Transcript Fabrication de caméra thermique d`une capteur CCD

Projet MPS II :
IUT de Gap : Intégration d’une caméra
thermique pour la détection de feux de forêt.
Etude de la faisabilité de la mission:
Installation d’une camera thermique légère et petite sur le fuselage
Le poids de la caméra doit être moins de 300g avec tolérance de +50g.
Hypothèses:
1. Caméra thermique avec transmission vidéo
2. Caméra thermique avec enregistrement d’images
3. Fabrication d’une caméra thermique CCD
Caméra thermique
Caméra thermique enregistre les différents rayonnements infrarouge (ondes
de chaleur) émis par les corps et qui varient en fonction de leur température.
Caméra thermique ont des capteurs de type « micro bolomètre » dans l’optique.
Micro bolomètres
(Capteurs multiples derrière l’optique)
:
•Quand la radiation infrarouge attaque les micro bolomètres, ils chauffent les
capteurs, et changent les résistances électriques des capteurs.
•Les résistances mesurent et transforment les températures en signaux
analogique qui sont utilisés pour créer une image thermique.
1.Caméra thermique avec transmission vidéo
•
La caméra envoi les images à l’utilisateur par transmission radio à
l’aide d’un couple ( émetteur – récepteur ) via un écran avec une
connexion de type RGB (ex: télévision)
•
•
L’information est obtenu en temps réel.
Selon la fréquence utilisé (2,4 GHz) et la puissance de l’émetteur
(10 mW) la portée est limitée à 300 mètres.
2. Caméra thermique avec enregistrement d’images
•Ce type de caméra permet de
prendre à intervalle de temps
régulier une photo thermique
précise avec une bonne résolution.
•Il n’y a pas de transmission de
photos en temps réel.
•Les photos sont récupérer à la fin
du vol.
Caméra infrarouge avec des capteurs CCD
•Charged-coupled Device (CCD) est un capteur d’image qui est utilisé dans les
caméras normales.
•Très sensible avec les rayons infrarouges.
•Détecte la changement de température mais n’est pas aussi précis qu’une
caméra équipé de micro bolomètres.
3.Fabrication d’une caméra thermique CCD
•Une caméra normale utilise un capteur Charge-Coupled Device.
•Ce capteur est très sensible aux infrarouges.
•Une camera normale, a une filtre qui va limiter le rayonnement
infrarouge qui rentre dans l’optique.
•Il faut enlever le filtre et le remplacer par une filtre qui ne réagit pas
avec infrarouge.
Avantages
Enregistrement d’images
Transmission vidéo
•Permet de recevoir les
informations en temps réel.
•légèrement moins chère
•Plus facile à trouver
Fabrication de caméra thermique d’une capteur CCD
•Beaucoup Moins chère
•Plus adapté à nos besoins
Inconvénients
Transmission vidéo
Transmission d’images
•Très chère.
•Difficile à trouver car utilisation
aux public restreinte.
•Portée limitée
•Le temps pour avoir
l’information dépend de la
fréquence d’images captée
par la caméra.
•Moins intéressant car pas
d’alerte de départ de feux en
temps réel.
Fabrication d’une caméra
thermique d’une capteur CCD :
•Interprétation difficile car pas de
donné affichée.
•La qualité d’image thermique n’est
pas très bonne.
Recherche des caméras
Caméras thermiques avec transmission vidéo
Caractéristique physiques
Camera
Prix (Euros)
HT
Largeur
(mm)
Longueur
(mm)
Hauteur
(mm)
Poids
(g)
TAU 320
1981
30
44,5
44,5
72
TAU 640
4968
30
44,5
44,5
72
ICI centurion
Trop lourde
IR30A-11
Exemple d’une caméra vidéo thermique
IR30A-11
Résolution
348x288
Type de capteur
Micro bolomètre
sortie vidéo
RS170 or CCIR/PAL composite vidéo
tension entrée
12V
puissance dissipation
4W
caractéristiques
physiques
Taille (mm)
Poids
45x45x70
226g
2.Caméra thermique avec enregistrement
d’images
camera
prix
(Euros)
HT
Caractéristique physics
Largeur
(mm)
Longeur
(mm)
Hauteur
(mm)
Poids
(g)
optris PI60
2950
45
45
62
195
optris PI200
3900
45
45
9,1
215
optris PI 400
4950
45
45
88
320
TAU 320
1981
44
44
30
72
TAU 640
4968
44
44
30
72
5976.71
17
22
22
20
Quark 640
On peut voir que la caméra PI 60 est moins cher que la IR30A à 3600 €.
