Digital Projection équipe un dôme de simulation militaire
Le Centre technique d’informatique et d’électronique de la Bundeswehr (WTD 81) a récemment mis à jour l’installation visuelle complexe de son dôme de simulation de cible (ZSD). Ce projet collaboratif a été mené à bien par une équipe réunissant des membres de domeprojection.com et de project: syntropy, qui a été choisi pour concevoir, installer et superviser le nouveau système de projection composé de 41 projecteurs Digital Projection HIGHlite Laser WUXGA 3D.
Cette modernisation a été réalisée à la demande d’e.sigma Systems GmbH, fournisseur spécialisé dans les solutions d’entraînement intégrées pour les forces armées, les agences de sécurité et les industriels du monde entier.
Afin de mener à bien ce projet, il a été décidé de remplacer l’intégralité du système de projection infrarouge du dôme de simulation.
Stable. Prévisible. Fiable.
Situé en Bavière à Greding (Allemagne), le dôme du WTD 81permet à la Bundeswehr (défense fédérale allemande) de tester la précision de systèmes d’armement et de composants individuels divers, allant des tanks aux missiles, lors de simulations 3D ultra réalistes utilisant à la fois le spectre visible et le spectre infrarouge pour reproduire des scénarii de combat.
Très imposante, la structure du dôme s’étend sur 26 mètres de haut et 46 mètres de diamètre : c’est l’un des plus grands dômes autoportants en préfabriqué du monde.
L’aire de projection à l’intérieur du dôme mesure 40 mètres de diamètre, avec une surface d’écran de 2 200 m2. Cette surface est elle-même composée de plus de 94 000 fines plaques métalliques aux formes polygonales variées, une configuration très exigeante pour le design et la calibration du système de projection.
« On nous a d’abord demandé de calibrer la couleur du dôme à l’aide de nos outils habituels », explique Christian Steinmann de domeprojection.com. « Nous avons essayé une calibration avec les projecteurs déjà installés, mais la tâche s’est avérée impossible. Les projecteurs étaient obsolètes, leur luminosité insuffisante, et ils n’offraient pas de fonction de fusion des bords, projetant simplement le contenu en mosaïque. »
Même si les calibrations initiales de domeprojection ont amené quelques améliorations, le WTD 81 a finalement décidé qu’il était préférable de moderniser l’intégralité du système.
Lars Richter, chef de projet pour project: syntropy, continue : « On nous a chargés de remplacer le système de projection du dôme, notamment parce que l’ancien système ne couvrait pas l’intégralité du champ de vision. La résolution et la luminosité étaient aussi trop faibles, et le système devait être calibré manuellement. Le problème, c’est que l’ancien système utilisait encore des lampes UHP, ce qui demandait de constamment réaligner les projecteurs après avoir remplacé leurs lampes. Le réalignement était fait manuellement et ce travail de maintenance considérable entraînait trop d’interruptions pour que le système réponde de manière satisfaisante aux exigences de l’utilisateur final. »
Dirk Siedle, responsable ventes et marketing EMEA chez Digital Projection, donne des explications plus détaillées sur le problème : « Les clients qui travaillent avec des projecteurs à lampes font face à une réduction assez rapide de la puissance lumineuse dans le temps par rapport à leurs spécifications initiales, un phénomène qui s’accentue lors de chaque remplacement de lampe, soit toutes les 500 à 2000 heures. Si l’on créait un diagramme de maintenance d’intensité lumineuse, la courbe dessinerait des pics et des creux très prononcés. »
Richter poursuit : « Le client avait de nombreuses exigences quant au système de projection, notamment une luminosité de >120 lux en surface d’écran, un contraste individuel de 1600:1, une durée de vie de plus de 10 000 heures et de faibles émissions sonores. Il avait également besoin d’un système de réalignement automatique précis pour minimiser le temps de maintenance et améliorer la précision globale. »
Le projet nécessitait l’intervention d’un intégrateur de systèmes expérimenté, capable de fournir une solution créative mais réalisable pour satisfaire à cet ensemble d’exigences complexes, tout en tenant compte de l’espace disponible pour l’installation des projecteurs.
