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Wärmebildkamera SDS Hotfind LV

Veröffentlicht von Joe-C (jch) am Feb 15 2015
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Diese Webseite ist gerade in Überarbeitung.

Bis zum Abschluss der Arbeiten, ist auf den Unterseiten mit Darstellungsfehlern und Unvollständigkeiten zu rechnen.

Index

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Einleitung

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Diese Kamera wurde gebraucht angeboten und hatte mit 384x288 die gleiche Sensorauflösung wie die Wärmebildkamera Opgal Eye R25.
Allerdings konnte diese Kamera auch Temperaturen messen und ein Visuelles Bild darstellen. Die Gehäuseform scheint ein etablierter Standard zu sein, ich hab schon so einige mit diesem Aufbau gesehen (man baucht bei Goolge nur mal "hotfind" eingeben).


 Koffer

Koffer

Die Kamera wurde, wie fast immer, in einem eigenen Koffer mit etwas Zubehör geliefert.
Das Bild zeigt zwar das Gehäuse ohne Inhalt, aber man sieht die Gehäuseform.

Da diese Kamera über einen Videoausgang verfügt, wollte ich sie in einen Camcorder umbauen und dann mittels DVR Videos auf SD-Karte aufnehmen.
Leider stellte sich beim entschlüsseln des Dateiformates heraus, dass der Hersteller (SDS), welcher übrigens keine meiner Mails beantwortet hat, bei der Firmware der Kamera geschlampt hat. Die 384x288 sind zwar als Detektor verbaut, in die Datei wird aber nur 352x244 gespeichert und die Standardsoftware (Satir, Trotec...) zeigte standardmäßig immer nur 320x240 an. Mit meinem Thermoviewer hatte ich so wenigstens ein paar Pixel mehr, aber immer noch weniger, als die Kamera eigentlich können sollte.

Umbau

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 Zerlegte Kamera

Zerlegte Kamera

Das Board ist mit einem Xilinx Spartan ausgestattet, wird mit 6-9V Betrieben und gibt 2x ein Analoges Videosignal aus.
Der eine Ausgang ist der Chinch unten, der andere intern für das Display. So braucht man für das Display auch nur 3 Leitungen.
Bilder werden auf einer Mini-SD Karte gespeichert. Speicherkarten über 2GB (SDHC) wurden nicht erkannt.
Die Visuelle Kamera ist übrigens auch eine Analoge Kamera.

Die größte Platine erfasst die Bilddaten vom Sensor, macht ein paar Berechnungen (Temperatur) und sorgt für die Bilddarstellung und Speicherung.
Der Kamerablock seinerseits scheint die Verarbeitung der Sensorrohdaten zu übernehmen. Im Sensorblock sitzt auch ein FPGA mit eigenem Speicher und während des Abgleichs ist kaum Datenverkehr zwischen Board und Sensorblock. Ich gehe davon aus, dass der Sensorblock allein die Vorbearbeitung des Kamerabildes (Offset, NUC usw.) übernimmt und nur das fertig prozessierte Bild weitergibt (bzw. ein Intensitäts Array, welcher vom Hauptboard in ein Bild umgewandelt wird).
Eine weitere Platine übernimmt die Spannungsversorgung.

 


 Bildsensor

Bildsensor

Da ich bisher immer Freude an einem Elektrisch verstellbaren Focus hatte, sollte auch hier wieder die Kamera durch Tasten und Befehle fokussiert werden können.
Wie bei der Wärmebildkamera Opgal Eye R25 schon gemacht, sollte die Linse fest mit dem Gehäuse verbunden werden und im inneren der Sensor bewegt werden. So ist die Mechanik entsprechend geschützt. Als Grundlage diente hier ein zerlegter MiniDisc-Player, welcher einfach kompakter war als die Linearführungen aus den CD-Laufwerken.

