RU2079810C1

RU2079810C1 - Method of geodetic measurement of volumetric objects by specified luminous marks and gear for its implementation

Info

Publication number: RU2079810C1
Application number: RU93025252A
Authority: RU
Inventors: А.А. Арефьев; Ю.П. Здоркин
Original assignee: Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: geodetic measurements of objects of complex spatial configuration. SUBSTANCE: not less than three luminous marks are formed on surface of tested object. One of them retains spatial coordinates during time of measurement of concrete fragment of tested surface and coordinates of other (peripheral) luminous marks are measured relative to reference luminous mark. Gear setting luminous marks includes laser radiation beam splitter dividing beam into three and more luminous bundles, proper number of rotary devices of peripheral laser bundles fitted with mechanisms counting angle of turn. There can be manufactured some variants of beam splitter. EFFECT: increased authenticity of measurements. 9 cl, 7 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение предназначено для проведения геодезических измерений объектов сложной пространственной конфигурации, таких как архитектурные памятники, гидроэлектростанции, а также для контроля правильности формы при монтаже и сборке корпусов самолетов, вертолетов, судов, подводных лодок, спутниковых антенн и т.д. The proposed technical solution is intended for geodetic measurements of objects of complex spatial configuration, such as architectural monuments, hydroelectric power plants, as well as to control the correctness of the form during installation and assembly of aircraft, helicopters, ships, submarines, satellite dishes, etc.

Известен лазерный теодолит SLT 20 (проспект японской фирмы "Sokkisha", 1986), использующий лазерный пучок света для контроля прямолинейности и соосности объектов машиностроения, маркшейдерских работ и т.д. Основным недостатком такого устройства является соосность визуального и лазерного каналов, в результате чего изменение углового положения зрительной трубы и лазерного пучка происходят одновременно, что сужает возможности его применения и снижает точность измерений пространственных объектов с отсутствием фиксированных световых марок на поверхности контролируемых объектов. Known laser theodolite SLT 20 (avenue of the Japanese company "Sokkisha", 1986), using a laser beam of light to control the straightness and alignment of engineering objects, surveying, etc. The main disadvantage of this device is the alignment of the visual and laser channels, as a result of which the angular position of the telescope and the laser beam change simultaneously, which narrows the possibilities of its use and reduces the accuracy of measuring spatial objects with the absence of fixed light marks on the surface of controlled objects.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является метод измерения объектов сложной конфигурации, используемый в теодолитной измерительной системе Kern Swiss ECDC-2 (проспект швейцарского концерна "Лайка", 1989), заключающийся в том, что формирователь лазерного светового пятна на поверхности контролируемого объекта и измерительный прибор (в проспекте предлагается использовать две и более теодолитные станции) располагают в конечных пунктах геодезического базиса, задают различные наклоны лазерного пучка, регистрируют угловые координаты световой марки на поверхности контролируемого объекта при помощи измерительного прибора и по результатам измерений вычисляют координаты точек поверхности контролируемого объекта в относительной системе координат, а также определяют форму контролируемого объекта. The closest technical solution to the claimed one is the method of measuring objects of complex configuration used in the theodolite measuring system Kern Swiss ECDC-2 (prospectus of the Swiss concern "Laika", 1989), which consists in the fact that the laser light spot former on the surface of the controlled object and the measuring device (it is proposed to use two or more theodolite stations in the prospectus) located at the final points of the geodetic basis, set different tilts of the laser beam, and record the angular coordinates you light marks on the surface of the controlled object using the measuring device and the measurement results calculated coordinates of surface points of the controlled object in a relative coordinate system, and determine the shape of the controlled object.

Недостатком данного метода и устройства измерения объектов конфигурации является формирование всего одной световой марки на поверхности контролируемого объекта, что позволяет фиксировать угловые координаты только одной точки поверхности и вынуждает для снятия последующих отсчетов изменять наклон лазерного пучка, что приводит к низкой информативности процесса регистрации угловых координат и снижению достоверности и точности проводимых измерений за счет накапливаемых ошибок задания углов наклона лазерного пучка и отсутствия опорных световых марок. The disadvantage of this method and device for measuring configuration objects is the formation of only one light mark on the surface of the controlled object, which allows you to fix the angular coordinates of only one point on the surface and forces the laser beam to be tilted to take subsequent readings, which leads to low information content of the registration of angular coordinates and reduces the reliability and accuracy of the measurements due to the accumulated errors of setting the angles of inclination of the laser beam and the absence of reference light brands.

Заявляемый способ измерений отличается тем, что на поверхности контролируемого объекта формируют одновременно не менее трех световых марок, одна из которых является опорной и сохраняет пространственные координаты за время измерения конкретного фрагмента контролируемой поверхности, а координаты остальных (периферийных) световых марок изменяют относительно опорной световой марки. The inventive measurement method is characterized in that at least three light marks are simultaneously formed on the surface of the controlled object, one of which is the reference and retains the spatial coordinates during the measurement of a particular fragment of the controlled surface, and the coordinates of the remaining (peripheral) light marks are changed relative to the reference light mark.

Заявляемое устройство для задания световых марок отличается наличием светоделителя лазерного излучения на три и более световых пучка и соответствующим количеством поворотных устройств лазерных пучков с отсчетными механизмами углов поворота, а также оригинальными конструкциями светоделителей. The inventive device for specifying light marks is characterized by the presence of a laser beam splitter for three or more light beams and a corresponding number of laser beam rotary devices with counting mechanisms of rotation angles, as well as original beam splitter designs.

