🍅 📺 ⏰ रास्पबेरी PI पर DIY थर्मल इमेजर या "अब मुझे लगता है कि मुझे पता है कि मैं इस गर्मी में क्या करूंगा" ✨ 🕛 🏫

सभी को नमस्कार!

सर्दियों का मौसम आ गया है, और इसके साथ यह कार्य ~~देश के निवास के भवनों की~~ गर्मी-इन्सुलेट गुणों की जांच करना है। और फिर यह पता चला कि प्रसिद्ध चीनी साइट पर काफी सस्ती थर्मल इमेजिंग मॉड्यूल दिखाई दिए। क्या एक विदेशी और, संभवतः, यहां तक कि उपयोगी चीज को इकट्ठा करना संभव है - एक घर का बना थर्मल इमेजर? क्यों नहीं, जैसे रास्पबेरी कहीं झूठ बोल रही थी ... इसका क्या हुआ - मैं आपको कट के नीचे बताऊंगा।

MLX90640। यह क्या है

और यह, वास्तव में, बोर्ड पर एक माइक्रोकंट्रोलर के साथ एक थर्मल इमेजिंग मैट्रिक्स है। पहले अज्ञात कंपनी Melexis का उत्पादन। थर्मल इमेजिंग मैट्रिक्स का आयाम 32 गुणा 24 पिक्सेल है। यह ज्यादा नहीं है, लेकिन जब छवि को प्रक्षेपित किया जाता है, तो यह कम से कम कुछ बनाने के लिए पर्याप्त लगता है।

सेंसर दो संस्करणों में उपलब्ध है, जिनमें से मामले मैट्रिक्स के देखने के कोण में भिन्न हैं। अधिक स्क्वाट संरचना ए 75 (ऊर्ध्वाधर) डिग्री पर 110 (क्षैतिज) के कोण पर बाहरी दुनिया को देखती है। बी - 55 से कम 37.5 डिग्री, क्रमशः। डिवाइस केस में केवल चार आउटपुट हैं - पावर के लिए दो, I2C इंटरफ़ेस के माध्यम से नियंत्रण डिवाइस के साथ संचार के लिए दो। इच्छुक डेटशीट यहां से डाउनलोड की जा सकती हैं ।

और फिर GY-MCU90640 क्या है?

चीनी कॉमरेडों ने बोर्ड पर एक और माइक्रोकंट्रोलर (STM32F103) के साथ MLX90640 डाला। जाहिर है, आसान मैट्रिक्स प्रबंधन के लिए। इस पूरे खेत को GY-MCU90640 कहा जाता है। और यह 5 हजार रूबल के क्षेत्र में अधिग्रहण (दिसंबर 2018 के अंत) के समय खर्च होता है। यह इस तरह दिखता है:

जैसा कि आप देख सकते हैं, बोर्ड पर सेंसर के संकीर्ण या चौड़े कोण संस्करण के साथ, दो प्रकार के बोर्ड हैं।

कौन सा संस्करण आपके लिए सबसे अच्छा है? एक अच्छा सवाल, दुर्भाग्य से, मेरे पास यह तब ही था जब मॉड्यूल पहले से ही ऑर्डर किया गया था और प्राप्त किया गया था। किसी कारण से, आदेश के समय, मैंने इन बारीकियों पर ध्यान नहीं दिया। लेकिन व्यर्थ में।

स्व-चालित रोबोट या सुरक्षा प्रणालियों में एक व्यापक संस्करण अच्छा होगा (देखने का क्षेत्र बड़ा होगा)। डेटाशीट के अनुसार, इसमें कम शोर और अधिक माप सटीकता भी है।

लेकिन विज़ुअलाइज़ेशन कार्यों के लिए, मैं एक बहुत महत्वपूर्ण कारण के लिए बी के अधिक "लंबी दूरी" संस्करण की सिफारिश करूंगा। भविष्य में, जब शूटिंग की जा सकती है तो इसे तैनात किया जा सकता है (मैन्युअल रूप से या ड्राइव के साथ एक मंच पर) और समग्र "फोटो" लें, जिससे 32 से अधिक 24 पिक्सल के एक मामूली रिज़ॉल्यूशन से अधिक बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, 96 पिक्सलों द्वारा थर्मल इमेज 64 को लीजिए ... खैर, ठीक है, भविष्य में फोटो वाइड-एंगल वर्जन ए से होंगे।

