Тепловизор для смартфона: краткий обзор

Сфера применения самодельного тепловизора

Возможно ли использование тепловизора, изготовленного таким способом, в домашних нуждах? Вполне. Будет ли пригоден такой тепловизор для строительства или, к примеру, при охоте? Вполне вероятно. Во всяком случае, любителям отдыха на природе такое устройство точно придется по душе. С его помощью вы сможете контролировать приближение животных к вашему лагерю в ночное время, а также в тумане или клубах пыли проводить поиски заблудившихся членов группы.

Если в вашем распоряжении есть ненужная зеркалка, около 40 $ на ИК-фильтр, желание и возможность разобрать фотоаппарат, то попробовать этот вариант, конечно же, стоит.

Лучшие инфракрасные камеры для смартфона

На рынке появляется всё больше и больше мобильных моделей тепловизоров. Лидируют два бренда, которые годами выпускают тепловизионные устройства: Flir Systems и Seek Thermal.

FLIR ONE PRO Android MicroUSB. Настоящий шедевр среди тепловизионных камер для смартфона. Она оснащена термоэлектрическим датчиком высокого разрешения, который измеряет температуру до 400°C. Регулируемый разъём OneFit позволяет ловко установить устройство на смартфон или планшет, даже если он находится в защитном чехле. Усовершенствованное приложение передает тепловые изображения на умные часы, а технология VividIR проводит чрезвычайно подробные измерения и обеспечивает доступ к мелким деталям с большего расстояния, что повышает безопасность при работе с электрическими устройствами. Также следует добавить, что FLIR ONE оснащена современной тепловизионной камерой и камерой высокого разрешения HD для видимого света. Эта модель выдержит самые суровые условия, потому что сделана из высококачественных материалов, устойчивых к механическим повреждениям и погодным условиям. Устройство устойчиво к падениям с высоты 1,8 м.

PowerNeed Seek Thermal Compact Pro – это портативная тепловизионная камера, предназначенная для устройств на базе Android, поэтому она совместима с большинством известных моделей смартфонов с этой операционной системой (минимальная версия 4.3) и входом micro USB. Тепловизионная камера PowerNeed Seek Thermal Compact Pro имеет встроенный очень точный термодатчик с разрешением 320×240 и полем обзора 32 градуса. Легко фиксирует температуру от −40°С до +330°С

Расстояние, с которого можно проводить измерения, также важно. Диапазон Seek Thermal Compact PRO составляет от 15 см до 550 м

Он использует технологию FastFrame, которая обеспечивает плавное отображение. Устройство работает как днём, так и ночью. В комплект также входит водонепроницаемый чехол.

Что такое и работает тепловизор?

В наши дни достаточно сложно встретить человека, который хотя бы что-то не слышал о тепловизорах. Но вот людей, которые реально пользовались данным устройством, действительно мало.

Тепловизор (ИК камера, термосканер, тепловизионный прибор, термосканер) – представляет собой устройство для съемки изображений в инфракрасном спектре. То есть, говоря простым языком, тепловизор представляет собой оптико-электронную систему, которая служит для получения изображения объектов которые испускают невидимое человеческому глазу инфракрасное (тепловое) излучение.

Наиболее часто тепловизор применяют в качестве прибора ночного видения либо для того, чтобы увидеть температурное излучение объекта. Благодаря термосканеру можно мгновенно измерить температуру в десятке тысяч точек объекта. Тепловизор является измерительным устройством, поэтому его еще называют измерительным тепловизионным прибором.

Главной функцией тепловизора является наблюдение за изменением распределения температуры на какой-либо поверхности. Всю полученную информацию в результате исследования дома или дачи можно увидеть на дисплее, в виде цветового поля на котором каждый цвет означает определенное температурное значение.

Тепловизоры работают, основываясь на физическом законе, который гласит, что любое нагретое тело излучает в пространство интенсивное инфракрасное излучение. Данное излучение улавливается устройством и преобразуется в изображение на дисплее, которое удобно для человеческого восприятия. Разницы температур в ИК-излучении передаются различными цветами – начиная темно-фиолетовым и синим для тел с низкой температурой и заканчивая оранжевым и ярко-красным с высокой температурой.