Указанные признаки обеспечивают повышение информативности и достоверности проводимых измерений, одновременно создавая дополнительные удобства в работе, что приводит к повышению производительности труда. These signs provide an increase in the information content and reliability of the measurements, while at the same time creating additional conveniences in the work, which leads to an increase in labor productivity.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема измерения фрагмента объемного объекта, в которой использованы три световые марки, формируемые на поверхности объекта. На фиг. 2 пример использования заявляемого метода измерений при обмерах архитектурных памятников. На фиг. 3 пример использования данного способа для контроля формы корпуса самолета. На фиг. 4 принципиальная схема устройства задатчика трех световых марок. На фиг. 4 и 5 оптические схемы устройств задатчиков пяти и более световых марок. На фиг. 6 оптическая схема задатчика световых марок с волоконно-оптическим светоделителем. In FIG. 1 is a schematic diagram of the measurement of a fragment of a three-dimensional object, in which three light marks formed on the surface of the object are used. In FIG. 2 example of the use of the inventive measurement method for measuring architectural monuments. In FIG. 3 an example of the use of this method to control the shape of the aircraft body. In FIG. 4 is a schematic diagram of the setpoint device of three light brands. In FIG. 4 and 5 optical diagrams of devices of adjusters of five or more light brands. In FIG. 6 optical scheme of the master of light brands with a fiber optic beam splitter.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом (фиг. 1)
Предварительно определяют характер поверхности контролируемого объекта, условия измерений (метрологические, климатические, сейсмические и т.д.) и необходимую точность измерений. После чего определяют стандартный набор геодезических инструментов, необходимых для проведения работ заданного класса точности. Затем выбирают базис (или систему базисов), удобный для производства измерений вблизи контролируемого объекта и закрепляют его твердыми точками. Измеряют длину базиса B_1,2 (фиг. 1) и устанавливают на одном конце базиса (т. 1) измерительный инструмент (теодолит, фототеодолит, телекамеру и т.д.), а на другом конце базиса (т. 2) задатчик световых марок. Инструмент и задатчик устанавливают на идентичных штативах или других вспомогательных устройствах. Проводят взаимоориентацию измерительного прибора и задатчика световых марок (ориентируют лимбы измерительного инструмента по задатчику световых марок, измеряют высоту измерительного инструмента и задатчика, определяют высоту превышения т. 1 над т. 2 базиса B_1,2 и т.д.). Определяют диапазон вертикальных углов задатчика, который должен быть охвачен световыми марками и необходимый шаговый угол наклона задатчика при переходе от измерения одного фрагмента поверхности контролируемого объекта к последующему. Затем направляют лазерное излучение задатчика (т. 2) световых марок на поверхность контролируемого объекта, задают начальный фиксированный вертикальный угол наклона ν_2A основного лазерного пучка, разделяют основной лазерный пучок на несколько пучков (не менее трех), причем один из них должен быть основным и является главным, формируют путем перефокусировки оптической системы задатчика на фрагменте поверхности контролируемого объекта одновременно не менее трех световых марок (A, C, D на фиг. 1), одна из которых, формируемая главным пучком, является опорной (т. А). При этом обеспечивают возможность изменения угловых координат остальных (периферийных) световых марок т. C и т. D. После чего, используя измерительный инструмент, устанавливаемый в т. 1, регистрируют угловые координаты (вертикальные углы: ν_1A,ν_1C,ν_1D... и горизонтальные углы: β_A,β_C,β_D...) всех световых марок A, C, D. начиная с опорной световой марки A.The inventive method is as follows (Fig. 1)
Preliminarily determine the nature of the surface of the controlled object, the measurement conditions (metrological, climatic, seismic, etc.) and the necessary measurement accuracy. Then determine the standard set of geodetic tools necessary for the work of a given accuracy class. Then choose a basis (or a system of bases) convenient for making measurements near the controlled object and fix it with hard points. The length of the basis B _{1,2 is} measured (Fig. 1) and a measuring instrument (theodolite, phototheodolite, camera, etc.) is installed at one end of the basis (t. 1), and a light switch at the other end of the basis (t. 2) stamps. The tool and setter are mounted on identical tripods or other assistive devices. Carry out the mutual orientation of the measuring device and the master of the light marks (orient the limbs of the measuring tool according to the master of the light marks, measure the height of the measuring tool and the master, determine the height of the excess of t. 1 over t. 2 of the basis B _1,2 , etc.). The range of vertical angles of the setter is determined, which should be covered by light marks and the required step angle of inclination of the setter when moving from measuring one fragment of the surface of the controlled object to the next. Then direct the laser radiation of the master (t. 2) of light grades to the surface of the controlled object, set the initial fixed vertical angle of inclination ν _{2A of the} main laser beam, divide the main laser beam into several beams (at least three), and one of them should be the main and is the main one, formed by refocusing the optical system of the master on a fragment of the surface of the controlled object at the same time at least three light brands (A, C, D in Fig. 1), one of which, formed by the main beam, is reference is Busy (t. A). At the same time, it is possible to change the angular coordinates of the remaining (peripheral) light brands of T. C and T. D. Then, using the measuring tool installed in T. 1, angular coordinates are recorded (vertical angles: ν _1A , ν _1C , ν _1D . .. and horizontal angles: β _A , β _C , β _D ...) of all light brands A, C, D. starting from the reference light mark A.

Затем последовательно изменяют угловые координаты периферийных световых марок (C₁ и D₁ на фиг. 1), задавая приращения горизонтальным γ_C,γ_D или вертикальным ν_2C,ν_2D углам, регистрируют измененные направления периферийных лазерных пучков, одновременно производят измерения новых угловых координат смещенных периферийных световых марок C и D при помощи измерительного инструмента, установленного в т. 1. При этом опорная световая марка А остается неподвижной и является центром координатной сетки, состоящей из подвижных периферийных световых марок.Then the angular coordinates of the peripheral light grades (C ₁ and D ₁ in Fig. 1) are successively changed, setting increments to the horizontal γ _C , γ _D or vertical ν _2C , ν _2D angles, the changed directions of the peripheral laser beams are recorded, and new angular coordinates are measured simultaneously offset peripheral light grades C and D using a measuring tool installed in t. 1. In this case, the reference light mark A remains stationary and is the center of the coordinate grid consisting of movable peripheral light ma approx.

Получив информацию о всех интересующих точках фрагмента контролируемой поверхности, переходят к следующему соседнему фрагменту путем изменения на фиксированную величину одной из угловых координат одновременно всех лазерных пучков, включая главный. В этом случае следует пользоваться предоставляемой возможностью наложения (или перекрытия) соседних измеряемых фрагментов контролируемой поверхности, что достигается наведением измерительного инструмента на крайнюю периферийную световую марку первого фрагмента (ближайшую к центру соседнего измеряемого фрагмента) и измерения угловой координаты задатчика световых марок таким образом, чтобы другая (противоположная ей по первому фрагменту) периферийная световая марка оказалась точно на месте предыдущей (т.е. имела бы одинаковые угловые координаты предыдущей). После чего вновь осуществляется привязка опорной световой марки и процесс измерений на новом фрагменте контролируемой поверхности повторяется. Having received information about all points of interest on the fragment of the surface under control, they proceed to the next neighboring fragment by changing by a fixed value one of the angular coordinates of all the laser beams simultaneously, including the main one. In this case, one should take advantage of the opportunity to impose (or overlap) the adjacent measured fragments of the controlled surface, which is achieved by pointing the measuring tool at the extreme peripheral light mark of the first fragment (closest to the center of the neighboring measured fragment) and measuring the angular coordinate of the light marking unit so that the other (opposite to it in the first fragment) the peripheral light mark was exactly in place of the previous one (i.e. would have the same angles e coordinates of the previous one). After that, the reference light mark is again attached and the measurement process is repeated on a new fragment of the controlled surface.