रास्पबेरी पीआई से कनेक्ट करें

थर्मल इमेजिंग मॉड्यूल को नियंत्रित करने के दो तरीके हैं:

बोर्ड पर "सेट" जम्पर को छोटा करें और आंतरिक MLX90640 माइक्रोकंट्रोलर से सीधे संपर्क करने के लिए I2C का उपयोग करें।
जम्पर को अकेला छोड़ दें और RS-232 के माध्यम से STM32F103 बोर्ड पर स्थापित एक समान इंटरफ़ेस के माध्यम से मॉड्यूल के साथ संवाद करें।

यदि आप C ++ में लिखते हैं, तो अतिरिक्त माइक्रोकंट्रोलर, शॉर्ट-सर्किट जम्पर को नजरअंदाज करना और निर्माता से एपीआई का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक होगा, जो यहां निहित है ।

विनम्र अजगर भी पहले रास्ते पर जा सकते हैं। ऐसा लगता है जैसे पाइथन लाइब्रेरी ( यहां और यहां ) के एक जोड़े हैं। लेकिन दुर्भाग्य से, मेरे लिए एक भी व्यक्ति ने काम नहीं किया।

उन्नत पायथनवादी मूल रूप से पायथन में एक मॉड्यूल नियंत्रण चालक लिख सकते हैं। एक फ्रेम प्राप्त करने की प्रक्रिया को डेटाशीट में विस्तार से वर्णित किया गया है। लेकिन फिर आपको सभी अंशांकन प्रक्रियाओं को निर्धारित करना होगा, जो थोड़ा बोझ लगता है। इसलिए, मुझे दूसरे रास्ते पर जाना पड़ा। यह मामूली रूप से कांटेदार था, लेकिन काफी निष्क्रिय था।

चीनी इंजीनियरों की अंतर्दृष्टि या सिर्फ एक सुखद संयोग के लिए धन्यवाद, शाल निष्कर्ष के बहुत अच्छे स्थान के लिए निकला:

यह केवल ब्लॉक रखने और रास्पबेरी कनेक्टर में स्कार्फ डालने के लिए बनी हुई है। बोर्ड पर एक 5 से 3 वोल्ट कनवर्टर स्थापित किया गया है, इसलिए ऐसा लगता है कि रास्पबेरी के नाजुक आरएक्स और टीएक्स आउटपुट पर कुछ भी खतरा नहीं है।

यह जोड़ा जाना चाहिए कि पहले विकल्प के अनुसार कनेक्शन भी संभव है, लेकिन इसके लिए अधिक श्रम और मिलाप कौशल की आवश्यकता होती है। बोर्ड को रास्पबेरी कनेक्टर के दूसरी तरफ स्थापित किया जाना चाहिए (इस पोस्ट के शीर्षक फोटो में दिखाया गया है)।

मुलायम

एक प्रसिद्ध चीनी साइट पर, इस तरह के चमत्कार को GY-MCU90640 का उपयोग करने की पेशकश की जाती है:

जाहिर है, बोर्ड पर स्थापित माइक्रोकंट्रोलर के साथ इंटरैक्शन प्रोटोकॉल का कुछ विवरण होना चाहिए, जिसके अनुसार यह सॉफ्टवेयर उत्पाद काम करता है! स्कार्फ के विक्रेता (इन सम्मानित सज्जनों के सम्मान) के साथ एक संक्षिप्त बातचीत के बाद, इस तरह के एक प्रोटोकॉल मुझे भेजा गया था। यह पीडीएफ और शुद्ध चीनी में दिखाई दिया।

