Kamera Termal Hemat Biaya: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

• Saya telah mengembangkan perangkat yang dapat dilampirkan ke drone dan dapat melakukan streaming langsung bingkai campuran yang terbuat dari gambar termografis yang menunjukkan radiasi termal dan fotografi biasa dengan cahaya tampak.
• Platform ini terdiri dari komputer papan tunggal kecil, sensor kamera termal, dan modul kamera biasa.
• Proyek ini bertujuan untuk menguji kemungkinan platform pencitraan termal berbiaya rendah untuk mendeteksi kerusakan pada panel surya yang ditandai dengan tanda panas.

Perlengkapan

• Raspberry Pi 3B+
• Mata kisi Panasonic AMG8833
• Kamera Pi V2
• Laptop dengan penampil VNC

Langkah 1: Pengembangan PCB

• Papan PCB untuk sensor grid-eye Panasonic dapat dirancang dengan bantuan Auto-desk EAGLE.
• File.brd dikembangkan mirip dengan modul Adafruit AMG8833 dengan sedikit modifikasi
• Kemudian PCB dapat dicetak dengan produsen PCB dan saya menggunakan pcbway.com, di mana pesanan pertama saya benar-benar gratis.
• Saya menemukan bahwa penyolderan PCB benar-benar berbeda dari penyolderan yang saya tahu karena melibatkan perangkat yang dipasang di permukaan, jadi saya pergi ke produsen PCB lain dan menyolder PCB saya dengan sensor.

Langkah 2: Pengembangan Perangkat Lunak

• Kode ini ditulis dalam Thonny, sebuah Python Integrated Development Environment.
• Prosedur di balik proyek ini adalah menghubungkan kamera pi dan menginstal perangkat lunak terkait.
• Langkah selanjutnya adalah menghubungkan sensor termal untuk memperbaiki pin GPIO dan menginstal Perpustakaan Adafruit untuk memanfaatkan sensor.
• Pustaka Adafruit berisi skrip untuk membaca sensor dan memetakan suhu ke warna, namun gambar bergerak yang dibuatnya tidak dapat diimplementasikan
• Oleh karena itu kode ditulis ulang ke format yang mendukung pemrosesan gambar, terutama untuk menggabungkan dua bingkai bersama-sama.

Langkah 3: Membaca Sensor

• Untuk mengumpulkan data dari kamera termal, perpustakaan ADAFRUIT digunakan, yang memungkinkan pelepasan sensor dengan perintah readpixels(), menghasilkan array yang berisi suhu dalam derajat Celcius yang diukur dari elemen sensor yang terpisah.
• Untuk kamera Pi, perintah fungsi picamera.capture() menghasilkan gambar dengan format file output yang ditentukan
• Agar sesuai dengan pemrosesan cepat, resolusi yang lebih rendah diatur ke 500 x 500 piksel

Langkah 4: Pengaturan Sensor Termal

• Pertama, kita harus menginstal Adafruit Library dan paket python
• Buka command prompt dan jalankan: sudo apt-get update yang akan memperbarui Anda Pi
• Kemudian jalankan perintah: 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 mengunduh paket Adafruit ke Raspberry Pi Anda
• Pindah ke dalam direktori: cd Adafruit_Python_GPIO
• Dan instal pengaturan dengan menjalankan perintah: sudo python setup.py install
• Sekarang instal scipy dan pygame: Sudo apt-get install -y python-scipy python-pygame
• Terakhir, instal pustaka warna dengan mengeluarkan perintah: sudo pip install color Adafruit_AMG88xx

Langkah 5: Mengaktifkan Antarmuka I2C

• Keluarkan perintah: sudo raspi-config
• Klik pada opsi Lanjutan dan pilih I2C lalu aktifkan dan pilih Selesai
• Reboot Pi agar berhasil mengaktifkan I2C
• Pastikan Anda juga telah mengaktifkan antarmuka Kamera dan VNC

Langkah 6: Menghubungkan Sensor dan Kamera

• Anda harus menghubungkan hanya 4 pin AMG8833 ke Pi dan meninggalkan pin IR.
• Pasokan 5V dan ground dapat dihubungkan ke pin GPIO 1 dan 6
• SDA dan SCL dihubungkan ke pin 4 dan 5 dari Pi.
• Masuk ke raspberry dengan ssh
• jalankan: sudo i2cdetect -y 1
• Anda akan melihat "69" pada kolom ke-9 jika tidak, ada beberapa masalah dalam menghubungkan sensor dengan Pi.
• Terakhir sambungkan kamera pi v2 ke slot kamera di raspberry pi

Langkah 7: Pemetaan Panas

• Keluarkan perintah: git clone
• Pindah ke direktori Adafruit_AMG88xx_python/examples
• keluarkan perintah: sudo python thermal_cam.py
• Saya telah melampirkan kode untuk pemetaan panas AMG8833 di bawah ini.

Langkah 8: Pemrosesan Gambar

• Pemetaan Suhu

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

• Interpolasi

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

• Angka ke gambar

  1. Angka mulai dari 0 hingga 1023 dalam matriks 32 x 32 diubah menjadi kode desimal dalam model warna RGB.
  2. Dari kode desimal, mudah untuk menghasilkan gambar dengan fungsi dari perpustakaan SciPy

• Mengubah ukuran dengan anti-aliasing

  1. Untuk mengubah ukuran gambar 32 x 32 menjadi 500 x 500 agar sesuai dengan resolusi kamera Pi, digunakan PIL (Python Image Library).
  2. Ini memiliki filter anti-aliasing yang akan menghaluskan tepi di antara piksel saat diperbesar

• Hamparan Gambar Transparan

  1. Gambar digital dan gambar panas kemudian dicampur ke satu gambar akhir menambahkannya dengan transparansi 50% masing-masing.
  2. Ketika gambar dari dua sensor dengan jarak paralel di antara keduanya digabungkan, mereka tidak akan sepenuhnya tumpang tindih
  3. Akhirnya, ukuran Suhu Minimum dan Maksimum oleh AMG8833 ditampilkan dengan teks overlay di layar

Langkah 9: File Kode dan PCB

Saya telah melampirkan kode pengujian dan final untuk proyek di bawah ini

Langkah 10: Kesimpulan

• Jadi Kamera termal telah dibangun dengan Raspberry Pi dan AMG8833.
• Video terakhir telah disematkan di postingan ini
• Dapat diamati bahwa suhu berubah seketika saat saya mendekatkan pemantik api di dekat penyiapan dan nyala pemantik telah dideteksi secara akurat oleh sensor.
• Oleh karena itu proyek ini dapat dikembangkan lebih lanjut untuk deteksi demam pada orang yang memasuki ruangan yang akan sangat membantu dalam krisis COVID19 ini.