Количество световых марок, формируемых на поверхности контролируемого объекта должно быть не менее трех, т.к. каждые три точки, не лежащие на одной прямой, определяют пространственное положение плоскостей, из элементарных участков которых, заключенных в треугольниках между световыми марками, можно восстановить поверхность контролируемого объекта сколь угодно сложной формы в том или ином приближении. Если даже все три точки лежат на одной прямой, то это представляет удобства при профилировании поверхности контролируемого объекта по одной из угловых координат, которое осуществляется пошаговым перемещением периферийных световых марок относительно неподвижной опорной марки. В этом случае возможно взятие отсчетов с микрометренного винта задатчика световых марок, исключая использование измерительного инструмента. The number of light marks formed on the surface of the controlled object must be at least three, because every three points that do not lie on one straight line determine the spatial position of the planes, from the elementary sections of which enclosed in triangles between light marks, you can restore the surface of the controlled object of an arbitrarily complex shape in one or another approximation. Even if all three points lie on one straight line, this is convenient when profiling the surface of a controlled object in one of the angular coordinates, which is carried out by the stepwise movement of peripheral light marks relative to a fixed reference mark. In this case, it is possible to take readings from the micrometer screw of the setter of light grades, excluding the use of a measuring tool.

Наличие нескольких световых марок на измеряемой поверхности создает значительные удобства как при разбивке системы базисов, так и при переносе инструмента с пункта на пункт (смене базисов), обеспечивая дополнительную геодезическую привязку непосредственно к контролируемому объекту. В результате измерений определяют угловые координаты всех необходимых точек поверхности A, C, D, C₁, D₁. а также величину базиса B_1,2, что дает возможность вычислить по известным формулам значения:
горизонтальных проложений S_1A'; S_1C'; S_1D'. между точками 1, 2, A', C', D' и т.д.The presence of several light marks on the measured surface creates significant convenience both when breaking down the basis system and when moving the instrument from point to point (changing bases), providing additional geodetic reference directly to the controlled object. As a result of the measurements, the angular coordinates of all necessary surface points A, C, D, C ₁ , D _{1 are} determined. and also the value of the basis B _1.2 , which makes it possible to calculate the values according to well-known formulas:
horizontal spacers S _{1A '} ; S _{1C '} ; S _{1D '} . between points 1, 2, A ', C', D ', etc.

превышений h_1A, h_2A. точек 1, 2 и т.д. относительно A, C, D.excess h _1A , h _2A . points 1, 2, etc. relative to A, C, D.

координат x_A, Y_A, Z_A, X_C. в системе базиса;
приращений координат

.coordinates x _A , Y _A , Z _A , X _C. in the basis system;
coordinate increments

.

Таким образом, вычисляют пространственные координаты точек поверхности, обозначенных во время измерения световыми марками в системе координат начального базиса B_1,2. Учитывая, что углы задатчика ν_2A,γ_A также известны с необходимой точностью, то каждая из координат может быть вычислена дважды с обеих концов базиса, что обеспечивает появление избыточных измерений за счет использования отсчетных устройств задатчика световых марок. Здесь особенно важно, что при проведении съемок высотных объектов осуществляется двойная фиксация вертикальных координат (Z_А; Z_С.) за один установ инструмента.Thus, the spatial coordinates of the surface points indicated during the measurement by light marks in the coordinate system of the initial basis B _1,2 are calculated. Given that the angles of the setter ν _2A , γ _{A are} also known with the necessary accuracy, then each of the coordinates can be calculated twice from both ends of the basis, which ensures the appearance of redundant measurements due to the use of reading devices of the setter of light marks. It is especially important here that when shooting high-altitude objects, double fixation of vertical coordinates (Z _A ; Z _C ) is carried out in one set of the tool.

Следует отметить, что процесс вычислений может быть значительно упрощен, если угол γ_A между горизонтальными проложением S_2А' и базисом B_1,2 будет прямым, а углы ω_C и ω_D между горизонтальными проложениями S_2D' и S_2А' будут постоянно равны между собой в процессе измерений.It should be noted that the calculation process can be greatly simplified if the angle γ _A between the horizontal spacings S _{2A '} and the basis B _1,2 is right, and the angles ω _C and ω _D between the horizontal spacers S _2D' and S _{2A '} are constantly equal among themselves in the course of measurements.

После вычисления пространственных координат измеренных точек определяют форму поверхности контролируемого объекта. After calculating the spatial coordinates of the measured points, the surface shape of the controlled object is determined.

Предложенный способ измерений удобен для проведения обмеров при архитектурно-реставрационных работах (фиг. 2). В этих случаях в качестве измерительного инструмента используют теодолит средней точности (поз. 3 на фиг. 2) или фототеодолитный комплекс. В случае фототеодолитной съемки, задатчик световых марок (поз. 4) может быть использован для создания дополнительной координатной сетки на фотоснимке. В случае теодолитной съемки разработанный способ измерений облегчает детальные исследования отдельных архитектурных фрагментов, профилирование горизонтальных и вертикальных сечений, позволяет проводить измерения в условиях слабой освещенности, и, что особенно важно, обеспечивает точное определение формы объектов сложной конфигурации (купол церкви на фиг. 2) за счет аппроксимации поверхности в виде элементарных участков плоскостей (ΔAOB;ΔCOB;ΔCOD,ΔDOA).. The proposed measurement method is convenient for measurements during architectural restoration work (Fig. 2). In these cases, a medium-precision theodolite (item 3 in FIG. 2) or a phototheodolite complex is used as a measuring tool. In the case of photo-theodolite shooting, the light grader (pos. 4) can be used to create an additional coordinate grid in the photograph. In the case of theodolite surveying, the developed measurement method facilitates detailed studies of individual architectural fragments, profiling horizontal and vertical sections, allows measurements in low light conditions, and, most importantly, provides accurate determination of the shape of complex configuration objects (church dome in Fig. 2) for account of surface approximation in the form of elementary sections of planes (ΔAOB; ΔCOB; ΔCOD, ΔDOA) ..

