Сделайте самодельную термокамеру

Основная идея моего недорогого тепловизора началась с моего урока физики в 2010 году. Наш учитель купил одноточечный инфракрасный термометр, также называемый пирометром, и спросил, не хочет ли кто-нибудь использовать его на научном конкурсе позже в том же году. Нам с другом пришла в голову идея создать тепловизионный сканер изображений с использованием серводвигателей для перемещения инфракрасного датчика по большой площади.

Наш первый прототип был не чем иным, как подтверждением концепции; мы использовали Lego Mindstorms вместе с интерфейсом данных для датчика на ПК и автоматизированным скриптом для мыши / клавиатуры для Adobe Photoshop для создания тепловых изображений с низким разрешением. Я улучшил нашу конструкцию для конкурса следующего года (рис. A), который назвал «Cheap-Thermocam V1». Он состоял из микроконтроллера Arduino, двух серводвигателей и компьютерного программного обеспечения, написанного на Java; общая стоимость материалов составила всего около 100 долларов.

Рисунок A. Фотография Макса Риттера

Первые комплекты

В 2011 году я выиграл специальный приз и опубликовал концепции программного и аппаратного обеспечения в Интернете. Отзывы были положительными - многие люди создали свою собственную адаптацию устройства (рисунок B), а другие выразили заинтересованность в его покупке. Это привело меня к второй версии устройства (рис. C) в середине 2013 года, которую я продавал через Интернет людям со всего мира. Мне тогда было 20, так что это был огромный шаг для меня. «Cheap-Thermocam V2» имел небольшой ЖК-дисплей, которым можно было управлять с помощью поворотного энкодера, и имел возможность сохранять данные на SD-карту.

Рисунок C

Год спустя я закончил свою работу над «Cheap-Thermocam V3 (рис. D)», в которой был интегрирован большой сенсорный экран, тонкий дизайн и гораздо более быстрый микроконтроллер. В версиях с первой по третью использовался оригинальный принцип подвижного одноточечного ИК-датчика, который сканирует область. Несмотря на то, что это было очень дешево, для создания одного полного теплового изображения также потребовалось несколько минут. Для многих приложений, включая движущиеся объекты, этот подход не подходил, поэтому я искал альтернативу.

Рисунок D

Новый датчик

Рисунок E

В 2014 году FLIR выпустила датчик лептона (рис. E), который стал первым недорогим тепловизионным датчиком на рынке. Я включил его в следующую версию своего устройства, которую назвал «DIY-Thermocam V1». Это был большой шаг вперед от принципа сканирования к тепловизионным изображениям с высоким разрешением в реальном времени и отправной точкой для создания серьезной альтернативы имеющимся на рынке решениям от таких крупных компаний, как FLIR или FLUKE.

Версия 2 DIY-Thermocam предоставляет множество улучшений, включая поддержку датчика Lepton 3.0 с четырехкратным увеличением разрешения, более мощный микропроцессор, улучшенную и быструю визуальную камеру и съемное хранилище. Новый модуль вывода видео предлагает возможность потоковой передачи выходного видеосигнала данных с камеры Thermocam.

Большим преимуществом Thermocam является программное и аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом, поэтому вы можете модифицировать его в соответствии со своими потребностями или использовать в качестве отправной точки для собственных разработок в области тепловидения. Встроенное ПО на устройстве можно контролировать с помощью простого в использовании сенсорного меню и предлагает множество функций, таких как различные цветовые схемы, методы анализа или сохранения. Необработанные файлы для анализа тепловизионных изображений и видео на ПК полностью совместимы с мощным приложением под названием ThermoVision, разработанным немецким программистом из Берлина. Существует также приложение Python, которое предлагает потоковую передачу тепловых данных на компьютер в режиме реального времени и имеет некоторые функции анализа.

Извлеченные уроки

На пути было так много проблем. В большинстве случаев мне удавалось их решить, в других я решил попробовать более нестандартные решения. Например, при разработке корпуса я сначала хотел использовать для его изготовления 3D-принтер. Однако оказалось, что даже более дорогие принтеры требуют большой ручной обработки после печати. Это заняло слишком много времени, чтобы быть продуктивным. Литье под давлением также не было реальной альтернативой, поскольку создание пресс-формы было слишком дорогим для изготовления небольшого количества единиц. В конце концов, я решил вырезать корпус лазером - это относительно дешевый метод, не требующий постобработки. Я нашел компанию в Германии, которая вырезала для меня детали из черного акрила.

Одна вещь, которую я усвоил, заключалась в том, что нельзя слишком жестко устанавливать график выпуска релиза, потому что неизбежно возникнет много неожиданных проблем. Хорошее практическое правило, которое я нашел для себя, - составить расписание, а затем удвоить его. Если вы закончили работу раньше, это часто не проблема, потому что вы всегда найдете что-то, что можно улучшить.

Я узнал все, что мне нужно для этого проекта, из источников в Интернете и из книг. Мне почти никто не помогал. Это был крутой путь, но я многому из него научился! Проект требовал многих шагов:создание прототипа, выбор компонентов и материалов, упрощение сборки устройства, проверка качества, доставка по всему миру, маркетинг и контакты с клиентами - это лишь некоторые из них. Многое из того, что я делал, было методом проб и ошибок, и за эти годы я действительно сделал много ошибок. Тем не менее, все они внесли свой вклад в то сокровище, которое я получил сегодня, так что стоило испытать их все. Я бы даже сказал, что работая над проектом «Термокамера», я узнал больше, чем за пять лет обучения. На мой взгляд, наибольший прогресс - как в личном, так и в техническом плане - достигается тогда, когда вы действительно работаете над проблемами самостоятельно.

Подробнее… ..

Сделайте самодельную термокамеру