Der Sensor wurde von ULIS hergestellt. Leider wiedermal "Militärtechnik" und ohne Lizenz bekommt man kaum Infos. Außer das grobe Datenblatt von der Herstellerseite, gabs keine Infos auf Nachfrage... keine Pinbelegung oder weitere Angaben... aber wenigsten bekam ich diesmal überhaupt ne Rückinfo.

 


 Videorekorder

Videorekorder

Der DVR (Digital Video Recorder) nimmt von Analogen Videokameras das Signal auf SD-Karte auf. So kann man ein Wärmevideo aufnehmen, auch ohne PC Verbindung.

Um ihn steuern zu können, wurden die Bedientasten über Optokoppler verbunden. Deren Dioden-Eingänge sind über einen 16Bit-IO Expander angeschlossen (der gleiche Chip wurde auch schon bei Einstieg: Mikrocontroller PICAXE 18M2 verwendet), wodurch alle Tasten vom Mikrocontroller aus mit 2 Datenleitungen (I2C) gesteuert werden können.

Rechts im Bild ist ein DC/DC Wandler zu sehen, welcher notwendig war, da der DVR vorher mit 3V betrieben wurde. Der Wandler hat außerdem einen Enable-Eingang, wodurch das Teil vom µC aus nicht nur gesteuert, sondern auch direkt Ein/Ausgeschalten werden kann.

 


 Vorstufe 1

Vorstufe 1

Hier ist der erste Testaufbau für den Camcorder zu sehen.
Wärmebildkamera und DVR lassen sich über ein Touchscreen steuern, E-Focus funktioniert auch. Ein Linearpoti gibt die Linsenposition als Analogwert an den µC.

Außerdem gibt es weitere Optokopplerpaare die das Videosignal schalten. So ist es möglich, die Analoge Visuelle Kamera wie normal mit dem Kameraboard zu verbinden, um die PIP-Funktion (Picture in Picture) Funktion zu nutzen. Ich kann aber auch die Visuelle Kamera direkt auf das Display schalten... das ging zwar vorher auch, aber dafür musste man sich erst mal durch das Menü bewegen.
Später werde ich wahrscheinlich das über einen Schalter machen... eine Schalterstellung für IR und eine für Visuell, was bei Bedarf leicht um schaltbar ist.

 


  Vorstufe 2

Vorstufe 2

Es stellte sich nach längerem Betrieb heraus, dass die vor dem Sensor befindliche Shutterkelle zu stark vom Sensor erwärmt wird, was dazu führte, dass die Temperaturen falsch angezeigt wurden.
Daher hab ich den Shutter vor der Linse platziert. Die Kelle verschließt nun die Wärmeeinstrahlung durch die Linse, befindet sich sonst aber in Parkposition seitlich. Die seitliche Parkposition ist zwischen 2 Blechen. Jetzt passen die Temperauren auch wieder nach einiger Betriebszeit.

Inzwischen hat sich auch herausgestellt, das die normalerweise erhältlichen Kleingehäuse nicht passen... sie haben entweder zu viel Hohlraum oder sind zu klein.

 


 IR Linsen

IR Linsen

Ein paar Versuche mit den Linsen sollten klären, ob nicht sogar ein optischer IR-Zoom möglich wäre. Leider hab ich keine weiteren IR-Linsen zum versuchen... ich hab letztenendes das Objektiv wieder in den Standardzustand zurückversetzt. Hier ist auch das Touchscreen mit den Buttons zu sehen. Der Mikrocontroller Typ und die Library für die LCD Controls sind die gleichen wie hier: Testprojekt: MiniSTM32Paintboard.

 


 Camcorder 1

Camcorder 1

Inzwischen hab ich einen gebrauchten Analogen Camcorder bei eBay besorgt. Die Dinger gibt’s... besonders wenn sie defekte haben, für <20 Euro... Versand eingeschlossen.
Außerdem war die optik des Camcorders vorher so groß, dass nach ihrem entfernen der Sensor mit Linearführungn rein passen.