Возможно применение данного способа измерений при контроле монтажа объектов такой сложной конфигурации, как фюзеляж самолета (фиг. 3). В этих случаях один задатчик световых марок (поз. 3) может работать одновременно с несколькими измерительными инструментами, в частности с теодолитами, снабженными видеокамерами (2 и 2'), сопряженными с вычислительными устройствами (3 и 3'). Подобные измерения требуют применения высокоточных устройств ориентации задатчика и механизмов задания направлений лазерных пучков, накладывают жесткие требования на фокусировку световых марок на поверхности контролируемого объекта. Применение данного способа обеспечивает повышение информативности измерений за счет одновременной обработки данных сразу о нескольких фиксированных точках конструкции, исключает накапливание ошибок при измерении всего фрагмента за счет присутствия неподвижной опорной световой марки, обеспечивает высокоточную геодезическую привязку при переходе на следующий фрагмент или при переносе измерительного инструмента с пункта на пункт. Метод позволяет определять координаты точек на абсолютно гладкой поверхности, не имеющей характерных признаков. Разработанный метод не исключает автоматизации задания положения световых марок на поверхности объекта по специально разработанной программе. It is possible to use this measurement method for monitoring the installation of objects of such a complex configuration as the fuselage of an airplane (Fig. 3). In these cases, one switch of light brands (item 3) can work simultaneously with several measuring instruments, in particular with theodolites equipped with video cameras (2 and 2 '), paired with computing devices (3 and 3'). Such measurements require the use of high-precision devices for orienting the setter and mechanisms for specifying the directions of laser beams; they impose strict requirements on the focusing of light marks on the surface of a controlled object. The application of this method provides an increase in the information content of measurements due to the simultaneous processing of data on several fixed points of the structure at once, eliminates the accumulation of errors when measuring the entire fragment due to the presence of a fixed reference light mark, provides high-precision geodetic reference when moving to the next fragment or when transferring the measuring tool from point per item. The method allows you to determine the coordinates of points on an absolutely smooth surface that does not have characteristic features. The developed method does not exclude the automation of setting the position of light marks on the surface of an object according to a specially developed program.

Устройство для задания реализации данного метода геодезических измерений является непосредственно задатчиком лазерных световых марок и может иметь несколько конструктивных решений. A device for specifying the implementation of this method of geodetic measurements is directly the master of laser light grades and can have several design solutions.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема лазерного задатчика световых марок со светоделителем, разделяющим основной лазерный пучок на три. Устройство состоит из лазера 1, формирующей оптической системы 2, 3 с механизмом фокусировки лазерного пучка, осуществляемой путем перемещения линзы 2 вдоль оптической оси, заключенных в тубус 7, закрепленный в поворотных механизмах вокруг горизонтальной 4 и вертикальной 5 осей, снабженных отсчетными устройствами. Все узлы устройства закреплены на стандартном геодезическом трегере 6. На выходе формирующей оптической системы установлен светоделитель 8, выполненный в виде куб-призмы, на диагональную грань которой нанесено светоделительное покрытие с коэффициентом отражения ρ₁, а на одну из боковых рабочих граней нанесено светоделительное покрытие с коэффициентом отражения ρ₂. Симметрично относительно боковых рабочих граней куб-призмы 8 под равными углами к оптической оси устройства установлены два зеркала 9 и 9' с возможностью одновременного углового поворота на одинаковые углы противоположного знака. Расстояние между осями поворота зеркал 9 и 9' и оптической осью устройства является фиксированной величиной, равной a. Зеркала 9 и 9' соединены с механизмом поворота 11, снабженным микрометренной шкалой 12. Светоделитель 8, зеркала 9 и 9', поворотный механизм 11 и микрометренная шкала 12 закреплены в едином корпусе 10, выполненном в виде насадки на тубус 7 оптической системы устройства, при этом обеспечивается возможность фиксированного поворота корпуса 10 насадки вокруг оптической оси устройства.In FIG. 4 is a schematic diagram of a laser master of light brands with a beam splitter dividing the main laser beam into three. The device consists of a laser 1, forming an optical system 2, 3 with a laser beam focusing mechanism, carried out by moving the lens 2 along the optical axis, enclosed in a tube 7, mounted in rotary mechanisms around the horizontal 4 and vertical 5 axes, equipped with reading devices. All nodes of the device are mounted on a standard geodetic tribrach 6. At the output of the forming optical system, a beam splitter 8 is installed, made in the form of a cube-prism, on the diagonal face of which a beam splitting coating with a reflection coefficient ρ ₁ is applied, and a beam splitting coating is applied to one of the side working faces with reflection coefficient ρ ₂ . Symmetrically relative to the lateral working faces of the cube-prism 8, two mirrors 9 and 9 'are installed at equal angles to the optical axis of the device with the possibility of simultaneous angular rotation at the same angles of the opposite sign. The distance between the axis of rotation of the mirrors 9 and 9 'and the optical axis of the device is a fixed value equal to a. Mirrors 9 and 9 'are connected to a rotation mechanism 11 provided with a micrometer scale 12. A beam splitter 8, mirrors 9 and 9', a rotary mechanism 11 and a micrometer scale 12 are mounted in a single housing 10, made in the form of a nozzle on a tube 7 of the optical system of the device, This enables fixed rotation of the nozzle body 10 around the optical axis of the device.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Излучение от лазера 1 (может быть использован газовый или полупроводниковый лазер) формируется оптической системой 2, 3 и световой пучок с интенсивностью I₀ (фиг. 4а) направляется в светоделитель 8. На светоделительном покрытии диагональной грани куб-призмы световой пучок I₀ делится на два, один из которых с интенсивностью I' является соосным с основным и является главным, т.к. он формирует на поверхности контролируемого объекта опорную (неподвижную) световую марку. Вторая часть пучка I₀, отразившись от диагональной грани куб-призмы 8, частично проходит через второе светоделительное покрытие с коэффициентом отражения ρ₂, нанесенное на одну из боковых рабочих граней призмы 8, и попадает на поверхность плоского зеркала 9 (имея интенсивность I₁), частично отражается от второго светоделительного покрытия и вновь проходит через первое светоделительное покрытие и выходит из куб-призмы через противоположную рабочую грань с интенсивностью I₂.The radiation from laser 1 (a gas or semiconductor laser can be used) is generated by the optical system 2, 3 and the light beam with intensity I ₀ (Fig. 4a) is sent to the beam splitter 8. On the beam-splitting coating of the diagonal face of the cube prism, the light beam I ₀ is divided into two, one of which with intensity I 'is coaxial with the main one and is the main one, because it forms a support (fixed) light mark on the surface of the controlled object. The second part of the beam I ₀ , reflected from the diagonal face of the cube-prism 8, partially passes through the second beam-splitting coating with a reflection coefficient ρ ₂ deposited on one of the lateral working faces of the prism 8, and hits the surface of a flat mirror 9 (with intensity I ₁ ) partially reflects from the second beam splitting coating and again passes through the first beam splitting coating and leaves the cube-prism through the opposite working face with intensity I ₂ .