Google के अनुवादक और सक्रिय कॉपी-पेस्ट के लिए धन्यवाद, प्रोटोकॉल को लगभग डेढ़ घंटे में डिक्रिप्ट किया गया था, और हर कोई इसे गितुब पर पढ़ सकता है। यह पता चला कि स्कार्फ छह बुनियादी आदेशों को समझता है, जिसके बीच COM पोर्ट पर एक फ्रेम अनुरोध है।

मैट्रिक्स का प्रत्येक पिक्सेल, वास्तव में, उस पिक्सेल का वस्तु का तापमान मान है। डिग्री सेल्सियस 100 (डबल-बाइट संख्या) में तापमान। दरअसल, यहां तक कि एक विशेष मोड भी है जिसमें दुपट्टा मैट्रिक्स से रास्पबेरी के लिए फ्रेम प्रति सेकंड 4 बार भेजेगा।

यहां थर्मल इमेज प्राप्त करने की स्क्रिप्ट:

"""MIT License

Copyright (c) 2019 

Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
in the Software without restriction, including without limitation the rights
to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
furnished to do so, subject to the following conditions:

The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
copies or substantial portions of the Software.

THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
SOFTWARE."""

import serial, time
import datetime as dt
import numpy as np
import cv2

# function to get Emissivity from MCU
def get_emissivity():
	ser.write(serial.to_bytes([0xA5,0x55,0x01,0xFB]))
	read = ser.read(4)
	return read[2]/100

# function to get temperatures from MCU (Celsius degrees x 100)
def get_temp_array(d):

	# getting ambient temperature
	T_a = (int(d[1540]) + int(d[1541])*256)/100

	# getting raw array of pixels temperature
	raw_data = d[4:1540]
	T_array = np.frombuffer(raw_data, dtype=np.int16)
	
	return T_a, T_array

# function to convert temperatures to pixels on image
def td_to_image(f):
	norm = np.uint8((f/100 - Tmin)*255/(Tmax-Tmin))
	norm.shape = (24,32)
	return norm

########################### Main cycle #################################
# Color map range
Tmax = 40
Tmin = 20

print ('Configuring Serial port')
ser = serial.Serial ('/dev/serial0')
ser.baudrate = 115200

# set frequency of module to 4 Hz
ser.write(serial.to_bytes([0xA5,0x25,0x01,0xCB]))
time.sleep(0.1)

# Starting automatic data colection
ser.write(serial.to_bytes([0xA5,0x35,0x02,0xDC]))
t0 = time.time()

try:
	while True:
		# waiting for data frame
		data = ser.read(1544)
		
		# The data is ready, let's handle it!
		Ta, temp_array = get_temp_array(data)
		ta_img = td_to_image(temp_array)
		
		# Image processing
		img = cv2.applyColorMap(ta_img, cv2.COLORMAP_JET)
		img = cv2.resize(img, (320,240), interpolation = cv2.INTER_CUBIC)
		img = cv2.flip(img, 1)
		
		text = 'Tmin = {:+.1f} Tmax = {:+.1f} FPS = {:.2f}'.format(temp_array.min()/100, temp_array.max()/100, 1/(time.time() - t0))
		cv2.putText(img, text, (5, 15), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.45, (0, 0, 0), 1)
		cv2.imshow('Output', img)
		
		# if 's' is pressed - saving of picture
		key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
		if key == ord("s"):
			fname = 'pic_' + dt.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d_%H-%M-%S') + '.jpg'
			cv2.imwrite(fname, img)
			print('Saving image ', fname)
		
		t0 = time.time()

except KeyboardInterrupt:
	# to terminate the cycle
	ser.write(serial.to_bytes([0xA5,0x35,0x01,0xDB]))
	ser.close()
	cv2.destroyAllWindows()
	print(' Stopped')

# just in case 
ser.close()
cv2.destroyAllWindows()

, Raspberry PI, 4 . , . OpenCV. «s» « » jpg.

. , . — . 20 40 . Ctrl + C.

Raspberry Pi Zero W Pi 3 B+. VNC . , , powerbank' VNC . , , .

. .

, , . . , . - , .

!

UPD: . . - , , . . — .

. +20...+40 -10...+5.

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रास्पबेरी पीआई से कनेक्ट करें

मुलायम

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