Die Linearführung vom MiniDisk-Player war zu breit, weshalb ich nun wieder die Linsenführung eines CD-Spielers benutze.

Das schwarze Zeug, was ein bisschen so ausschaut als hätte ich da Plastik ran geschmolzen, ist ein sehr schnell aushärtender 2K PUR Reparaturkleber.

 


 Camcorder 2

Camcorder 2

Hier sind nun auch DVR und der Rest der Wärmebildkamera im Gehäuse.

Wer etwas genauer hinschaut, kann sehen, dass dort 2 SD-Karten-Slots mit vorkommen.
Der DVR hatte ja schon vorher SD Karten benutzt, die Kamera hingegen nur Mini-SD-Karten. Die beiden SD-Slots sollen nebeneinander hinten am Camcorder platziert werden, da sie von dort angenehmer zu erreichen sind.

 


 Ausrichten

Ausrichten

Um die IR-Linse richtig auszurichten, hab ich ein Blech mittig vor der Linse platziert. Auf diese Weise "sieht" der Sensor seine eigene Wärme, woraus ein Kreisförmiges Objekt auf dem Bildschirm angezeigt wird. So konnte ich die Linse gut platzieren, bis der Kleber fest war.

Die Visuelle Kamera wird direkt über der IR-Linse platziert und passt gerade so noch dazwischen (musste noch ein bissel was weg gefräst werden). Seitlich neben der Kamera ist noch etwas Platz, welchen ich warscheinlich für LEDs benutzen werde (als Scheinwerfer bei wenig Licht).

 


 Visuelle Kamera

Visuelle Kamera

Die kleinere Kamera die ich da erst verbaut hatte war eine normale analoge Pal Kamera. Wie sich im Weiteren Verlauf herausstellte, kann die Wärmebildkamera das Signal zwar erfassen und aufnehmen, aber es taucht am unteren Bildschirmrand ein schwarzer Balken auf. Die normalerweise verbaute Kamera hat offenbar mehr Signalzeilen und die Wärmebildkamera erwartet diese wohl auch (vermutlich im Code festgelegte Zeilenhöhe). Bei Direktverbindung liefert die kleinere aber ein Bildschirmfüllendes Bild.

Daher hab ich mitgelieferte Kamera so umgebaut, dass sie in den schmalen Spalt zwischen IR-Linse und Gehäuse passt.
Bei der Gelegenheit hab ich der Kamera auch gleich einen Enable-Eingang verpasst (Schaltung und Beschreibung hier: Powerdriver).

 


 Monitor

Monitor

Hier ist der Monitor der Kamera in seinem neuen Gehäuse (war vorher der LCD eines Cannon Camcorders).
Dort sind außerdem noch 4 Tasten, welche ich nach bleiben mit Funktionen versehen kann (sind alle am Mikrocontroller verbunden).

Die Beiden Kameras sind so gut wie es ging ausgerichtet, auf eine Entfernung von rund 1 Meter. Der Bildausschnitt lässt sich über die Kameratasten verschieben, damit die Überlagerung auch bei anderen Abständen passt.
Außerdem kann man hier nochmal das Steuerungspanel des µC sehen, ein 2.8" 320x240 LCD Display, betrieben im 8Bit parallel Modus. Wie man sehen kann, sind noch so einige Pins am µC frei... mal sehen, ob sie später noch mit irgendeiner Funktion belegt werden.

 


 Viewfinder

Viewfinder

Der Camcorder hatte einen Viewfinder, welchen ich ebenfalls gern verwenden wollte. Der normal verwendete war eine analoge Bildröhre in SW.
Glücklicherweise hatte ich noch eine defekte Videobrille da (die eine Seite zeigte kein Bild).
Es sind zwar Ränder zu sehen, aber man kann den Camcorder gut dadurch benutzen.