La solution proposée comportait 41 projecteurs Digital Projection HIGHlite Laser WUXGA 3D intégrés par project: syntropy, comme l’explique Dirk Siedle : « Le système d’illumination laser du HIGHlite Laser assure une meilleure performance avec un flux lumineux beaucoup plus stable : le nombre de lumens générés suit une courbe très linéaire de la première utilisation jusqu’à 20 000 heures de service. Finies les hausses et baisses constantes. L’intensité lumineuse est stable, prévisible et fiable. »
La plus grosse difficulté lors de la phase de conception était le positionnement des projecteurs : il fallait que chaque pixel vu depuis l’aire de travail (définie par une sphère de 2 mètres de rayon au centre du dôme), ne dévie pas de plus de 20° par rapport à la trajectoire de réflexion idéale. Ce problème tenait aux capacités réfléchissantes très élevées de l’écran. Pour compliquer encore les choses, l’espace disponible pour l’installation des projecteurs était très restreint, et parce que le niveau sonore devait impérativement rester faible, il a fallu placer les projecteurs dans des boîtiers spéciaux, sans bloquer le champ de vision mais en laissant circuler suffisamment d’air afin d’éviter toute surchauffe. La longue expérience de project: syntropy en matière de conception de système de projection haut de gamme, et les nombreux outils développés en interne par l’entreprise ont permis de satisfaire à tous les critères.
Le logiciel de domeprojection.com a aussi joué un rôle critique pendant l’installation, de nombreux calculs étant d’abord nécessaires avant le positionnement du matériel. Steinmann explique : « Nous avons placé une caméra au centre du dôme pour identifier et reconnaître toutes les zones de projection. Nous avons ensuite vérifié l’exactitude géométrique pour nous assurer que tous les systèmes pourraient fonctionner ensemble.
Lors du premier test, nous avons utilisé un pointeur laser au-dessus du manipulateur du système de cible. Comme le manipulateur suit une trajectoire précise, cette « trajectoire » a pu être reproduite et projetée par le système visuel, avec une divergence minimale de seulement 1,7 arc/minutes. »
Il ajoute : « Pour le second test, nous avons projeté un marqueur à l’aide d’un théodolite pour mesurer les points aussi précisément que possible. La divergence était inférieure à 10 mm sur la surface du dôme.
La calibration des couleurs a ensuite été réalisé avec l’add-on ProjectionTools ColorCalibration et un spectromètre Jeti. »
Le logiciel propriétaire utilisé par e.sigma pendant les simulations a également été mis à jour. En travaillant en étroite collaboration avec domeprojection.com, e.sigma a développé une interface capable d’importer l’effet de déformation et de fusion des bords directement dans le logiciel.
Une fois installé, le système se devait de prendre en charge des tâches variées, comme l’explique Roland Bals d’e.sigma : « Le dôme sert à tester des systèmes d’armement conçus pour réagir aux menaces terrestres, aériennes et navales. Un autre domaine de travail est l’étude des missiles téléguidés, et notamment de leurs têtes chercheuses. Les têtes chercheuses et les systèmes d’arme modernes sont généralement équipés de détecteurs dans des longueurs d’onde allant de l’ultraviolet à l’infrarouge. L’aire de projection du ZSD a une surface réfléchissante spécialement conçue pour lui permettre de réfléchir à la fois les signatures mobiles et statiques des cibles, tout en couvrant presque 100 % de la bande spectrale. »
« Les dispositifs (spécimens test) que nous examinons peuvent détecter et suivre les cibles grâce au rayonnement réfléchi. La présentation et la dynamique des scénarii sont reproduites avec une telle précision que le comportement des boucles de contrôle de tir de l’aire de test peut être enregistré par simple relevé de mesures. »
Il ajoute : « Une autre tâche importante consiste à évaluer les défauts présumés des systèmes d’armements et missiles disponibles. Si nous voulons nous prononcer avec certitude sur leur efficacité, il nous faut d’abord tester les mesures d’interférence connues des dispositifs électroniques utilisés pour brouiller les systèmes disponibles. La représentation générale d’un scénario prend en compte l’influence du terrain et des nuages, ainsi que l’heure du jour et les conditions météorologiques. La forme et l’orientation des cibles sur la surface de projection sont mappés de manière réaliste pour permettre aux capteurs des spécimens test de suivre la cible. »
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