Тепловизор Flir One. Модификация. Тесты. Сравнение с Seek Thermal. (много фото)

Предыстория

Тепловизор — камера которая получает картинку в виде температурного градиента исследуемой поверхности. В своих обзорах я измерял температуру с помощью тепловизора в виде приставки к смартфону — Seek Thermal. Но тепловизор мне не принадлежал и я решил выбрать свой собственный, а арендуемый отдать владельцу. Данная статья будет состоять из описания и сравнения функций двух имеющихся у меня тепловизоров.

Выбор среди дешёвых тепловизоров небольшой. В пределах $200-250 редко когда можно найти варианты полноценных устройств в Б\У варианте, но есть упрощённые тепловизоры — приставки к смартфонам (к Android и iPhone). Известные мне я вывел в таблицу.

Как видите, в таблице расположились только продукты молодой американской компании Seek Thermal Inc и умудрённой опытом известной американской компании FLIR Systems.

Выбор пал на FLIR One for Android потому что:
— это же FLIR! (FLIR, это как FLUKE, только FLIR)
— Seek thermal Compact уже есть, хочу сравнить
— FLIR One имеет меньшее разрешение, но снимки дополняются второй встроенной камерой

Ценообразование. В Amazon на FLIR One for Android и на SEEK thermal Compact цена стоит на отметке — $250, но в течении месяца может варьироваться от $220 до $260 (это не учитывая Б\У варианты). Однажды видел SEEK thermal Compact за $196.97.

/Далее по тексту Seek thermal Compact = Seek. FLIR One for Android = FLIR/

Отличия этих тепловизоров в двух словах
— Seek мелкий, FLIR габаритнее
— У Seek чуть выше разрешение матрицы, у FLIR это значение официально неизвестно (вероятно 160 x 120)
— Seek выдаёт термо картинку, FLIR смешивает картинку из двух камер (термо и обычной)
— Seek питается от смартфона, FLIR имеет свой аккумулятор

Покупка и доставка

Покупал на Amazon 17 июля. Платил кредиткой. На адрес компании-посредника посылка была доставлена 19 июля. 28 июля я оплатил налог при прохождении украинской таможни (так как стоимость выше 150 euro). И уже 5 августа получил. Посылка не помялась, упаковка от Amazon не вскрывалась.




Комплектация богатая. Внутри, судя по картинке, меня ждёт Samsung Galaxy S6. Производитель положил в комплект к тепловизору:
— резиновый защитный чехол
— две резиновые наклейки — демпферы
— фирменный кабель для подзарядки
— два micro USB переходника для разворота устройства относительно смартфона
— длинный поясок для крепления защитного чехла на шее



Сам FLIR One имеет пластиковый корпус и весит не больше зажигалки. При подключении к смартфону держится уверенно, хоть длинный micro USB разъём и создаёт приличный рычаг. Я не стал использовать комплектные накладки — демпферы. Толщина резины больше зазора между устройствами и USB уже не так надёжно вставляется. И с накладками не получается использовать комплектные USB переходники.




В сравнении с Seek

Подробные функции и спецификации

Модель: FLIR ONE Android
диапазон измерения: -20° to 120°C
работает при температурах: 0°C to 35°C
масса ~78 grams
габариты (L × W × H) 78 x 26 x 18 mm
аккумулятор: 350 mAh Li-Ion
камера: VGA (для смешивания с тепловой камерой)
чувствительность: 0.1° C
подзарядка: через micro-USB током 1A
Сертификация: FCC, CE, RoHS, CAN ICES-3 (B)/NMB-3(B), UL
Страничка на сайте производителя: www.flir.com/flirone/android/#fullfeatures
Описание (PDF): www.flir.com/uploadedFiles/FLIR_ONE/Resources/FLIR-ONE-User-Guide-Android.pdf

Совместимость
Для работы с Flir One нужна ОС Android не ниже 4.4.2 и OTG USB порт (для Apple модификации — порт lighting). Можно ознакомиться со списком поддерживаемых устройств: www.flir.com/flirone/android/#androidCompatibility

Несовместимых устройств мало и список немного странный. Смущает «Lenovo Xperia Z» и проблемы с LG G3 (4.4.2). Проверил на LG G2 (5.0.2), LG G3 (6.0), LG G4 (6.0.1) – всё работает.