Лазерные пучки I₁ и I₂ направляются поворотными зеркалами 9 и 9' на поверхность контролируемого объекта.Laser beams I ₁ and I _{2 are} guided by rotary mirrors 9 and 9 'to the surface of the controlled object.

Механизм поворота зеркал 11 обеспечивает фиксированное (при помощи отсчетной шкалы 12) пространственное перемещение периферийных (боковых) марок, формируемых пучками I₁ и I₂ по поверхности контролируемого объекта. Поворотный механизм 11 и отсчетная шкала 12 рассчитываются таким образом, чтобы периферийные марки совмещались с опорной на заданном минимальном расстоянии и расходились на конкретные расстояния от опорной при заданном максимальном расстоянии до контролируемого объекта (например, при съемке архитектурных объектов можно рекомендовать минимальное расстояние равным 15 м, максимальное 50 м, угол поворота лазерных пучков ≈7^o). Фиксированное расстояние между осями поворота зеркал 9 и 9' позволяет путем сведения периферийных марок с опорной измерять расстояния от задатчика до поверхности контролируемого объекта.The mechanism of rotation of the mirrors 11 provides a fixed (using the reading scale 12) spatial movement of peripheral (side) marks formed by beams I ₁ and I ₂ on the surface of the controlled object. The rotary mechanism 11 and the reference scale 12 are calculated so that the peripheral marks are aligned with the reference at a given minimum distance and diverged at specific distances from the reference at a given maximum distance to the controlled object (for example, when shooting architectural objects, a minimum distance of 15 m can be recommended, maximum 50 m, the angle of rotation of the laser beams ≈7 ^o ). The fixed distance between the axis of rotation of the mirrors 9 and 9 'allows you to measure the distance from the setter to the surface of the controlled object by means of peripheral marks with reference.

Для удобства работы с задатчиком важно, чтобы опорная марка выделялась по яркости от периферийных, а они в свою очередь были одинаковой яркости, что достигается правильным выбором светоделительных покрытий. Для того, чтобы лазерные пучки и были равной интенсивности, необходимо выдержать соотношения

откуда следуют граничные условия
0<ρ₁<0,5; ρ₂>0,5.
Например, при выборе ρ₁= 0,45; вычисляют ρ₂= 0,64, а соответственно I'= 0,55I₀; I₁= I₂=0,15I₀, т.е. опорная марка содержит 55% интенсивности основного делимого пучка, а периферийные по 15%
Предложенная конструкция светоделителя предопределяет наличие некоторой потери интенсивности основного лазерного пучка, но, в то же время, позволяет обойтись без проявления дифракционных эффектов при формировании световых марок на поверхности контролируемого объекта и сохраняет возможность визуальных наблюдений непосредственно через оптическую систему 2, 3, формирующую лазерный пучок.For the convenience of working with the setter, it is important that the reference mark is distinguished by brightness from peripheral ones, and they, in turn, have the same brightness, which is achieved by the correct choice of beam splitting coatings. In order for the laser beams to be of equal intensity, it is necessary to maintain the relations

where do the boundary conditions follow
0 <ρ ₁ <0.5; ρ ₂ > 0.5.
For example, when choosing ρ ₁ = 0.45; calculate ρ ₂ = 0.64, and accordingly I '= 0.55I ₀ ; I ₁ = I ₂ = 0.15 I ₀ , i.e. the reference mark contains 55% of the intensity of the main divisible beam, and peripheral 15%
The proposed beam splitter design determines the presence of some loss in the intensity of the main laser beam, but at the same time avoids the manifestation of diffraction effects during the formation of light marks on the surface of the controlled object and still allows visual observations directly through the

optical system

2, 3 that forms the laser beam.

Конструкция задатчика световых марок, представленная на фиг. 4, выполнена в виде съемной насадки на тубус 7 оптической системы и может быть использована как комплектующий узел совместно с лазерным теодолитом (например SLT 20, фирма "Sokkisha"), причем корпус светоделителя 10 позволяет осуществлять при необходимости фиксированные повороты всего светоделителя вокруг оптической оси устройства, охватывая периферийными световыми марками всю поверхность фрагмента контролируемого объекта. The design of the set of light grades shown in FIG. 4 is made in the form of a removable nozzle on the tube 7 of the optical system and can be used as a component assembly together with a laser theodolite (for example SLT 20, Sokkisha company), and the beam splitter housing 10 allows, if necessary, fixed rotations of the entire beam splitter around the optical axis of the device covering peripheral light marks the entire surface of the fragment of the controlled object.

На фиг. 5 представлена оптическая схема задатчика пяти световых марок, состоящая из источника света 1, формирующей оптической системы 2, 3, первого светоделителя 4, двух поворотных зеркал 5 и 5', второго светоделителя 6 и второй пары поворотных зеркал 7 и 7'. Светоделители 4 и 6 выполнены в виде одинаковых куб-призм, гипотенузные грани которых расположены под углами 45^o к оптической оси устройства, а боковые рабочие грани призм взаимно ортогональны. Куб-призмы 4 и 6 расположены за объективом 3 формирующей оптической системы непосредственно друг за другом (возможна склейка призм или крепление их друг к другу посредством оптического контакта). На гипотенузную грань призмы 4 нанесено светоделительное покрытие с коэффициентом отражения ρ₁, а на одну из боковых рабочих граней покрытие с коэффициентом отражения ρ₂. На гипотенузную грань призмы 6 нанесено светоделительное покрытие с коэффициентом отражения ρ₃, а на одну из боковых рабочих граней покрытие ρ₄.In FIG. 5 is an optical diagram of a master of five light grades consisting of a light source 1, an optical system 2, 3, a first beam splitter 4, two rotary mirrors 5 and 5 ', a second beam splitter 6 and a second pair of rotary mirrors 7 and 7'. The beam splitters 4 and 6 are made in the form of identical cube prisms, the hypotenuse faces of which are located at angles of 45 ^° to the optical axis of the device, and the side working faces of the prisms are mutually orthogonal. Cube prisms 4 and 6 are located behind the lens 3 of the forming optical system directly one after another (it is possible to glue the prisms or fasten them to each other through optical contact). A beam splitting coating with a reflection coefficient ρ _{1 is} applied to the hypotenuse face of prism 4, and a coating with a reflection coefficient ρ _{2 is} applied to one of the side working faces. A beam splitting coating with a reflection coefficient ρ _{3 is} applied to the hypotenuse face of prism 6, and a coating ρ ₄ to one of the side working faces.