Процесс приема-передачи изображения проходит в 3 этапа:

• при помощи ИК-оптики улавливается тепловое излучение;
• цифровое распределение излучения по величинам температур;
• построение термографической картинки – которая имитирует так называемую тепловую карту объекта, которая напоминает показ температур на картах метеорологических прогнозов погоды.

Хочется заметить, что для человеческого восприятия эти действия происходят практически моментально.

Благодаря им составляются термограммы, проверяется качество утепления помещений и определяются самые теплые или холодные места в доме, источники сквозняков и места где скапливается вода из-за перепадов температур.

Принцип работы тепловизора

Для работы тепловизоров годятся любые погодные условия. С их помощью составляются термограммы, проверяется качество утепления помещений, определяются наиболее холодные или теплые места в комнатах, источники сквозняков и места скопления воды из-за перепадов температур. Но, несмотря на все положительные качества, очень немногие могут приобрести его в личное пользование по причине довольно высокой стоимости. Поэтому многие умельцы пытаются изготовить тепловизор своими руками из подручных материалов.

Благодаря способности к идентификации тепловых волн, тепловизоры стали популярны во многих областях жизни и деятельности людей. Все неодушевленные предметы, наряду с живыми существами, производят излучение электромагнитных волн в достаточно широком диапазоне частот, в том числе и в инфракрасном спектре. Инфракрасное излучение часто называется тепловым. Степень его интенсивности находится в зависимости от температуры объекта и практически не изменяется при разной степени освещения.

Данное свойство положено в основу работы тепловизора, не только фиксирующего тепловое излучение, выделяемое объектами, но и преобразующего в форму, доступную для визуального восприятия. С этой целью в приборе устанавливается специальный объектив с оптикой из германия. Данный материал применяется для изготовления линз, беспрепятственно пропускающих тепловое излучение. Обычное стекло нельзя использовать, потому что оно задерживает инфракрасные лучи.

Где можно применить самодельный тепловизор из фотоаппарата

Такой тепловизор можно применять дома. Дома тепловизоры используются для проверки щелей, через которые может поступать воздух, и это тепловизионное устройство помогает их найти и закрыть. Еще много разных способов применения тепловизора дома, но его можно также использовать в строительстве. Также его можно использовать при отдыхе на открытой природе – вы можете ночью ходить без фонаря, осматривая все с помощью тепловизора, и также можете видеть животных ночью, которые к вам близко подобрались. Еще можно этим устройством в густом тумане различать окружающие вас объекты. Если имеется желание и ненужный фото прибор, в случае необходимости (не всегда обязательно) деньги в размере около 3000 руб. на специальный фильтр, можно будет сделать тепловизор для интереса, даже если он не нужен. Можно купить тепловизор при необходимости, но это невыгодно во многих случаях, и поэтому здесь представлен этот вариант создания тепловизора самостоятельно.

Чтобы создать свой тепловизор этим методом, нужен будет инфракрасный термометр, измеряющий температуру видимого предмета. Также для создания тепловизионного устройства нам понадобится специальная плата Arduino. Плата Arduino – это программный контроллер, с помощью которого с базовыми знаниями программирования легко можно создать какую-нибудь простую систему в области автоматики и робототехники. К термометру надо подключить через эту плату светодиоды RGB от любого фонарика, и лучше не вытаскивать из него светодиоды, потому что тепловизор будет находиться в оболочке этого фонаря. И, конечно, к плате Arduino нужно подсоединить отсек для батареек, который будет связан со всеми устройствами, подключенными к этой плате, чтобы тепловизионный прибор мог брать из батареек нужное количество электроэнергии. Надо будет запрограммировать систему, чтобы светодиоды загорались разными цветами, и каждый цвет должен загораться при определенных показаниях инфракрасного термометра.

