Système d'affichage LED 3D pour simulation virtuelle : Enseignement et recherche universitaires en aviation

La réalité virtuelle a transcendé les expériences immersives traditionnelles pour devenir un « système interactif intelligent ». Grâce au jumeau numérique, au métavers et à l’intégration de l’intelligence artificielle, cette technologie est désormais utilisée dans le secteur de l’éducation.

En combinant des moteurs de jumeaux numériques en temps réel, des outils d'interaction multimodaux et des plateformes collaboratives basées sur le cloud, nous avons créé un environnement de formation virtuel calculable, interactif et traçable. Ci-dessous, Doitvision vous guidera à travers une solution complète de système d'affichage LED 3D.

Analyse des besoins

Environnement de fusion virtuel-réel immersif ultra haute définition

• Le système d'affichage prend en charge la résolution ultra haute définition 8K + HDR10 + une large gamme de couleurs.
• Elle permet une intégration visuelle fluide entre les scènes virtuelles et les environnements réels, avec une immersion visuelle de ≥120°
• Prend en charge un fonctionnement sans surveillance 24h/24 et 7j/7, avec autodiagnostic intelligent des pannes, comme la redondance de secours et la commutation à chaud de l'alimentation.
• Il peut éliminer le besoin de remplacement périodique des consommables et un taux de défaillance annuel ≤0.5 % ;
• Réglage adaptatif de la luminosité (0-1000 nits), s'adaptant à différents scénarios d'éclairage tels que l'enseignement de jour et la recherche scientifique de nuit.
• Avec un écart de reproduction des couleurs inférieur à 2ΔE, il peut répondre aux besoins d'affichage détaillés de la peinture des avions, des différences de couleur des composants, etc.

Examen complet du prototype de jumeau numérique

• Prend en charge l'importation de modèles en temps réel et le traitement léger à partir de logiciels de CAO courants tels que CATIA V6R et SolidWorks.
• Il peut préserver la structure de l'arbre de conception et les associations de paramètres ;
• Fournit un outil d'examen complet du processus englobant « parcours détaillé, mesure, annotation, sectionnement et détection des interférences ».
• Le mode de visite guidée ajoute des modes personnalisés tels que « perspective à la première personne de la cabine » et « suivi du chemin de démontage des composants ».
• Il peut atteindre une précision de mesure de ±0.1 mm, répondant aux besoins de vérification multidimensionnelle aux étapes de prototypage, d'échantillonnage et de finalisation de l'aéronef.

Expérience interactive multimodale à la première personne

• Intègre l'interaction multimodale par suivi oculaire, retour haptique et commande vocale. Le suivi oculaire permet la « sélection par focalisation du regard », les poignées haptiques simulent un retour physique, tel que le couple de serrage des boulons et la résistance à l'insertion/retrait des câbles. Les commandes vocales prennent en charge des opérations telles que « zoomer sur le revêtement de l'aile » et « masquer les conduites hydrauliques » ;
• L'interface d'édition de scènes prend en charge le « réglage paramétrique en temps réel », comme la modification du matériau des sièges de la cabine et l'ajustement des angles des pales du moteur.
• Il peut générer automatiquement des enregistrements d'ajustement, facilitant ainsi les schémas d'enseignement itératifs.

Assemblage et maintenance virtuels d'aéronefs haute fidélité :

Il construit un cockpit d'avion virtuel à l'échelle 1:1. Il peut prendre en charge des scénarios complets de « démontage et assemblage de composants – simulation de pannes – évaluation du processus de maintenance », tels que la simulation du dépannage des pannes de surtension du moteur et la maintenance du système hydraulique du train d'atterrissage ;

Simulation du couplage multiphysique des corps flexibles :

• Dépasse les limites de la simulation mécanique traditionnelle.
• Il peut réaliser une simulation de couplage multiphysique de « câbles flexibles + fluide + température », par exemple en simulant la déformation de flexion des câbles dans des environnements de haute altitude et de basse température et l'impact du flux d'huile hydraulique sur les joints de tuyaux ;
• Prend en charge la détection de collision en temps réel des polygones concaves et convexes (temps de réponse < 1 ms)
• Avec une précision d'interaction des câbles atteignant 0.5 mm, il peut répondre aux exigences raffinées de la conception du câblage des aéronefs et de la protection du regroupement des faisceaux de câbles.

