制作 DIY Thermocam

我的低成本热像仪的基本想法始于 2010 年的物理课。我们的老师买了一个单点红外温度计，也称为高温计，并询问是否有人想在当年晚些时候的科学比赛中使用它。我和一个朋友提出了使用伺服电机在大范围内移动红外传感器来创建热图像扫描仪的想法。

我们的第一个原型只不过是一个概念证明；我们将 Lego Mindstorms 与 PC 上传感器的数据接口和 Adob​​e Photoshop 的自动鼠标/键盘脚本一起使用，以创建低分辨率热图像。我为明年的比赛改进了我们的设计（图 A），我称之为“Cheap-Thermocam V1”。它由一个 Arduino 微控制器、两个伺服电机和用 Java 编写的计算机软件组成；总材料成本仅为 100 美元左右。

图 A. Max Ritter 摄

第一个套件

2011年获得特等奖，将软硬件概念发布到互联网上。反馈是积极的——许多人构建了自己的设备改编版（图 B），其他人表示有兴趣购买。这让我在 2013 年年中获得了该设备的第二个版本（图 C），我将其在线销售给来自世界各地的人们。那时我 20 岁，所以这对我来说是一个巨大的进步。 “Cheap-Thermocam V2”具有一个小型 LCD 显示屏，可以通过旋转编码器进行控制，并且可以选择将数据保存到 SD 卡中。

图C

一年后，我完成了“Cheap-Thermocam V3（图 D）”的工作，它集成了大触摸屏、纤薄设计和速度更快的微控制器。版本一到三使用扫描区域的可移动单点红外传感器的原始原理。虽然这具有非常便宜的优势，但创建一张完整的热图像也需要几分钟的时间。对于包括移动物体在内的许多应用，这种方法并不适合，所以我正在寻找替代方案。

图 D

新传感器

图E

2014 年，FLIR 发布了他们的 Lepton 传感器（图 E），这是市场上第一个低成本的热阵列传感器。我将它包含在我的设备的下一个版本中，我称之为“DIY-Thermocam V1”。这是从扫描原理到高分辨率、实时热图像的重大改进，也是市场上 FLIR 或 FLUKE 等大公司解决方案的重要替代方案的起点。

DIY-Thermocam 的第 2 版提供了许多增强功能，包括支持分辨率提高四倍的 Lepton 3.0 传感器、更强大的微处理器、更好更快的视觉相机以及可移动存储。新的视频输出模块提供了流式传输来自 Thermocam 数据的视频输出信号的选项。

Thermocam 的一大优势是开源软件和硬件，因此您可以根据自己的需要对其进行修改或将其用作您自己在热成像领域发展的起点。设备上的固件可以通过易于使用的触摸菜单进行控制，并提供许多功能，例如不同的配色方案、分析或保存方法。为了在 PC 上分析热图像和视频，原始文件与由来自柏林的德国程序员开发的名为 ThermoVision 的强大应用程序完全兼容。还有一个 Python 应用程序，可在计算机上实时流式传输热数据并具有一些分析功能。

经验教训

一路上有太多的挑战。在大多数情况下，我能够解决它们，在其他情况下，我决定尝试更多非常规的解决方案。比如在设计这个案例时，我首先想使用3D打印机来制作它。然而，事实证明，即使是更昂贵的打印机也需要手工进行大量的打印后改进。这花了太长时间才产生成效。注射成型也不是真正的替代方案，因为制造模具对于制造少量单元来说过于昂贵。最后，我决定用激光切割外壳，这是一种不需要后期处理的相对便宜的技术。我在德国找到一家公司，用黑色亚克力为我切割零件。

我学到的一件事是不要将发布的时间安排得太紧，因为不可避免地会出现许多意想不到的问题。我为自己找到的一个很好的经验法则是制定一个时间表，然后加倍。如果你早点完成，那通常不是问题，因为你总能找到需要改进的地方。

我从互联网和书籍中学到了这个项目所需的一切。几乎没有人帮助我。这是一条陡峭的道路，但我从中学到了很多！该项目需要许多步骤：制作原型、选择组件和材料、使设备易于组装、质量检查、全球交付、营销和客户联系，仅举几例。我做的很多事情都是反复试验，那几年我真的犯了很多错误。然而，所有这些都为我今天所拥有的宝贵经验做出了贡献，因此值得所有这些。我什至可以说我在 Thermocam 项目中学到的东西比我五年的学习要多。在我看来，当你真正独自应对挑战时，你取得的进步最大——无论是个人还是技术上。

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