Последовательность действий
— заряжаем устройство
— вставляем тепловизор в micro USB порт смартфона
— включаем тепловизор кнопкой питания
— запускаем одноимённую программу

Программное обеспечение (сравнение)

У FLIR в программе отображается уровень заряда устройства. В программе можно:
— выбрать тип съёмки (Photo \ Video \ Panorama \ Timelapse)
— изменить цветовую гамму
— включить вспышку в качестве подсветки
— включить задержку съёмки на 3 или 10 секунд
— указать, что тепловизор перевёрнут как фронтальный
— выбрать «выделять цветом только горячие точки»
— выбрать тип поверхности измеряемого материала (матовый \ немного матовый \ немного глянцевый \ глянцевый)
— сохранить GPS координаты в снимке
— включить \ выключить автоматическую калибровку




Фотографии сохраняются в формате *.jpg с автоматическим названием вида «flir_20160809T110750.jpg». Разрешение фото (4:3) 640x480, а после обработки в редакторе FLIR Tools — (4:3) 449x336.



Но это ещё не всё! Так как FLIR поддерживает часы на Android Wear, то при запуске часы предлагают управлять удалённо.


Но и это только цветочки. FLIR One в фото сохраняет много всего (данные о измерениях, фото в видимом диапазоне). И программа под названием «FLIR Tools» (под Android, iOS, MacOS, Windows) умеет с полученным фото делать следующее:

— вытащить «только фотографию» или «только термоснимок»
— изменить прозрачность и алгоритм смешивания фото с термоснимком
— заменить цветовую палитру
— наложить на фото большое количество точек, окружностей и прямоугольников, внутри которых будут отображаться max\min значения температур.
— конвертация выбранных файлов в PDF
— отправить выбранные файлы по почте \ Box \ Dropbox \ FTP \ средствами Android
— показать на карте GPS координаты из снимка
— выдать всю информацию по снимку




Use case
Тепловизор даётся Гордому Фримену, который идёт в самый центр эксперимента, делает панорамное фото и сразу выкладывает в Dropbox. В лаборатории учёные получают фото и уже сами выбирают гамму, устанавливают метки и изучают области температур.

Разрешение и чувствительность

Я считал, что разрешение у тепловизора — самый главный параметр. Оказалось, что это не так. FLIR с его 160 x 120 демонстрирует контрастные снимки при разнице температур всего в один градус. А у Seek матрица сильно «шумит» и показывает контрастную картинку, но если разница температур составляет не менее пяти градусов.

Фокусировка

Вот этот параметр довольно интересен, а в некоторых случаях и критичен. Дело в том, что термоснимки могут быть чёткие и контрастные, а могут демонстрировать лишь «цветные облака». Для фокусировки нужна оптика, которая прозрачна в ИК диапазоне. Оптика дорогая, так как создаётся из специальных материалов, таких как селенид цинка (ZnSe). Оба обозреваемых тепловизора уже имеют линзы с фиксированным фокусным расстоянием.

Углы обзора

У FLIR углы обзора чуть шире, чем у Seek. Я использовал фокусировку на лист А4 и линейку для определения расстояния до бумаги. По очень приблизительным расчётам углы обзора равны 40° для FLIR и 33° для Seek.

Отзывчивость и частота кадров

У FLIR скорость обновления картинки примерно 10 кадров в секунду, задержка около 0.5 секунды. Примерно раз в 30 секунд картинка замирает (устройство калибруется, это можно отключить).

Отзывчивость у Seek хорошая. Скорость обновления картинки примерно 10 FPS, но время на подбор палитры для «рассеивания тумана» может достигать пяти секунд. Задержка небольшая, но калибровка может влиять на обновление картинки задерживая вывод на 1-5 секунд. Слышно как устройство постоянно негромко щёлкает затвором каждые пять секунд.

Измерения

Тепловизоры в действии

Если не задаваться целю измерять температуру, то редко когда тепловизоры могут показать что-то интересное. Вот такой у нас вид с балкона.


слева FLIR | Seek справа



Фотография в помещении. Контрастность невысокая и можно лишь сравнить «информативность» снимков.

слева FLIR | Seek справа


Вот так выглядит натюрморт из различных материалов комнатной температуры. Перед нами металлические предметы, резинка, канифоль, пластик, фольга, слива. (металл и фольга отражают тепло окружающих предметов и выделяются на снимках)

слева FLIR | Seek справа


Эти фотографии лишь подтверждают, что тепловизор не функционален в повседневной жизни. Покемонов не ищет, ну разве что фото еды и селфи должны неплохо получаться. Правда, есть и удачные термоснимки.





Если использовать по прямому назначению, то информативность снимков увеличивается.

Точность и сравнение с другими методами измерения

На банкет приглашены: термопара, пирометр, градусник, Seek, FLIR.
Начнём с малого — с себя. Измеряем палец как эталон температуры.