И при направлении фонаря на определенную точку инфракрасный термометр будет измерять температуру этой точки, а через контроллер Arduino к светодиодам будет подаваться сигнал, и они будут светиться указанным цветом. Лучше воспользоваться фонарем с очень яркими светодиодами, для того чтобы и в ясный день можно было получить четкое изображение на самом предмете, на который направлен светящийся переделанный фонарь. К этому самодельному устройству можно добавить еще фотоаппарат, и тогда вы можете получить такое же изображение, которые показывают фирменные тепловизоры.

Целесообразна ли такая разработка своего тепловизора?

Такой самодельный прибор очень мощный, но не достаточно, и не может до конца полностью качественно оказать услугу во всех областях, но в домашнем применении и для ночного видения он поможет решить все проблемы. Цена на элементы этого прибора всего не более 4000 рублей, если их заказывать на каком нибудь китайском сайте.

Если вы не хотите делать самодельный тепловизор, и ищите недорогое решение, то инфракрасный тепловизор вам подойдет лучше всего.

Принцип работы

Принцип действия тепловизоров основан на законе физики, согласно которому любое нагретое тело излучает в пространство тем более интенсивное инфракрасное излучение (ИК), чем горячее температура предмета – в том числе и тело теплокровного животного. Такое излучение улавливается нашим прибором и преобразуется в картинку на мониторе, удобную для человеческого восприятия. Разница в температуре ИК-излучения передаётся различными цветами, привычными для нас по традиционному, видимому излучению. От тёмно-фиолетового и синего для наиболее холодных тел – до оранжевого и ярко-красного горячих.

Схема тепловизора

Осуществляется этот процесс приёма-передачи изображения в 3 этапа:

• улавливание ИК-оптикой теплового излучения;
• цифровое распределение его по величинам температур;
• построение термографической картинки – имитации так называемой тепловой карты объекта (чем-то схожей с привычным показом температур на картах метеорологических прогнозов погоды).

Стоит отметить, что для человеческой скорости реакции все эти действия осуществляются по существу мгновенно.

Конечно, собранный самостоятельно тепловизор качества картинки и эффективной дальности профессионального аппарата не даст. Но для охотника, желающего засечь хотя бы просто бесформенное тепловое пятно затаившегося зверя, в устройстве высокой чёткости стоимостью в 5, 10, а иногда и в 20 тысяч долларов, в сущности, нет необходимости.

Как действует тепловизор — изображение

Мы готовы предложить вам три практических варианта сборки любительского тепловизора – а какой из них выбрать, решать остаётся самому охотнику.

Принцип работы тепловизора на примере автомобиля

Этот метод создания тепловизора наиболее прост и недорог – поскольку требует минимального вмешательства в конструкцию цифровика и таких же невысоких затрат. Основан он на том простом физическом факте, что цифровые аппараты на входе фиксируют ИК-излучение так же, как и обычное. Но, поскольку в обычных условиях тепловая часть спектра фотографу не нужна, перед приёмной матрицей производителями устанавливается специальный фильтр, отражающий ИК-лучи (так называемый «hot mirror», или тепловое зеркало).

Изготовление самодельного тепловизора из фотоаппарата

Таким образом, превращение цифровика в тепловизор по существу будет заключаться лишь в замене одного снятого фильтра (инфракрасного) на другой (для обычного света). Причём на практике даже 2-е действие, в принципе, можно не осуществлять.

Схема обработки изображения фотоаппаратом

Варианты адаптации других устройств

В Сети можно найти множество вариантов переделки стандартных видео и фотокамер, чтобы они выполняли функцию тепловизора. Если бы такое было возможно на практике – производители сделали эту опцию базовой для подобного оборудования. Но максимум, что можно достичь – режим ночной съемки с ограниченным расстоянием до 2 м.

Часто встречающиеся варианты переделок стандартных цифровых видеоустройств:

• Видео и фотокамеры. По утверждениям «специалистов» достаточно демонтировать особый фильтр и оборудование может превратиться в тепловизор для охоты. Своими руками это можно сделать с помощью паяльника и небольшой доработки конструкции.
• Web-камера. Дополнительно приобретаются компоненты, позволяющие устройству работать в ИК диапазоне.
• Покупка девайсов для смартфонов.