Der Viewfinder des Camcorders war vorher zu Glück groß genug, so dass die Platine der Videobrille da gut rein passt. Verwendet wird der gleiche Videokanal, wie auch der Monitor und ebenfalls über er über einen Powerdriver bei Bedarf vom µC eingeschaltet.

Außerdem hab ich mich dazu entschlossen, eine anderes Mikrocontrollerboard zu benutzen... und zwar ein STM32F4-Discovery. Zum einen brauchte ich bei weitem zu wenig Pins vom alten Board… zum anderen, ist dieses mit eingebautem Debugger leichter zu programmieren und wesentlich leichter verfügbar (nach kaufbar), wenn man mal Ersatz brauchen sollte. Außerdem kann ich so mit einem weiteren Board entwickeln und testen.

 


 DVR Neu

DVR Neu

Der alte DVR erkannte auf einmal die SD Karten nicht mehr, daher hab ich einen anderen besorgt.
Dieser ist von der Abmessung zwar etwas größer, hat aber nur eine Platine und er unterstützt auch 2 Kameras gleichzeitig...
wobei bei der Einen ein Video aufgenommen wird und die Andere nur mit angezeigt wird (als kleines Fenster).

Auch hier wurden wieder alle Tasten über Optokoppler an einen 16Bit-IO Expander verbunden (siehe Einstieg: Mikrocontroller PICAXE 18M2).
Das Blech ist mit GND verbunden und dient der Abschirmung.

Außerdem wurde inzwischen die Wärmebildkamera samt Anhang auf die andere Seite des Camcordergehäuses verbaut, da es so nicht zu übermäßiger Verkabelung zwischen beiden Seiten kommt.

 


 E-Focus und USB

E-Focus und USB

Bild oben links:
Hier sind beide LCDs in ihrer vorgesehenen Position. Der eine LCD als Anzeige mit verstellbarem Winkel, der andere mit Touchscreen zum Einstellen.
Der Kreis auf dem Monitor ist übrigens die Reflektion, wenn ein Blech vor die Linse gehalten wird und der Detektor seine Eigenabstrahlung "sieht".

Bild oben rechts
:
Hier der verbesserte Focus. Das Getriebe samt Motor wurde gegen ein anderen getauscht, dadurch der Focus zwar nicht mehr ganz so schnell wie vorher, aber präziser und leiser ist.
Der weiße Kleber ist hier genauer beschrieben: 2K Kleber

Bild unten links:
Im Camcorder ist ein 7-Fach USB-Hub untergebracht. Einer der Ports ist beim ablöten der USB-Buchsen unbrauchbar geworden (leiterbahn hat sich abgelöst). Ein weiterer Port verbleibt als "Ersatz" unbenutzt.

Ein Port geht direkt an eine USB Buchse am Gehäuse des Camcorders.
Die weiteren 4 Anschlüsse sind an 4Fach-Wechselschalter verbunden. Masse ist immer gebrückt, aber die +5V und die 2 Signalleitungen werden geschaltet. So lassen sich die internen USB-Komponenten nach Bedarf einschalten.
Interne USB-Komponenten:

  • Videograbber
  • STM32 USB-Device (zum fernsteuern vom PC aus)
  • STM32 ST-Link (Debugger zum programmieren des µC)
  • DVR (zeigt den Inhalt der SD Karte als Laufwerk an. Kann auch verwendet werden, um die Bilder der Wärmebildkamera von der SD-Karte auszulesen, ein extra Lesegerät für SD-Karten wird damit überflüssig)

 


 NIR Ausrichten

NIR Ausrichten

Bild oben links:
Hier ist der Camcorder im Wärmebild+Visuell Modus.
Inzwischen ist eine NIR Kamera verbaut, also eine Pal Kamera, bei der die Filterschreibe vor der Linse getauscht wurde, um nur noch nahinfrarotes Licht (ab ca. 840nm) durch zu lassen. Damit diese richtig ausgerichtet ist, wurde ein Objekt (Leuchstofflampe) von einem Stativ aus betrachtet.

