DE3100584A1 - "vorrichtung fuer sichtsimulatoren" - Google Patents

Description

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MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM Ottobrunn, 8. Jan. 1981

GESELLSCHAFT BTOl Froh/th

MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG, 8863 MÜNCHEN

Vorrichtung für Sichtsimulatoren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Sichtsimulatoren zur Darstellung des zu simulierenden Geländes, mit austauschbarem Cockpit.

Sichtsimulatoren werden dazu benutzt, Flugzeugführer am Boden in die Bedienung von Flugzeugen einweisen zu können, wobei die Flugzeugführer in einem dem jeweiligen Flugzeugtyp nachgebildeten Cockpit Platz nehmen, und durch die Fensterscheiben des Cockpits eine außen künstlich dargestellte Welt wahrnehmen können.

Sichtsimulatoren dieser Art werden auch dazu benutzt, um beispielsweise Panzerfahrer auszubilden, wobei dies nachdem zuvor beschriebenen Prinzip erfolgt.

Der Vorteil dieses Vorgehens liegt darin, daß teure Flugbzw. Fahrstunden vermieden werden können und das einzusetzende Gerät nicht den hohen Anforderungen, die bei der Ausbildung bestehen, ausgesetzt wird.

Der effektive Einsatz solcher Sichtsimulatoren hängt davon ab, in welchem Maße sowohl die Cockpitumgebung als auch das darzustellende Gelände naturgetreu reproduziert werden können. Beispiele für Sichtsimulatoren finden sich in der ¹JS-PS 23 85 291, US-PS 39 11 597, Ot-Oa 25 bö

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Diese bekannten Einrichtungen leiden unter dem Nachteil, daß besonders an den "Nahtstellen von darzustellenden Sichtfeldern Sprünge oder sichtbare Versetzungen auftauchen, oder aber auch das Gelände selbst unwirklich erscheint.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der eine ungehinderte Rundumsicht ermöglicht wird, und mit der für wechselnde Ausbildungssituationen die zu verwendenden Cockpits austauschbar sind.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß als Projektionswand ein aufblasbarer, kugeliger Dom aus durchsichtiger Folie hoher Dimensionsstabilität und Festigkeit das Cockpit umgibt, wobei an der Dominnenseite eine stark lichtstreuende Oberfläche vorhanden ist, daß durch Rückprojektion mittels Projektoren von außen auf den Dom die Geländedarstellung erfolgt, daß zum Austauschen des Cockpits ein Innenzelt über dem Cockpit hochklappbar ist, welches das Cockpit luftdicht vom Dom abschirmt, und daß das Cockpit auf einen justierbaren, hochschwenkbaren Bodenrahinen montiert ist.

Mit dieser Vorrichtung ist vorteilhaft sowohl das Problem der störungsfreien Rundumsicht als auch das des Cockpitwechsels gelöst.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Projektoren feste Hintergrundprojektoren mit großem und bewegliche Zielprojektoren mit kleinem Projektionsfeld dienen, wobei je ein Zielprojektor einem Hintergrundprojektor zugeordnet ist, und daß das Bild des Zielpro-

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jektors über einen oder zwei schwenkbare Umlenkspiegel innerhalb des Projektionsfeldes des Hintergrundprojektors und im Rand des Nachbarbildes frei positionierbar ist. Auf diese Weise wird vorteilhaft das Problem des Aneinanderfügens der Einzelbilder gelöst. Ein Aneinanderfügen mehrerer Zielbildteile wird vermieden', da an der Grenze des Schwenkbereiches von einem Zielprojektor auf den nächsten einfach umgeschaltet werden kann, sobald sich die Bilder beider Zielprojektoren decken.

Die Erfindung ist anhand der Figur näher dargestellt.

