Diy Thermal Camera Telephoto Converter: 15 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Kamakailan ay binili ko ang isang Seek RevealPro Thermal Camera, na ipinagmamalaki ang isang 320 x 240 thermal sensor na may> 15 Hz frame rate sa isang hindi kapani-paniwalang presyo.

Ang isa sa mga tanging isyu na mayroon ako sa camera na ito ay na ito ay dumating sa isang nakapirming 32 ° patlang ng-view ng patlang. OK ito para sa pangkalahatang thermal inspeksyon, ngunit ito ay isang tunay na kawalan kapag sinusubukan na gamitin ang camera para sa malapit na trabaho upang masuri ang pagkadura sa mga naka-print na circuit board o pagkilala sa isang sira o maliit na sangkap. Sa kabaligtaran ng saklaw ng distansya, ang 32 ° FOV lens ay nagpapahirap makita at sukatin ang temperatura ng mga bagay sa isang distansya, o ng mas maliit na mga bagay sa normal na distansya.

Inilarawan ang mga "adaptor" na nagpapalaki ng diy, ngunit hindi ko alam na may nagpakita pa kung paano bumuo ng isang telephoto converter para sa isa sa mga camera na ito.

Hakbang 1: Mga Simpleng Teleskopyo

Ang pag-imaging isang bagay sa isang distansya gamit ang isang thermal camera ay nangangailangan ng isang simpleng teleskopyo na ginawa gamit ang mga lente na gumagana sa saklaw na 10 µm. Isang pangunahing refracting na teleskopyo na may dalawang elemento ng salamin sa mata, isang layunin at isang eyepiece. Ang layunin ay isang malaking lens na nangongolekta ng ilaw mula sa isang malayong bagay at lumilikha ng isang imahe ng bagay na iyon sa focal plane. Ang eyepiece ay isang magnifying glass lamang kung saan maaaring tingnan ng thermal camera ang virtual na imahe.

Tulad ng ipinakita sa pigura, mayroong dalawang pangunahing mga pagsasaayos para sa isang repraktibo na teleskopyo: Ang isang Keplerian teleskopyo ay may isang nagko-lens na eyepiece at isang Galilean teleskopyo ay may diverging lens eyepiece. Ang imahe tulad ng tiningnan sa pamamagitan ng Keplerian teleskopyo ay baligtad, habang ang ginawa ng isang Galilean teleskopyo ay patayo. Ang teleskopyo nang mag-isa ay hindi isang sistemang bumubuo ng imahe. Sa halip, ang thermal camera na nakakabit sa teleskopyo ay huli na bumubuo ng imahe sa pamamagitan ng sarili nitong optika.

Ang pagpapalaki ng isang Keplerian teleskopyo ay natutukoy ng ratio sa pagitan ng mga haba ng pokus ng layunin at mga lens ng eyepiece:

Paglaki_Keplerian = fo / fe

Gumagamit ang teleskopyo ng Galilea ng isang positibong layunin at isang negatibong pang-eyepiece, kaya't ang pagpapalaki nito ay ibinibigay ng:

Magnigication_Galilean = -fo / fe

Ang laki ng layunin ay mahalaga din dahil kung mas malaki ang diameter nito, mas maraming ilaw ang makokolekta nito, at mas mahusay na malulutas nito ang mga malalapit na bagay.

Hakbang 2: Ang pagpili ng mga Lente na Angkop para sa Thermal Imaging

Sinusukat ng mga thermal camera ang tindi ng infrared light na halos 10 µm. Ito ay sapagkat ang mga bagay ay naglalabas ng pagsabog ng blackbody radiation sa paligid ng haba ng daluyong na naaayon sa batas sa pag-aalis ni Wien. Gayunpaman, ang normal na baso ay hindi nagpapadala ng ilaw sa mga haba ng daluyong, kaya ang mga lente na ginamit sa thermal imaging ay dapat gawin ng alinman sa Germanium o Zinc Selenide na nagpapahintulot sa radiation sa saklaw na 10 µm na dumaan.

Ang mga lente ng Germanium (Ge) ay karaniwang ginagamit para sa mga aplikasyon ng thermal imaging dahil sa kanilang malawak na saklaw ng paghahatid (2.0 - 16 µm) sa spectral na rehiyon ng interes. Ang mga lente ng germanium ay opaque sa nakikitang ilaw at may isang glassy-grey na metal na hitsura. Sila ay inert sa hangin, tubig, alkalis, at karamihan sa mga acid. Ang Germanium ay mayroong index ng repraksyon na 4.004 sa 10.6 µm, at ang mga katangian ng paghahatid nito ay lubos na sensitibo sa temperatura.

Ang Zinc Selenide (ZnSe) ay mas karaniwang ginagamit sa mga CO2 laser. Mayroon itong napakalawak na saklaw ng paghahatid (600 nm - 16.0 µm). Dahil sa mababang pagsipsip sa pulang bahagi ng nakikitang spectrum, ang mga lente ng ZnSe ay karaniwang ginagamit sa mga optikal na sistema na nagsasama ng mga CO2 laser (na karaniwang gumana sa 10.6 µm), na may murang nakikitang pulang HeNe o semiconductor na mga laser na pagkakahanay. Ang kanilang saklaw ng paghahatid ay nagsasama ng bahagi ng nakikitang spectrum, na nagbibigay sa kanila ng isang malalim na orange na kulay.