Пары поворотных зеркал 5 и 5', а также 7 и 7' расположены симметрично относительно боковых рабочих граней куб-призм 4 и 6 под равными углами к оптической оси устройства с возможностью попарного одновременного поворота на одинаковые углы противоположного знака. Каждая пара поворотных зеркал соединена со своим механизмом поворота, снабженным микрометренной шкалой. Расстояние между осями поворота зеркал 5, 5', 7 и 7' и оптической осью равны между собой. The pairs of rotary mirrors 5 and 5 ', as well as 7 and 7' are located symmetrically relative to the lateral working faces of the cube prisms 4 and 6 at equal angles to the optical axis of the device with the possibility of simultaneous pairwise rotation at the same angles of the opposite sign. Each pair of rotary mirrors is connected to its rotation mechanism equipped with a micrometer scale. The distance between the axes of rotation of the mirrors 5, 5 ', 7 and 7' and the optical axis are equal to each other.

При прохождении светового пучка с интенсивностью I₀ через светоделители 4 и 6 происходит деление основного пучка на пять, один из которых I₅ соосен с основными и является главным, так как он формирует опорную световую марку A на поверхности контролируемого объекта. Остальные пучки I₁, I₂, I₃, I₄, выходящие из боковых рабочих граней светоделителей 4 и 6 направляются поворотными зеркалами на контролируемую поверхность, формируя при этом четыре подвижных периферийных световых марки B, C, D, E. Для того, чтобы обеспечить равную интенсивность периферийных пучков (I₁=I₂=I₃=I₄), а также выделить опорную световую марку A, необходимо при выборе коэффициентов отражения светоделительных покрытий выдержать соотношения

Анализ этих соотношений позволяет установить некоторые граничные условия
ρ₂>0,5; ρ₃<0,5; ρ₄>0,5 и ρ₁<0,33.
Воспользовавшись полученными соглашениями и выбирая, например ρ₁= 0,3, получим, что интенсивность главного светового пучка I₅=I₀•0,4, а интенсивности периферийных пучков I₁=I₂=I₃=I₄=0,11I₀. Предложенная оптическая схема позволяет сформировать без дифракционных эффектов сразу 5 световых марок, расположенных крестообразно на поверхности контролируемого объекта.When a light beam with intensity I ₀ passes through

beam splitters

4 and 6, the main beam is divided into five, one of which I _{5 is} coaxial with the main ones and is the main one, since it forms a reference light mark A on the surface of the controlled object. The remaining beams I ₁ , I ₂ , I ₃ , I ₄ emerging from the lateral working faces of the

beam splitters

4 and 6 are directed by turning mirrors to a controlled surface, thus forming four movable peripheral light brands B, C, D, E. In order to to ensure equal intensity of the peripheral beams (I ₁ = I ₂ = I ₃ = I ₄ ), as well as to distinguish the reference light mark A, it is necessary to maintain the ratios when choosing the reflection coefficients of beam splitting coatings

An analysis of these relations allows us to establish some boundary conditions
ρ ₂ >0.5; ρ ₃ <0.5; ρ ₄ > 0.5 and ρ ₁ <0.33.
Using the obtained agreements and choosing, for example, ρ ₁ = 0.3, we obtain that the intensity of the main light beam I ₅ = I ₀ • 0.4, and the intensities of the peripheral beams I ₁ = I ₂ = I ₃ = I ₄ = 0.11 I ₀ . The proposed optical scheme makes it possible to form immediately 5 light grades located crosswise on the surface of a controlled object without diffraction effects.

На фиг. 6 приведена оптическая схема задатчика световых марок O, A, B, C, D, E, F при помощи призматического пирамидального светоделителя 4 с сошлифованной вершиной и зеркальными боковыми гранями. В качестве призмы 4 может быть использована пирамида с любым количеством боковых граней. С учетом нормального распределения интенсивности света в сформированном оптической системой 2, 3 лазерном пучке, световой диаметр сошлифованной площадки на вершине пирамиды 4 должен быть примерно равным одной шестой диаметра основного лазерного пучка. Параллельно каждой из боковых зеркальных граней пирамиды 4 установлены поворотные зеркала 5-5^IV, оси вращения которых расположены на равном расстоянии от оптической оси устройства. Зеркала 5-5^IV соединены с механизмом одновременного поворота всех зеркал, снабженного микрометренной шкалой.In FIG. Figure 6 shows the optical diagram of the master of light grades O, A, B, C, D, E, F using a prismatic pyramidal beam splitter 4 with a polished apex and mirror lateral faces. As a prism 4 can be used a pyramid with any number of side faces. Given the normal distribution of light intensity in the laser beam formed by the optical system 2, 3, the light diameter of the ground area at the top of the pyramid 4 should be approximately equal to one sixth of the diameter of the main laser beam. In parallel with each of the side mirror faces of the pyramid 4, rotary mirrors 5-5 ^{IV are} installed, the rotation axes of which are located at an equal distance from the optical axis of the device. Mirrors 5-5 ^{IV are} connected to the mechanism of simultaneous rotation of all mirrors, equipped with a micrometer scale.

Световой пучок, сформированный оптической системой 2 и 3, делится на несколько пучков, отражаясь от боковых зеркальных граней пирамиды 4, причем центральный пучок проходит через сошлифованную площадку при вершине пирамиды, параллельную ее основанию, и является главным, так как формирует опорную световую марку O на поверхности контролируемого объекта. The light beam formed by the optical system 2 and 3 is divided into several beams, reflected from the lateral mirror faces of the pyramid 4, and the central beam passes through the polished area at the top of the pyramid, parallel to its base, and is the main one, since it forms a reference light mark O on surface of the controlled object.

Периферийные световые марки A, B, C, D, E, F, сформированные световыми пучками, отраженными от боковых зеркальных граней пирамиды 4, имеют возможность фиксированного радиального перемещения по контролируемой поверхности относительно опорной световой марки O путем одновременного поворота зеркал 5-5^IV вокруг их оптических осей.The peripheral light grades A, B, C, D, E, F formed by light beams reflected from the side mirror faces of the pyramid 4 have the ability of fixed radial movement along the controlled surface relative to the reference light mark O by simultaneously rotating mirrors 5-5 ^IV around them optical axes.

Предложенная схема позволяет сформировать практически любое количество периферийных световых марок с минимальными световыми потерями, однако при использовании монохроматических источников света во время формирования световых марок могут сказаться дифракционные эффекты, возникающие вследствие дифракции света на границах боковых зеркальных граней и центральной сошлифованной площадки при вершине пирамиды 4. The proposed scheme makes it possible to form almost any number of peripheral light marks with minimal light losses, however, when using monochromatic light sources during the formation of light marks, diffraction effects can occur that arise due to light diffraction at the boundaries of the side mirror faces and the central ground area at the top of the pyramid 4.

