Come Chip Design Systems mette alla prova le capacità delle termocamere FLIR con i suoi videoproiettori IR

Il futuro della convalida e del miglioramento della progettazione dei veicoli aerospaziali e autonomi si basa su test hardware in the loop (HWIL o HIL). Questo approccio prevede il collegamento di un modulo di controllo, ad esempio guida, navigazione e controllo missilistici, a un software che genera un ambiente simulato che “inganna” il modulo di controllo inducendolo ad agire come se stesse interagendo con un ambiente reale. Ciò consente ai team R&S di eseguire centinaia o migliaia di scenari di test diversi senza i costi, i tempi o i potenziali rischi associati ai test sul campo. I test HWIL applicati alle applicazioni di ricerca ipersonica richiedono la tecnologia più all’avanguardia, e Chip Design Systems sta apportando miglioramenti importanti nell'area dei videoproiettori di scene a infrarossi per questi test.

Chip Design Systems (CDS in breve) progetta videoproiettori IR che producono scene realizzate con luce a IR per eseguire simulazioni per sensori IR; una sorta di visore VR per le macchine. I principali clienti di CDS sono agenzie governative; i videoproiettori che creano per questi contratti devono raggiungere un livello di precisione sorprendente per soddisfare le esigenze dei loro clienti, spesso dovendo produrre simulazioni per obiettivi che si muovono a velocità supersoniche. Per fare un confronto, il monitor medio consumer proietta un'immagine da 60 a 120 hertz, mentre i videoproiettori CDS possono visualizzare scene a una velocità di 50.000 hertz. Oltre al frame rate elevato, il CDS può simulare temperature superiori a 1000 Kelvin e con una risoluzione fino a 2000 × 2000.

Immagini IR reali proiettate di un pappagallo da un videoproiettore di scene CDS IR

Le capacità della proiezione IR di CDS sono chiare, ma testarle pone una sfida: né l'occhio umano né le telecamere non militari possono acquisire tutti i dati emessi dai videoproiettori. Per assicurarsi che i videoproiettori funzionino correttamente, CDS aveva bisogno di qualcosa in grado di acquisire tante informazioni IR quante ne emettono i videoproiettori. Ha individuato la soluzione nelle termocamere ad alta velocità e alta definizione di Teledyne FLIR (modelli X-Series).

Uno dei display LED CDS IR, un chip 2 in² in grado di visualizzare immagini da 2048 × 2048 pixel. Attualmente, il sistema di proiezione di scene LED più grande al mondo.

CDS esegue spesso test di laboratorio per assicurarsi che gli emettitori funzionino correttamente e migliorino ulteriormente le prestazioni. Questi test prevedono l'allineamento della termocamera FLIR all'emettitore per catturare la luce e quindi, utilizzando il software applicativo di ricerca FLIR (ad es. Research Studio), il controllo delle impostazioni della termocamera per ottimizzare l'acquisizione e visualizzare le immagini risultanti. Per garantire la ripetibilità, CDS ha anche sviluppato il proprio codice sfruttando FLIR Science Camera SDK, per automatizzare il processo di test ed evitare errori umani dovuti al funzionamento della termocamera.

Test CDS su uno dei sistemi di proiettori con FLIR SC8200. Questo sistema di proiettori specifico utilizza azoto liquido per funzionare a livelli ottimali. Un modello FLIR equivalente è FLIR X8580, una termocamera HD a onde medie raffreddata in grado di raggiungere un frame rate di 181 Hz.

“Con l'aiuto dei prodotti FLIR, siamo in grado di dimostrare ai nostri utenti finali e clienti le risoluzioni HD, i frame rate ipersonici e la temperatura apparente del nostro sistema di proiettori IR”, afferma Fouad Kiamilev, CTO di Chip Design Systems.

Una caratteristica che ha colpito CDS in particolare è stata la capacità della termocamera di eseguire la correzione di non uniformità, in breve NUC, sulle immagini dei videoproiettori. L'esecuzione di NUC nella termocamera FLIR aiuta CDS a rilevare le imperfezioni occasionali in una scena o gli emettitori difettosi. Grazie alla combinazione di risoluzione elevata e correzione di non uniformità della fotocamera, CDS è in grado di controllare ogni pixel dell'immagine di una scena per verificare che il videoproiettore emetta con precisione.

Chip Design Systems è cliente di Teledyne FLIR dal 2010 e possiede attualmente quattro termocamere nel proprio laboratorio, con l'intenzione di implementarne altre in futuro. Kiamilev afferma che in futuro CDS mira a migliorare ulteriormente le prestazioni dei videoproiettori con risoluzioni più elevate, frame rate più rapidi e costi inferiori.