Руководство по подключению FLIR Lepton

Введение

Примечание. Изначально это руководство было написано для FLiR Lepton [KIT-13233]. Однако FLiR Lepton 2.5 с радиометром должен работать так же.

Когда наша команда узнала, что мы будем тестировать длинноволновую инфракрасную камеру (LWIR), мы не могли перестать произносить два слова:Predator Vision. Правильно, мы наконец-то смогли увидеть невидимый мир тепла, который нам очень поможет, если мы когда-нибудь поймем себя на охоте на команду специальных оперативников в отдаленных джунглях ... или, знаете, пытаясь не обжечься. чашка горячего чая.

Как оказалось, FLIR Lepton - отличный маленький модуль за такую ​​цену, и Pure Engineering проделала огромную работу по созданию коммутационной платы и документации.

Комплект FLIR Radiometric Lepton Dev Kit

Комплект разработчика FLiR

Однако в процессе установки есть несколько мелких ошибок, и поэтому мы решили, что будет лучше, если мы поделимся тем, что узнали, играя с этой штукой. Но сначала… Немного теории…

Необходимые материалы

Чтобы следовать этому руководству, вам потребуется следующее оборудование и программное обеспечение. Возможно, вам не понадобится все, в зависимости от того, что у вас есть, и от ваших настроек. Добавьте оборудование в корзину, прочтите руководство и при необходимости отрегулируйте тележку.

Аппаратное обеспечение

Сегодня мы настроим пример кода Raspberry Pi, предоставленный Pure Engineering и представленный в наших видеороликах о продуктах. Как минимум, нам понадобится Raspberry Pi ... и не более того. Всего лишь несколько перемычек, а также монитор, клавиатура, сопутствующие кабели для Raspberry Pi и выбранная вами камера FLIR Lepton.

Ниже приведен список желаний из предлагаемых запчастей:

Список желаний для руководства по знакомствам с FLIR Lepton Список желаний SparkFun

ЖК-дисплей Raspberry Pi - сенсорный экран 7 дюймов

SmartiPi Touch

Беспроводная мультимедийная клавиатура

Raspberry Pi 3 B + Starter Kit

Комплект FLIR Radiometric Lepton Dev Kit

Примечание. Чтобы уменьшить количество используемых компонентов, вы можете подключить тепловизор прямо к Pi с помощью перемычек F / F. Для безопасного соединения вы также можете припаять специальную шляпу Raspberry Pi с помощью макетной платы.

Монтажный провод - ассортимент (твердый сердечник, 22 AWG)

Провода перемычки Premium 6 ″ F / F - 20 AWG (комплект из 10 шт.)

SparkFun Snappable Protoboard

Raspberry Pi GPIO, высокий заголовок - 2 × 20

Внимание! Если вы приобретаете PureThermal 2:FLIR Lepton Smart I / O Board, эта плата не включить модуль камеры FLIR Lepton. Однако при этом осуществляется управление камерой и необработанными видеоданными через USB. Это полезно, если вы подключаете его к компьютеру и используете в качестве веб-камеры USB.

PureThermal 2 - плата интеллектуального ввода-вывода FLIR Lepton

Кабель USB micro-B - 6 футов

Для получения дополнительной информации о настройке интеллектуальной платы ввода-вывода на вашем компьютере посмотрите следующие видеоролики, связанные с вашей настройкой для установки официального приложения Lepton.

• Windows
• Mac OS
• Raspberry Pi

Программное обеспечение

Код примера был протестирован на Raspberry Pi модели B, но он должен нормально работать на любой модели, если у вас установлен Raspbian.

МАЛИНОВЫЙ ПИ:РАСПБИЙСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ

Вам также потребуется установить инструменты и пример QT dev. Ознакомьтесь с Программным обеспечением позже в руководстве для получения дополнительной информации.

Теория

Электромагнитное излучение присутствует повсюду (и внутри, и повсюду) нас и состоит из всего, от гамма-излучения на высоких частотах до радиоволн на низких частотах. В то время как большинство датчиков изображения обнаруживают излучение в видимом спектре (длины волн от 380 до 700 нанометров), длинноволновые инфракрасные датчики обнаруживают излучение от 900 до 14 000 нанометров. Это называется инфракрасным спектром, и на него приходится большая часть теплового излучения, испускаемого объектами с температурой около комнатной.

Электромагнитный спектр с выделенным видимым светом. Изображение любезно предоставлено Wikimedia Commons.

Датчик внутри FLiR Lepton - это микроболометр . множество. Микроболометры состоят из материалов, сопротивление которых изменяется при нагревании инфракрасным излучением. Измеряя это сопротивление, вы можете определить температуру объекта, испускающего излучение, и создать изображение в искусственных цветах, которое кодирует эти данные.

Тепловидение этого типа часто используется при обследовании зданий (для обнаружения утечек изоляции), автомобильной инспекции (для контроля эффективности охлаждения) и медицинской диагностике. Кроме того, из-за своей способности создавать изображение без видимого света, тепловизор идеально подходит для камер ночного видения.

