熱門(mén)方案丨嵌入式ARM在紅外熱像儀中是如何應(yīng)用的
最早的紅外熱成像儀要屬在1964年美國(guó)德克薩斯儀器公司首次研制成功第一代的熱紅外成像裝置，當(dāng)時(shí)它叫紅外前視系統(tǒng)，是利用光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)機(jī)械，對(duì)目標(biāo)熱輻射圖像進(jìn)行掃描和分解，然后進(jìn)行光電之間的轉(zhuǎn)換，形成視頻圖像型號(hào)，顯示在熒屏上，至今，紅外前視系統(tǒng)在飛機(jī)、艦船和坦克上有廣泛的運(yùn)用。
這之后的六十年代中期，瑞典AGA公司和瑞典國(guó)家電力局，在紅外前視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)具有溫度測(cè)量功能的熱紅外成像裝置，稱(chēng)為紅外熱成像儀。紅外熱成像儀的應(yīng)用到了一個(gè)新的階段。
現(xiàn)如今，熱成像技術(shù)日益成熟和各種低成本的紅外熱成像儀相繼出現(xiàn)，它在民用方面的運(yùn)用越來(lái)越廣泛。在工業(yè)生產(chǎn)中，紅外熱成像儀可以對(duì)工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制管理，同時(shí)，還可以對(duì)常用在高溫，高壓和高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，這樣一來(lái)，既能保證和設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，也能防范于未然。
紅外熱像儀特點(diǎn)：
不需要接觸待測(cè)目標(biāo)使用戶(hù)遠(yuǎn)離危險(xiǎn)；快速生成熱分布圖像可以比較物體不同區(qū)域的溫度；以?xún)煞N方式觀察圖像，紅外和可見(jiàn)光圖像融合在一起，從而使紅外圖像的分析信心十足。
紅外熱像儀憑借自身優(yōu)勢(shì)被越來(lái)越多的行業(yè)所應(yīng)用：
l 在電氣和機(jī)械問(wèn)題導(dǎo)致設(shè)備故障前及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
l 能源/電力設(shè)施 - 變電站,輸電線(xiàn)路和設(shè)備的實(shí)時(shí)分析
l 過(guò)程監(jiān)控 - 實(shí)時(shí)監(jiān)控,確保操作高效安全完成
l 產(chǎn)品研發(fā) - 對(duì)熱模式進(jìn)行量化,從而改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)
l 電子設(shè)計(jì) - 進(jìn)行深入電路板分析
2020年的開(kāi)端注定不平凡，受疫情影響在進(jìn)入公共場(chǎng)所時(shí)，測(cè)量體溫成為第一道“防線(xiàn)”，尤其是面對(duì)人流量大的時(shí)候，如何準(zhǔn)確快速地監(jiān)測(cè)體溫就顯得非常重要了。這時(shí)候，紅外測(cè)溫體系的構(gòu)建無(wú)疑是解決方案之一。據(jù)悉，目前的紅外測(cè)溫系統(tǒng)可通過(guò)視頻畫(huà)面快速遠(yuǎn)程篩查個(gè)人體溫的特點(diǎn)，測(cè)溫精度在±0.3℃以?xún)?nèi)，有解決傳統(tǒng)體溫檢測(cè)耗費(fèi)人力多，效率低，預(yù)警慢等弊端，降低檢測(cè)人員的感染風(fēng)險(xiǎn)。
疫情蔓延的情況下，如何更快的響應(yīng)市場(chǎng)需求，快速開(kāi)發(fā)呢？
嵌入式 ARM 具備軟硬件可裁剪，成本低、可靠性高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。這些特點(diǎn)滿(mǎn)足熱像儀的方案應(yīng)用，我們以 ARM Cortex-A9 架構(gòu)的飛凌 FETMX6Q-C 嵌入式核心板為例，實(shí)現(xiàn)方案如下：
1、顯示：采用LCD接口，可支持4.3寸800*480、7寸1024*600等高分辨率顯示屏
2、可見(jiàn)光攝像頭：采用MIPI-CSI或DVP接口的攝像頭，500萬(wàn)像素。
3、紅外攝像頭：有兩種方案可以接入紅外攝像頭數(shù)據(jù)。
a、采用MIPI-CSI或DVP接口的紅外攝像頭，將圖像數(shù)據(jù)通過(guò)并行總線(xiàn)交給FPGA處理后再返回給ARM進(jìn)行圖像的疊加。飛凌已經(jīng)提供并行總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)，便于客戶(hù)二次開(kāi)發(fā)和FPGA對(duì)接。
b、USB總線(xiàn)，紅外攝像頭的數(shù)據(jù)通過(guò)FPGA處理后，采用USB UVC的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議交給ARM，這種方式免去ARM端修改驅(qū)動(dòng)的工作，飛凌已經(jīng)完成UVC協(xié)議的攝像頭適配。
4、SD 卡：圖像和數(shù)據(jù)保存
5、USB：數(shù)據(jù)傳輸
6、支持H264的硬件編解碼，滿(mǎn)足圖像視頻的編解碼需求。
i.MX6Q基于NXP四核ARM Cortex-A9架構(gòu)i.MX6Quad高性能處理器設(shè)計(jì)，主頻最高可達(dá)1.0GHz，12層PCB沉金工藝。整板尺寸小巧僅40mm*70mm，采用四個(gè)高度為1.5mm的超薄連接器，引腳數(shù)量多達(dá)320PIN，將處理器全部功能引腳引出。 不僅搭載千兆以太網(wǎng)、CAN-bus、攝像頭、WIFI&藍(lán)牙等主流接口，同時(shí)還引出了MIPI、MLB、EMI BUS等CPU特有的功能?？赏瑫r(shí)引出MIPI-CSI、DVP接口，同時(shí)接紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光傳感器，來(lái)實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光和紅外光雙波段圖像融合。
紅外熱像儀一般都在室外使用，飛凌專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了試用于低溫環(huán)境的工業(yè)級(jí)核心板，核心板所有元器件均采用工業(yè)級(jí)用料，嚴(yán)酷的溫度等級(jí)測(cè)試確保核心板在-40℃~+85℃環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。
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