Cameră termică rentabilă: 10 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

• Am dezvoltat un dispozitiv care poate fi atașat la o dronă și poate transmite în direct un cadru amestecat format din imaginea termografică care arată radiația termică și fotografia obișnuită cu lumină vizibilă.
• Platforma constă dintr-un mic computer cu o singură îmbarcare, un senzor de cameră termică și un modul de cameră obișnuit.
• Acest proiect își propune să examineze posibilitățile unei platforme de imagistică termică low-cost pentru detectarea avariilor în panoul solar, care se caracterizează prin semnături de căldură.

Provizii

• Raspberry Pi 3B +
• Panasonic AMG8833 ochi de rețea
• Camera Pi V2
• Laptop cu vizualizator VNC

Pasul 1: Dezvoltarea PCB

• Placa PCB pentru senzorul Panasonic grid-eye poate fi proiectată cu ajutorul Auto-desk EAGLE.
• Fișierul.brd este dezvoltat similar cu modulul Adafruit AMG8833 cu ușoare modificări
• Apoi, PCB-ul poate fi tipărit cu producătorii de PCB și am folosit pcbway.com, unde prima mea comandă a fost complet gratuită.
• Am constatat că lipirea PCB-ului era complet diferită de lipirea pe care o știam, deoarece implica dispozitive montate la suprafață, așa că m-am dus la un alt producător de PCB și mi-am lipit PCB-ul cu senzorul.

Pasul 2: Dezvoltarea software-ului

• Codul este scris în Thonny, un mediu Python Integrated Development.
• Procedura din spatele proiectului a fost conectarea camerei pi și instalarea software-ului asociat.
• Următorul pas a fost conectarea senzorului termic pentru a corecta pinii GPIO și instalarea Bibliotecii Adafruit pentru utilizarea senzorului.
• Biblioteca Adafruit conținea script pentru citirea senzorului și maparea temperaturilor la culori, cu toate acestea, imaginile în mișcare create nu au putut fi implementate
• Prin urmare, codul a fost rescris într-un format care susține procesarea imaginilor, în principal pentru fuzionarea a două cadre împreună.

Pasul 3: Citirea senzorilor

• Pentru a colecta date de la camera termică a fost utilizată biblioteca ADAFRUIT, care permite eliberarea senzorilor cu comanda readpixels (), generând o matrice care conține temepratures în grade Celsius măsurate din elemente separate ale senzorilor.
• Pentru camera Pi, comanda de funcție picamera.capture () generează o imagine cu formatul de fișier de ieșire specificat
• Pentru a se potrivi procesării rapide, o rezoluție mai mică a fost setată la 500 x 500 pixeli

Pasul 4: Configurarea senzorului termic

• În primul rând, trebuie să instalăm pachetele Adafruit Library și Python
• Deschideți promptul de comandă și rulați: sudo apt-get update care vă va actualiza Pi
• Apoi lansați comanda: sudo apt-get install -y build-essential python-pip python-dev python-smbus git
• Apoi rulați: git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_GPIO….care va descărca pachetul Adafruit pe Raspberry Pi
• Mutați-vă în directorul: cd Adafruit_Python_GPIO
• Și instalați setup executând comanda: sudo python setup.py install
• Acum instalați scipy și pygame: sudo apt-get install -y python-scipy python-pygame
• În cele din urmă, instalați biblioteca de culori prin emiterea comenzii: sudo pip instalați culoarea Adafruit_AMG88xx

Pasul 5: Activarea interfeței I2C

• Lansați comanda: sudo raspi-config
• Faceți clic pe opțiunile avansate și selectați I2C, apoi activați-l și selectați Finalizare
• Reporniți Pi pentru a activa cu succes I2C
• Asigurați-vă că ați activat și interfețele Cameră și VNC

Pasul 6: Cablarea senzorului și a camerei

• Ar trebui să conectați doar 4 pini AMG8833 la Pi și să lăsați pinul IR.
• Alimentarea și împământarea de 5V pot fi conectate la pinii GPIO 1 și 6
• SDA și SCL sunt conectate la pinii 4 și 5 din Pi.
• Conectați-vă la zmeură cu ssh
• rulați: sudo i2cdetect -y 1
• Ar trebui să vedeți „69” în coloana a 9-a, dacă nu, există o problemă la conectarea senzorului cu Pi.
• În cele din urmă, conectați camera pi v2 la slotul camerei din zmeura pi

Pasul 7: Cartografierea căldurii

• Emiteți comanda: git clone
• Mutați în directorul Adafruit_AMG88xx_python / exemple
• lansați comanda: sudo python thermal_cam.py
• Am atașat mai jos codul pentru cartografierea căldurii AMG8833.

Pasul 8: Prelucrarea imaginilor

• Cartografierea temperaturii

  1. Pentru a vizualiza datele termice, valorile temperaturii sunt mapate într-un gradient de culoare, variind de la albastru la roșu, cu toate celelalte culori între
  2. Când senzorul este inițiat, cea mai scăzută temperatură este mapată la 0 (albastru) și cea mai înaltă temperatură la 1023 (roșu)
  3. Toate celelalte temperaturi intermediare sunt atribuite valori corelate în interval
  4. Ieșirea senzorului este 1 x 64 matrice care este redimensionată la o matrice.

• Interpolare

  1. Rezoluția senzorului termic este destul de scăzută, 8 x 8 pixeli, astfel încât interpolarea cubică este utilizată pentru a crește rezoluția la 32 x 32 ceea ce are ca rezultat o matrice de 16 ori mai mare
  2. Interpolarea funcționează prin construirea de noi puncte de date între un set de puncte cunoscute, cu toate acestea precizia scade.

• Numere la imagini

  1. Numerele variind de la 0 la 1023 în matricea 32 x 32 sunt convertite în cod zecimal în modelul de culoare RGB.
  2. Din codul zecimal, este ușor să generați imaginea cu o funcție din biblioteca SciPy

• Redimensionarea cu anti-aliasing

  1. Pentru a redimensiona imaginea de 32 x 32 la 500 x 500 pentru a se potrivi cu rezoluția camerei Pi, se utilizează PIL (Python Image Library).
  2. Are un filtru anti-aliasing care va netezi marginile dintre pixeli atunci când este mărit

• Suprapunere transparentă a imaginii

  1. Imaginea digitală și imaginea de căldură sunt apoi amestecate cu o imagine finală adăugându-le cu 50% transparență fiecare.
  2. Când imaginile de la doi senzori cu o distanță paralelă între ele sunt contopite, acestea nu se vor suprapune complet
  3. În cele din urmă, măsurătorile de temperatură minimă și maximă de AMG8833 sunt afișate cu text suprapus pe ecran

Pasul 9: Cod și fișiere PCB

Am atașat testarea și codul final pentru proiectul de mai jos

Pasul 10: Concluzie

• Astfel, a fost construită o cameră termică cu Raspberry Pi și AMG8833.
• Videoclipul final a fost încorporat în această postare
• Se poate observa că temperatura se schimbă instantaneu, pe măsură ce obțin bricheta în apropierea instalației și flacăra brichetei a fost detectată cu precizie de senzor.
• Prin urmare, acest proiect poate fi dezvoltat în continuare pentru detectarea febrei la persoanele care intră într-o cameră, ceea ce va fi foarte util în această criză COVID19.