Construa uma Thermocam DIY

A ideia básica do meu termovisor de baixo custo começou com minha aula de física em 2010. Nosso professor comprou um termômetro infravermelho de ponto único, também chamado de pirômetro, e perguntou se alguém gostaria de usá-lo para uma competição de ciências no final daquele ano. Um amigo e eu tivemos a ideia de criar um scanner de imagem térmica usando servomotores para mover o sensor infravermelho em uma grande área.

Nosso primeiro protótipo não foi nada mais do que uma prova de conceito; usamos Lego Mindstorms junto com uma interface de dados para o sensor no PC e um script de mouse / teclado automatizado para Adobe Photoshop para criar imagens térmicas de baixa resolução. Eu melhorei nosso design para a competição do próximo ano (Figura A), que chamei de "Thermocam V1 barato". Consistia em um microcontrolador Arduino, dois servomotores e software de computador escrito em Java; o custo total do material foi de apenas US $ 100.

Figura A. Foto de Max Ritter

Primeiros kits

Em 2011 ganhei um prêmio especial e publiquei os conceitos de software e hardware na internet. O feedback foi positivo - muitas pessoas construíram sua própria adaptação do dispositivo (Figura B) e outras expressaram interesse em comprar um. Isso me levou à segunda versão do dispositivo (Figura C) em meados de 2013, que vendi online para pessoas de todo o mundo. Eu tinha 20 anos na época, então esse foi um grande passo para mim. O “Cheap-Thermocam V2” apresentava um pequeno display LCD, que podia ser controlado por um codificador rotativo e tinha a opção de salvar os dados em um cartão SD.

Figura C

Um ano depois, terminei meu trabalho no “Cheap-Thermocam V3 (Figura D)”, que integrou uma grande tela de toque, um design fino e um microcontrolador muito mais rápido. As versões um a três usavam o princípio original de um sensor infravermelho de ponto único móvel que faz a varredura de uma área. Embora tivesse a vantagem de ser muito barato, também demorava alguns minutos para criar uma imagem térmica completa. Para muitas aplicações, incluindo objetos em movimento, essa abordagem não era adequada, então eu estava procurando uma alternativa.

Figura D

Um novo sensor

Figura E

Em 2014, a FLIR lançou seu sensor Lepton (Figura E), que foi o primeiro sensor de matriz térmica de baixo custo do mercado. Eu o incluí na próxima versão do meu dispositivo, que chamei de “DIY-Thermocam V1”. Foi uma grande melhoria do princípio de digitalização para imagens térmicas de alta resolução em tempo real e o ponto de partida para uma alternativa séria às soluções do mercado de grandes empresas como a FLIR ou a FLUKE.

A versão 2 do DIY-Thermocam oferece muitos aprimoramentos, incluindo suporte para o sensor Lepton 3.0 com resolução quatro vezes maior, um microprocessador mais poderoso, uma câmera visual melhor e mais rápida e armazenamento removível. Um novo módulo de saída de vídeo oferece a opção de transmitir um sinal de saída de vídeo dos dados do Thermocam.

Uma grande vantagem do Thermocam é o software e hardware de código aberto, para que você possa modificá-lo de acordo com suas necessidades ou usá-lo como ponto de partida para seus próprios desenvolvimentos no campo de imagens térmicas. O firmware no dispositivo pode ser controlado com um menu de toque fácil de usar e oferece muitos recursos, como diferentes esquemas de cores, análises ou métodos de salvamento. Para análise das imagens térmicas e vídeos no PC, os arquivos raw são totalmente compatíveis com um poderoso aplicativo chamado ThermoVision, desenvolvido por um programador alemão de Berlim. Há também um aplicativo Python que oferece streaming em tempo real dos dados térmicos no computador e possui alguns recursos de análise.

Lições aprendidas

Foram tantos os desafios ao longo do caminho. Na maioria dos casos consegui resolvê-los, em outros decidi tentar soluções mais não convencionais. Por exemplo, ao projetar o gabinete, primeiro quis usar uma impressora 3D para produzi-lo. No entanto, descobriu-se que mesmo as impressoras mais caras exigiam muito refinamento pós-impressão à mão. Isso demorou muito para ser produtivo. A moldagem por injeção também não era uma alternativa real, pois criar um molde era excessivamente caro para fazer um pequeno número de unidades. No final, decidi cortar um invólucro a laser, uma técnica relativamente barata que não requer pós-processamento. Encontrei uma empresa na Alemanha que cortava as peças para mim em acrílico preto.

Uma coisa que aprendi foi a não definir o cronograma de lançamento muito apertado, porque, inevitavelmente, muitos problemas inesperados ocorrerão. Uma boa regra que descobri para mim mesmo é fazer uma programação e depois dobrá-la. Se você terminou mais cedo, isso geralmente não é um problema, porque você sempre encontra algo para melhorar.

Aprendi tudo o que precisava para este projeto em fontes na internet e em livros. Quase ninguém me ajudou com isso. Foi um caminho íngreme, mas aprendi muito com ele! O projeto exigiu muitas etapas:fazer o protótipo, escolher os componentes e materiais, tornar o dispositivo fácil de montar, verificações de qualidade, entrega em todo o mundo, marketing e contato com o cliente, apenas para citar alguns. Muitas das coisas que fiz foram tentativa e erro, e realmente cometi muitos erros durante esses anos. Porém, todos eles contribuíram para o tesouro de experiências que tenho hoje, então valeu a pena fazer todos eles. Eu diria até que aprendi mais trabalhando no projeto Thermocam do que nos meus cinco anos de estudos. Na minha opinião, você faz mais progresso - tanto pessoal quanto tecnicamente - quando você realmente trabalha nos desafios sozinho.

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