Optris PI200 et PI400 sont plus cher car ils peuvent faire plusieurs type
d’opérations et très précis.
Exemple d’une caméra thermique avec
enregistrement d’images
PI60
Résolution
160x120
Type de capteur
Micro bolomètre
Fréquence d’image
120Hz
caractéristique physique
Taille (mm)
Poids
45x45x62
195g
3.Fabrication d’une caméra thermique simple
•La solution la plus économique consiste à la fabrication
d’une caméra thermique sur la base d’une caméra normale.
•Nous avons pensé à fabriquer une caméra thermique avec
une qualité moyenne mais qui peut mettre en évidence des
points chauds.
•Utilisant une caméra vidéo de capteur CCD avec
transmission radio de 1.2GHz, 2.4GHz ou 5.8GHz nous
pouvons enlever le filtre infrarouge sur le capteur qui est
placé derrière l’optique et le remplacer par un filtre qui ne
change pas les couleurs de la vidéo.
Comment fabriquer une caméra thermique?
On doit chercher le capteur CCD. Normalement il se trouve derrière l’optique
d’une caméra. Le filtre infrarouge se trouve sur les capteurs CCD.
Le filtre doit être enlevé
Filtre infrarouge
Il faut remplacer le filtre infrarouge avec film négatif de la
même dimension.
Devis de fabrication
Type de capteur
CCD
Numéro de pixel
PAL: (H)512x(V)582; NTSC: (H)510x(V)492
Puissance transmissible
10mW
Dimension
34x34 (mm)
Poids
150g
Prix
43 € HT
Devis de fabrication
Fréquence d'opération
2,4GHz
Canal
4 canaux
Type de modulation
FM/AM
Sortie vidéo
1 Vp-p 75 Oms
Prix
25 €
Devis de fabrication
Prix de caméras
43€
prix de film negatif
5€
Prix de recepteur
25€
Devis de fabrication
73€
On peut voir que le coût de fabrication
est beaucoup moins cher que les 2
autres solutions proposé
Représentations des images thermiques
Caméras thermique avec transmission vidéo:
ICI Centurion
4283€ HT
IR30A-11
3600€ HT
Caméras thermiques pour enregistrement des images:
Quark 640
5976.71€ HT
TAU 640
4968€ HT
TAU 320
1981€ HT
Caméras thermiques pour enregistrement des images:
PI60
2950€ HT
PI200
3900€ HT
Caméras thermiques pour enregistrement des images:
PI400
4950€ HT
Caméra thermique fabriqué
Exemple des images thermiques par caméra thermique qui est
fabriqué d’une caméra capteur CCD:
Avant modification
Après modification (IR)
conclusion
Installation d’une caméra thermique dans le motoplaneur solaire
peut nous donner beaucoup des facilités.
Autres applications possible:
1. Recherche des corps dans la neige
2. Capture d’effluve gazeuse
3. Recherche des corps dans une espace qui n’est pas facile à
arriver.
Pour ce projet, l’objectif est de réalisé un démonstrateur
technologique afin de démontrer un capacité à récupérer des
images thermiques.
Nous ne recherchons pas les performances requises pour un drone
opérationnel car nous n’avons pas le même budget.
Nous choisissons de fabriquer une caméra thermique qui est
adapté à nos besoins à savoir la détection de feux de forêt.
Emplacement de la caméra thermique
Nous allons essayer de fabriquer une caméra thermique pour voir si
Ça nous donne ce que nous avons besoin.
Nous allons placer la caméra thermique fabriqué dans l’espace qui
est montré dans l’image dessous.
Caméra normale
Caméra thermique
Avez-vous des questions ?