Development of Low-Resolution, Low-Power and Low-Cost Infrared System

eng Artykuł w języku angielskim DOI: 10.14313/PAR_240/47

Bogusław Więcek , wyślij Sebastian Urbaś Lodz University of Technology, Institute of Electronics, Wólczańska 211/215, 90-924 Łódź, Poland

Pobierz Artykuł

Abstract

The article presents the construction of a thermal imaging camera with low power consumption. The 80 × 80 Micro80Gen2 microbolometric array of detectors records infrared radiation in the LWIR spectral range (long infrared wave, 8–12 µm). The entire digital part of the electronic circuit has been integrated within the reprogrammable FPGA chip from the Spartan 6 family. In order to read and display thermograms, an application for the .NetFremework 3.1 platform, which implements non-uniformity correction (NUC) and image processing, is written. Due to its low cost, small size and weight, the camera can be used in various applications, e.g. in unmanned aerial vehicles (UAV) known as drones.

Keywords

bolometer detector, FPGA, system development, thermographic camera

Projektowanie systemów termowizyjnych o małej rozdzielczości, małym poborze mocy i niskich kosztach

Streszczenie

W artykule przedstawiono budowę i oprogramowanie kamery termowizyjnej µIR80 o niskim poborze mocy. Kamera wyposażona została w mikrobolometryczny detektor podczerwieni 80 × 80 – Micro80Gen2, który pochłania promieniowanie podczerwone w długofalowym zakresie spektralnym LWIR (8–12 µm). Cyfrowa część układu została zintegrowana w układzie FPGA z rodziny Spartan 6. W celu odczytu i wyświetlenia obrazu termalnego, napisane zostało oprogramowanie na platformie .NetFramework 3.1. Dodatkowo zaimplementowano 1-punktową korekcję niejednorodności matrycy detektora (NUC) oraz podstawowe algorytmy przetwarzania obrazów, np. wyznaczanie histogramu, zmianę zakresu i interpolację bikubiczną. Ze względu na niski koszt oraz niewielkie wymiary i masę, przedstawiona kamera termowizyjna może znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach począwszy od monitorowania otoczenia przy pomocy bezzałogowego statku powietrznego (UAV), po zastosowania w przemyśle, energetyce i medycynie.

Słowa kluczowe

detektor bolometryczny, FPGA, kamera termowizyjna, projektowanie systemu

Bibliografia

  1. Więcek B., Pacholski K., Olbrycht K., Strąkowski R., Kałuża M., Borecki M., Wittchen W., Termografia i spektrometria w podczerwieni, WNT, Warszawa 2017.
  2. Więcek B., De Mey G., Termowizja w podczerwieni. Podstawy i zastosowania Łódź: Wydawnictwo PAK, 2011.
  3. Minkina W., Dudzik S., Infrared Thermography: Errors and Uncertainties, Wiley, 2009.
  4. Maldague X.P., Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing. Wiley, 2001.
  5. Kania D., Układy logiki programowalnej. Podstawy syntezy i sposoby odwzorowania technologicznego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012.
  6. Gołda A., Kos A., Projektowanie układów scalonych CMOS, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2010.
  7. Minkina A., Wild A., Rutkowski P., Podstawy pomiarów termowizyjnych. Cz. I – Istota termowizji i historia jej rozwoju, „Pomiary Automatyka Kontrola”, 2000, R. 46, Nr 1, 7–10.
  8. Minkina W., Pomiary termowizyjne – przyrządy i metody, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 2004.
  9. Urbaś S., Development of infrared cameras (Projektowanie kamer termowizyjnych), M.Sc. diploma thesis, Institute of Electronics, Lodz University of Technology, academic year 2020/2021.