Ekonomična termalna kamera: 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

• Razvio sam uređaj koji se može pričvrstiti na bespilotnu letjelicu i može uživo prenositi mješoviti okvir napravljen od termografske slike koja prikazuje toplinsko zračenje i redovnu fotografiju s vidljivom svjetlošću.
• Platforma se sastoji od malog jednokrilnog računara, senzora termalne kamere i običnog modula kamere.
• Ovaj projekt ima za cilj ispitati mogućnosti jeftine termovizijske platforme za otkrivanje oštećenja na solarnim panelima koje karakteriziraju toplinski potpisi.

Supplies

• Raspberry Pi 3B+
• Panasonic AMG8833 grid-eye
• Pi Camera V2
• Laptop sa VNC preglednikom

Korak 1: Razvoj PCB -a

• PCB ploča za Panasonic senzor rešetke može se dizajnirati uz pomoć Auto-desk EAGLE-a.
• Datoteka.brd razvijena je slično modulu Adafruit AMG8833 s malim izmjenama
• Zatim se PCB može štampati kod proizvođača PCB -a, a ja sam koristio pcbway.com, gdje je moja prva narudžba bila potpuno besplatna.
• Otkrio sam da se lemljenje PCB -a potpuno razlikuje od lemljenja za koje sam znao da uključuje uređaje na površini, pa sam otišao do drugog proizvođača PCB -a i lemio PCB sa senzorom.

Korak 2: Razvoj softvera

• Kôd je napisan u Thonnyju, python integriranom razvojnom okruženju.
• Postupak iza projekta bio je povezivanje pi kamere i instaliranje pripadajućeg softvera.
• Sljedeći korak bio je povezivanje termalnog senzora na ispravne GPIO pinove i instaliranje Adafruit biblioteke za korištenje senzora.
• Biblioteka Adafruit sadržavala je skriptu za očitavanje senzora i preslikavanje temperatura u boje, međutim pokretne slike koje je stvorila nisu se mogle implementirati
• Stoga je kôd prepisan u format koji podržava obradu slika, uglavnom za spajanje dva kadra zajedno.

Korak 3: Čitanje senzora

• Za prikupljanje podataka iz termalne kamere korištena je biblioteka ADAFRUIT, koja omogućava preispitivanje senzora pomoću naredbenih piksela za čitanje (), generirajući niz koji sadrži temeprature u stupnjevima Celzijusa mjereno od odvojenih elemenata senzora.
• Za Pi kameru, funkcijska naredba picamera.capture () generira sliku s navedenim formatom izlazne datoteke
• Kako bi odgovarala brzoj obradi, niža rezolucija postavljena je na 500 x 500 piksela

Korak 4: Postavljanje termalnog senzora

• Prvo moramo instalirati Adafruit Library i python pakete
• Otvorite naredbeni redak i pokrenite: sudo apt-get update koji će vas ažurirati Pi
• Zatim izdajte naredbu: sudo apt-get install -y build-essential python-pip python-dev python-smbus git
• Zatim pokrenite: git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_GPIO….koji će preuzeti paket Adafruit na vaš Raspberry Pi
• Premjestite se unutar direktorija: cd Adafruit_Python_GPIO
• I instalirajte instalaciju pokretanjem naredbe: sudo python setup.py install
• Sada instalirajte scipy i pygame: sudo apt-get install -y python-scipy python-pygame
• Na kraju, instalirajte biblioteku boja izdavanjem naredbe: sudo pip install color Adafruit_AMG88xx

Korak 5: Omogućavanje I2C sučelja

• Izdajte naredbu: sudo raspi-config
• Kliknite na Napredne opcije i odaberite I2C, a zatim ga omogućite i odaberite Završi
• Ponovo pokrenite Pi da biste uspješno omogućili I2C
• Provjerite jeste li omogućili i kameru i VNC sučelja

Korak 6: Ožičenje senzora i kamere

• Trebali biste spojiti samo 4 pina AMG8833 na Pi i ostaviti IC pin.
• 5V napajanje i uzemljenje mogu se spojiti na GPIO pinove 1 i 6
• SDA i SCL su ožičeni na pin 4 i 5 Pi.
• Prijavite se na malinu sa ssh
• pokreni: sudo i2cdetect -y 1
• Trebali biste vidjeti "69" u 9. koloni ako ne, postoji neki problem u povezivanju senzora s Pi.
• Na kraju spojite pi kameru v2 na otvor za kameru na malini pi

Korak 7: Kartiranje topline

• Izdajte naredbu: git clone
• Premjestite se u direktorij Adafruit_AMG88xx_python/examples
• izdajte naredbu: sudo python thermo_cam.py
• U nastavku prilažem kôd za mapiranje topline AMG8833.

Korak 8: Obrada slike

• Mapiranje temperature

  1. Za vizualizaciju toplinskih podataka, vrijednosti temperature su preslikane u gradijent boje, u rasponu od plave do crvene sa svim ostalim bojama između
  2. Kada se senzor pokrene, najniža temperatura je mapirana na 0 (plava), a najviša temperatura na 1023 (crvena)
  3. Svim ostalim temperaturama između dodjeljuju se korelirane vrijednosti unutar intervala
  4. Izlaz senzora je 1 x 64 niz čija je veličina promijenjena u matricu.
• Interpolacija
  1. Rezolucija termalnog senzora je prilično niska, 8 x 8 piksela, pa se kubna interpolacija koristi za povećanje rezolucije na 32 x 32 što rezultira 16 puta većom matricom
  2. Interpolacija funkcionira konstruiranjem novih tačaka podataka između skupa poznatih tačaka, međutim tačnost se smanjuje.
• Brojevi slika
  1. Brojevi u rasponu od 0 do 1023 u matrici 32 x 32 pretvaraju se u decimalni kod u RGB modelu boja.
  2. Iz decimalnog koda sliku je lako generirati funkcijom iz biblioteke SciPy

• Promjena veličine s anti-aliasingom

  1. Za promjenu veličine slike 32 x 32 na 500 x 500 kako bi se uskladila rezolucija Pi kamere, koristi se PIL (Python Image Library).
  2. Ima filter protiv uklapanja koji će izravnati rubove između piksela pri povećanju

• Prekrivanje prozirne slike

  1. Digitalna slika i toplotna slika se zatim miješaju u jednu konačnu sliku dodajući ih sa 50% prozirnosti.
  2. Kada se spoje slike s dva senzora s paralelnom udaljenošću između njih, neće se potpuno preklopiti
  3. Konačno, mjere minimalne i maksimalne temperature AMG8833 su prikazane s tekstom na ekranu

Korak 9: Kôd i PCB datoteke

U nastavku sam priložio testni i konačni kod projekta

Korak 10: Zaključak

• Tako je napravljena termalna kamera sa Raspberry Pi i AMG8833.
• Završni video zapis ugrađen je u ovaj post
• Može se primijetiti da se temperatura trenutačno mijenja kad približim upaljač blizu postavke, a senzor je precizno otkrio plamen upaljača.
• Stoga se ovaj projekt može dalje razvijati za otkrivanje groznice kod ljudi koji ulaze u prostoriju što će biti od velike pomoći u ovoj krizi COVID19.