Переходим к микроскопии. Нагреваем лампочку размерами 5х3 мм.


Тут разница между различными видами измерения предстаёт во всей красе. Тепловизоры видят не просто нагретое стекло, но и тепловое пятно источника внутри колбы. А пирометр измеряет слишком большую область, так что среднее значение гораздо ниже остальных.



Ну и границы измерений — кратко.

влияние поверхности на тепловую картину

Для демонстрации были взяты четыре металических крышки. Одна обработана наждачной бумагой, вторая влажная, на третью нанесены два различных лака, четвёртая осталась без изменений. Все крышки нагревались и охлаждались одинаково.




На графике можно увидеть как поверхность материала влияет на показания тепловизора.

малые величины

Я хотел показать использование тепловизоров для поиска незаметных глазу вещей. К сожалению, Seek не способен передать небольшие девиации температур, так что тут он аутсайдер.

Прозрачные материалы

Я постарался показать как пропускают тепло некоторые прозрачные и глянцевые материалы. Для этих целей я погрузился в миниатюрный мир, который освещает маленькая лампочка (так я отгородился от паразитных тепловых засветок).


монета перекрытие | монета отражение

фольга перекрытие | фольга отражение

стекло перекрытие | стекло отражение

бумага перекрытие | прозрачный PET пластик перекрытие

полиэтилен перекрытие | полиэтилен (8 слоев) перекрытие

покупка дополнительной линзы (макросъёмка)

Расскажу про модификацию для фокусировки на небольшом расстоянии. Как я уже говорил в абзаце «фокусировка», для этих целей нужны линзы из определённых материалов — германия, кремния, селенида цинка и прочих. Оптику ZnSe используют для фокусировки лазера и продают во многих местах, имеется выбор в диаметре, фокусном расстоянии и цене. Главным в ценообразовании является производитель — Китай или США. Китайские дешевле раза в полтора, но некоторые продавцы пишут «если ваш лазер больше 100W – берите американские». И я решил, что у меня лазер больше 100W, взял дорогую линзу. Я хотел продемонстрировать максимум и получить самые чёткие и контрастные фотографии. Возможно, китайские линзы будут не хуже в этом плане, но это уже проверять вам.

Я за US $26.50 прикупил 20mm diameter ZnSe Lens with 50.8mm/2″ у продавца с хорошим выбором линз и отличными отзывами. Доставка была быстрой, упаковано от души.


Сразу после распаковки я состряпал универсальное крепление для обоих тепловизоров. Это заняло пять минут и не претендует на повседневное использование, но для тестов сойдёт.
Если корпус Seek удобен для установки дополнительных линз, то с FLIR пришлось повозиться. Я скотчем заклеил вторую камеру (программное отключение не предусмотрено), а кусок резины пришлось вырезать фигурно, иначе насадка соскакивает с обтекаемого корпуса.



Вот тут оба тепловизора раскрыли свои возможности и показали на что способны. Seek хоть и имеет меньший угол обзора, но высокое разрешение матрицы помогает получить детальные снимки. Но всё ещё при условии, что разница температур выше 3-5 градусов. У FLIR чуть больше угол обзора, а чувствительная матрица способна иногда различить SMD элементы и без дополнительной линзы. С линзой картинка чёткая и ясная. Для получения чуть контрастного фото схему можно даже не включать. Немного мешают шумы от закрытой скотчем камеры, но через FLIR Tools можно выбросить эту информацию.

FLIR до | FLIR после

Seek до | Seek после


Сопоставление трёх фотографий. На центральной я отметил масштаб.


По результатам тестов скажу что с линзой получить читаемую тепловую картину можно, но я не могу сказать что эта информация будет вами воспринята однозначно. Наличие тепловизора ещё не гарантирует вам нахождения неисправности. Горячий элемент или широкая медная шина могут засветить изучаемые элементы даже на противоположной части платы. В пример приведу плату одного контроллера (приёмник зарядного стандарта Qi).

Как вы думаете, какие элементы будут самыми горячими на плате? Ответ под спойлером.

Снимаем видео

Я решил понаблюдать за остыванием кусочка бумаги смоченной в горячей воде. Положил две бумажки на крышку, одну из них намочил. Никакой особой цели не преследовал, только хотел получить какое-то действие в течении всей съёмки.



Заряда аккумулятора хватило на 40 минут, после чего я получил видеоролик на 4ГБ.


Для уменьшения продолжительности видео (и размера файла) есть возможность настроить запись в формате Time-lapse, в котором настраивается периоды и длительность записи.