Gemäß der Figur besteht die Vorrichtung aus einem aufblasbaren Dom 1 aus transparenter Kunststoffolie von hoher Dimensionsstabilität und Festigkeit.In die transparente Basisfolie werden Partikel oder ein Gewebe aus -reflektierendem Material eingelagert, die schräg einfallendes Licht reflektieren und damit einen geringeren Helligkeitsabfall in den Bildecken bewirken. Die Folie ist außen und innen mattiert um eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung zu erreichen. Diese Folie dient als Projektionswand 2. Die Nahtstellen des Domes 1 werden soweit vorhanden durch stumpfes Aneinanderstoßen der Folie und Verbindung mit einem durchsichtigen Klebestreifen auf der Domaußenseite realisiert.

Für den Cockpitwechsel soll verhindert werden, daß der aufblasbare Dom 1 einen Druckverlust erleidet. Der Dom 1 ist in nicht näher dargestellter Weise an einem massiven Bodenring befestigt, der seinerseits gegen den Boden abgedichtet ist. Der Dom ist mit einer ebenfalls nicht näher dargestellten Schleuse versehen, durch die er im Normalbetrieb betreten werden kann. An den Bodenring oder an einer anderen geeigneten Vorrichtung ist ein Innenzelt 3 angebracht, welches hochklappbar ist und über

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dem Cockpit luftdicht geschlossen werden kann, so daß der Cockpitbereich von dem Rest der Kugel luftdicht abgeschlossen ist. Das Cockpit L, kann nach unten aus dem Dom 1 entfernt werden, ohne daß ein Druckvelrust im Dom 1 auftritt.

Das Innenzelt 3 kann beispielsweise aus zwei Hälften luftundurchlässigem Materials bestehen, die von halbkreisförmigen bögen, die innerhalb des Bodenringes an zwei Stellen auf Drehlagern gehalten werden, bestehen. Das Innenzelt kann durch zwischen den Tragbögen angeordnete aufblasbare Schläuche aufgerichtet werden.

Die ungehinderte Rundumsicht im Sichtsimulator wird durch Rückprojektion von außen auf den als Leinwand dienenden Dom 1 sichergestellt. Es wird hierdurch ein-Bild mit hohem Kontrastverhältnis erreicht, das durch Streulicht in der Kugel kaum verschlechtert wird, da ein Großteil des Streulichtes die Kugel durch die transparente Wand verlassen kann. Hierzu wird der Strahlengang der Projektoren 5 außerhalb des Domes seitlich durch schwarzen Stoff, etwa Samt gegen Streulicht von außen abgeschirmt. Diese Abschirmung nimmt auch den größten Teil des von innen durch den Dom 1 austretenden Streulichts auf.

Bei den Projektoren 5 handelt es sich um Hintergrundprojektoren 7 und Zielprojektoren 8, wobei diese Projektoren in geeigneter Weise um den Umfang des Domes 1 gruppiert sind. Jedem Hintergrundprojektor 7 ist ein Zielprojektor 8 mit kleinerem Projektionsfeld als dem des Hintergrundprojektors 7 zugeordnet. Das Bild des Zielprojektors 8 1st über einen schwenkbaren Umlenkspiegel 9, der beispielweise mit einem Servoantrieb versehen sein kann, innerhalb des Projektionsfeldes des Hintergrundprojektors

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7 frei positionierbar.

Darüberhinaus kann das Bild des Zielprojektors 8 jeweils mindestens um die maximale Zielbreite in die Projektionsfelder der benachbarten Hintergrundprojektoren positioniert werden, so daß beim Übergang des Zieles von einem Projektorfeld zum nächsten das Ziel solange von dem Zielprojektor dargestellt werden kann, bis auch der nächste Zielprojektor das Zielbild voll darstellen kann. Erst wenn diese Position erreicht wird, wird das Zii?lbilcl von dem ersten auf den zweiten Zielprojektor übergeben.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß eine Bildverarbeitungskette ausreicht, um ein Ziel darzustellen. Gleichzeitiges Erscheinen von zwei Zielhälften in benachbarten Zielprojektoren würde für jeden der Zielprojektoren eine eigene Bildverarbeitungskette erfordern. Außerdem muß in dem hochauflösenden Zielbild kein Aneinanderfügen von Zielhälften erfolgen, was andernfalls eine Genauigkeit der Ausrichtung und Justierung der Projektraster erfordern würde, die nur mit hohen Kosten zu realisieren wäre.

