Kamera Termal yang menjimatkan kos: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

• Saya telah mengembangkan peranti yang dapat dipasang pada drone dan dapat menstrim langsung bingkai campuran yang diperbuat daripada gambar termografi yang menunjukkan sinaran termal dan fotografi biasa dengan cahaya yang dapat dilihat.
• Platform ini terdiri daripada komputer papan tunggal kecil, sensor kamera termal, dan modul kamera biasa.
• Projek ini bertujuan untuk mengkaji kemungkinan platform pencitraan termal kos rendah untuk mengesan kerosakan pada panel solar yang ditandai dengan tanda panas.

Bekalan

• Raspberry Pi 3B +
• Panasonic AMG8833 grid-eye
• Pi Kamera V2
• Komputer riba dengan pemapar VNC

Langkah 1: Pembangunan PCB

• Papan PCB untuk sensor grid-Panasonic Panasonic boleh dirancang dengan bantuan Auto-desk EAGLE.
• Fail.brd dibangunkan serupa dengan modul Adafruit AMG8833 dengan sedikit pengubahsuaian
• Kemudian PCB dapat dicetak dengan pengeluar PCB dan saya menggunakan pcbway.com, di mana pesanan pertama saya adalah percuma.
• Saya mendapati bahawa pematerian PCB sama sekali berbeza dengan pematerian yang saya tahu kerana ia melibatkan peranti yang dipasang di permukaan, jadi saya pergi ke pengeluar PCB lain dan mendapatkan pematerian PCB saya dengan sensor.

Langkah 2: Pembentukan Perisian

• Kod tersebut ditulis dalam Thonny, Persekitaran Pembangunan Bersepadu python.
• Prosedur di sebalik projek ini adalah menyambungkan kamera pi dan memasang perisian yang berkaitan.
• Langkah seterusnya adalah menyambungkan sensor termal untuk membetulkan pin GPIO dan memasang Perpustakaan Adafruit untuk memanfaatkan sensor tersebut.
• Perpustakaan Adafruit mengandungi skrip untuk membaca sensor dan memetakan suhu ke warna namun gambar bergerak yang dibuatnya tidak dapat dilaksanakan
• Oleh itu kod ditulis semula ke format yang menyokong pemprosesan gambar, terutamanya untuk menggabungkan dua bingkai bersama-sama.

Langkah 3: Membaca Sensor

• Untuk mengumpulkan data dari kamera termal, perpustakaan ADAFRUIT telah digunakan, yang memungkinkan untuk meningkatkan sensor dengan repixel perintah (), menghasilkan array yang mengandungi temepratur dalam darjah Celsius yang diukur dari elemen terpisah sensor.
• Untuk kamera Pi, perintah fungsi picamera.capture () menghasilkan gambar dengan format fail output yang ditentukan
• Untuk memenuhi pemprosesan yang cepat, resolusi yang lebih rendah ditetapkan menjadi 500 x 500 piksel

Langkah 4: Persediaan Sensor Termal

• Pertama, kita mesti memasang pakej Adafruit Library dan python
• Buka command prompt dan jalankan: sudo apt-get update yang akan mengemas kini Pi anda
• Kemudian keluarkan arahan: sudo apt-get install -y build-essential python-pip python-dev python-smbus git
• Kemudian jalankan: git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_GPIO…. Yang akan memuat turun pakej Adafruit ke Raspberry Pi anda
• Masuk ke dalam direktori: cd Adafruit_Python_GPIO
• Dan pasang persediaan dengan menjalankan perintah: sudo python setup.py install
• Sekarang pasang scipy dan pygame: sudo apt-get install -y python-scipy python-pygame
• Akhirnya, pasang pustaka warna dengan mengeluarkan arahan: sudo pip install color Adafruit_AMG88xx

Langkah 5: Mengaktifkan Antaramuka I2C

• Keluarkan arahan: sudo raspi-config
• Klik pada pilihan Advanced dan pilih I2C dan kemudian aktifkan dan pilih Finish
• Nyalakan semula Pi untuk berjaya mengaktifkan I2C
• Pastikan anda juga telah mengaktifkan antara muka Kamera dan VNC

