Calculs d'angles grâce à une matrice de rotation 3*3

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Neivalf
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Calculs d'angles grâce à une matrice de rotation 3*3

par Neivalf » 28 Juin 2023, 15:13

Bonjour,

Je suis nouveau sur ce forum et je tiens tout d'abord à m'excuser si je poste mon message au mauvais endroit ou si une réponse similaire à déjà été donnée.

Je travail actuellement sur un projet dans mon entreprise qui me demandes des connaissances en mathématique que je n'arrive pas à trouver. En effet ma demande est pourtant simple (il me semble :gene: ).

- J'ai une matrice de rotation 3*3 .
- Je cherche à trouver les angles de rotation associés sur chaque axes. (Rx ; Ry et Rz).

Comment puis-je trouver ces angles de rotation grâce à ma matrice ? Quelles formules dois-je utiliser ?

Je vous remercie par avance pour vos réponses.



phyelec
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Re: Calculs d'angles grâce à une matrice de rotation 3*3

par phyelec » 28 Juin 2023, 15:59

Bonjour,

Déjà tous vos coefficients doivent être inférieurs ou égaux à 1. Si vous êtes dans un repère orthogonal:

rotation d'angle par rapport à l'axe x


rotation d'angle par rapport à l'axe y


rotation d'angle par rapport à l'axe z



bien sûr on :

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Ben314
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Re: Calculs d'angles grâce à une matrice de rotation 3*3

par Ben314 » 28 Juin 2023, 16:42

Salut,
Neivalf a écrit:- J'ai une matrice de rotation 3*3 .
- Je cherche à trouver les angles de rotation associés sur chaque axes. (Rx ; Ry et Rz).
Je comprend pas grand chose à ce que tu demande.
Vu que tu parle de matrice 3x3, je suppute qu'il s'agit de rotation dans l'espace de dimension 3.
Sauf qu'il me semble bien clair que, pour définir une rotation dans notre bien connu espace de dimension 3, ce qu'il faut se donner, c'est uniquement un axe (autour duquel on tourne) et UN angle disant de combien on tourne, non ?

Donc je comprend pas ce que tu bricole avec tes "angles de rotations suivant les 3 axes..." :
- Tu as 3 rotations ?
- Tu en a une seule et tu voudrait la décomposer en une composée de trois rotations suivant les 3 axes ?
- Autre chose ?

P.S. Ce qui me semble le plus plausible serait sans doute le point 2) : tu veut décomposer ta rotation en rotations plus simples. Sauf que dans ce cas, il faut impérativement préciser dans quel ordre tu veut composer tes rotations (c'est pas commutatif du tout la composition de rotations) et je pense que même en fixant l'ordre de composition, il risque fort d'y avoir moultes décompositions possibles . . .
Qui n'entend qu'un son n'entend qu'une sonnerie. Signé : Sonfucius

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Ben314
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Re: Calculs d'angles grâce à une matrice de rotation 3*3

par Ben314 » 28 Juin 2023, 17:31

En fait, en réfléchissant un peu (des fois ça sert...), il me semble qu'une fois l'ordre fixé, il n'y a pas 36000 façons de décomposer une rotation (vectorielle) en composée de rotations suivant les axes :
Si on part par exemple sur du avec des rotations suivant les axes, ça signifie que doit être une rotation suivant l'axe des et comme une composée de rotations (vectorielles) est toujours une rotation, il suffit de vérifier que l'axe de cette composée est bien l'axe des , c'est à dire que le vecteur est invariant.
Et si on pose (qui est la 1er colonne de la matrice de ), ce qu'on veut, c'est que . Or, en faisant varier l'angle, les décrivent tout les vecteurs (de norme 1) du plan vectoriel donc il faut chercher l'angle de de façon à ce que c'est à dire ce qui permet de déterminer modulo (donc deux solutions modulo ) sauf dans le cas particulier où où on peut prendre n'importe quoi comme angle.
Et une fois l'angle de choisi (parmi les deux solutions sauf exception), il me semble qu'il n'y aura plus le choix pour les autres angles.

