Definition des lokalen Koordinatensystems von Rigid Bodys in QTM (Kapitel 2)


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Überblick

Wenn Sie einen Rigid Body mit QTM tracken, wird seine Orientierung automatisch basierend auf dem globalen Koordinatensystem Ihrer Einrichtung bestimmt. Dieses legen Sie durch die Kalibration Ihres Kamerasystems fest. Für aussagekräftigere Daten kann es sich lohnen die Definition des lokalen Koordinatensystems Ihres Rigid Body anzupassen. Nachfolgend lernen Sie verschiedene Methoden zur Definition des lokalen Koordinatensystems kennen und erfahren, wie Sie die Daten Ihres Rigid Body exportieren können.

Was bedeutet „Lokales Koordinatensystem“

Per Default wird das lokale Koordinatensystem Ihres Rigid Body auf Basis des globalen Koordinatensystems definiert. Die lokalen Achsen werden parallel zu den Laborachsen und der Ursprung im geometrischen Zentrum zwischen den Markern, die das Rigid Body bilden, definiert. Es kann sich jedoch lohnen den Ursprung zu verschieben und die Achsen anders zu rotieren, damit die lokalen Koordinaten leichter zu verstehen sind.

Am Beispiel eines Flugzeugs wären folgende Achsen sinnvoll:

  • Z = yaw
  • Y = pitch
  • X = roll

Die Spitze des Flugzeugs könnte in Richtung der positiven X-Achse und die Y-Achse auf der Ebene der Flügel liegen.

Im folgenden Abschnitt lernen Sie alle drei Möglichkeiten zur Definition des lokalen Koordinatensystems in QTM kennen. Behalten Sie im Hinterkopf, dass Sie mehrere Rigid Bodys auf einmal tracken können und für jedes ein eigenes lokales Koordinatensystem setzen können.


Option 1: Das globale Koordinatensystem als Grundlage (Default)

Das globale Koordinatensystem wurde durch die Kalibration des Kamerasystems festgelegt. QTM orientiert per Default das lokale Koordinatensystems des Rigid Bodys anhand des globalen Koordinatensystems im ersten aufgenommenen Frame.

Sie können ein aussagekräftiges lokales Koordinatensystem erhalten, indem Sie Ihr Rigid Body in einer fixen Orientierung zum globalen Koordinatensystem positionieren.


Option 2: Definition des lokalen Koordinatensystems anhand von Markern

Eine zweite Möglichkeit ist es, Marker zur Definition der Achsen des lokalen Koordinatensystems zu nutzen. Es können die bereits auf dem Objekt platzierten Marker genutzt werden, oder weitere als Referenzen hinzugefügt werden (auf dem Objekt oder anderswo im Messvolumen).

Auf dem Flugzeug könnten extra Marker auf einer Ebene entlang der longitudinalen und der transversalen Achse platziert werden. Ein weiterer Marker mittig auf dem Flugzeug könnte als Origin verwendet werden.

Die Referenzmarker müssen teil der Definition des Rigid Body sein (könnten jedoch später wieder entfernt werden). Fügen Sie die Referenzmarker erst später hinzu, empfiehlt es sich, das alte Rigid Body zu löschen und ein neues, basierend auf den Markern + Referenzmarkern zu erstellen.

  1. Öffnen Sie die Project Options: strg+W.
  2. Wählen Sie 6DOF Tracking auf der linken Seite.
  3. Klicken Sie auf das bestehende Rigid Body, um es auszuwählen und dann auf Remove Body.
  4. Nehmen Sie eine kurze Messung (1 sek.) auf: strg+M.
  5. Es kann sehr nützlich sein, die Referenzmarker als solche zu labeln:
    Ziehen Sie die Marker per drag&drop in das Feld Labeled trajectories auf der rechten Seite und tragen Sie die benötigten Namen ein.
  6. Wählen Sie alle Marker aus und definieren damit Ihr Rigid Body.