Affichage et révision collaboratifs inter-terminaux

• Dépasser les limites du « point de vue unique » traditionnel.
• il prend en charge la collaboration multi-appareils entre « écran LED + casque VR + terminal tablette ».
• Par exemple, quatre enseignants et élèves peuvent assembler collaborativement du matériel à distance à l'aide de casques, tandis que les spectateurs peuvent visualiser la « vue globale à la troisième personne » ou la « vue à la première personne depuis n'importe quel casque » en temps réel sur l'écran LED ;
• Le processus collaboratif prend en charge les « autorisations d'opération hiérarchiques ».
• Il peut enregistrer automatiquement le processus collaboratif pour faciliter la révision après le cours.

Développement et extension d'applications ouvertes

Fournit des interfaces API qui peuvent se connecter à la « plateforme cloud de formation à la maintenance des aéronefs » de l'Administration de l'aviation civile.

Il permet d'intégrer les données de formation virtuelle au système de crédits et au système de certification des compétences ;

Prend en charge nativement les modules d'enseignement standardisés tels que

• Inspection de l'anneau
• entretien du train d'atterrissage
• Réserve un espace de développement pour des scénarios étendus tels que « l'inspection par drone » et « la simulation du tri des bagages dans un aéroport ».

Construction d'un système d'affichage LED

Ce projet repose sur l'architecture technique « Jumeau numérique + Fusion virtuel-réel ». Il est divisé en 6 sous-systèmes principaux.

Nom du sous-système	Fonction principale	Points clés concernant l'équipement et les aspects techniques
Système d'affichage LED à pas fin	Sortie d'image immersive Ultra HD, compatible avec la commutation des modes 3D et 2D.	Pas de pixel de 0.9375, résolution 7680×2880, nouvelle technologie d'amélioration d'image par IA
Système de génération graphique	Rendu collaboratif multi-nœuds, compatible avec la simulation de champs multiphysiques 8K ultra HD et multi-physique	Processeur : Xeon W-3495, Carte graphique : RTX A6000, Mémoire : 128 Go DDR5
Système de suivi de position	Suivi de haute précision, prise en charge du positionnement simultané de plusieurs cibles	Précision de suivi de 0.1 mm, délai < 5 ms, prise en charge de 30 cibles simultanées
Système d'affichage collaboratif	L'interaction collaborative entre terminaux permet de relier « grand écran + casque + tablette ».	Nouveau système de suivi oculaire + taux de rafraîchissement de 120 Hz, associé au Vive Tracker 3.0
Sonorisation	Effets sonores spatiaux 3D, reproduction des sons environnementaux du cockpit (par exemple, bruit du moteur, sons des communications radio)	Compatible Bluetooth 5.3, nouvelle fonction de réduction du bruit ambiant
Logiciel de gestion graphique	Prise en charge complète du processus d'importation de modèles, d'interaction virtuelle et de gestion des données	Allègement du nouveau modèle d'IA, fonction de connexion des données du jumeau numérique

Système d'affichage LED

Compte tenu des objectifs de « praticité, de fiabilité et de progrès », les ajouts suivants sont apportés :

Intelligence : Prend en charge l'auto-optimisation de la qualité d'image par IA et le contrôle intelligent de la consommation d'énergie ;

Schéma de conception du système d'affichage

Paramètres de base :

• Pas de pixel : 0.9375 ;

• Dimensions de l'écran : 7.2 m (L) × 2.7 m (H) ;

• Surface d'exposition : environ 20 m² ;

• Résolution physique : 7680 × 2880 ;

• Luminosité : ≥0-1000 nits ;

• Rapport de contraste : ≥10000:1 ;

• Gamme de couleurs : ≥99 % DCI-P3 ;

• Indice de protection : ≥ IP54. 3.2.4 Technologies clés du système d’affichage LED

Mini LED ou COB + Technologie d'amélioration d'image par IA

Utilise un écran Mini LED ou COB LED pour un contrôle précis de la luminosité au niveau du pixel, améliorant ainsi la reproduction des détails dans les scènes sombres.

