Digital Projection alcanza su objetivo con la renovación de la cúpula del simulador

Simulation Projection Dome

Los proyectores HIGHlite Laser WUXGA 3D fueron elegidos como parte del reacondicionamiento del hardware de una de las mayores cúpulas de simulación de objetivos de la Bundeswehr.

El Centro Técnico de Tecnologías de la Información y la Electrónica de la Bundeswehr (WTD 81) actualizó recientemente la compleja configuración visual de su cúpula de simulación de objetivos (ZSD) con la ayuda de un equipo de colaboradores formado por miembros de project: syntropy, que fue contratado para diseñar, instalar y poner en marcha el nuevo sistema de proyección compuesto por 41 proyectores HIGHlite Laser WUXGA 3D de Digital Projection, y de domeprojection.com.

La renovación se llevó a cabo en nombre de e.sigma Systems GmbH, un proveedor especializado en soluciones de capacitación integrales para fuerzas armadas internacionales, agencias de seguridad y clientes industriales.

Durante el proyecto, se renovó todo el sistema de proyección infrarroja de la cúpula de simulación de objetivos.

Estable. Predecible. Fiable.

La cúpula del WTD 81, situada en Greding (Baviera, Alemania), es utilizada por la Bundeswehr (las fuerzas armadas unificadas de Alemania) para poner a prueba la precisión de los sistemas de sus armas y componentes individuales —desde tanques hasta misiles—, en simulaciones realistas en 3D de escenarios de campos de batalla, tanto en el rango espectral óptico como en el infrarrojo.

La estructura de la cúpula tiene una imponente altura de 26 m y mide 46 m de diámetro, lo que la convierte en una de las cúpulas autoportantes más grandes del mundo en construcción prefabricada.

El área de proyección dentro de la cúpula es de 40 m de diámetro, con una superficie de pantalla de 2.200 m2. La superficie está formada por más de 94.000 placas metálicas poligonales finas de diferentes formas, lo que la hace muy exigente en cuanto al diseño y la calibración del sistema de proyección.

«En un principio se nos pidió que ayudáramos a calibrar el color de la cúpula con nuestras herramientas», comentó Christian Steinmann, de domeprojection.com. «Intentamos una calibración con los proyectores existentes, pero resultó ser una tarea prácticamente imposible. Los proyectores estaban anticuados, no tenían suficiente brillo ni la capacidad de mezclar los extremos, y el contenido se mostraba sencillamente en mosaico».

Los resultados mejoraron algo tras las calibraciones iniciales de domeprojection.com, pero WTD 81 decidió que era el momento de hacer una renovación completa.

Simulation Projection Dome

Lars Richter, gestor de proyectos de project: syntropy, continuó explicando: «Nos encargaron renovar el sistema de proyección en la cúpula, ya que la pantalla de visualización que tenían no abarcaba todo el campo de visión. También era deficiente en cuanto a resolución y brillo y tenían que calibrarla manualmente. Muchos de los problemas eran porque el sistema de proyección que había estaba basado en lámparas UHP, lo que significa que los proyectores tenían que ser reajustados a menudo cada vez que se cambiaban las lámparas. El reajuste se hacía manualmente y suponía un flujo de trabajo que requería mucho mantenimiento. Esto conllevaba tiempos de inactividad cada cierto tiempo que no eran compatibles con las necesidades del usuario final».

El gerente regional de ventas de Digital Projection en DACH, Christoph Hellmuth, nos dio más detalles sobre estos problemas: «Los clientes con proyectores basados en lámparas realmente lo que tienen son proyectores que producen lúmenes muy por debajo de sus especificaciones iniciales, en un ciclo que se repite con cada sustitución de la lámpara; es decir, cada 500-2000 horas. Si expresáramos esto en una tabla de mantenimiento de lúmenes, tendríamos una montaña rusa de lúmenes bastante dramática».

Richter continuó: «Los requisitos del cliente para el sistema de proyección eran muchos, entre otros: un brillo en la superficie de la pantalla de >120 lux, un contraste individual de 1.600:1, una vida útil superior a las 10.000 horas, y un bajo nivel de emisión de ruido. También necesitaban un sistema de reajuste automático preciso para reducir los tiempos de mantenimiento y aumentar la precisión general».