Sobald Ihr Rigid Body definiert ist, können Sie den Ursprung und das lokale Koordinatensystem anpassen:

  1. Öffnen Sie die Project Options (strg+W) und navigieren zum Unterpunkt 6DOF Tracking. Wählen Sie Ihr Rigid Body in der Liste aus und klappen es aus.
  2. Per Default ist der Ursprung automatisch das geometrische Zentrum aller Marker, die zur Erstellung des Rigid Body genutzt wurden. Sie können ihn an die Position eines der Marker verschieben indem Sie Translate klicken.
  3. Im erscheinenden Menü wählen Sie To point…in the body und tragen die Nummer des entsprechenden Markers ein. (Die Marker sind intern in der Reihenfolge nummeriert, in der sie in der Label-Liste stehen.
  4. Klicken Sie auf OK und Sie werden feststellen, dass die X, Y und Z Werte für den gewählten Marker auf 0.00 geändert wurden.

Die vorgenommenen Änderungen betreffen das aktuelle Projekt und werden zukünftige Aufnahmen beeinflussen. Wenn die Änderungen auch in der aktuellen Aufnahme sichtbar sein sollen, muss die Datei erneut verarbeitet werden:

  1. Öffnen Sie das Reprocessing (strg+Shift+R).
  2. Stellen Sie sicher, dass Calculate 6DOF angewählt ist und wählen Sie im Dropdown rechts daneben 6DOF settings from project.
  3. Klicken Sie OK und die Änderungen werden angewendet.

Im nächsten Schritt können Sie auf ähnliche Weise festlegen, welche Marker für die Orientierung des lokalen Koordinatensystems verwendet werden sollen:

  1. Öffnen Sie die Project Options (strg+W) und wählen 6DOF Tracking und klappen Ihr Rigid Body aus, um die Markerliste anzuzeigen.
  2. Klicken Sie auf der rechten Seite auf Rotate.
  3. Im erscheinenden Menü wählen Sie Align the body using ist points und tragen die Nummern der Marker ein, die Sie als Referenz für die beiden Achsen verwenden möchten. Die Reihenfolge der Eingabe bestimmt die Richtung der Achsen.
  4. Die 3. Achse wird automatisch von QTM auf Basis der anderen beiden berechnet, damit ein valides lokales Koordinatensystem entsteht.
  5. Klicken Sie OK und wenden die Änderungen wie zuvor über das Reprocessing-Menü auf Ihre Aufnahme an (strg+Shift+R).

Sollten Sie zusätzliche Marker nur für den Zweck des globalen Koordinatensystems angebracht haben, können Sie diese nun entfernen. Das lokale Koordinatensystem wird so bestehen bleiben, wie Sie es bestimmt haben, auch wenn die Referenzmarker verschwunden sind.

Neben dem physischen Entfernen der Referenzmarker, sollten Sie die Marker auch aus der Definition des Rigid Body entfernen:

  1. Öffnen Sie den Reiter 6DOF Tracking in den Project Options und wählen den Marker den Sie entfernen möchten.
  2. A: Wenn Sie den Marker komplett entfernen möchten, klicken Sie Remove Point auf der rechten Seite.
  3. B: Wenn Sie den Marker physisch entfernen möchten, ihn jedoch in der 3D-Ansicht behalten möchten, können Sie die Box in der Spalte Virtual neben diesem Marker anwählen. Sie können außerdem zusätzliche Virtuelle Marker zu Ihrem Modell hinzufügen (zum Beispiel im Ursprung). Virtuelle Marker erzeugen keine neuen Informationen, da Sie nur berechnet sind, können aber eine nützliche visuelle Hilfe sein (rechte Seite: Add Point).

Option 3: Definition des lokalen Koordinatensystems anhand eines anderen Rigid Body

Die dritte Möglichkeit das lokale Koordinatensystem Ihres Rigid Body festzulegen, besteht darin, ein anderes Rigid Body mit bekannter Orientierung als Referenz zu nutzen:

  1. Stellen Sie sicher, dass beide 6DoF Modelle in QTM angelegt sind.
  2. Wählen Sie Ihr Rigid Body in den Project Options unter 6DOF Tracking aus und klicken Rotate.
  3. Wählen Sie im neuen Menü Rotate as this rigid body und wählen Ihr Referenzobjekt. Klicken Sie anschließend auf OK

Reprocessen Sie die Aufnahme mit den neuen Einstellungen und QTM wird Ihr Rigid Body mit neuem lokalem Koordinatensystem anzeigen.