Durch die tatsächliche Form des Domes 1 kann ein Fehler in der wahrgenommenen Position des Zieles auftreten. Um diese zu beseitigen, werden die Zielprojektoren 8 mit einer Einrichtung ausgestattet, die es erlauben, in den Grenzbereichen der Sichtfelder, die jeweils von zwei oder mehreren Zielprojektoren erreicht werden können, jeweils durch einen Zielprojektor eine Zielmarke auf den Dom 1 zu projizieren und diese Marke über ein optisches Machführsystem mit den Umlenkspiegeln 9 zu verfolgen. Dadurch kann die tatsächliche Form des Domes 1 mit hoher Genauigkeit an den Mahtstellen der Sichtbereiche vermessen werden, da die Position der Projektoren 5 bekannt

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ist und die Position der nachgeführten Spiegel mit der des Führungsspiegels verglichen wird. Auf diese Weise können Winkelfehler in der Zielposition die aus Formfehlern des Domes 1 resultieren, weitgehend eliminiert werden.

Bei einer größeren Ausdehnung der Ziele, bei der die geometrischen Deckungsfelder von Hintergrundprojektoren und Zielbild klein sind im Verhältnis zur Zielgröße, kann der Zielbildprojektor durch entsprechende Filterung von Ziel und Hintergrundbild in einem Spektralbereich ein Umrißbild des Zieles liefern, das von den Hintergrundprojektor nicht belegt ist.

Dieses Umrißbild wird über eine Keykamera 10, die über einen Strahlteiler 11 denselben Blickwinkel auf den Dom 1 hat, wie der dazugehörige Hintergrundlprojektor 7 aufgenommen und einem Bildmischer als Keysignal zugeführt LSt, der im Videoeingang des Hintergrundprojektors 7 angeordnet ist. Durch diesen Bildmischer wird das Hintergrundbild an den Stellen dunkel getastet, an denen die Keykamera 10 das Bild des Zieles sieht. Die Keykamera 10 und der Hintergrundprojektor 7 werden im Raster möglichst deckungsgleich justiert. Dadurch werden alle weiteren optischen Verzerrungen etwa durch Schrägprojektion, Formfehler der Kugel, Lagefehler der Einheit aus Hintegrundprojektor 7 und Keykamera 10 automatisch korrigiert.

Mit dieser Anordnung ist es möglich, bei größeren Zielgrößen den Hintergrund an der Stelle des Zieles dunkel zu tasten, so daß z.B. ein dunkles Ziel vor hellem Hintergrund darstellbar ist, oder bei ausgedehnten Zielen der Hintergrund nicht durch das Zielbild durchscheint infolge Ubereinanderprojektion der zwei Bilder.

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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Zielprojektoren gemeinsam so geführt werden, daß sie ein zusammenhängendes Zielbild größerer Ausdehnung projizieren. Hierzu wird zwischen Zielbildprojektor und Schwenkspiegel jeweils ein Wendeprisma mit Servoansteuerung angeordnet, das das Zielbild um die optische Achse drehen kann. Der Zielprojektor wird weiter mit einer Einrichtung zur Rasterverformung ausgerüstet, die die optische Verzerrung durch Schrägprojektion auf den Dom, bezogen auf den Augpunkt des Piloten (Kugelmittelpunkt), korrigiert.

Mit dieser Einrichtung kann nun in den Hintergrund ein Zielbild mit höherer Auflösung eingesetzt werden, das z.B. einen Geländestreifen am Horizont darstellt und auf den Horizont bei beliebigen Flugbewegungen des simulierten Flugzeugs vollstabilisiert ist, so daß der Horizont immer in hoher Auflösung sichtbar bleibt und die Richtung des Fernsehrasters relativ zum Horizont erhalten bleibt, so daß keine Interferenzprobleme bei der Bilddarstellung entstehen.