Langkah 6: Pendawaian Sensor dan Kamera

• Anda hanya perlu menyambungkan 4 pin AMG8833 ke Pi dan meninggalkan pin IR.
• Bekalan dan pembumian 5V boleh disambungkan ke pin GPIO 1 dan 6
• SDA dan SCL disambungkan ke pin 4 dan 5 Pi.
• Log masuk ke raspberry dengan ssh
• jalankan: sudo i2cdetect -y 1
• Anda mesti melihat "69" pada lajur ke-9 jika tidak ada masalah dalam pemasangan penderia dengan Pi.
• Akhirnya sambungkan pi kamera v2 ke slot kamera di raspberry pi

Langkah 7: Pemetaan Panas

• Keluarkan arahan: git clone
• Pindah ke direktori Adafruit_AMG88xx_python / contoh
• mengeluarkan arahan: sudo python thermal_cam.py
• Saya telah melampirkan kod untuk pemetaan haba AMG8833 di bawah.

Langkah 8: Pemprosesan Imej

• Pemetaan Suhu

  1. Untuk memvisualisasikan data termal, nilai suhu dipetakan menjadi kecerunan warna, mulai dari biru hingga merah dengan semua warna lain di antara
  2. Semasa sensor dimulakan, suhu terendah dipetakan ke 0 (Biru) dan suhu tertinggi ke 1023 (Merah)
  3. Semua suhu lain di antaranya diberikan nilai berkorelasi dalam selang waktu
  4. Output sensor adalah array 1 x 64 yang diubah ukurannya menjadi matriks.

• Interpolasi

  1. Resolusi sensor Thermal cukup rendah, 8 x 8 piksel, jadi interpolasi kubik digunakan untuk meningkatkan resolusi menjadi 32 x 32 yang menghasilkan matriks 16 kali lebih besar
  2. Interpolasi berfungsi dengan membina titik data baru antara satu set titik yang diketahui namun ketepatannya menurun.

• Nombor hingga gambar

  1. Nombor antara 0 hingga 1023 dalam matriks 32 x 32 diubah menjadi kod perpuluhan dalam model warna RGB.
  2. Dari kod perpuluhan, mudah untuk menghasilkan gambar dengan fungsi dari perpustakaan SciPy

• Mengubah saiz dengan anti-aliasing

  1. Untuk mengubah ukuran gambar 32 x 32 menjadi 500 x 500 agar sesuai dengan resolusi kamera Pi, PIL (Python Image Library) digunakan.
  2. Ia mempunyai penapis anti-aliasing yang akan melicinkan tepi antara piksel ketika diperbesar

• Hamparan Gambar lutsinar

  1. Imej digital dan imej panas kemudiannya digabungkan menjadi satu gambar akhir yang menambahkannya masing-masing dengan ketelusan 50%.
  2. Apabila gambar dari dua sensor dengan jarak selari di antara mereka menyatu, ia tidak akan bertindih sepenuhnya
  3. Akhirnya, ukuran Suhu Minimum dan Maksimum oleh AMG8833 dipaparkan dengan paparan teks yang dipaparkan

Langkah 9: Fail Kod dan PCB

Saya telah melampirkan kod ujian dan akhir untuk projek di bawah

Langkah 10: Kesimpulannya

• Oleh itu, Kamera termal telah dibina dengan Raspberry Pi dan AMG8833.
• Video terakhir telah disematkan dalam catatan ini
• Dapat diperhatikan bahawa suhunya berubah seketika ketika saya semakin terang di dekat pemasangan dan nyalaan lampu telah dikesan oleh sensor dengan tepat.
• Oleh itu, projek ini dapat dikembangkan lebih lanjut untuk pengesanan demam pada orang yang memasuki bilik yang akan sangat membantu dalam krisis COVID19 ini.