не представляет никакую точку.
Несобственными векторами вида (13) являются скорость и ускорение точек, нормаль к поверхности, погрешности положения точек и др.
Несобственные векторы можно складывать один с другим и с собственными векторами. В результате получаются соответственно несобственный и собственный вектор, что легко установить, формально выполняя операции с векторами вида (11) и (13). Кроме того, несобственный вектор можно умножить на скаляр, получая в результате этой операции снова несобственный вектор. Координатная запись этих операций может быть представлена так
|
|
|
|
a x |
ax2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
a |
1 |
a |
2 |
a y1 a y2 |
; |
|||
|
|
az |
az2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где p – скаляр.
rx ax |
|
pax |
|
||
|
|
|
|
|
|
r a ry a y |
; |
p a pa y |
, |
||
rz az |
|
|
paz |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
0 |
|
|
Эти операции имеют ясную геометрическую трактовку. Например, складывая собственный и несобственный векторы, по определению, получаем вектор, приложенный там же, где приложено первое слагаемое, т.е. получаем радиус-вектор.
Для двух несобственных векторов и пары, состоящей из собственного и несобственного векторов, определено скалярное a b и векторное a b произведения, например,
|
|
|
i |
j |
k |
|
r a rxax rya y rzaz |
и |
r a |
rx |
ry |
rz |
. |
|
|
|
ax |
a y |
az |
|
Для трех векторов, из которых хотя бы один несобственный, определено смешанное произведение, например:
a1x |
a1y |
a1z |
a1 a 2 a3 a2 x |
a2 y |
a2 z . |
a3x a3 y a3z
3.4.4.Применение однородных координат. Рассмотрим две системы координат: исходную X1Y1Z1 и новую X2Y2 Z2 . Одна и та же точка M пространства имеет в этих системах разные координаты, за исключением тривиального случая, когда системы координат X1Y1Z1 и X2Y2 Z2 полностью совпадают одна с
другой. Обозначим через r1M и r 2M радиус-векторы вида (13) точки M в каждой из систем координат соответственно. Радиус-векторы r1M и r 2M связаны между собой соотношением
r 2M Rs 1 2 r1M ,
