Como a Chip Design Systems impulsiona os recursos das câmeras FLIR com seus projetores infravermelhos

O futuro da validação e dos avanços do design aeroespacial e de veículos autônomos depende de testes hardware-in-the-loop (HWIL ou HIL). Essa abordagem envolve a conexão de um módulo de controle — por exemplo, um módulo de orientação, navegação e controle de mísseis — a um software que gera um ambiente simulado que “engana” o módulo de controle para agir como se estivesse interagindo com um ambiente real. Isso permite que as equipes de P&D executem centenas ou milhares de cenários de testes variados sem os custos, tempo ou riscos potenciais associados aos testes de campo. Os testes HWIL, à medida que são utilizados em aplicações de pesquisa hipersônica, requerem tecnologia de ponta, e a Chip Design Systems lidera os avanços na área de projetores de cena de infravermelho para esses testes.

A Chip Design Systems (ou CDS) projeta projetores de infravermelho que produzem cenas feitas de luz infravermelha para executar simulações para sensores de infravermelho, como um tipo de dispositivo de realidade virtual para máquinas. Os principais clientes da CDS são agências governamentais; os projetores que fabricam para esses contratos devem atingir um nível surpreendente de exatidão para atender às necessidades dos clientes, com frequência tendo que produzir simulações para alvos que se movem em velocidades supersônicas. Para fazer uma comparação, o monitor para o consumidor comum projeta uma imagem em cerca de 60 a 120 hertz, enquanto os projetores da CDS exibem cenas a uma taxa de 50.000 hertz. Além da alta taxa de quadros, a CDS pode simular temperaturas superiores a 1000 graus Kelvin com uma resolução de até 2000 × 2000.

Imagens infravermelhas reais de um papagaio projetadas por um projetor de cena infravermelha da CDS

Os recursos de projeção infravermelha da CDS são evidentes, mas testar esses recursos representa um desafio: nem o olho humano nem câmeras de padrão não militar podem capturar todos os dados que esses projetores emitem. Para garantir que os projetores funcionem corretamente, a CDS precisava de algo capaz de capturar o máximo de informações de infravermelho que seus projetores pudessem emitir. A solução foi utilizar câmeras infravermelhas científicas Teledyne FLIR de alta velocidade e alta definição (ou seja, os modelos da Série X).

Uma das telas LED de IV da CDS, um chip 2 em² capaz de exibir imagens de 2048 × 2048 pixels. O maior sistema de projeção LED do mundo.

Em geral, a CDS executa testes em seu laboratório para garantir que os emissores funcionem corretamente e aumentem ainda mais o desempenho. Os testes envolvem alinhar a câmera FLIR com o emissor para capturar a luz e usar o software de aplicativo de pesquisa da FLIR (por exemplo, Research Studio), que controla as configurações da câmera para otimizar a captura e exibir as imagens resultantes. Para garantir a repetibilidade, a CDS também desenvolveu seu próprio código fazendo uso do SDK Science Camera da FLIR para automatizar o processo de testes e evitar erros humanos decorrentes da operação da câmera.

CDS testa um de seus sistemas de projetor com uma FLIR SC8200. Este sistema de projetor específico usa nitrogênio líquido para operar em níveis ideais. Um modelo equivalente da FLIR seria a FLIR X8580, uma câmera de alta definição de onda média refrigerada que pode atingir taxas de quadros de 181 Hz.

“Com a ajuda dos produtos FLIR, somos capazes de demonstrar resoluções em alta definição, taxas de quadros hipersônicos e temperatura aparente quente do nosso sistema de projetor infravermelho para nossos usuários finais e clientes”, disse Fouad Kiamilev, diretor de tecnologia da Chip Design Systems.

Para a CDS, um recurso específico que se destacou foi a capacidade da câmera de realizar a correção de não uniformidade (ou NUC) nas imagens dos projetores. A realização da NUC na câmera FLIR ajuda a CDS a detectar a imperfeição ocasional em uma cena ou emissor com defeito. Com a combinação de alta resolução e correção de não uniformidade da câmera, a CDS pode verificar cada pixel em uma imagem da cena para verificar se o projetor está emitindo com exatidão.

Cliente da Teledyne FLIR desde 2010, a Chip Design Systems atualmente possui quatro câmeras infravermelhas em seu laboratório com planos de implementar mais câmeras no futuro. Kiamilev diz que a CDS tem como objetivo impulsionar ainda mais o desempenho do projetor no futuro com resoluções mais altas, taxas de quadros mais rápidas e custos mais baixos.