Kustannustehokas lämpökamera: 10 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

• Olen kehittänyt laitteen, joka voidaan kiinnittää droneen ja joka voi suoratoistaa termografisesta kuvasta tehdyn sekoituskehyksen, joka näyttää lämpösäteilyn ja säännöllisen valokuvauksen näkyvällä valolla.
• Alusta koostuu pienestä yhden kortin tietokoneesta, lämpökameran anturista ja tavallisesta kameramoduulista.
• Tämän projektin tarkoituksena on tutkia edullisen lämpökuvausalustan mahdollisuuksia havaita vaurioita aurinkopaneeleissa, joille on ominaista lämpöallekirjoitukset.

Tarvikkeet

• Vadelma Pi 3B+
• Panasonic AMG8833 ruudukkosilmukka
• Pi -kamera V2
• Kannettava tietokone, jossa VNC -katseluohjelma

Vaihe 1: Piirilevykehitys

• Panasonicin ruudukkosilmantunnistimen piirilevy voidaan suunnitella Auto-desk EAGLEn avulla.
• . Brd -tiedosto on kehitetty Adafruit AMG8833 -moduulin tapaan pienin muutoksin
• Sitten piirilevy voidaan tulostaa piirilevyvalmistajien kanssa ja käytin pcbway.comia, jossa ensimmäinen tilaukseni oli täysin ilmainen.
• Huomasin, että PCB -juotos oli täysin erilainen kuin tuntemani juotos, koska se koski pinta -asennettavia laitteita, joten menin toisen PCB -valmistajan luo ja juotin PCB: n anturiin.

Vaihe 2: Ohjelmiston käyttöönotto

• Koodi on kirjoitettu Thonny, python Integrated Development Environment.
• Projektin takana oli pi -kameran liittäminen ja siihen liittyvien ohjelmistojen asentaminen.
• Seuraava vaihe oli liittää lämpöanturi oikeisiin GPIO -nastoihin ja asentaa Adafruit -kirjasto anturin hyödyntämiseksi.
• Adafruit -kirjasto sisälsi komentosarjan anturin lukemiseen ja lämpötilojen kartoittamiseen väreihin, mutta sen luomia liikkuvia kuvia ei voitu toteuttaa
• Siksi koodi kirjoitettiin uudelleen muotoon, joka tukee kuvankäsittelyä, pääasiassa kahden kehyksen yhdistämiseksi.

Vaihe 3: Anturien lukeminen

• Tietojen keräämiseen lämpökamerasta käytettiin ADAFRUIT -kirjastoa, jonka avulla antureita voidaan helpottaa komennolla readpixels (), jolloin saadaan joukko, joka sisältää lämpötila -asteita Celsius -asteina mitattuna antureiden erillisistä elementeistä.
• Pi -kameran funktiokomento picamera.capture () luo kuvan, jolla on määritetty tulostustiedostomuoto
• Nopean käsittelyn vuoksi pienempi resoluutio asetettiin 500 x 500 pikseliin

Vaihe 4: Lämpöanturin asennus

• Ensinnäkin meidän on asennettava Adafruit -kirjasto ja python -paketit
• Avaa komentokehote ja suorita: sudo apt-get update, joka päivittää sinut Pi
• Anna sitten komento: sudo apt-get install -y build-essential python-pip python-dev python-smbus git
• Suorita sitten: git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_GPIO…. Joka lataa Adafruit -paketin Raspberry Pi -laitteeseesi
• Siirry hakemiston sisään: cd Adafruit_Python_GPIO
• Ja asenna asennus suorittamalla komento: sudo python setup.py install
• Asenna nyt scipy ja pygame: sudo apt-get install -y python-scipy python-pygame
• Asenna lopuksi värikirjasto antamalla komento: sudo pip install color Adafruit_AMG88xx

Vaihe 5: I2C -käyttöliittymän käyttöönotto

• Anna komento: sudo raspi-config
• Napsauta Lisäasetukset, valitse I2C ja ota se sitten käyttöön ja valitse Valmis
• Käynnistä Pi uudelleen, jotta I2C voidaan ottaa käyttöön onnistuneesti
• Varmista, että olet ottanut käyttöön myös kameran ja VNC -liitännät

