Halo semuanya!
Musim dingin telah tiba, dan dengan itu tugasnya adalah untuk memeriksa sifat isolasi panas dari
bangunan tempat tinggal dacha negara. Dan ternyata di situs China yang terkenal itu muncul modul pencitraan termal yang cukup terjangkau. Apakah mungkin untuk merakit benda yang eksotis dan, mungkin, bahkan berguna - pencitraan panas buatan sendiri? Mengapa tidak, seperti Raspberry terbaring di suatu tempat ... Apa yang terjadi - saya akan memberitahu Anda di bawah luka
MLX90640. Apa ini
Dan ini, pada kenyataannya, adalah matriks pencitraan termal dengan mikrokontroler di papan. Produksi perusahaan yang sebelumnya tidak dikenal, Melexis. Matriks pencitraan termal memiliki dimensi 32 kali 24 piksel. Ini tidak banyak, tetapi ketika menginterpolasi gambar, tampaknya cukup untuk setidaknya membuat sesuatu.
Sensor ini tersedia dalam dua versi, yang kasusnya berbeda dalam sudut pandang matriks. Struktur yang lebih jongkok A menghadap ke dunia luar pada sudut 110 (horizontal) pada 75 (vertikal) derajat. B - di bawah 55 dengan 37,5 derajat, masing-masing. Kasing perangkat hanya memiliki empat keluaran - dua untuk daya, dua untuk berkomunikasi dengan perangkat kontrol melalui antarmuka I2C. Lembar data yang tertarik dapat diunduh di
sini .
Lalu apa itu GY-MCU90640?
Kawan-kawan Cina menempatkan MLX90640 di papan dengan mikrokontroler lain di papan (STM32F103). Rupanya, untuk manajemen matriks lebih mudah. Seluruh peternakan ini disebut GY-MCU90640. Dan harganya pada saat akuisisi (akhir Desember 2018) di wilayah 5 ribu rubel. Ini terlihat seperti ini:
Seperti yang Anda lihat, ada dua jenis papan, dengan versi sempit atau lebar dari sensor di papan.
Versi mana yang terbaik untuk Anda? Pertanyaan yang bagus, sayangnya, saya memilikinya hanya setelah modul sudah dipesan dan diterima. Untuk beberapa alasan, pada saat memesan, saya tidak memperhatikan nuansa ini. Namun sia-sia.
Versi yang lebih luas akan lebih baik pada robot self-propelled atau dalam sistem keamanan (bidang pandang akan lebih besar). Menurut datasheet, ia juga memiliki lebih sedikit noise dan akurasi pengukuran yang lebih besar.
Tetapi untuk tugas-tugas visualisasi, saya lebih suka merekomendasikan versi B. jangka panjang yang lebih banyak. Untuk satu alasan yang sangat signifikan. Di masa depan, saat memotret dapat digunakan (secara manual atau pada platform dengan drive) dan mengambil "foto" komposit, sehingga meningkatkan lebih dari resolusi sederhana 32 kali 24 piksel. Kumpulkan gambar termal 64 x 96 piksel, misalnya ... Ya, oke, di masa depan foto akan dari versi sudut lebar A.
Terhubung ke Raspberry PI
Ada dua cara untuk mengontrol modul pencitraan termal:
- Persingkat jumper "SET" di papan tulis dan gunakan I2C untuk secara langsung menghubungi mikrokontroler internal MLX90640.
- Biarkan jumper sendirian dan berkomunikasi dengan modul melalui antarmuka serupa yang diinstal pada papan STM32F103 melalui RS-232.
Jika Anda menulis dalam C ++, mungkin akan lebih nyaman untuk mengabaikan mikrokontroler tambahan, hubung singkat jumper dan gunakan API dari pabrikan, yang terletak di
sini .
Pythonists yang rendah hati juga bisa pergi dengan cara pertama. Sepertinya ada beberapa perpustakaan Python (di
sini dan di
sini ). Tapi sayangnya, tidak ada yang bekerja untuk saya.
Pythonists Advanced pada dasarnya dapat menulis driver kontrol modul dengan Python. Prosedur untuk mendapatkan bingkai dijelaskan secara rinci dalam lembar data. Tetapi Anda harus meresepkan semua prosedur kalibrasi, yang tampaknya sedikit memberatkan. Karena itu, saya harus pergi ke jalan kedua. Ternyata cukup sulit, tapi lumayan.
Berkat wawasan para insinyur Cina atau hanya kebetulan yang menyenangkan, selendang tersebut ternyata memiliki lokasi kesimpulan yang sangat baik:
Tetap hanya menempatkan blok dan memasukkan syal ke konektor raspberry. Konverter 5 hingga 3 Volt dipasang di papan, sehingga tampaknya tidak ada yang mengancam output Rx dan Tx yang halus dari Raspberry.
Perlu ditambahkan bahwa koneksi sesuai dengan opsi pertama juga dimungkinkan, tetapi membutuhkan lebih banyak tenaga kerja dan keterampilan solder. Papan harus dipasang di sisi lain dari konektor Raspberry (ditunjukkan pada foto judul posting ini).
Perangkat lunak
Di situs Cina yang terkenal, keajaiban seperti itu ditawarkan untuk mengakses GY-MCU90640:
Rupanya, harus ada beberapa deskripsi protokol interaksi dengan mikrokontroler yang terpasang di papan, sesuai dengan mana produk perangkat lunak ini bekerja! Setelah percakapan singkat dengan penjual syal (sehubungan dengan para pria terhormat ini), protokol seperti itu dikirimkan kepada saya. Itu muncul dalam pdf dan dalam bahasa Cina murni.
Berkat penerjemah Google dan copy-paste aktif, protokolnya didekripsi sekitar satu setengah jam, dan semua orang bisa membacanya di
Github . Ternyata syal memahami enam perintah dasar, di antaranya ada permintaan bingkai pada port COM.
Setiap piksel dari matriks, pada kenyataannya, nilai suhu dari objek yang piksel ini lihat. Temperatur dalam derajat Celsius dikalikan 100 (angka bita ganda). Sebenarnya, bahkan ada mode khusus di mana syal akan mengirim bingkai dari matriks ke Raspberry 4 kali per detik.
Skrip untuk mendapatkan gambar termal di sini:"""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.