Для анализа целесообразности подобных переделок следует узнать порядок работы и возможные последствия изменения конструкционной схемы.

О том, как выбрать хороший бинокль для охоты, читайте здесь.

Цифровая камера

Несмотря на схожесть в конструкции, сделать из цифровой камеры полноценный тепловизор очень проблематично. Демонтаж фильтра, работающего в ИК диапазоне не приведет к желаемому результату. Последствия подобной операции – повышение уровень цветового шума при съемке и быстрый выход из строя элементов матрицы.

Дополнительно можно столкнуться со следующими проблемами:

• Чувствительность матрицы в фото или видеоустройстве не рассчитана для восприятия инфракрасного диапазона. Т.е. ее нужно будет заменить на соответствующую.
• Для работы специальной матрицы необходима особая система охлаждения, которой нет в бытовой технике.
• Программное обеспечение не позволит правильно обработать изображение – потребуется перепрошивка.

После учета всех этих нюансов в итоге получится не совсем качественный тепловизор. Дальность его работы будет минимальная, а погрешность изображения на экране не позволит нормально охотиться.

Переделка Web-камеры

Альтернативным вариантом является изготовление устройства, регистрирующего тепловое излучение животных, из Web-камеры. Работоспособность подобной самоделки на практике не проверялась – удалось найти только теоретическую схему.

• плата Anduro, преобразующая аналоговый сигнал в цифровой для дальнейшей обработки;
• два серводвигателя, необходимых для горизонтального и вертикального смещения камеры;
• температурный датчик MLX90614;
• лазерная указка и камера.

После сборки устройство будет фиксировать тепловое излучение на небольших расстояниях – до 30 м.

Покупка дополнительного девайса для смартфона

В последнее время стали популярны бытовые тепловизоры, которые пытаются адаптировать для охоты. На практике они могут быть полезны только для поиска следов от подранка, так как имеют ограничение по дальности действия. Чаще всего подобные модели применяют для анализа системы отопления или расчета тепловых потерь в доме.

Ярким примером является миниатюрный тепловизор Seek Thermal, работающий в «тандеме» со смартфоном. Но для анализа актуальности его использования во время охоты необходимо ознакомиться с техническими параметрами устройства:

• чувствительность – 70 mK;
• задекларированная дальность обнаружения – до 550 м, но при отсутствии тумана и большого количества тепловых объектов;
• есть цветовая подсветка.

Стоимость подобной модели составляет 17 500 рублей.

Приобретать профессиональный тепловизор для охоты рекомендуется только в том случае, если он по-настоящему необходим. Попытки изготовления самодельных моделей чаще всего не приводят к успеху.

Пожарные тепловизоры: особенности и применение на практике

Специфика работы в экстремальных условиях пожарных и спасательных подразделений накладывает определенные требования на тепловизионные устройства, например: пылевлагозащищенность, ударопрочность, стойкость к воздействию высоких температур, вместе с тем важным условием является портативность, легкость, более расширенный диапазон фиксируемых температур, получение тепловизионного изображения в режиме реального времени и т.д.

Самый первый пожарный тепловизор EEVP 4428 появился в американском пожарном ведомстве в 1980 г. Это был довольно громоздкий переносной прибор, в комплект которого входила тяжелая аккумуляторная батарея с ремнем для ношения на груди. Его с трудом можно было удержать в одной руке.

Со временем устройства становились более компактными, легкими и технически совершенными. Первые портативные пожарные тепловизоры появились в 1990 г. Сегодня пожарные тепловизоры по размеру и весу будут немногим больше обычного фотоаппарата.

Каким же образом пожарные и спасатели используют тепловизоры при возникновении пожаров, аварий и прочих ЧС?