Bild oben rechts:
Hier die Aktivierte NIR-Kamera. Man sieht auf dem Monitor, dass sie problemlos durch die 850nm Filterscheiber zwischen meinen Fingern sehen kann.
Alle 3 Kameras sind nun (soweit möglich) auf die gleiche Blickrichtung ausgerichtet.

Bilder unten:
Ein weitere Test… diesmal des Nahfocusbereichs. Zu sehen ist der 3.3V Spannungsregler des STM32F4-Discovery.

 


 Joystick

Joystick

Zur besseren Steuerung habe ich neben dem Touchscreen noch ein Joystick erworben (defekt bei Ebay) und eingebaut.
Die Tasten werden ebenfalls über einen 16Bit-IO Expander abgefragt (3 Chips insgesamt -> 48 IO Pins, gesteuert mit nur 2 Leitungen vom Mikrocontroller).

Unterhalb des Joysticks ist der USB-Videograbber installiert, welcher ebenfalls von einem Blech abgeschirmt wird (andernfalls sind leichte Streifen auf dem Bildschirm, weil die darunter liegenden DC/DC Wandler abstrahlen).
Links daneben ist eine Gruppe Optokoppler zu sehen, welche dafür zuständig sind, die Videosignale zu schalten.

 


 Akku und Schalter

Akku und Schalter

Wie auf dem Bild zu sehen, sind beide SD-Slots (Wärmebildkamera und DVR) nebeneinander unter der Klappe.
Der Bereich darüber ist noch frei, da soll ein Chinch für den Videoausgang hin, kann ja sein, dass mal eine Direktverbindung zum TV benutzt wird.
Der USB Anschluss für den Hub ist darunter. Die Schalter für die USB Geräte ist unterhalb des Viewfinders.

Der Record Button (rot) wir zum Speichern eines Wärmebildes verwendet (im DVR Modus zur Videoaufnahme). Der "Lock" Schieber, welcher über den Record Button geschoben werden kann, deaktiviert die Displays und die Visuelle Kamera, so verbraucht der Camcorder vom Akku so wenig wie möglich Energie, um trotzdem gleich nach dem einschalten wieder einsatzfähig zu sein.

Außerdem zu sehen, es sind 2 Slots für Sony Akkus vorhanden und diese sind auch getrennt voneinander benutzbar.
Der Grundgedanke war, 2 Akkus zu haben, die einzeln oder gemeinsam benutz werden können. Dafür hab ich die links zu sehende Schaltung entworfen, wo jeder Akku durch einen Disable Eingang vom µC abgeschaltet werden kann.

Das funktioniert auch... man kann 2 Akkus dran heften und von beiden wird die Spannung über den µC angezeigt. Sind beide Akkus aktiv, wird zuerst der mit der höheren Spannung belastet, bis sich beide angleichen.
Man kann auch nur einen Akku benutzen, bis er fast leer ist und dann auf den anderen umschalten... auf diese Weise ist ein batteriebetriebener Dauerbetrieb möglich (wenn man einen Nachschub an geladenen Batterien hat). Man muss nur die leere abgeschaltete Batterie gegen eine neue tauschen und später zurück schalten.

Auch wenn es so funktioniert hat, wie es angedacht war, würde ich für weitere Vorhaben es nicht mehr so machen. Denn beide Batterien zusammen halten länger, als beide hintereinander einzeln (wegen der parallel geschalteten Innenwiderstände).
Bedeutet… würden 2 Akkus je so lange betrieben, bis die Wärmebildkamera selbstständig abschaltet, dann reichen beide zusammen immer noch für wenige Minuten betrieb, während jeder einzeln nicht mal die Kamera starten würde.
War mal ein netter Versuch, aber ich sehe momentan keinen sinnvollen Einsatz für "Dual Battery".

