Cámara térmica rentable: 10 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

• He desarrollado un dispositivo que se puede conectar a un dron y puede transmitir en vivo un marco combinado hecho de la imagen termográfica que muestra la radiación térmica y la fotografía regular con luz visible.
• La plataforma consta de una pequeña computadora de una sola placa, un sensor de cámara térmica y un módulo de cámara normal.
• Este proyecto tiene como objetivo examinar las posibilidades de una plataforma de imagen térmica de bajo costo para detectar daños en el panel solar que se caracteriza por firmas de calor.

Suministros

• Frambuesa Pi 3B +
• Panasonic AMG8833 cuadrícula
• Cámara Pi V2
• Laptop con visor VNC

Paso 1: desarrollo de PCB

• La placa PCB para el sensor de cuadrícula Panasonic se puede diseñar con la ayuda de Auto-desk EAGLE.
• El archivo.brd se desarrolla de manera similar al módulo Adafruit AMG8833 con ligeras modificaciones
• Luego, el PCB se puede imprimir con los fabricantes de PCB y utilicé pcbway.com, donde mi primer pedido fue completamente gratuito.
• Descubrí que la soldadura de PCB era completamente diferente de la soldadura que conocía, ya que involucraba dispositivos montados en la superficie, por lo que fui a otro fabricante de PCB y soldamos mi PCB con el sensor.

Paso 2: desarrollo de software

• El código está escrito en Thonny, un entorno de desarrollo integrado de Python.
• El procedimiento detrás del proyecto fue conectar la cámara pi e instalar el software asociado.
• El siguiente paso fue conectar el sensor térmico para corregir los pines GPIO e instalar la biblioteca Adafruit para utilizar el sensor.
• La biblioteca de Adafruit contenía un script para leer el sensor y asignar las temperaturas a los colores, sin embargo, las imágenes en movimiento que creó no se pudieron implementar
• Por lo tanto, el código se reescribió en un formato que admite el procesamiento de imágenes, principalmente para fusionar dos fotogramas.

Paso 3: lectura de los sensores

• Para recopilar datos de la cámara termográfica se utilizó la biblioteca ADAFRUIT, que permite reajustar los sensores con el comando readpixels (), generando una matriz que contiene temperaturas en grados Celsius medidas a partir de elementos separados de los sensores.
• Para la cámara Pi, el comando de función picamera.capture () genera una imagen con el formato de archivo de salida especificado
• Para adaptarse al procesamiento rápido, se estableció una resolución más baja en 500 x 500 píxeles.

Paso 4: Configuración del sensor térmico

• En primer lugar, tenemos que instalar la biblioteca Adafruit y los paquetes de python
• Abra el símbolo del sistema y ejecute: sudo apt-get update que actualizará su Pi
• Luego emita el comando: sudo apt-get install -y build-essential python-pip python-dev python-smbus git
• Luego ejecute: git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_GPIO…. Que descargará el paquete Adafruit a su Raspberry Pi
• Moverse dentro del directorio: cd Adafruit_Python_GPIO
• E instale la configuración ejecutando el comando: sudo python setup.py install
• Ahora instale scipy y pygame: sudo apt-get install -y python-scipy python-pygame
• Finalmente, instale la biblioteca de colores emitiendo el comando: sudo pip install color Adafruit_AMG88xx

Paso 5: Habilitación de la interfaz I2C

• Ejecute el comando: sudo raspi-config
• Haga clic en las opciones avanzadas y seleccione I2C y luego habilítelo y seleccione Finalizar
• Reinicie la Pi para habilitar con éxito I2C
• Asegúrese de haber habilitado también las interfaces de cámara y VNC

Paso 6: cableado del sensor y la cámara

• Debe conectar solo 4 pines de AMG8833 a Pi y dejar el pin IR.
• La fuente de 5V y la tierra se pueden conectar a los pines GPIO 1 y 6
• SDA y SCL están conectados a los pines 4 y 5 del Pi.
• Iniciar sesión en frambuesa con ssh
• ejecutar: sudo i2cdetect -y 1
• Debería ver "69" en la novena columna si no hay algún problema en el cableado del sensor con Pi.
• Finalmente, conecte la cámara pi v2 a la ranura de la cámara en la frambuesa pi

Paso 7: mapeo de calor

• Emita el comando: git clone
• Vaya al directorio Adafruit_AMG88xx_python / examples
• emita el comando: sudo python Thermal_cam.py
• He adjuntado el código para el mapeo de calor AMG8833 a continuación.

Paso 8: procesamiento de imágenes

• Mapeo de temperatura
  1. Para visualizar los datos térmicos, los valores de temperatura se mapean en un degradado de color, que va del azul al rojo con todos los demás colores intermedios.
  2. Cuando se inicia el sensor, la temperatura más baja se asigna a 0 (azul) y la temperatura más alta a 1023 (rojo)
  3. A todas las demás temperaturas intermedias se les asignan valores correlacionados dentro del intervalo
  4. La salida del sensor es una matriz de 1 x 64 que se cambia de tamaño a una matriz.

• Interpolación

  1. La resolución del sensor térmico es bastante baja, 8 x 8 píxeles, por lo que se utiliza la interpolación cúbica para aumentar la resolución a 32 x 32, lo que da como resultado una matriz 16 veces más grande.
  2. La interpolación funciona mediante la construcción de nuevos puntos de datos entre un conjunto de puntos conocidos, sin embargo, la precisión disminuye.

• Números a imágenes

  1. Los números que van de 0 a 1023 en una matriz de 32 x 32 se convierten en código decimal en el modelo de color RGB.
  2. A partir del código decimal, es fácil generar la imagen con una función de la biblioteca SciPy.

• Cambiar el tamaño con suavizado

  1. Para cambiar el tamaño de la imagen de 32 x 32 a 500 x 500 para que coincida con la resolución de la cámara Pi, se utiliza PIL (Biblioteca de imágenes de Python).
  2. Tiene un filtro anti-aliasing que suavizará los bordes entre los píxeles cuando se amplíe

• Superposición de imagen transparente

  1. La imagen digital y la imagen de calor se combinan luego en una imagen final y las agregan con un 50% de transparencia cada una.
  2. Cuando se fusionan imágenes de dos sensores con una distancia paralela entre ellos, no se superpondrán por completo
  3. Finalmente, las medidas de temperatura mínima y máxima de AMG8833 se muestran con texto superpuesto en la pantalla

Paso 9: archivos de código y PCB

Adjunto el código de prueba y final para el proyecto a continuación

Paso 10: Conclusión

• Por lo tanto, se ha construido una cámara térmica con Raspberry Pi y AMG8833.
• El video final se ha incrustado en esta publicación.
• Se puede observar que la temperatura cambia instantáneamente a medida que acerco el encendedor a la configuración y el sensor detecta con precisión la llama del encendedor.
• Por lo tanto, este proyecto puede desarrollarse aún más para la detección de fiebre en personas que ingresan a una habitación, lo que será de gran ayuda en esta crisis de COVID19.