Vaihe 6: Kytke anturi ja kamera

• Liitä vain 4 AMG8833 -nastaista Pi: hen ja jätä IR -nasta.
• 5 V: n syöttö ja maadoitus voidaan liittää GPIO -nastoihin 1 ja 6
• SDA ja SCL on kytketty Pi: n nastoihin 4 ja 5.
• Kirjaudu vadelmaan ssh: n avulla
• suorita: sudo i2cdetect -y 1
• Sinun pitäisi nähdä "69" 9. sarakkeessa, jos ei, anturin kytkennässä Pi: n kanssa on ongelmia.
• Kytke lopuksi pi -kamera v2 vadelmapi: n kamera -aukkoon

Vaihe 7: Lämpökartoitus

• Anna komento: git clone
• Siirry hakemistoon Adafruit_AMG88xx_python/example
• anna komento: sudo python thermal_cam.py
• Olen liittänyt alla lämpökartoituksen AMG8833 koodin.

Vaihe 8: Kuvankäsittely

• Lämpötilan kartoitus

  1. Lämpötietojen visualisoimiseksi lämpötila -arvot kartoitetaan värigradientiksi, joka vaihtelee sinisestä punaiseen ja kaikki muut värit ovat välillä
  2. Kun anturi käynnistetään, alin lämpötila on 0 (sininen) ja korkein lämpötila 1023 (punainen)
  3. Kaikille muille välissä oleville lämpötiloille määritetään korreloivat arvot aikavälin sisällä
  4. Anturin lähtö on 1 x 64 array, joka on muutettu matriisiksi.

• Interpolointi

  1. Lämpöanturin resoluutio on melko pieni, 8 x 8 pikseliä, joten kuutiometriä käytetään lisäämään resoluutio 32 x 32: een, jolloin matriisi on 16 kertaa suurempi
  2. Interpolointi toimii rakentamalla uusia datapisteitä tunnettujen pisteiden joukkoon, mutta tarkkuus heikkenee.

• Numeroita kuviin

  1. Numerot 0-1023 32 x 32 -matriisissa muunnetaan desimaalikoodiksi RGB -värimallissa.
  2. Desimaalikoodista on helppo luoda kuva toiminnolla SciPy -kirjastosta
• Muuta kokoa peilauksella
  1. Jos haluat muuttaa 32 x 32 kuvan kokoa 500 x 500, jotta se vastaisi Pi -kameran resoluutiota, käytetään PIL: ää (Python Image Library).
  2. Siinä on häivytyssuodatin, joka tasoittaa pikselien väliset reunat suurennettuna
• Läpinäkyvä kuvan peittokuva
  1. Digitaalinen kuva ja lämpökuva sekoitetaan lopulliseen kuvaan lisäämällä ne 50%: n läpinäkyvyydellä.
  2. Kun kahden antureiden kuvat, joiden etäisyys on yhdensuuntainen, sulautuvat yhteen, ne eivät mene täysin päällekkäin
  3. Lopuksi näytetään AMG8833: n minimi- ja maksimilämpötilamittaukset, joissa on päällekkäistä tekstiä

Vaihe 9: Koodi- ja PCB -tiedostot

Olen liittänyt alla olevan projektin testaus- ja lopullisen koodin

Vaihe 10: Johtopäätös

• Näin ollen Raspberry Pi ja AMG8833 on rakennettu lämpökameralla.
• Lopullinen video on upotettu tähän postaukseen
• Voidaan havaita, että lämpötila muuttuu hetkessä, kun tulen sytyttimeen asennuksen lähelle ja anturi on havainnut sytyttimen liekin tarkasti.
• Siksi tätä projektia voidaan edelleen kehittää huoneeseen saapuvien ihmisten kuumeen havaitsemiseksi, mikä on erittäin hyödyllistä tässä COVID19 -kriisissä.