La puce intégrée de qualité d'image IA prend en charge « l'optimisation dynamique du contraste » et « la saturation adaptative des couleurs », par exemple en améliorant automatiquement la texture métallique de la peau de l'avion et la texture des pales du moteur.

Conception de redondance à double sauvegarde

Redondance de l'alimentation : 

Commutation d'alimentation double avec secours à chaud ; temps de commutation < 10 ms en cas de panne d'une alimentation, garantissant l'absence d'écran noir ;

Redondance du signal :

 Utilise une double liaison ; la commutation automatique en cas d'interruption du signal assure une révision collaborative ininterrompue ;

Correction point par point de la luminance et des couleurs par IA

La correction point par point traditionnelle exige une intervention manuelle. Grâce à la mise à niveau « caméra visuelle IA + algorithme de correction automatique », le temps de correction pour un écran de 20 m² est réduit de 8 heures à 1 heure, avec une précision de ±0.5 ΔE, garantissant une uniformité colorimétrique globale supérieure à 98 %.

Optimisation pour une faible luminosité et des niveaux de gris élevés :

Grâce à la technologie de contrôle de la fréquence d'images, il maintient 16 384 niveaux de gris même lorsque la luminosité chute à 100 nits, évitant ainsi les « bandes de couleur » dans les scènes nocturnes, ce qui permet d'obtenir des effets de dégradé plus subtils pour les voyants du tableau de bord.

Améliorations anti-poussière et antistatiques :

Le circuit imprimé utilise un revêtement nano-conforme, avec un indice de protection IP54 contre la poussière et une résistance aux décharges électrostatiques de ±8 kV par contact et de ±15 kV dans l'air. Il est adapté aux environnements secs des régions nordiques.

Diagramme topologique du système d'affichage 3D

Serveur de lecture 3D dédié :

•  Un serveur GPU prenant en charge la sortie de signaux 3D 8K 120 Hz ;
• Processeur d'assemblage vidéo 3D : prend en charge la transmission sans perte des signaux 8K ;
• Contrôleur de signal LED 3D : Prend en charge la commutation en mode 3D double « obturateur actif + polarisation », adaptable à différents types de lunettes.

Principes de solution des systèmes d'affichage 3D

Ajout de la « synchronisation du suivi oculaire » : grâce au suivi oculaire, le champ de vision de l’écran 3D est ajusté en temps réel pour éviter la « fatigue oculaire » ;

Extension de la source du signal 3D :

Prend en charge la double entrée de « prise de vue 3D de scènes réelles, comme une vidéo d'essai en vol d'un aéronef, et de 3D générée par IA, comme une scène de panne virtuelle » pour répondre aux différents besoins de l'enseignement et de la recherche scientifique. Principaux paramètres du système d'affichage

Système informatique et réseau

Non.	Produit	Paramètres
1	Fréquence de rafraîchissement des images monoculaires	120Hz
2	Fréquence de rafraîchissement d'image plein écran	240Hz
3	Fréquence de rafraîchissement monoculaire	7680Hz
4	3D technologie	Obturateur actif + mode double polarisé
5	Technologie de synchronisation	Wi-Fi 6E standard (délai < 2 ms)
6	Caractéristiques visuelles	Lunettes à suivi oculaire et chargement infrarouge
7	Distance 3D effective	1.5-15m
8	Plage d'angles de vision 3D	H:170°; V:170°
9	Gamme de couleurs	99% DCI-P3
10	Prise en charge HDR	HDR10 +

Station de travail graphique

• Modèle : Processeur : Intel Xeon W-3495 (36 cœurs, 72 threads) ;
• Carte graphique : NVIDIA RTX A6000 (48 Go GDDR6) ;
• Mémoire : 128 Go DDR5-5600 ;
• Disque dur : SSD NVMe de 2 To + disque dur de 8 To ; Carte de synchronisation : NVIDIA Quadro Sync III ; Prend en charge le fonctionnement simultané de 16 stations de travail ;
• Système d'exploitation : Windows 11.