Когда дело доходит до робототехники, тепловизионные камеры являются особенно полезными датчиками тепла, потому что изображение, которое они создают (в силу того, что оно является изображением), может быть обработано с использованием тех же методов и программного обеспечения, что и изображения в видимом свете. Представьте себе использование чего-то вроде OpenCV для отслеживания не только цветовых центроидов, но и тепловых центроидов! Правильно, вы можете создавать роботов с тепловым поиском прямо у себя дома!

Собственно, чего мы ждем? Разрешите провести для вас экскурсию…

Обзор оборудования

Ниже перечислены некоторые характеристики FLIR Lepton. Ячейки, выделенные синим цветом, указывают на небольшие различия между двумя версиями модуля камеры FLIR Lepton.

FLIR Lepton FLIR Lepton v2.5 с радиометрией Разрешение (h x v) 80 пикселей x 60 пикселей 80 пикселей x 60 пикселей Спектральный диапазон От 8 мкм до 14 мкм от 8 мкм до 14 мкм Горизонтальное поле зрения 51 ° 50 ° Температурная чувствительность <50мК <50мК частота кадров <9 Гц <9 Гц Интерфейс управления I2C I2C Видеоинтерфейс SPI SPI Обещанное время для изображения <0,5 секунды <1,2 секунды ( ~ 0,5 секунды при тестировании в реальных условиях ) Встроенный затвор ✓ Радиометрия 14-битное значение пикселя 14-битное значение пикселя, Кельвин Рабочая мощность ~ 150 мВт ~ 150 мВт

Подключение оборудования

⚡ Предупреждение: Следует отметить, что, хотя модуль Lepton не особенно чувствителен к электростатическому разряду, это сложный и относительно дорогой компонент. Возможно, вы захотите принять некоторые меры предосторожности при работе с ним, чтобы случайно не срезать его.

Принципиальная схема

Подключите разъем FLIR к Raspberry Pi GPIO в соответствии со схемой ниже. Если вам нужно вспомнить, как ориентированы контакты GPIO, посетите наш учебник Raspberry Pi GPIO. Убедитесь, что ваш модуль Lepton надежно вставлен в гнездо на коммутационной плате.

Существует несколько способов соединения и монтажа вашей системы вместе. Если вы использовали макетную плату и сенсорный ЖК-экран с Pi, ваша установка должна выглядеть примерно так, как показано на изображении ниже.

Поздравляем, аппаратная часть готова. Теперь о настройке программного обеспечения!

Программное обеспечение

Как я упоминал ранее, вам нужно, чтобы на Raspberry Pi была установлена ​​ОС Raspbian. Загрузите его и откройте программу Терминал. Нашим первым делом будет включение интерфейсов SPI и I2C Pi. К счастью, Raspbian позволяет легко это сделать, добавив утилиту raspi-config . . Чтобы запустить утилиту, просто введите:
sudo raspi – config

Вам должен быть представлен следующий экран, как показано ниже. Нажмите « Дополнительные параметры . ”Меню.

Вам сложно разглядеть схему? Нажмите на изображение, чтобы рассмотреть его поближе.

Выберите SPI и следуйте инструкциям на следующих экранах. После того, как вы выполнили шаги SPI, проделайте то же самое для I2C. При выходе из raspi-config , он спросит, хотите ли вы перезагрузиться. Продолжайте и сделайте так, чтобы изменения, которые мы только что сделали, остались.

Вам сложно разглядеть схему? Нажмите на изображение, чтобы рассмотреть его поближе.

Пример кода Pure Engineering представляет собой приложение QT, поэтому нам необходимо установить эту зависимость, прежде чем мы сможем ее скомпилировать. Не волнуйтесь, это легко сделать. Убедитесь, что Pi подключен к Интернету, и выполните следующую команду для установки инструментов QT dev:
sudo apt – get install qt4 – dev – tools

Это будет выглядеть примерно так…

После завершения установки перейдите в репозиторий Pure Engineering GitHub и получите файл … / software / raspberrypi_video . каталог. Если вы знакомы с git, вы можете сделать это из командной строки. Для большинства людей так же просто перейти по указанной выше ссылке и нажать «Загрузить ZIP». Вы можете загрузить файл в любой каталог, который вам нравится, затем cd в этот каталог в Терминале и распаковать его, используя следующую команду:
unzip LeptonModule–master.zip

Теперь перейдите в распакованную папку « LeptonModule-master . »И каталог« … / raspberrypi_video ». Этот каталог содержит все файлы, необходимые для компиляции кода примера. Во-первых, нам нужно «сделать» Lepton SDK. С помощью команды cd перейдите к файлу «… / software / raspberrypi_libs / LeptonSDKEmb32PUB . »И запустите команду make.

После завершения этого процесса вернитесь к папке «… / raspberrypi_video »И запустите qmake &&make:

Поздравляю! Вы только что скомпилировали пример кода и готовы его запускать. Просто введите в командную строку следующее:

Подробнее… ..

Руководство по знакомству с FLIR Lepton

Текущий проект / сообщение также можно найти с помощью:

• ню вот