Une caméra thermique est un outil que je souhaitais ajouter à mon établi depuis un certain temps, alors quand j’ai entendu parler du tCam-Mini, une caméra thermique sans fil de Dan Julio, j’ai passé une commande. Une caméra thermique est une caméra dont les images représentent les températures, ce qui permet de voir facilement des choses comme les points chauds et froids, ou de lire la température de n’importe quel point dans le champ de vision de la caméra. Le composant principal (et le plus cher) du tCam-Mini est le capteur Lepton 3.5, qui se trouve dans une prise au milieu de la carte. Le capteur est vendu séparément, mais la campagne l’a rendu disponible en tant que module complémentaire.

Vous voulez voir à quel point le lit chauffant d’une imprimante 3D se réchauffe uniformément ou vérifier si une plaque chauffante refusionne réellement les PCB à la température optimale ? Que diriez-vous simplement de voir comment bizarre vos animaux de compagnie regarderaient si vous aviez une vision thermique au lieu d’yeux normaux ? Une caméra thermique comme le tCam-mini est l’outil pour cela, mais il est important de comprendre exactement comment fonctionne le tCam-mini. Bien que cela puisse ressembler à une webcam, cela ne fonctionne pas comme une webcam.

Ce que c’est

Ressemble à une webcam, ne fonctionne pas comme une.

tCam-Mini est une carte ESP32 sans fil basée sur des commandes utilisant le capteur Lepton 3.5 pour l’imagerie thermique. Dans les images ici, le câble USB est utilisé pour fournir de l’énergie, mais toutes les données d’image thermique sont échangées avec une application de bureau via WiFi. Le tCam-mini utilise une interface de paquets basée sur JSON, et le moyen le plus simple de démarrer et de fonctionner est d’utiliser l’application de bureau pour afficher des images et diffuser des vidéos.

Le tCam-Mini est conçu comme un petit appareil uniquement en réseau. L’application de bureau fournie par Dan est le moyen le plus simple de diffuser des données et d’accéder à toutes les fonctionnalités du capteur, mais une application Web et une bibliothèque Python sont également en cours de développement.

Ce que ce n’est pas

Le tCam-Mini n’est pas un appareil photo autonome et il ne fonctionne pas comme une webcam ou un appareil photo numérique. Il n’y a pas d’écran, pas de carte mémoire sur laquelle stocker des photos et des vidéos, ni de contrôle matériel sur l’appareil photo lui-même. La chose la plus proche d’un écran est une seule LED d’état rouge/vert, et le seul bouton de la carte effectue une réinitialisation WiFi. Le tCam-Mini est vraiment destiné à être une caméra distante, accessible via WiFi par un hôte. (En outre, le tCam-mini ne doit pas être confondu avec le tCam, qui est une version plus grande et plus complète, alimentée par batterie avec écran tactile qui est encore en cours de développement.)

Bien que le tCam-Mini soit une caméra avec une interface WiFi, il n’exécute pas de serveur Web et il ne peut pas diffuser directement des images thermiques via une interface de navigateur. Il doit être utilisé via son interface de commande, par exemple en utilisant l’application de bureau.

Configuration et application de bureau

La première chose que fait le tCam-Mini lorsqu’il s’allume est d’activer le WiFi afin qu’il puisse accepter les connexions d’un hôte. L’alimentation peut être fournie via le câble USB ou en appliquant l’alimentation directement à l’entrée 5 V de la carte.

Par défaut, la caméra démarre en mode AP (agissant comme un point d’accès sans fil) avec une adresse IP fixe de 192.168.4.1. Il faut connecter l’ordinateur hôte au point d’accès du tCam-Mini, puis exécuter l’application de bureau et cliquer sur le bouton « Connecter ». Une fois que la carte accepte la connexion (la LED d’état deviendra verte pour l’indiquer), toutes les fonctions seront disponibles dans l’application de bureau, y compris la diffusion d’images thermiques.

L’application de bureau peut également être utilisée pour modifier le comportement de démarrage du tCam-Mini, en lui demandant de se connecter à un réseau sans fil existant (éventuellement avec une adresse IP statique) au lieu de démarrer en mode AP. Si les choses tournent mal, maintenez simplement le bouton du tCam-Mini enfoncé pendant plusieurs secondes jusqu’à ce que le voyant d’état clignote, et tout sera pardonné lorsque le tCam-mini revient à son comportement par défaut en mode AP.