Прежде всего, тепловизор – неоценимый помощник в поиске и спасении пострадавших людей

Неважно, день за окном или ночь, высока ли степень задымления, велика ли исследуемая площадь (леса, ангары и т.п.), – тепловизор всегда поможет отыскать человека, так как современные алгоритмы цифровой обработки инфракрасных изображений специально настраиваются на то, чтобы фигуры людей и их температура тела контрастно выделялись на фоне любых объектов

С помощью тепловизора пожарные подразделения производят поиск очагов возгорания, особенно актуально это в условиях сильного задымления. При этом тепловизор дистанционно позволяет определить температуру пламени или находящихся рядом объектов, конструкций. Все это значительно повышает скорость принятия оперативных решений.

Тепловизоры не позволяют «смотреть через стены», но они способны улавливать так называемые «косвенные тепловые признаки», то есть тепловое излучение, которое остается на поверхности от прикосновения более теплых предметов (след от руки или тела). Если интенсивное тепловое воздействие есть в каком либо помещении, вентиляционном канале, в пустотах между стен, то это тепловое проявление можно заметить и на наружных поверхностях. Таким образом пожарные быстрее находят скрытые очаги горения, быстрее локализуют пожары, тратят меньше времени на поиски возгораний и демонтаж строительных конструкций, и, следовательно, в значительной степени снижается общий ущерб от пожара.

Используя тепловизор, пожарные и спасатели также оценивают состояние несущих конструкций здания во время пожара, производят поиск утечек газа из трубопровода, определяют интенсивность горения и распространение пожара, оценивают безопасность путей эвакуации и многое другое.

Необходимо заметить, что в работе тепловизионного оборудования есть своя специфика, например оно не дает изображения через стекло, воду или блестящие объекты, так как эти поверхности действуют как зеркала в системе. Хотя управление и эксплуатация пожарных тепловизионных устройств очень просты, все же рекомендуется проводить обучающие и тренировочные мероприятия.

К недостаткам тепловизора, как мы уже говорили выше, следует отнести высокую стоимость оборудования, что существенно усложняет его принятие на вооружение пожарными и спасательными подразделениями в России. Поэтому такие устройства не всегда встретишь в перечне табеля положенности пожарных и спасательных автомобилей. Подводя итог, необходимо заметить, что тепловизоры уже весьма успешно зарекомендовали себя и стали неотъемлемым предметом снаряжения для многих спасателей. Популярность данного оборудования уверенно набирает темп.

Опубликовано: Каталог «Пожарная безопасность»-2016Посещений: 7943

В рубрику «Пожарная безопасность» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Тепловизор для съемки статических объектов своими руками

Такой тип устройства создали двое юношей студентов Марк Коул и Макс Риттер из города Миндельхема. Они изобрели устройство, изготовление которого обойдется быстро, легко и дешево. За это молодые люди получили награду в 2010 году на форуме науки и техники.В состав тепловизора входят следующие элементы:

1. Сервопривод – 2 штуки (чтобы устройство можно было перемещать влево и вправо, и вверх-вниз);
2. Контроллер Arduino (Этот контроллер обрабатывает поступившие доносы и отправляет всю информацию на компьютер);
3. Модуль датчика температуры, не имеющий контакта (можно MLX90614-BCI);
4. Лазерный указатель (указывает на область сканирования);
5. Оболочка;
6. Веб-камера;
7. Резистор 2 штуки (у каждого обязательно должно быть 4.7 кОм);
8. Штатив.

Веб-камера здесь выполняют функцию видоскателя зоны сканирования, еще источника начальной картинки. Здесь можно использовать любую самую дешевую камеру – дорогие камеры эффективнее с этим заданием не справятся, и лучше использовать самую маленькую вебкамеру. Считывают информацию, которую производит датчик, шины SMBus и ШИМ. Здесь можно использовать датчик с индексом BCI. Питание должно быть 3V. Индекс BCI означает вид форм-фактора, имеющий насадку, и который делает возможным неширокий угол зрения – 5о.

