Termowizja niskobudżetowa
Spis treści
Wstęp
Technologia idzie naprzód. Rozwiązania, które dekadę temu wydawały się nieosiągalne dla zwykłych ludzi, stają się dostępne. Takim przykładem może być termowizja techniczna.
W latach dwutysięcznych urządzenia do termowizji kosztowały po kilkadziesiąt tysięcy zł. Teraz można je kupić już za niewiele ponad tysiąc. Testujemy jeden z najtańszych czujników podczerwieni na rynku.
Zaznaczam, że nie jestem w żadem sposób powiązany z producentem lub sprzedawcami tego przedmiotu. Informacje przedstawione w niniejszym artykule są oparte na osobiście wykonanych testach i subiektywnych odczuciach.
P2
W moje ręce popadł czujnik InfiRay P2. Ma on dobre parametry do zastosowań diagnostycznych. Co prawda nie zachwyca zakresem mierzonej temperatury, ale za to ma zadziwiająco dobrą rozdzielczość. Podstawowe parametry podawane przez producenta:
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Rozdzielczość czujnika podczerwieni: | 256x192 |
| Rozmiar piksela: | 12um |
| Pasmo widmowe: | 8〜14um |
| Rozmiar całego urządzenia: | 27*18*9.8 (mm) |
| Waga: | 9g |
| Pole widzenia: | 56,0°x42,2° |
| Tryb ogniskowania: | Atermizowany obiektyw o stałej ogniskowej |
| Szybkość klatek: | 25 Hz |
| Zakres pomiarowy: | -20°C-170°C |
| Błąd pomiaru: | ± 3°C (lub ± 3% odczytu) |
| Korekcja temperatury (programowa): | emisyjność, odległość, temperatura otoczenia. |
Parametry trochę rozmijają się z rzeczywistością. Np. wydaje się, że 25 klatek/s osiągane jest tylko czasami, ew. to prędkość maksymalna. Zakres pomiarowy też jest troszeczkę inny. Szerszy(!). Być może producent podaje zakres w którym błąd pomiarowy jest przewidywalny i mieści się w założonych granicach. W rzeczywistości urządzenie podaje temperaturę do 199,9°C.
Kamerę podłącza się do komputera (tabletu, telefonu z systemem Android) za pomocą interfejsu USB typ C.
Kamera/czujnik P2. Widok ogólny. To naprawdę miniaturowe urządzenie.
Porównanie
Ponieważ mam dostęp do kamery Flir T335, możemy zrobić krótkie porównanie. „Nasz” Flir, to kamera mająca około 10 lat, która jak była nowa, kosztowała ok. 40000pln(!).
Kamera Flir i smartfon z podłączonym P2.
Ale do rzeczy. Porównując zdjęcia należy wziąć pod uwagę parę faktów:
- Robiąc zdjęcia, jedno po drugim, tego samego obiektu, nawet tą samą kamerą, zawsze w efekcie otrzyma się pewne różnice pomiędzy zdjęciami i mierzonymi temperaturami. Mogą być one równe deklarowanej przez producenta dokładności. Drobne ruchy kamerą, delikatna zmiana pozycji i kąta będą pogarszać sytuację.
- W wypadku obydwu kamer, pliki ze zdjęciami, oprócz bitmapy („screenshota” z ekranu kamery), zawierają również dane surowe („raw”), co umożliwia późniejszą dodatkową analizę zdjęć w dedykowanym przez producenta kamery oprogramowaniu (Flir) lub oprogramowaniu kamery (P2). Obejmuje to zmianę palety kolorów, zmianę analizowanych obszarów i punktów pomiarowych, filtrów itp.
- Należy zwrócić uwagę, że aplikacja obsługująca kamerę P2 ma całkiem spory zasób narzędzi analitycznych. Tzn. jest to nie tylko „temperatura na środku ekranu” i wyszukiwanie temperatur minimalnej i maksymalnej, ale również zaznaczanie większej liczby punktów, obszarów, linii itd. Również możliwe jest „zamrożenie” lub dynamiczne dostosowywanie palety kolorów do obrazu, zmiana zakresu temperatur palety itp.