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Claims (1)

1. MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM Ottobrunn, 8. Jan. 1981

   GESELLSCHAFT BTOl Froh/th

   MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG, 8863 MÜNCHEN

   Vorrichtung für Sichtsimulatoren

   Patentansprüche

   Vorrichtung für Sichtsimulatoren zur Darstellung des zu simultierenden Geländes, mit austauschbarem Cockpit, dadurch gekennzeichnet , daß als Projekionswand (2) ein aufblasbarer kugeliger Dom (1) aus durchsichtiger Folie hoher Dimensionsstabilität und Festigkeit das Cockpit umgibt, wobei an der Dominnenseite eine stark lichtstreuende Oberfläche vorhanden ist und in die Folie lichtreflektierende Partikel oder ein reflektierendes, lichtdurchlässiges Gewebe eingelagert sind, daß durch Rückprojektion mittels Projektoren (5) von außen auf den Dom (1) die Geländedarstellung erfolgt, daß zum Austauschen des

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   Cockpits (4·) ein Innenzelt (3) über dem Cockpit (Λ) hochklapp bar ist, welches das Cockpit (Λ) luftdicht vom Dom (1) abschirmt, und daß das Cockpit U) auf einem justierbarem, hochschwenkbaren Bodenrahmen (6) montiert ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Projektoren (5) Hintergrundprojektoren (7) und Zielprojektoren (8) kleineren Projektionsfeldes dienen, wobei je ein Zielprojektor (8) einem Hintergrundprojektor (7) zugeordnet ist, und daß das Bild des Zielprojektors (8) über einen schwenkbaren Umlenkspiegel (9) innerhalb des Projektionsfeldes des Hintergrundprojektors (8) und im Rand des Nachbabildes frei positionierbar ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild des Zielprojektors (8) mindestens um die maximale Zielbreite in die Projektionsfelder benachbarter Hintergrundprojektoren (7) positionierbar ist, und daß beim Übergang des Zieles von einem Projektorfeld zum nächsten das Ziel solange vom ersten Zielprojektor (8) dargestellt wird, bis der nächste Zielprojektor das Zielbild voll darstellen kann.

   U. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i ch η e t , daß die Zielprojektoren (8) eine Einrichtung aufweisen, mit der in den Grenzbereichen der Sichtfelder, die jeweils von zwei oder mehreren Zielprojektoren (8) erreicht werden können, Zielmarken auf dem Dom (1) projizierbar sind und mittels Schwenk-

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   spiegel über ein optisches Nachführsystem verfolgbar sind, und daß aus der Position der Projektoren (5), der Position der nachgeführte Spiegel und der des Führungsspiegels als Formfehler des Domes (1) bestimmbar und für die optische Wahrnehmung durch den Betrachter im Cockpit (4) korrigierbar sind.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung größererer Zielgrößen von dem Zielprojektor (8) mittels Filterung in einem nicht vom Hintergrundbildprojektor (7) belegte Spektralbereich ein Umrißbild des Zieles projizierbar ist, daß das Umrißbild mittels Keykamera (10), welche denselben Blickwinkel hat wie die zugehörige Hintergrundkamera (8) aufgenommen und einem Bildmischer am Videoeingang des Hintergrundprojektors (7) als Keysignal zuführbar ist, und daß durch den Bildmischer das Hintergrundbild an den Stellen dunkel getastet wird, an denen die Keykamera das Bild des Zieles sieht.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Nahtstellen des Domes (1) durch stumpfes Aneinanderstoßen der Folie und Aufkleben einer durchsichtigen Folie verbunden werden, und daß der Strahlengang der Projektoren (5) außerhalb des Domes (1) seitlich durch schwarzen Stoff abgeschirmt wird.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zielprojcktoron [S) einem Hintergrundprojektor (7) zugeordnet werden und s,o angeordnet und geführt werden, daß sie ein zusammenhängendes, auf eine Bezugsrichtung stabilisiertes Bild höherer Auflösung projizieren können.

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   Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Zielprojektoren (8) je mit einem servogesteuerten Wendeprisma und einer Rasterverzerrungseinrichtung ausgestattet werden, die eine Stabilisierung der Rasterrichtung des Projektors auf eine Bezugsrichtung gestattet und eine Entzerrung des projizierten Bildes bezogen auf den Dommittelpunkt ermöglicht.