На фиг. 7 приведена оптическая схема задатчика световых марок, состоящая из лазера 1, конденcора 2, волоконно-оптического гибкого световода 3, имеющего один входной торец и разделенного на несколько волоконных жгутов с соответствующим количеством выходных торцов 4¹-4ⁿ, снабженных объективами 5¹-5ⁿ, один из которых неподвижен, а остальные закреплены с возможностью радиального перемещения вместе с микрообъективами, относительно оптической оси устройства, а также основным объективом 6 формирующей оптической системы, закрепленного с возможностью продольного перемещения вдоль оптической оси.In FIG. Figure 7 shows the optical scheme of the master of light brands, consisting of a laser 1, a capacitor 2, a fiber optic flexible fiber 3, having one input end and divided into several fiber bundles with a corresponding number of output ends 4 ¹ -4 ⁿ , equipped with lenses 5 ¹ -5 ⁿ , one of which is stationary, and the rest are fixed with the possibility of radial movement together with micro lenses, relative to the optical axis of the device, as well as the main lens 6 of the forming optical system, fixed with the possibility of a single movement along the optical axis.

Свет от лазера 1 направляется в конденсор 2, обеспечивающий засветку всего светового диаметра входного торца 3 гибкого световода. Благодаря использованию разветвленного световода каждый из выходных торцов 4-4 волоконных жгутов является самостоятельным источником светового излучения. Микрообъективы 5-5 каждого из выходных торцов совместно с основным объективом 6 формируют на поверхности контролируемого объекта световые марки, количество которых соответствует количеству выходных торцов. Один из волоконных жгутов закрепляют соосно с объективом 6 для формирования опорной световой марки, а остальные волоконные жгуты располагают концентрично, относительно центрального. Периферийные волоконные жгуты вместе с микрообъективами 5¹-5ⁿ закрепляют в механизме, обеспечивающем их радиальное перемещение относительно центрального жгута. Величина перемещения регистрируются при помощи отсчетного устройства. При микроперемещении торцов 4¹-4ⁿ происходит перемещение световых пятен в плоскости предметов объектива 6, а соответственно и увеличенное перемещение периферийных световых марок в плоскости изображения. Фокусировка световых марок обеспечивается продольным перемещением объектива 6 вдоль оптической оси.The light from the laser 1 is sent to the condenser 2, providing illumination of the entire light diameter of the input end 3 of the flexible fiber. Due to the use of a branched fiber, each of the output ends of 4-4 fiber bundles is an independent source of light radiation. Micro-lenses 5-5 of each of the output ends together with the main lens 6 form light marks on the surface of the monitored object, the number of which corresponds to the number of output ends. One of the fiber bundles is fixed coaxially with the lens 6 to form a reference light mark, and the remaining fiber bundles are arranged concentrically, relative to the central one. Peripheral fiber bundles together with micro lenses 5 ¹ -5 ^{n are} fixed in a mechanism that ensures their radial movement relative to the central bundle. The amount of movement is recorded using the reading device. With micro-movement of the ends 4 ¹ -4 ⁿ there is a movement of light spots in the plane of the objects of the lens 6, and accordingly, an increased movement of peripheral light marks in the image plane. Focusing light marks is provided by the longitudinal movement of the lens 6 along the optical axis.

Предложенная схема задатчика световых марок обеспечивает формирование практически любого количества световых марок на контролируемой поверхности без проявления дифракционных эффектов, так как объектив 6 строит изображения световых точек, сформированных микрообъективами 5¹-5ⁿ. Данная схема представляет дополнительные степени свободы при разработке конструкции задатчика, так как источник излучения 1 не имеет жесткой привязки к оптической оси системы.The proposed scheme of the set of light marks provides the formation of almost any number of light marks on a controlled surface without the manifestation of diffraction effects, since lens 6 constructs images of light points formed by micro lenses 5 ¹ -5 ⁿ . This scheme represents additional degrees of freedom when developing the design of the setter, since the radiation source 1 does not have a rigid reference to the optical axis of the system.

Разработанный способ измерений и устройство его реализации обеспечивает:
формирование на фрагменте контролируемой поверхности не менее трех марок, которые образуют собственную координатную сетку с центром в виде неподвижной опорной световой марки;
восстановление поверхности контролируемого объекта сколь угодно сложной формы, благодаря использованию элементарных фрагментов плоскостей, заключенных в треугольниках регулируемых размеров, образованных тремя световыми марками, не лежащими на одной прямой;
двойную фиксацию вертикальной координаты измеряемых точек поверхности за один установ инструмента (что достигается при обычной съемке за два и более установа теодолита);
возможность профилирования поверхности контролируемого объекта за счет регистрации угловых координат периферийных световых марок, а также проведение детальных обмеров фрагментов поверхности, относительно опорной световой марки, используя измерительные механизмы угловых поворотов периферийных лазерных пучков задатчика, не пользуясь при этом основным измерительным инструментом;
сокращение до минимума количества пунктов при производстве измерений за счет использования подвижных периферийных световых марок;
привязка инструмента при переходе с пункта на пункт, за счет наличия на поверхности контролируемого объекта световых марок с известными и постоянными в этот промежуток времени координатами;
облегчение избыточных повторительных измерений, определяемого условиями съемки и поведением контролируемого объекта;
появление избыточных измерений за счет использования отсчетных устройств задатчика световых марок;
проведение измерений в условиях слабой освещенности за счет яркости формируемых световых пятен на поверхности контролируемого объекта и повышенной яркости опорной световой марки в отличие от периферийных.The developed measurement method and device for its implementation provides:
the formation on the fragment of the controlled surface of at least three marks that form their own coordinate grid centered in the form of a fixed reference light mark;
restoration of the surface of the controlled object of an arbitrarily complex shape due to the use of elementary fragments of planes enclosed in triangles of adjustable sizes formed by three light marks that do not lie on one straight line;
double fixation of the vertical coordinate of the measured surface points in one set of the instrument (which is achieved during normal shooting for two or more sets of theodolite);
the possibility of profiling the surface of the controlled object by registering the angular coordinates of peripheral light marks, as well as conducting detailed measurements of surface fragments relative to the reference light mark using the measuring mechanisms of the angular rotations of the peripheral laser beams of the master, without using the main measuring tool;
reduction to a minimum of the number of points during the measurement through the use of mobile peripheral light brands;
tool binding during the transition from point to point, due to the presence on the surface of the controlled object of light marks with known and constant coordinates during this period of time;
facilitation of excessive repetitive measurements, determined by the shooting conditions and the behavior of the controlled object;
the appearance of redundant measurements due to the use of reading devices of the master of light brands;
taking measurements in low light conditions due to the brightness of the generated light spots on the surface of the controlled object and the increased brightness of the reference light mark, in contrast to the peripheral ones.

