Cómo Chip Design Systems aumenta las capacidades de las cámaras FLIR con sus proyectores IR

El futuro de la validación y mejora del diseño de vehículos aeroespaciales y autónomos depende de las pruebas “hardware in the loop” (HWIL o HIL). Este método comprende conectar un módulo de control (por ejemplo, guía, navegación y control de misiles) a un software que genera un entorno simulado que “engaña” al módulo de control para que actúe como si estuviera interactuando con un entorno real. Esto permite a los equipos de investigación y desarrollo ejecutar cientos o miles de escenarios de prueba variables sin los costos, el tiempo o los riesgos potenciales asociados con las pruebas de campo. Las pruebas HWIL utilizadas en aplicaciones de investigación hipersónica requieren tecnología de punta, y Chip Design Systems está a la vanguardia de mejoras en el área de los proyectores de escenas infrarrojas para estas pruebas.

Chip Design Systems (CDS) diseña proyectores IR que producen escenas hechas de luz infrarroja (IR) para ejecutar simulaciones para sensores IR, algo similar a un visor de realidad virtual para máquinas. Los principales clientes de CDS son agencias gubernamentales; los proyectores que crean para estos contratos deben alcanzar un nivel de precisión asombroso para satisfacer las necesidades de sus clientes, a menudo teniendo que producir simulaciones para objetivos que se mueven a velocidades supersónicas. Para hacer una comparación, el monitor promedio para consumidores proyecta una imagen con una frecuencia de 60 a 120 hercios, mientras que los proyectores CDS pueden mostrar escenas con una frecuencia de 50 000 hercios. Además de la alta frecuencia de imagen, CDS puede simular temperaturas superiores a 1000 kelvin y mostrar una resolución de hasta 2000 × 2000.

Imágenes IR proyectadas reales de un loro desde un proyector de escenas IR CDS

Las capacidades de proyección IR de CDS son claras, pero probarlas supone un desafío: ni el ojo humano ni las cámaras de grado no militar pueden capturar todos los datos que emiten los proyectores. Para asegurarse de que los proyectores funcionan correctamente, CDS necesitaba algo capaz de capturar toda la información IR que sus proyectores puedan emitir. Su solución fue utilizar cámaras científicas infrarrojas de alta velocidad y alta definición de Teledyne FLIR (por ejemplo, modelos de la serie X).

Una de las pantallas LED IR de CDS, un chip de 2 in² capaz de mostrar imágenes de 2048 × 2048 píxeles. El sistema de proyección de escenas LED más grande del mundo.

Con frecuencia, CDS realiza pruebas en su laboratorio para asegurarse de que los emisores funcionan correctamente e incrementar su rendimiento. Estas pruebas implican alinear la cámara FLIR con el emisor para capturar la luz y, a continuación, utilizar software para aplicaciones de investigación de FLIR (p. ej., Research Studio), que controla la configuración de la cámara para optimizar la captura y mostrar las imágenes resultantes. Para garantizar la repetibilidad, CDS también ha desarrollado su propio código aprovechando el SDK Science Camera de FLIR para automatizar el proceso de prueba y evitar errores humanos derivados del funcionamiento de la cámara.

CDS probando uno de sus sistemas de proyección con una FLIR SC8200. Este sistema de proyector específico utiliza nitrógeno líquido para funcionar a niveles óptimos. Un modelo de FLIR equivalente sería la FLIR X8580, una cámara HD refrigerada de onda media que puede alcanzar frecuencias de imagen de 181 Hz.

“Con la ayuda de los productos FLIR, podemos demostrar resoluciones HD, frecuencias de imagen hipersónicas y temperatura aparente caliente de nuestro sistema de proyección IR a nuestros usuarios finales y clientes”, dice Fouad Kiamilev, director de tecnología de Chip Design Systems.

Una característica que destacó especialmente para CDS fue la capacidad de la cámara para realizar una corrección de no uniformidad, o NUC, en las imágenes de sus proyectores. La realización de NUC en la cámara FLIR ayuda a CDS a detectar las manchas ocasionales en una escena o un emisor defectuoso. Con la combinación de la alta resolución de la cámara y la corrección de no uniformidad, el CDS puede comprobar cada píxel de la imagen de una escena para verificar que su proyector esté emitiendo con precisión.

Chip Design Systems, cliente de Teledyne FLIR desde 2010, posee actualmente cuatro cámaras infrarrojas en su laboratorio, con planes para implementar más en el futuro. Kiamilev afirma que CDS pretende aumentar aún más el rendimiento del proyector en el futuro, con resoluciones más altas, frecuencias de imagen más rápidas y costos más bajos.