- Palety kolorów dla obydwu kamer są podobne, ale jednak różne. Wydaje się, że paleta stosowana przez firmę Flir jest domyślnie bardziej kontrastowa, a drobne ekstrema są traktowane jak zakłócenia (pomijane). Obydwaj producenci zapewniają do wyboru kilka różnych palet oraz możliwości ich dostosowania do własnych potrzeb. To, co prezentujemy, to domyślna konfiguracja.
- Kamera Flir, której użyliśmy, ma znacznie mniejszy kąt widzenia niż kamera P2.
- Aby zrobić dobre technicznie zdjęcie termowizyjne, pozbawione zakłóceń, takich jak np. odbicia, należałoby fotografowany przedmiot polakierować cienko czarną, matową farbą, czego oczywiście nie robiłem.
Biorąc pod uwagę powyższe ograniczenia, uznaję, że test porównawczy wyszedł pozytywnie. Tzn. pomiary temperatury i praktyczna dokładność są porównywalne, żeby nie powiedzieć, że zbieżne. Komentarze w podpisach zdjęć.
Grot lutownicy. Po lewej P2, po prawej Flir. Flir odrzuca (uśrednia?) ekstrema przy dostosowywaniu palety kolorów, ale temperaturę w punkcie (środek ekranu) określa, chyba, prawidłowo. P2 rozciąga paletę kolorów na cały zakres temperatur. Średnia temperatura na grocie max.+punkt/2=173,9°C. Pamiętajmy, że to 4°C (a temperatura max. nawet o 13,5°C) więcej niż deklarowany przez producenta zakres pomiarowy.
Ładowarka USB, ładująca moją ulubioną kasetę magnetofonową z odtwarzaczem MP3. Środek kadru, P2: 31,3°C, Flir: 30,1°C.
Zasilacz UPS ogrzewający okolicę. Zdjęcia chyba nie wymagają komentarza.
Stacja bazowa lutownicy z początku rozdziału.
Przypadkowo leżące przedmioty na oświetlonym przez słońce parapecie okiennym.
Widok z balkonu. Wg P2 pod drzewem jest 33,4°C. Flir ustawia maksimum palety na 31,7°C, zapewne lokalne ekstrema są pominięte/uśrednione. Można przyjąć, że się zgadza.
Inne przykładowe zdjęcia
Tylna ścianka komputera PC. Najgorętszy obiekt to pamięć USB (3.0). Przykłady różnych palet kolorystycznych (w oprogramowaniu dostępnych jest ich 8) oraz możliwości analizy obrazu (nie wszystkie ilustrujemy). Tutaj skorzystaliśmy z identycznego oprogramowania jak wcześniej, ale podpisanego przez inną firmę (szczegóły w następnych dwóch rozdziałach).
Zdjęcia zrobione w całkowitej ciemności. Umywalka w łazience. Zdjęcie po lewej: Widać odpływ. Na lewo do góry mydło. Pionowy kształt na prawo to szczoteczka do zębów. Najwyższa temperatura to odbicie autora w chromowanym kranie. Zdjęcie po prawej: Co się stanie, jeżeli w kadrze pojawi się „gorący” obiekt, np. ręka? Spadnie dokładność, zgodnie z parametrami określonymi przez producenta, ale ilość widocznych szczegółów w zasadzie się nie zmienia (patrz temperatura minimalna, można długo dywagować dlaczego tak się stało, ale to temat na inna okazję).
Idziemy do samochodu. Przednie koło po przejechaniu ok. 15km po mieście, wewnątrz widać tarczę hamulcową.
Przednia część komory silnika za lewym reflektorem. Gorący przedmiot to elektrozawór sterujący trybem pracy skrzyni biegów.
Na dotychczasowych zdjęciach było widać, że czerwony kolor, którym zaznaczane są obszary o wysokiej temperaturze, koliduje z czerwoną czcionką grafiki ekranowej. Dlatego czasem, szukając ekstremów temperatury, warto zamienić paletę kolorów na odcienie szarości. Na zdjęciu przednia część silnika z elementami układu chłodzenia, m. in. górny wąż chłodnicy, obudowa termostatu, połączenie obudowy termostatu z głowicą. Trzymając telefon z kamerą prawie płasko, trudno kontrolować samoczynny obrót kadru.