Указанные новые возможности, представляемые разработанным способом измерений и устройством для его реализации позволяют повысить информативность и достоверность проводимых измерений, а также, за счет создаваемых дополнительных удобств, уменьшить время измерений и повысить производительность труда. These new opportunities presented by the developed measurement method and device for its implementation can increase the information content and reliability of the measurements, as well as, due to the additional amenities created, reduce the measurement time and increase labor productivity.

Следует отметить, что предложенные варианты устройства для задания лазерных опорных марок предполагают использование в работе комплектов стандартных геодезических инструментов (теодолиты, штативы, рулетки и т.д.) и не требуют специальной подготовки и обучения исполнителей работ. It should be noted that the proposed device options for setting laser reference marks require the use of sets of standard geodetic tools (theodolites, tripods, tape measures, etc.) and do not require special training and education for work performers.

Точность проводимых измерений определяется характером контролируемого объекта, правильным выбором комплекта геодезического оборудования, а также необходимым расчетом и конструированием отсчетных механизмов угловых поворотов задатчика опорных световых марок. The accuracy of the measurements is determined by the nature of the controlled object, the correct choice of a set of geodetic equipment, as well as the necessary calculation and design of the reading mechanisms of the angular rotations of the reference unit of the reference light grades.

Проведены экспериментальные исследования различных конструкций задатчиков световых марок, в результате которых установлено, что при визуальной регистрации положения световых марок на поверхности контролируемого объекта оптимальными являются задатчики, формирующие три и пять световых марок, центральная из которых является опорной. Experimental studies of various designs of master marks of light marks have been carried out, as a result of which it has been established that when visually registering the position of light marks on the surface of the object under control, the optimum are those that form three and five light marks, the central of which is the reference.

Claims

1. The method of geodetic measurements of volumetric objects according to given light marks, which consists in breaking the geodetic basis near the control object, setting the light mark sensor and the measuring device at the end points of the basis, aligning the device and the light mark setting device, directing the laser beam to the controlled object, set the angle of the laser beam, form a light mark of the required size on the surface of the object, record the angular coordinates of the light mark using measuring instruments, sequentially change the spatial position of the laser beam, simultaneously measuring the coordinates of the light mark, repeat these operations as many times as necessary, and then calculate the spatial coordinates of the surface points of the controlled object in the coordinate system of the basis and determine the shape of the controlled object, characterized in that when the laser beam is directed divide it into a controlled object by no less than three beams, the central one being stationary and coaxial with the laser axis beam before separation, while peripheral ones have the possibility of a fixed change of direction relative to the central beam, additionally form at least two light marks on a fragment of the surface to be monitored, one of which, formed by the central beam, is a reference mark, angular coordinates are recorded for all light marks, the position is changed for all peripheral laser beams, while simultaneously measuring the coordinates of all peripheral light beams.

2. A device for defining reference light marks, consisting of a laser forming an optical system with a laser beam focusing mechanism, an optical system tube, two mechanisms for turning the device around the vertical and horizontal axes equipped with reading devices, and a geodetic tribrach, characterized in that the output a beam splitter, which divides the main laser beam by at least three, the central of which is coaxial with the main one, and the control device global tilts of peripheral laser beams, equipped with a reading mechanism.

3. The device according to p. 2, characterized in that the beam splitter is made in the form of a cube-prism, the diagonal beam splitting of which is coated with an optical coating with a reflection coefficient ρ ₁ , and an optical coating with a coefficient of ρ _{2 is} applied to one of the side working faces the device for controlling peripheral laser beams is made in the form of two flat mirrors mounted symmetrically relative to the lateral working faces of the cube-prism at equal angles to the optical axis of the device with the possibility of simultaneous angular rotation at equal angles of the opposite sign relative to the optical axis of the device and a fixed distance between the axes of rotation of the mirrors, as well as the mechanism of rotation of the mirrors, equipped with a micrometer scale, and the beam splitter and the control device for peripheral laser beams are fixed in a single housing made in the form of a nozzle on the tube of the optical system and fixed on it with the possibility of a fixed rotation around the optical axis of the device.

4. The device according to claim 3, characterized in that the reflection coefficients of the beam splitting coatings on the diagonal and lateral working faces of the cube prism are selected from the relation

where ρ ₁ <0.5,
ρ ₁ is the reflection coefficient of the beam splitting coating deposited on the diagonal face of the cube prism;
ρ ₂ is the reflection coefficient of the beam splitting coating deposited on the lateral working face of the cube prism.

5. The device according to claim 3, characterized in that a second beam splitter in the form of a cube prism is additionally introduced, mounted directly behind the first beam splitter cube prism so that the side working faces are perpendicular to the side working faces of the first beam splitter, an optical coating is applied to the diagonal face with reflection coefficient ρ ₃ , and an optical coating with a coefficient ρ _{4 is} applied to one of the side working faces, and two flat mirrors are installed, mounted symmetrically relative to the side working faces of the second cube-prism at equal angles to the optical axis of the device with the possibility of simultaneous angular rotation at the same angles of the opposite sign relative to the optical axis of the device and a fixed distance between the axes of rotation of the mirrors, the second rotation mechanism of the second pair of mirrors, equipped with a micrometer scale.

6. The device according to p. 5, characterized in that the reflection coefficients of the beam splitting coatings of the first and second cube prisms are selected from the relations

where ρ ₁ <0.33,
ρ ₃ is the reflection coefficient of the dividing coating deposited on the diagonal face of the second cube-prism;
ρ ₄ is the reflection coefficient of the beam splitting coating deposited on one of the side working faces of the second cube prism.

7. The device according to p. 2, characterized in that the beam splitter is made in the form of a transparent pyramid with a ground plane at the apex parallel to the base and mirror coatings on the side faces mounted coaxially to the axis of the optical system of the device so that the ground surface at the top faces the forming optical system.

8. The device according to p. 2, characterized in that the beam splitter is made in the form of a flexible fiber, having one input end and at least three output, fixed between the laser and the forming lens, a condenser is installed in front of the input end of the fiber, each of the output ends is provided with its own a micro lens, and the device for controlling the angular inclination of peripheral laser beams is made in the form of a mechanism for radial movement of the output ends of the fiber with micro lenses and equipped with a reading device.