Потребление и автономность

Я решил проверить время автономной работы путём записи видео. От начала записи и до отключения прошло 39 минут. За это время FLIR разрядился с 98 до 2% и выключился. Смартфон разрядился на 19% (аккумулятор на 3000 mAh). Сам производитель намекает, что можно заряжать тепловизор и во время использования, потребление при этом составит 0.61 A (в выключенном состоянии FLIR заряжается током всего 0.45A).

Для примера, запись видео с помощью ПО от Seek за эти же 40 минут разрядила смартфон на 26%, а смартфон буквально раскалился. Видео заняло всего 274 МБ места, но оказалось полностью непригодным для просмотра. Редкие цветные точки на чёрном фоне на тепловую картину не похожи.

Стоит отметить, что у FLIR ёмкость в процентах определяется с погрешностью. У заряженного устройства ПО в течении 10 секунд уменьшило заряд с 100% до 92%. А полностью разряженному устройству приписало целых 20%, после чего связь с FLIR пропала.



После полного разряда я поставил тепловизор на подзарядку. Производителем заявлен аккумулятор на 350 mAh (около 1.3 Wh). Через 25 минут заряда устройство получило 0.8 Wh (61% заряда), после чего ток потребления уменьшился с 0.45A до 0.07A. На третьем часу подзарядки в сторону тепловизора ушло 1.8 Wh и я прекратил заряд — это похоже на бесконечный процесс. Могу предположить, что полутора часов будет достаточно для полного заряда.


После продолжительной эксплуатации у меня появилась привычка подзаряжать тепловизор перед каждой фотосессией. Сложно запомнить сколько заряда оставалось в прошлый раз, а погрешность в определении заряда запутывает ещё больше.

Что в итоге

Я хотел показать что вас ожидает, если у вас появится надобность в тепловизоре при минимальных вложениях. Конечно, этот аппарат вам не заменит других методов измерения, но он вам поможет составить (в прямом смысле) общую картину происходящего.
Но есть и нюансы:

— нужно понимать, что излучение тепла у различных материалов сильно отличается. И даже два одинаковых металлических предмета одинаковой температуры будут сильно отличаться на фото тепловизора, если один из них будет, к примеру, влажный.

— не забываем про способность некоторых материалов \ покрытий отражать тепло. Так что холодная металлическая поверхность с полосами краски через тепловизор может быть видна как горячая поверхность (отражает вас горячего) с холодными полосами.

— стекло, прозрачный пластик, полиэтилен (частично) — непрозрачны для тепловизора! К примеру, мощные светодиодные лампочки выглядят холодными (пластиковый колпак не нагревается), но маломощные газоразрядные — горячими (нагревается стеклянная колба).

Недостатки

У Seek претензии к ПО. Если ранее у них были глупые ошибки уровня «на сохранённом фото метки показаний смещаются относительно реальных измерений». То сейчас программа лишь изредка вылетает. И требование логина выглядит нелепо. После FLIR у Seek начал раздражать цветной фоновый шум, хотя раньше я его даже не замечал.

У FLIR хотелось бы видеть на экране не просто крестик измерения по центру, а автоматический поиск max \ min значений температуры, как у Seek. И аккумулятора хватает всего на одну — две сессии. Ещё резиновый чехол не внушает доверия. Прикрыть им оптику — самое то, но от песка или влаги не защитит.

Области применения Seek thermal Compact

— поиск явного источника тепла \ холода на большой территории (лес, склад, тоннель)
— мгновенное определение min \ max значений температур
— изучение явного нагрева крупных элементов электрической схемы
— изучение нагрева SMD элементов при наличии линзы (хорошее разрешение, средняя чувствительность, малый угол обзора)

Области применения FLIR One for Android

— поиск источника тепла \ холода на большой территории (лес, склад, тоннель)
— определение наличия скрытых источников тепла \ холода (труба или проводка в стене)
— отображение небольшой разницы температур порядка 0.5 градуса (тепловой отпечаток пальцев на кодовом замке)
— изучение нагрева крупных элементов электрической схемы
— изучение нагрева SMD элементов при наличии линзы (среднее разрешение, отличная чувствительность, большой угол обзора)
— длительное наблюдение за тепловыми изменениями с помощью функции time-lapse
— формирование отчёта (в программе Flir Tools) с указанием точек и областей с min \ max значениями температуры

Если вам мало, то некоторые исследования и сравнения есть вот на этом форуме

Был рад помочь, разъяснить, показать. У меня всё.