Bezugsachsen

Bezugsachsen sind die Achsen eines festgelegten Bezugssystems, anhand dessen Größen in Raum und Zeit beschrieben, gemessen oder ausgerichtet werden. Sie bilden zusammen mit einem Ursprung den Bezugsrahmen, der als Referenz für Koordinaten, Vektoren und Rotationen dient. In der Praxis handelt es sich meist um drei gegenseitig senkrechte Achsen (x, y, z) in einem kartesischen Koordinatensystem, können aber auch nicht orthogonale oder gekrümmte Achsenbezüge verwenden.

Die Orientierung des Bezugsrahmens wird durch Rotationsdarstellungen wie Eulerwinkel, Rotationsmatrix oder Quaternion beschrieben. Bezugsachsen können global (extern) festgelegt sein, also dem Umfeld oder der Erde entsprechen, oder objektbezogen (body-fixed) mit einem Messobjekt mitrotiert werden.

Typische Anwendungen finden sich in der Mechanik, Robotik, im Maschinenbau, in CAD und Geodäsie: Sie liefern die Basis für die Projektion von Vektoren, die Messung von Verschiebungen, die Bestimmung von Kräften oder Momenten sowie die Planung von Bewegungen. Durch die Wahl der Bezugsachsen lassen sich Koordinaten- und Rotationsangaben konsistent interpretieren.

Beispiele: In einem CAD-Modell werden x, y, z oft als horizontal, vertikal bzw. senkrecht zueinander definiert; in der Robotik bezeichnet man die Achsen des Roboterarms als Bezugsachsen des jeweiligen Gelenkplans. Nicht-orthogonale Bezugsachsen ermöglichen auch oblique Koordinatensysteme, die in bestimmten Anwendungen sinnvoll sein können.

Der Ursprung des Systems dient als Bezugspunkt; zusammen mit den Bezugsachsen beschreibt er den Bezugsrahmen, vor dem Größen gemessen oder gesteuert werden.