Avantages :

• Une seule station de travail peut assurer un rendu fluide de scènes 3D 8K ;
• La latence de rendu collaboratif multi-nœuds est inférieure à 5 ms.
• Il peut répondre aux exigences d'interaction en temps réel des modèles d'aéronefs complexes.

Système de suivi de position

Mise à niveau des équipements de base

Caméra de suivi :

Résolution infrarouge 2448×2048, fréquence d'images 240 ips, précision de suivi 0.1 mm, prend en charge le suivi simultané de 30 cibles ;

Poignée interactive : retour haptique ajouté, 6 boutons programmables, autonomie de la batterie de 12 h ;

Cible de suivi : Légère, poids < 5 g, prend en charge le suivi de plusieurs parties telles que la tête, les mains, les pieds et les composants d'aéronefs ;

Logiciel:

Prend en charge la compensation d'occlusion par IA ; lorsque la cible est occultée, le suivi est maintenu grâce à des algorithmes de prédiction afin d'éviter toute interruption.

Disposition de la caméra

Quatre caméras ARTtrack6 sont réparties aux quatre coins de la zone de démonstration, étendant la zone de couverture à 10 m × 8 m, garantissant l'absence de zones d'ombre de suivi dans la « zone complète de la cabine + station de maintenance » ;

Une nouvelle « caméra inférieure » a été ajoutée pour résoudre le problème d'obstruction lors de la manipulation de pièces en regardant vers le bas, comme le suivi des mains lors du démontage ou du montage du train d'atterrissage.

Système audio

Optimisation des effets sonores

Non.	nom de l'équipement	Paramètres
1	Haut-parleur pleine gamme	Réponse en fréquence : 50 Hz – 20 kHz, Sensibilité : 98 dB, Puissance : 1 500 W
2	Amplificateur	1500 W à 4 Ω, rendement : 92 %
3	Mélangeur audio	32 entrées, compatible Bluetooth 5.3, processeur d'effets intégré
4	but égalisateur	Rapport signal/bruit > 100 dB, Bande de fréquence : 20 Hz - 20 kHz
5	Microphone filaire	Avec interrupteur, protection renforcée contre les interférences
6	Microphone sans fil	Bande UHF, Distance de transmission : 100 m, Anti-interférences (identique)

Ajout d'un « effet sonore spatial 3D » :

Il crée un « champ sonore surround en cabine » grâce à 8 haut-parleurs. Il peut restituer le bruit du moteur, les sons de rétraction et d'extension du train d'atterrissage, les sons des communications radio, etc., améliorant ainsi l'immersion ;

Prend en charge les « préréglages de scènes d'effets sonores » : tels que « Scène de maintenance », « Scène de révision ».

Logiciel de gestion graphique

Ajouts et optimisations des fonctions principales

Allègement des modèles piloté par l'IA :

Identifie automatiquement les détails clés des modèles complexes, tels que les aubes de moteur, simplifie les structures non critiques, réduit la taille du modèle de 70 % tout en maintenant la précision et charge en <30 s ;

Intégration des données du jumeau numérique :

Prend en charge l'intégration avec les données de fonctionnement de l'aéronef en temps réel, telles que la consommation de carburant et la vitesse du moteur, en affichant de manière synchrone l'état réel dans le modèle virtuel pour répondre aux besoins de vérification de la recherche scientifique ;

Compatibilité avec plusieurs logiciels de CAO :

Ajoute la prise en charge des dernières versions de SolidWorks 2025, CATIA V6R2025 et UG NX 2312, en conservant l'arbre de conception et l'association des paramètres ;

Système d'évaluation de la maintenance virtuelle :

Banque de questions intégrée conforme à la norme de maintenance CCAR-145, calcule automatiquement les scores et génère des rapports d'évaluation ;

Coopération infonuagique :

Permet aux équipes distantes d'accéder via un navigateur pour examiner conjointement des modèles, avec une latence < 100 ms (basée sur la 5G/edge computing).

