DIY 써모캠 제작

저가 열화상 카메라에 대한 기본 아이디어는 2010년 물리학 수업에서 시작되었습니다. 선생님은 고온계라고도 하는 단일 지점 적외선 온도계를 구입하고 그해 말 과학 경시 대회에 사용할 사람이 있는지 물었습니다. 친구와 나는 서보 모터를 사용하여 적외선 센서를 넓은 영역으로 이동시키는 열화상 스캐너를 만드는 아이디어를 생각해 냈습니다.

우리의 첫 번째 프로토타입은 개념 증명에 불과했습니다. 우리는 PC의 센서용 데이터 인터페이스와 Adobe Photoshop용 자동화된 마우스/키보드 스크립트와 함께 레고 마인드스톰을 사용하여 저해상도 열화상을 생성했습니다. 나는 내년 대회를 위해 디자인을 개선했습니다(그림 A). 나는 이것을 "저렴한 Thermocam V1"이라고 불렀습니다. 그것은 Arduino 마이크로 컨트롤러, 두 개의 서보 모터 및 Java로 작성된 컴퓨터 소프트웨어로 구성되었습니다. 총 재료비는 약 $100에 불과했습니다.

그림 A. Max Ritter의 사진

첫 번째 키트

2011년에 나는 특별상을 받았고 소프트웨어와 하드웨어 개념을 인터넷에 발표했습니다. 피드백은 긍정적이었습니다. 많은 사람들이 자체적으로 장치를 개조했으며(그림 B) 다른 사람들은 구매에 관심을 보였습니다. 이로 인해 2013년 중반에 두 번째 버전의 장치(그림 C)가 탄생했고 전 세계 사람들에게 온라인으로 판매되었습니다. 그 때 나는 20살이었기 때문에 이것은 나에게 큰 걸음이었다. "Cheap-Thermocam V2"는 회전식 인코더로 제어할 수 있고 SD 카드에 데이터를 저장할 수 있는 옵션이 있는 소형 LCD 디스플레이를 특징으로 했습니다.

그림 C

1년 후 저는 대형 터치 스크린, 슬림한 디자인, 훨씬 더 빠른 마이크로컨트롤러를 통합한 "Cheap-Thermocam V3(그림 D)"에 대한 작업을 마쳤습니다. 버전 1에서 3은 영역을 스캔하는 이동식 단일 포인트 IR 센서의 원래 원리를 사용했습니다. 이것은 매우 저렴하다는 장점이 있었지만 하나의 전체 열화상을 만드는 데 몇 분이 걸렸습니다. 움직이는 물체를 포함한 많은 응용 분야에서 이 접근 방식은 적합하지 않아 대안을 찾고 있었습니다.

그림 D

새로운 센서

그림 E

2014년에 FLIR는 시장에 출시된 최초의 저가형 열 어레이 센서인 Lepton 센서(그림 E)를 출시했습니다. 나는 그것을 "DIY-Thermocam V1"이라고 부르는 내 장치의 다음 버전에 포함시켰습니다. 이는 스캐닝 원리에서 고해상도 실시간 열화상으로 크게 개선되었으며 FLIR 또는 FLUKE와 같은 대기업이 시장에 출시한 솔루션에 대한 진지한 대안을 향한 출발점이었습니다.

DIY-Thermocam 버전 2는 해상도가 4배 향상된 Lepton 3.0 센서, 더 강력한 마이크로프로세서, 더 빠르고 더 나은 실화상 카메라, 이동식 저장 장치에 대한 지원을 포함하여 많은 개선 사항을 제공합니다. 새로운 비디오 출력 모듈은 Thermocam에서 데이터의 비디오 출력 신호를 스트리밍하는 옵션을 제공합니다.

Thermocam의 가장 큰 장점은 오픈 소스 소프트웨어와 하드웨어이므로 필요에 맞게 수정하거나 열화상 분야에서 자체 개발을 위한 출발점으로 사용할 수 있습니다. 온디바이스 펌웨어는 사용하기 쉬운 터치 메뉴로 제어할 수 있으며 다양한 색 구성표, 분석 또는 저장 방법과 같은 많은 기능을 제공합니다. PC의 열화상 및 비디오 분석을 위해 Raw 파일은 베를린의 독일 프로그래머가 개발한 ThermoVision이라는 강력한 응용 프로그램과 완벽하게 호환됩니다. 컴퓨터에서 열 데이터의 실시간 스트리밍을 제공하고 일부 분석 기능이 있는 Python 응용 프로그램도 있습니다.

배운 교훈

그 과정에서 많은 어려움이 있었습니다. 대부분의 경우 문제를 해결할 수 있었고, 다른 경우에는 좀 더 색다른 솔루션을 시도하기로 결정했습니다. 예를 들어 케이스를 디자인할 때 먼저 3D 프린터를 사용하여 케이스를 제작하고 싶었습니다. 그러나 고가의 프린터라도 수작업으로 인쇄 후 다듬기가 많이 필요하다는 사실이 밝혀졌습니다. 이것은 생산적인 데 너무 오래 걸렸습니다. 사출 성형도 실제 대안이 아니었습니다. 적은 수의 장치를 만드는 데 금형을 만드는 데 비용이 너무 많이 들었기 때문입니다. 결국 나는 후처리가 필요 없는 비교적 저렴한 기술인 인클로저를 레이저 절단하기로 결정했습니다. 독일에서 검정색 아크릴로 부품을 잘라주는 회사를 찾았습니다.

한 가지 배운 것은 발매 일정을 너무 빡빡하게 설정하지 말라는 것이었습니다. 불가피하게 예상치 못한 많은 문제가 발생할 것이기 때문입니다. 내가 스스로 찾은 좋은 경험 법칙은 일정을 세운 다음 두 배로 늘리는 것입니다. 더 일찍 완료하면 항상 개선할 점을 찾기 때문에 문제가 되지 않는 경우가 많습니다.

나는 이 프로젝트에 필요한 모든 것을 인터넷과 책에서 배웠습니다. 나를 도와주는 사람은 거의 없었다. 험난한 길이었지만 많은 것을 배웠습니다! 이 프로젝트에는 프로토타입 제작, 구성 요소 및 재료 선택, 장치를 쉽게 조립할 수 있도록 만들기, 품질 검사, 전세계 배송, 마케팅, 고객 접촉 등 여러 단계가 필요했습니다. 제가 한 많은 일들이 시행착오를 겪었고, 그 기간 동안 정말 많은 실수를 저질렀습니다. 하지만 모두 오늘 내가 가진 경험의 보물에 기여했기 때문에 모두 만들 가치가 있었다. 5년 동안 공부한 것보다 Thermocam 프로젝트에서 더 많은 것을 배웠다고 말할 수 있습니다. 제 생각에는 실제로 스스로 도전 과제를 수행할 때 개인적으로나 기술적으로 가장 큰 발전을 이룬다고 생각합니다.

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DIY Thermocam 만들기