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Wärmebildkamera FLIR Ex Umbauten

Veröffentlicht von Joe-C (jch) am Dec 30 2015
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Einleitung

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Hier geht’s um Umbauten der FLIR E4.

Die Kamera bietet von der Hardware recht gute Vorrausetzungen zur mechanischen Modifikation. Die Platine ist klein, man braucht nur eine Li-Ion Zelle, die sich unter entsprechenden Vorraussetzungen auch per USB laden lässt, Visuelle Kamera ist auch dabei...

Umbau zu V002

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Die neue Kamera sollte einen Motorfocus bekommen und mehr wie eine Kamera aussehen.


 Motorfocus

Motorfocus

Dafür musste die alte Linsenhalterung raus gesägt und glatt gefeilt werden. Nachdem der platz frei war, begann die Suche nach einer geeigneten Linsenmechanik.
Ich hab dafür ausrangierte Digitalkameras zerlegt. Hauptproblem ist meistens, das die Linsen entweder einen zu geringen Durchmesser hatte und die IR-Linse da nicht rein passte, oder aber die Mechanik zu labil oder zu groß war. War nicht leicht was zu finden, was normalerweise leichte Kunststofflinsen hält und nun die IR-Linse aufnehmen kann.
Aber letztendlich bin ich fündig geworden und habe nun eine Mechanik mit Schrittmotor. Das macht die Ansteuerung zwar komplizierter, aber auch präziser.

Ein Mikrocontroller steuert dabei 2 H-Brücken, die wiederum zu dem Schrittmotor führen (2Phasen). Die Minimotoren der Linsenmechanik laufen bereits bei 2V schon recht gut. Direkt mit 3.3V (VCC Controller) war die Stromaufnahme aber etwas hoch, weshalb ich mit Dioden das Spannungslevel für den Motor etwas gesenkt hab. Unten rechts ist zu sehen, das ich eine weitere Linse vorn drauf gesetzt hatte. Das hatte den Nebeneffekt, dass der Bildwinkel kleiner wurde, aber das wichtigste war, das die vordere Linse fest mit dem Gehäuse verbunden werden kann, ohne die Focus-Möglichkeit einzuschränken. Da sich der Winkel der IR-Linse geändert hat, hab ich bei der Visuellen Kamera auch mit anderen Optiken experimentiert, um die Differenz zwischen beiden möglichst gering zu halten.

 


 Antistatisches Gehäuse

Antistatisches Gehäuse

Hier eines der ersten Gehäuse-Modelle. Ich habe mich bei dem Neuen Gehäuse mehr am Üblichen Kameradesign orientiert, was sich in der Ergonomie gegenüber dem Vormodell als vorteilhaft zeigt, dafür aber auch mehr Platz braucht. Die Kamera liegt jetzt wesentlich besser in der Hand und ist auch mit einer Hand besser nutzbar.
Außerdem kann man jetzt den Akku direkt tauschen. Verwendet werden Standard Li-Ion Akkus vom Typ 18650, welche auch gern in LED Taschenlampen verwendet werden und daher leicht verfügbar sind. Es ist genau genommen der gleiche Typ, der auch in der E4 vorher verwendet wurde. Nur das dort zusätzlich eine Platine mit Abschaltransistoren sitzt (Schutzschaltung) und ein Temperaturwächter.

Das Antistatische ABS Plastik leitet zwar recht gut, ist aber brüchiger als normaler Kunststoff. Außerdem ist er in der Verarbeitung schwieriger uns lässt sich nicht chemisch glätten... statt sich aufzulösen wird der Kunststoff nur weich.
Preis und aufwand führten letztendlich dazu, dass ich den Gedanken Antistatisches Gehäuse erstmal verworfen habe.

 


 Gehäuse Typ 2

Gehäuse Typ 2

Beim neuen design ist nun auch genug Platz für das Controllerboard, welches vorher an der Seitenklappe raus schaute.
Inzwischen ist auch ein Linsendeckel vorhanden, der die Linse schützt, wenn die Kamera nicht gebraucht wird. Die Linsenklappe wird durch eingesetzte Magnete in ihren Endstellungen gehalten.
Außerdem ist die Bild-Taste im 45° Winkel deutlich ergonomischer zu erreichen.
Die Batterieklappe geht jetzt nach unten auf, rastet dafür aber im Gehäuse ein.