Système d'affichage collaboratif 

Casque de réalité virtuelle : résolution de 2448×2448 par œil, taux de rafraîchissement de 120 Hz, prend en charge le suivi oculaire (précision de 0.5°), le suivi facial, autonomie de la batterie de 2.5 h ;

Traqueur:

Poids de 35 g, peut être fixé à des pièces d'aéronefs (telles que des modèles de moteurs) pour obtenir un alignement précis des « pièces virtuelles et des gestes réels » ;

Logiciels collaboratifs :

Permet la collaboration simultanée de 4 personnes, le partage d'annotations de modèles 3D, l'enregistrement du processus collaboratif et l'exportation de vidéos de révision au format MP4.

Alimentation UPS

Modèle:

Trois entrées et trois sorties, rendement de 96 %, prise en charge du remplacement à chaud ;

Batterie:

 Batterie au lithium LiFePO4 12V-100AH, durée de vie de 10 ans, prend en charge la gestion intelligente de la charge et de la décharge ;

Temps de sauvegarde :

1 heure à pleine charge, répondant aux exigences de sauvegarde des données et d'arrêt normal du système en cas de coupure de courant ;

Fonctions intelligentes :

 Prend en charge la surveillance à distance et la détection automatique de l'état de la batterie.

Modes d'application du système

Affichage et présentation interactifs immersifs en ultra haute définition

Les utilisateurs pénètrent dans un « terrain/cabine virtuel » grâce à un casque, et le suivi oculaire leur permet de « fixer leur regard pour observer les détails ». Des poignées haptiques leur permettent de « toucher » les composants de l’avion et d’en apprécier la texture.

L'écran LED affiche simultanément une « perspective globale à la troisième personne », et les spectateurs peuvent passer à « la perspective à la première personne de n'importe quel utilisateur » via une tablette, ce qui améliore considérablement l'interactivité.

Analyse intelligente des prototypes de jumeaux numériques

Après l’importation du modèle de conception d’aéronef le plus récent, l’IA génère automatiquement une « liste de contrôle d’examen ».

Collaboration à distance entre plusieurs équipes :

L'équipe de conception accède au cloud et collabore avec les professeurs et les étudiants du campus pour annoter les « suggestions d'optimisation de l'épaisseur du revêtement de l'aile », les annotations étant synchronisées en temps réel sur tous les terminaux.

Formation virtuelle haute fidélité à l'assemblage et à la maintenance

Simule la réparation des pannes de moteurs d'avion :

 L'ensemble du processus, depuis la mise hors tension jusqu'au test de mise sous tension, en passant par le démontage du carénage, la vérification des capteurs et le remplacement des composants, est mis en œuvre. Des messages vocaux sont diffusés en cas d'erreur.

Un « rapport de capacité de maintenance » est généré après la formation, comprenant le temps d'opération, le taux de précision des étapes et les principaux points d'erreur, et est intégré au système de certification des compétences en maintenance de l'aviation civile.

Simulation de couplage multiphysique de corps flexibles

Simule la déformation des câbles d'aéronefs dans des conditions de « haute altitude, basse température (-50℃) + impact du flux d'air » :

L'angle de courbure et la tension du câble sont calculés en temps réel, et le contact du câble avec des composants à haute température est visualisé, fournissant ainsi une base pour la conception du câblage.

Présentation et compte rendu collaboratifs inter-terminaux

 Quatre enseignants et élèves réalisent ensemble l’« assemblage du train d’atterrissage d’un avion » :

1 personne est responsable de l'installation du support, 2 personnes sont responsables du raccordement des conduites hydrauliques et 1 personne est responsable des tests ;

L’avancement de l’assemblage global est affiché sur un écran LED, et les utilisateurs peuvent zoomer sur les détails d’installation des joints hydrauliques sur une tablette. Les enseignants peuvent mettre en pause et signaler les erreurs de séquence d’installation.

Développement d'applications ouvertes

Intégration avec la plateforme de formation en nuage intelligente de l'Administration de l'aviation civile :

 Les données de formation complétées par les étudiants dans le système virtuel sont automatiquement synchronisées avec la plateforme cloud et utilisées comme base pour la reconnaissance des crédits ;

 Développement d'un module d'extension « Inspection des aéroports par drones (UAV) » :

Accès aux modèles de simulation de drones via une interface API pour réaliser une formation intégrée « drone virtuel + scène LED réelle ».