 


 Kurz vor Ende

Kurz vor Ende

Elektrisch ist die Kamera so gut wie fertig.

  • Focus kann man über den Zoomhebel des Camcorders einstellen
  • Wärmebildkamera (oder DVR wenn aktiv) lässt sich bequem mit dem Joystick steuern.
  • Zwei umschaltbare 1W LEDs sorgen für Beleuchtung (eine weiß für Visuelle Kamera, eine 850nm für die NIR Kamera)
  • Beide Akkuplätze funktionieren und lassen sich mit einem Umschalter am Camcorder entsprechend einstellen (nur 1, 1+2, nur 2)
  • am Display kann man zwischen Wärmebild, Visuellem Bild und NIR Bild per Tastendruck umschalten
  • die komplette Fernsteuerung vom PC ist mit noch einer sehr rudimentären Oberfläche möglich
  • wenn das Display geschlossen wird, werden beide LCDs abgeschaltet und der Viewfinder geht an

... und... irgendwas war bestimmt noch.

Eigentlich fehlen nur noch ein paar Schönheitskorrekturen und ein gutes Programm für den PC. Dann wäre die Kamera fertig... aber in diesem Zustand ging es nicht mehr weiter...

Vorzeitiges Projektende

Ich habe zwischenzeitlich von der FLIR E4 (Wärmebildkamera FLIR Ex) erfahren und nachdem ich so einiges im Forum gelesen habe, besorgte ich mir eine.
Mein Camcorder blieb erst mal liegen, weil ich schon nach kurzem feststellte, dass eine Umgebaute E4 mir sehr viel besser gefallen würde, als mein gerade erst erstellter Camcorder. Daher entschloss ich mich dazu, den Camcorder in diesem Zustand zu verkaufen und mich dann nur noch mit der E4 zu beschäftigen.

 

Verkauf

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Der erzielte Preis für den Camcorder war weit unter meiner Akzeptanzgrenze.
Entweder hatte ich Pech, dass die Leute zu wenig Geld hatten, oder dass sie einfach nur nicht verstanden haben, was ich da angeboten habe, vermutlich hatte das bekannt werden der FLIR E4 Sache den Preis auch nochmal negativ beeinflusst. Wenigstens hab ich diesmal nicht den Fehler der Wärmebildkamera Opgal Eye R25 wiederholt und einen Mindestpreis festgesetzt.

Nachdem die Kamera 2x nicht verkauft wurde, hab ich mich dazu entschlossen, sie wieder in ihren ursprünglichen Zustand zu versetzen... ich vermutete, dass die meisten Leute lieber diese Geräte so vorfinden, wie sie im Datenblatt abgebildet sind.

Kamera war nun wieder in dem Gehäuse von vorher eingebaut, aber die Optokoppler und einen IO-Expander ließ ich mit drin.
Außerdem hab ich ein µC Board mit Sourcecode drauf gelegt, mit dem die Kamera ferngesteuert werden kann.


 Verkauft

Verkauft

Und die Kamera wurde tatsächlich so verkauft... nicht für den erhofften Preis, aber ich konnte mir eine weitere E4 davon besorgen und es war immerhin doppelt so viel wie vorher.
Ist schon ein Knaller... die Kamera kann wesentlich weniger als vorher und erzielt dennoch einen höheren Preis.

Noch krasser
: ein paar Wochen später ist sogar eine "Wärmebildkamera PCE-TC 2" bei ebay für fast das doppelte verkauft worden (also fast der 4 fache Camcorderpreis)...für ein Gerät, dass mit 160x120 Pixel ein sehr viel schlechteres Bild liefert.

Ich weiß nicht ob ich wirklich nur krasses Pech hatte und/oder der Verkäufer besonderes Glück...
aber sowas bekomme ich rational nicht erklärt...

Zuletzt geändert am: Feb 15 2015 um 3:39 PM

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