Ich verwende zum Designen übrigens Freecad 3D, was zwar so seine Eigenheiten hat, aber auch sehr nützliche Funktionen mitbringt. Damit kann man sehr präzise sein Gehäuse erstellen. Allerdings muss man auch ein paar Dinge im Hinterkopf behalten. Der 3D Drucker hat ein Düsendruchmesser von 0.4mm. was gleichzeitig der niedrigsten Wandstärke entspricht.
Außerdem werden ecken nicht scharfkantig sondern eher zu kleinen Rundungen. Die Batterieklappe ist fast 1mm schmaler designt als die Aufnahme im Gehäuse und dennoch musste ich leicht was abfeilen, damit es gepasst hat.

 


 Neue Steuerung

Neue Steuerung

Die alte Tastatur hat mir nicht so sehr gefallen, die Tasten sind zu laut und ihre anschlussweise unterhalb des Bildschirms hat mit nicht so zugesagt. Und da ich ohnehin schon eine zerlegte Digitalkamera da hatte, hab ich mich gleich ihrer Tastatur bedient. Der Mikrocontroller, der den Motorfocus steuert, übernimmt daher gleichzeitig auch die Direktsteuerung der Kamera.
Jetzt sind Power und Store (Bild-Trigger) die einzigen 2 Direktfunktionen. Alle anderen Tasten werden vom µC erfasst und als Befehl über die UART Schnittstelle an die Kamera geliefert. Da der µC direkt am Seriellen Port der Kamera hängt, braucht man bei der Kamera keine Verbindung initialisieren. Das Board ist als HID-Device programmiert und meldet sich selbstständig an, wenn es im USB-Port steckt.
Der Programmierport des µC-Boards ist hinter der Batterieklappe versteckt, damit man bei Bedarf, die Programmierung nachbessern kann.

 

Fertigstellung V002

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Inzwischen ist das Gehäuse fertiggestellt.


  Gehäuse

Gehäuse

Bei dem Gehäuse handelt es sich im Grundstoff um PLA, das aus optischen Gründen mit ABS-Aceton behandelt wurde.
Linsenklappe und Bedienseite sind aus rotem Kunststoff.

Bis auf die rote Power-Taste gehen alle Tasten direkt auf das Controller-Board. So wird z.B. sichergestellt, das beim Aufnehmen eines Bildes vorher die LEDs aktiviert wurden.
Tastaturbefehle werden intern über die UART Schnittstelle übergeben.

 


  4x LED

4x LED

Bei den 4 LEDs (8mm) handelt es sich um Digitale LEDs mit internem RGB-Controller.
Jede Grundfarbe (rot,grün,blau) kann in den Werten von 0-255 eingestellt werden.

Ohne PC sind die LEDs nur weiß. Entweder mit 255 Power oder mit 100 bei der gedimmten Einstellung.
Die Bilder zeigen die Resultate.

Eigentlich haben die LEDs zu wenig Leuchtkraft für diese lichstschwache Kamera.
Aber für geringere Distanzen reicht es aus. 

 


  Autofocus

Autofocus

Da die Kamera ja jetzt über einen Motorfocus verfügt, habe ich einen Autofocus, eingebaut.
Dieser funktioniert etwas anders als damals mit der Mobir M8, was auch daran liegt, das für den Autofocus keine Temperaturdaten genommen werden.

Der Autofocus funktioniert am besten mit der Graustufen Farbpalette.
Bedient wird er recht einfach:

  • Aktiviert wird er mit einer Tastenkombination oder der Schaltfläche
  • dann entsteht ein kleines Vorschaufenster, das eine Kantenerkennung zeigt, das folgt der Mausbewegung
  • mit Mausklick legt man den Autofocuspunkt fest, ab dann läuft die Routine
  • wenn die verschiedenen Step-Ebenen durchlaufen sind, kann man das Resultat nochmal etwas fein nachbessern

Zum Autofocus muss natürlich der Controller und die Ex verbunden sein. Es werden also 2 USB-Ports gleichzeigtig benötigt.

Umbau zu V003

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Einem blöden Unfall ist es zu verdanken, das eine andere Ex ein defektes Display hat.
Ersatzteile gabs bei FLIR nicht, daher gehe ich einen anderen Weg und entwerfe ein Konzept ohne Display.


  Zwischengehäuse V003

Zwischengehäuse V003

In diesem Konzept werden intern Kunststoffteile entfernt und der Kamerakern direkt reingeschraubt.
Die Linsenhalterung wurde ebenfalls nachgebaut und ist, im gegensatz zu vorher, leichter mit den Fingern focusierbar.

Der Akku mag für die Kamera zu klein erscheinen, was er im Grunde auch ist, aber es reicht um die Kamera per USB zu nutzen.
Eigentlich muss der Akku nur die elektrische Stoßbelastung des Shutters abfangen. USB-Betrieb ohne Akku geht so lange, bis der Shutter einsetzt.

 Rest folgt später...




 

Zuletzt geändert am: Apr 23 2017 um 8:11 PM

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