Rendu de conception graphique

Exigences en matière de design intérieur.

Conditions environnementales

Température : 18-25 °C, régulée automatiquement par un système de contrôle de la température ; Humidité : 40-60 % HR, sans condensation ; Propreté

Qualité de l'air : Classe ISO 8, particules ≥0.5 μm ≤100 000 par mètre cube, équipé d'un purificateur d'air ;

Période d'adaptation des équipements : 72 heures avant l'installation afin de raccourcir le cycle de construction. 6.2 Exigences relatives au sol :

Capacité de charge : ≥300 kg/m², convient aux équipements lourds tels que les postes de travail et les armoires à batteries UPS ;

Plancher antistatique : épaisseur ≥30 mm, valeur de résistance 10^6-10^9 Ω, avec un chemin de câbles « fibre optique 25G + câble réseau gigabit » installé sous le plancher pour faciliter la maintenance.

Besoins d'éclairage:

• Utilisez des « lumières LED à intensité variable par zone » : luminosité ≤50 lux dans la zone d’expérience (pour éviter d’affecter l’effet 3D), luminosité ≥300 lux dans la zone d’opération ;
• Les fenêtres sont équipées de rideaux occultants électriques avec film anti-éblouissement, temps de réponse < 10 s. 6.4 Alimentation et câblage
• Alimentation électrique : double circuit 380 V/220 V, consommation électrique de pointe totale d'environ 8 kW ;
• Espacement des câbles : Espacement des câbles d'alimentation et de basse tension ≥ 80 cm pour éviter les interférences ;
• Câbles de signal : Câbles à fibres optiques pour garantir des signaux 8K sans perte.

Production et refroidissement de chaleur des équipements

Calcul de la production de chaleur :

Selon la formule « Production de chaleur (BTU) = Puissance de l’équipement (Watt) × 3.41 », la production de chaleur totale est d’environ 27 500 BTU ;

Refroidissement : Utilise une « climatisation canalisée + un refroidissement localisé par air », évitant le flux d'air direct vers l'écran LED et ajustant automatiquement le flux d'air grâce au contrôle de la température.

Liste des budgets de projet :

Non.	Description du produit et du service	Modèle/Configuration	Quantité	Prix ​​unitaire (¥)	Sous-total (¥)
I. Système informatique
1	Système de station de travail graphique	Xeon W-3495, RTX A6000, 128 Go DDR5, 2 To NVMe + 8 To HDD (avec NVIDIA Quadro Sync III)	10
II. Système d'affichage LED
2	Ecran LED	P0.9375 (7.2 m × 2.7 m, 20㎡, 7680 × 2880)	1
3	Lunettes stéréo actives		40
4	Émetteur stéréo actif		10
III. Système audio
5	Haut-parleur pleine gamme		4
6	Amplificateur		2
7	Mélangeur audio		1
8	but égalisateur		1
9	Microphone filaire		4
10	Microphone sans fil		2
11	Accessoires de câble		1
IV. Logiciel de gestion graphique
12	MakeReal3D VSP 6.0		1
V. Système d'interaction
13	Caméra de suivi		4
14	Contrôleur ATC + logiciel DTrack 4.0		1
15	Poignée d'interaction		1
16	Cible de suivi passif		1
17	Garantie et accessoires	Garantie de 3 ans, accessoires d'installation inclus	1
VI. Système d'affichage collaboratif
18	Lunettes de réalité virtuelle		4
19	Poste de travail collaboratif	i9-14900K, RTX 4090, 64 Go DDR5, 2 To NVMe	4
VII. Alimentation sans coupure (UPS)
20	Comprend une batterie LiFePO4 12V-100AH ​​(16 unités), un boîtier à batterie et des câbles de connexion.		1
VIII. Développement de contenu
21	Développement personnalisé de l'inspection circonférentielle + démontage virtuel + câblage flexible		1
22	Affichage stéréo pour application de simulation de vol prenant en charge la sortie de signal 8K		1
23	Modèle d'affichage stéréo : allègement et développement de l'interaction		1
Prix ​​total du projet