Różne warianty widoku wnętrza skrzynki bezpiecznikowej. Widać trzy ciepłe bezpieczniki (światła pozycyjne dla lewej i prawej strony samochodu, zasilanie sterowania klimatyzacją) oraz gorący przekaźnik zasilania układów sterowania silnikiem. To cztery różne, kolejne zdjęcia (skrzynka jest otwarta i widać, że stygnie).
Wady, czyli oprogramowanie
Być może największą wadą urządzenia jest oprogramowanie (piszemy te słowa w maju 2022). Aplikacje dedykowane czujnikowi P2 testowałem na paru platformach, różnych producentów, wyposażonych w system Android w wersjach 9, 10 i 12.
Historia zaczyna się od tego, że zalecana aplikacja dostępna na stronie sklepu internetowego nie działała na żadnej dostępnej dla mnie platformie. Sprzedawca w Q&A informuje, że w instrukcji znajduje się QR-kod z linkiem do aplikacji. Oczywiście w mojej instrukcji takowego kodu nie było.
Szybkie przeszukanie internetu podpowiada, że aplikacja nie powinna nazywać się NightVisonGo, ale InfiRayGo. Udaje się odnaleźć stronę internetową, wyglądającą na stronę autora aplikacji (na której jest znaczna ilość jej wersji). Jednak trzy kolejne najnowsze przetestowane wersje nie wykrywają naszej kamery.
Warto zwrócić uwagę, że do tej pory wszystko odbywa się w języku chińskim, a dostępne w przeglądarkach internetowych tłumaczenia są niezwykle koślawe.
W końcu idę po rozum do głowy i sprawdzam sklep Google Play. Jest aplikacja. Jednak dostępna wersja z nieznanych przyczyn działa tylko w języku chińskim, zupełnie ignorując przestawienie opcji wyboru na język angielski. Ale za to widzi czujnik P2. W końcu sukces. Co prawda połowiczny, bo widzi go wyłącznie na Androidzie 9 i 12, ale działa. Z tą aplikacją mogłem już przystąpić do powyższych testów.
Oczywiście skontaktowaliśmy się ze sprzedawcą. Na chwilę pisania tego artykułu, już tydzień szuka aplikacji dla Androida 10… Czekamy na odpowiedź producenta.
Jest nadzieja
Krótkie rozpoznanie sytuacji na portalach handlowych ujawnia, że czujnik P2 najwyraźniej występuje też na rynku pod nazwą SW-8256 firmy SndWay. Co prawda w ogłoszeniach zwykle jest troszkę droższy, ale wygląda identycznie. Zarówno z zewnątrz, jak i pod względem parametrów. Losowo wybrana oferta na ebay’u zawiera QR-kod z linkiem do aplikacji. Bingo! W końcu znajdujemy nie tylko aplikację działającą w języku angielskim, ale nawet w systemie Android 10(!). To dokładnie to samo oprogramowanie co poprzednio, tylko pod inną nazwą i w wersji działającej jak trzeba.
Drugą nadzieją na przyszłość jest fakt, że kamera P2 jest wykrywana przez komputery jako zwykła kamera internetowa USB. Być może znajdzie się jeszcze ktoś, kto napisze dla tych kamer niezależne oprogramowanie. Z innej strony, ta właściwość może także umożliwić profesjonalne zastosowania tego urządzenia.
Wnioski
Kamera tego typu jest bardzo interesującym narzędziem diagnostycznym. W praktyce jest niezwykle użyteczna. Tam, gdzie termowizja może ułatwić pracę, tam takie urządzenie jest warte każdej wydanej na nie złotówki. W wypadku czujnika P2 problemem jest znalezienie odpowiedniej aplikacji i brak wsparcia ze strony sprzedawców i producenta. Miejmy nadzieję, że to się jeszcze zmieni. Jednak jak już się uda uruchomić czujnik P2, to nie można mu nic zarzucić. Stosunek jakości do ceny jest niezaprzeczalnie korzystny.
Tekst przygotował: dr inż. Szymon Dowkontt
Jeżeli nie zaznaczono inaczej, zdjęcia autora.