BILAN : Il y a toujours exactement deux décomposition possibles, sauf lorsque où il y a une infinité de solutions.

EDIT : Pour pas mourir idiot (et en attendant que Neivalf décrive clairement son problème), je suis allé chercher sur le net cette histoire de décomposition en rotations d'axes les axes du repère : il y a effectivement un truc classique utilisé semble-t-il en mécanique : les "angles d'Euler", mais ça colle moyen vu que c'est une décomposition style avec deux fois l'axe des ...
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Neivalf
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Re: Calculs d'angles grâce à une matrice de rotation 3*3

par Neivalf » 29 Juin 2023, 07:48

Bonjour,

Je vous remercie pour vos réponses !

Je travail effectivement dans un repère orthogonal. Pour décrire plus précisément ma situation, je travail sur un système de correction de trajectoires sur un centre d'usinage. Au préalable j'ai mesuré les coordonnées de 3 points d'une pièce et celles-ci ont été comparées aux coordonnées théoriques par un logiciel. Celui-ci me calcul une matrice de transformation 4*4 de ce type :
Image
Les translation sur chaque axes sont simple à trouver. Cependant il me manque les Rotation sur chaque axes. J'ai donc effectivement 3 rotations à calculer de cette matrice pour chaque axe.
Sur le net j'ai trouver des formules pour le calcul de la rotation en X et en Z (elles fonctionne dans mon cas) mais je ne trouve pas celle pour la rotation en Y.

(En espérant que l'image soit visible au dessus pour mieux comprendre)
- Calcul de Rx : Atan2(R33;R32)
- Calcul de Rz : Atan2(R11;R21)

Qu'en pensez-vous ? Connaissez-vous la formule pour le calcul du Ry ?

GaBuZoMeu
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Re: Calculs d'angles grâce à une matrice de rotation 3*3

par GaBuZoMeu » 29 Juin 2023, 08:21

Bonjour,
Passe par un hébergeur d'images pour insérer ton image dans le forum. Il y a un fil qui explique comment faire.
Ta matrice 4x4 est-elle du type est la matrice de rotation de taile 3x3 et le vecteur colonne de translation ?

Neivalf
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Re: Calculs d'angles grâce à une matrice de rotation 3*3

par Neivalf » 29 Juin 2023, 08:24

Bonjour,

Oui elle se présente exactement sous cette forme.

Neivalf
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Re: Calculs d'angles grâce à une matrice de rotation 3*3

par Neivalf » 29 Juin 2023, 08:56

J'ai trouvé la formule qu'il me manquait pour le Ry.
Ry : Atan2[racine(R11² + R21²) ; -R31]

Je vous remercie pour l'aide que vous m'avez apporté. N'hésitez pas à préciser des choses concernant le sujet. En espérant que cela puisse éclairer certaine personnes.
Modifié en dernier par Neivalf le 29 Juin 2023, 09:00, modifié 1 fois.

GaBuZoMeu
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Re: Calculs d'angles grâce à une matrice de rotation 3*3

par GaBuZoMeu » 29 Juin 2023, 08:57

Ben314 t'a déjà signalé qu'il y a plusieurs façons de donner une rotation de l'espace par des angles (angles d'Euler de diverses sortes, angles de Tait-Bryan... ). Les formules que tu donnes font plutôt penser à des angles de Tait-Bryan.
Pour en avoir le coeur net, donne la référence de la page où tu as trouvé ces formules.

PS, Vu la dernière formule que tu as ajoutée, plus de doute, il s'agit biend'angles de Tait-Bryan, et la matrice de rotation est décomposée en (où par exemple est la rotation d'axe l'axe des et d'angle ), en prenant .
Pour , tu aurais pu prendre la formule plus simple .

 

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