Порядок сбора тепловизора:

1. Надо поместить контроллер Arduino в оболочке рядом с батареечным отсеком;
2. Серводвигатель надо зафиксировать суперклеем в незаполненном месте платы. Место должно находиться спереди;
3. Помещаем серводвигатель №2 в аппарате, который отвечает за повороты, и затем следует закрепить все оборудование;
4. К плате Arduino нужно подключить инфракрасный термометр. Перед этим надо подсоединить Ground к GND, потом SDA к PIN4, VIN надо подключить к 3.3V, и, наконец, подсоединяем SCL к PIN5. После этого надо зафиксировать резисторы по 4.7 кОм, но перед этим подсоединяем SDA к 3.3V, и SCL к 3.3V;
5. Затем следует подключить лазерный указатель для отслеживания местоположения сканирования;
6. Потом надо подключить и зафиксировать веб-камеру. Надо ее направлять в точности с направлением инфракрасного датчика и лазерного указателя.

Вот и готов тепловизор, сделанный самостоятельно!

Тепловизор Yuneec CGOET

The Yuneec CGOET is an combination of 3 axis gimbal, thermal heat vision camera and low-light camera. While the thermal imaging camera selectively measures the temperature in the image enabling it to display relative temperature differences, the low-light RGB camera has a 20 times higher sensitivity than the human eye and can still take excellent shots even in low light conditions. Both images are streamed live on your remote control at the same time, and can be viewed separately as a picture-in-picture or as an overlay. It’s key features are:

• Тепловизионная камера и камера слабого освещения 1080p объединяют и записывают изображение как картинка в картинке или как наложение.
• Источники тепла хорошо визуализируются благодаря различным цветовым спектрам.
• Скользящая шкала определения температуры позволяет сфокусироваться на соответствующих областях.
• Совместим с беспилотником Typhoon H.

Вопрос – ответ

У собственников частого жилья и муниципальной собственности появляются сомнения, связанные с описанными проблемами – утечки тепла, сырость. Проверка дома тепловизором и часто задаваемые и популярные вопросы получают следующие ответы:

Устраняют ли выявленные проблемы специалисты обследующей компании?

Как правило, владельцами тепловизоров становятся строительные бригады, в компетенцию которых входит наружное утепление стен дома, уплотнение изнутри и прочие работы, связанные с проблемой. Поэтому обязанность сделать все качественно, естественно, присутствует. Если услугу оказывает аудиторская фирма строительного профиля, то такой работы она не делает, однако, дает рекомендации куда обратиться, чтобы утеплить собственный дом.

Трудно ли разобраться в отчетах?

Совершенно нетрудно. Они даны в форме тепловых графиков и указанием проблемных мест стен, кровли, внутренней отделки и трубопроводов. Проставлены максимальные и минимальные температуры. Проверка тепловизором и рекомендации содержат пояснения доступным нетехническим языком.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Требуется проанализировать промышленное неотапливаемое здание. Это возможно?

Да. Обследование тепловизором, возможно, для любого помещения. Показатели станут существенно меньше, и специалисты учтут необходимый коэффициент при собственных расчетах. Остальные условия соблюдаются: холодная погода, отсутствие осадков, открытые технологические проемы – окна и двери.

Существует ли услуга под ключ – анализ до утепления и после него?

Да. Некоторые фирмы практикуют комплексное обследование в виде бонусов или скидок после утепления квартиры или дома. Такие акции не редкость, так как конкуренция на ниве теплового анализа велика, а бизнес требует развития.

Как правило, профессиональные приборы одинакового качества и годятся для обследования любого объекта – теплого дома, холодного склада. Меняются только настройки. Операцию проводит специалист, разбирающийся в строительных технологиях.

Если читатель не нашел ответа на собственный вопрос, ему рекомендовано обратиться по контактным телефонам аудиторской фирмы, направленной на проверку жилых и бытовых строений. Для специалистов нет секретов – опыт анализа большой из-за популярности услуги. Обследование тепловизором — процедура, которая поможет выявить места с оттоком теплого воздуха из помещения.