Exemple d’imagerie thermique

Le tCam-mini est capable de représenter les données thermiques en utilisant une variété de palettes de couleurs, et en voici quelques-unes. Une fois qu’une image est exportée, il ne s’agit que d’une image, mais les images fixes ou vidéo enregistrées nativement depuis l’application de bureau peuvent avoir différentes palettes appliquées (ou la température lue à partir de différents points de l’image, si l’image a été prise en mode radiométrique) librement. Cela le rend utile pour analyser les données après l’enregistrement des images.

L’imagerie thermique est soignée, et peut être parfois surprenant ou contre-intuitif. Par exemple, à travers la lentille du tCam-mini, mes lunettes ressemblent à des lunettes de soleil. De plus, deux matériaux en particulier avaient des propriétés intéressantes lorsque je les ai vus à travers la caméra : un sac poubelle noir opaque était transparent et une feuille d’acrylique miroir était opaque.

Pour montrer quelques résultats dynamiques, voici une courte vidéo de la plate-forme de construction de mon imprimante 3D Prusa MK3/S préchauffage à 60 °C. (Dans la vidéo, les points de surveillance sont placés et parfois déplacés vers différentes zones d’intérêt. La température de chaque point est affichée juste au-dessus de la fenêtre vidéo. S est le marqueur carré central, les autres sont de m1 à m4.)

Comme vous pouvez le voir, après environ deux minutes, le préchauffage est terminé et la surface de la plate-forme de construction est assez uniforme. Pour tous ceux qui ont remarqué que la surface du lit semble finir à quelques degrés de moins de 60 °C, c’est le bon moment pour souligner que si les capteurs Lepton 3.5 sont excellents pour profiler les changements de température, ils ont techniquement une précision déclarée de +/- 5-10 °C. Pendant l’enregistrement de la vidéo, j’ai parfois vérifié des zones avec mon thermomètre sans contact. Ces lectures semblaient toujours concorder avec ce que rapportait le tCam-mini, ce qui était assez bon pour moi, mais Dan a néanmoins cherché à améliorer la précision des capteurs Lepton 3.5.

Mode radiométrique versus contrôle automatique de gain (AGC)

Deux termes qui apparaîtront concernant le capteur Lepton 3.5 sont le mode radiométrique et le mode AGC. La caméra peut fonctionner dans l’un ou l’autre de ces deux modes de fonctionnement, et l’application de bureau permet de basculer entre eux.

En mode radiométrique, chaque pixel de l’image contient une lecture de température. Le mode AGC, quant à lui, privilégie la qualité d’image, mais à un coût : chaque pixel ne contiendra plus sa propre lecture de température. Le mode AGC crée une meilleure représentation visuelle des changements et des gradients de température d’une scène, tandis que le mode radiométrique est plus « pur » dans son rôle de capteur de température.

Les deux modes fonctionnent de manière similaire en ce qui concerne l’interface, à l’exception du fait qu’il n’est pas possible de définir plus d’un point de mesure en mode AGC.

Résumé des ressources

Le tCam-Mini est un matériel avec un rôle très spécifique, et parce qu’il n’est pas assez plug-and-play, il est important de comprendre son fonctionnement. Comprendre ce qu’il fait (et ne fait pas) évitera des problèmes lors de la configuration et du fonctionnement. La bonne nouvelle est que l’appareil n’est pas du tout difficile à utiliser et que l’excellente application de bureau le rend très facile à utiliser et à gérer.

Comme le tCam-mini comporte de nombreuses pièces différentes, voici un aide-mémoire indiquant où trouver les informations de référence nécessaires.

L’imagerie thermique a parcouru un long chemin

J’ai toujours été plus qu’un peu fasciné par tout ce qui permet de voir au-delà des portées normales de nos sens, et l’imagerie thermique est définitivement cela. En fait, cela m’étonne que cela soit possible dans un si petit appareil. Si vous avez un outil extra-sensoriel préféré ou une application d’imagerie thermique préférée, j’aimerais en entendre parler, alors partagez-le dans les commentaires !