Se precisaron los conocimientos de un integrador de sistemas experimentado para lograr un diseño de sistema creativo y a la vez factible que se ajustara a todos los requisitos rigurosos, y que además se adaptara al espacio disponible para instalar los proyectores.

La solución fueron 41 proyectores HIGHlite Laser WUXGA 3D de Digital Projection integrados por project: syntropy, como explicó Hellmuth; «El sistema de iluminación láser dentro del HIGHlite LASER ofrece un rendimiento lumínico mucho más estable, con lúmenes que siguen una curva de rendimiento muy lineal desde el primer uso y hasta las 20.000 horas. No más montañas rusas. Solo un rendimiento lumínico estable, predecible y fiable».

El cuanto al diseño, el principal desafío era la colocación de los proyectores, ya que debía garantizar que cada píxel que se viera desde el volumen de trabajo definido por una esfera de 2 m de radio en el centro de la cúpula no estuviera a más de 20° de los rayos de reflexión ideales. Esto es debido a la ganancia ultra alta de la pantalla. Para complicarlo todavía más, el espacio para colocar los proyectores era muy limitado y los bajos niveles de ruido requeridos precisaban de una carcasa especial para cada proyector que no obstruyera su campo de visión, pero que al mismo tiempo permitiera que tuviesen una buena refrigeración. La dilatada experiencia de project: syntropy en el diseño de sistemas de proyección de alta gama y las herramientas de las que disponen en sus instalaciones hicieron posible cumplir con todos estos requisitos rigurosos.

El software de domeprojection.com fue clave durante la instalación, ya que había que hacer muchos cálculos antes de poder empezar a colocar nada. Steinmann explicó: «Colocamos una cámara en el centro de la cúpula que nos permitió reconocer todas las áreas de proyección. Luego hicimos pruebas para verificar la precisión de la geometría y asegurarnos de que los sistemas podían funcionar juntos.

Para la primera prueba colocamos un puntero láser en la parte superior del manipulador del sistema objetivo. El manipulador se movió por un camino preciso y este "camino" fue proyectado con el sistema visual. La divergencia resultante era ahora de solamente 1,7 minutos de arco».

Simulation Projection Dome

Continuó: «En la segunda prueba, proyectamos un marcador usando un teodolito para medir los puntos con la mayor precisión posible. La divergencia era de <10 mm en la superficie de la cúpula.

La calibración del color se consiguió entonces utilizando el complemento ProjectionTools ColorCalibration con un espectrómetro Jeti».

El software propietario que utilizaba e.sigma durante las simulaciones también fue renovado durante la actualización. En estrecha colaboración con domeprojection.com, e.sigma desarrolló una interfaz para importar la deformación & mezclado directamente al propio software.

Una vez instalado, el sistema debía ser capaz de realizar distintas tareas, como explicó Roland Bals, de e.sigma: «La cúpula se utiliza para probar sistemas de armas que ayuden a defenderse contra amenazas terrestres, aéreas y marítimas. Otro cometido de la cúpula es la investigación de los misiles guiados, especialmente sus cabezales de búsqueda. Los sistemas de armas y los cabezales de búsqueda modernos suelen tener detectores en el rango de longitudes de onda, del ultravioleta al infrarrojo. La superficie de proyección de la ZSD tiene una superficie reflectante desarrollada específicamente, que permite reflejar tanto las firmas estáticas como móviles de los objetivos con aproximadamente el 100 % en todo el rango espectral.

Los dispositivos (muestras de ensayo) que se van a poner a prueba pueden detectar y rastrear los objetivos gracias a la radiación reflejada. Los escenarios de los objetivos se reproducen en su presentación y dinámica de manera tan precisa que es posible registrar el comportamiento de los bucles de control de fuego del anillo de prueba con una medición».

Añadió: «Otra tarea importante es investigar la fiabilidad de los sistemas de armas y misiles que tenemos en la actualidad. Las medidas de interferencia que se conocen actualmente de la guerra electrónica deben probarse en los sistemas disponibles para que podamos valorar su eficacia. En la representación general de un escenario se tienen en cuenta varias variables, como la influencia del terreno, las nubes, el momento del día y el clima. La forma y la orientación de los objetivos en la superficie de proyección se cartografían de forma realista para permitir que los sensores de las muestras de ensayo puedan rastrear los objetivos».