Maaaring mabili ang mga bagong lente ng infrared mula sa Thorlabs, Edmund Optics, at iba pang mga supplier ng optikong sangkap. Tulad ng naiisip mo, ang mga lente na ito ay hindi mura - Ø1 / 2 "Ang mga ge plano-convex na lente mula sa Thorlabs ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang na $ 140, habang ang mga lente ng ZnSe ay humigit-kumulang na $ 160. Ø1" Ang mga lente ng Ge ay nagbebenta ng humigit-kumulang na $ 240, habang ang ZnSe sa halagang diameter na ito humigit-kumulang na $ 300. Ang mga nakahanap ng sobra o ang mga handog na Malayo sa Silangan ay pinakamainam na gawin ang mga adaptor ng macro at telephoto. Ang mga lente ng ZnSe mula sa Tsina ay mabibili sa eBay® ng humigit-kumulang na $ 60.

Hakbang 3: Disenyo ng Telephoto Converter

Nahanap ko ang isang Ø1 "Ge plano-convex lens na may focal haba na 50 mm (katulad ng isang Thorlabs LA9659-E3) at isang Ø1 / 2" Ge plano-convex lens na may focal haba ng 15 mm (katulad ng isang Thorlabs LA9410-E3) upang gawin ang aking Keplerian telephoto converter. Ang pagpapalaki ay ganito:

Paglaki = fo / fe = 50mm / 15mm = 3.33

Ang mga adaptor ng telephoto ng iba pang mga pagpapalaki ay madaling idisenyo gamit ang simpleng mga formula na ipinakita sa itaas. Mangyaring tandaan na ang haba ng pangunahing tubo ng lens ay maaaring kailangang baguhin, dahil ang distansya sa pagitan ng mga lente ay dapat na malapit sa f0 + fe.

Hakbang 4: Kolektahin ang Mga Bahagi para sa Telephoto Converter

Kakailanganin mo ang mga sumusunod na sangkap upang makabuo ng isang converter ng telephoto tulad ng sa akin (lahat ay mga bahagi ng Thorlabs):

LA9659-E3 Ø1 Ge Plano-Convex Lens, f = 50 mm, AR-Coated: 7-12 µm $ 241.74

LA9410-E3 Ø1 / 2 Ge Plano-Convex Lens, f = 15 mm, AR-Coated: 7-12 µm $ 139.74

SM1V05 Ø1 "Adjustable Lens Tube, 0.31" Saklaw ng Paglalakbay $ 30.25

SM1L15 SM1 Lens Tube, 1.50 Lalim ng Thread, Kasamang Isang Nananatili na Singsing na $ 15.70

SM1A1 Adapter na may Panlabas na SM05 Thread at Panloob na SM1 Threads $ 20.60

SM05L03 SM05 Lens Tube, 0.30 Lalim ng Thread, May Kasamang Isang Pananatili na Ring na $ 13.80

Ang SM1RR SM1 Retaining Ring para sa Ø1 Lens Tubes at Pag-mount $ 4.50

Kabuuan na may mga bagong lensa ng germanium na $ 466.33

Pabahay lamang $ 84.85

Inilagay ko ang aking converter ng telephoto sa isang optikal na tubo na ginawa gamit ang mga bahagi ng Th1ll's SM1 at SM05 tube. Inilagay ko ang layunin na lente sa harap ng isang adjustable tube ng SM1V05 na lente upang pahintulutan ang pagtuon sa pamamagitan ng paggawa ng posible na ayusin ang distansya sa pagitan ng mga lente. Ginagamit ang isang panlabas na singsing na SM1 upang ma-lock ang focus. Gamit ang mga bagong bahagi mula sa Thorlabs maaari mong asahan na gumastos ng humigit-kumulang na $ 466. Kung gumagamit ka ng mga lente ng ZnSe mula sa eBay® at mga bagong bahagi para sa pabahay malamang na gumastos ka ng humigit-kumulang na $ 200.

Ang enclosure para sa teleskopyo ay hindi kailangang maging kasing magarbong tulad ng minahan. Ang mga pipa ng PVC na may ilang pag-aayos para sa pagtuon (hal. Lens na naka-mount sa sinulid na takip) ay gagana nang perpektong OK. Gayunpaman, gusto ko talaga ang Thorlabs 'SM Tubes sapagkat ang mga ito ay medyo mura at perpektong akma para sa pagtatayo ng ganitong uri ng mga optical instrument. Bilang karagdagan, ang sinulid na panig ng SM05L03 ng eyepiece ay perpektong nakaupo laban sa retainer ring ng lens ng Seek RevealPRO.

Hakbang 5: Konstruksiyon Hakbang 1: Alisin ang Ring Mula sa SM1L15 Tube

Gamit ang iyong mga daliri o isang spanner wrench (hal. Thorlabs SPW602 na nagbebenta ng $ 26.75) alisin ang SM1 retainer ring na papasok sa loob ng SM1L15 tube.

Hakbang 6: Konstruksyon Hakbang 2: Maghanda ng Mga Bahagi para sa Assembly of the Objective Lens

Ihanda ang mga sangkap na kakailanganin mo para sa pagpupulong ng layunin na lens:

• Ang adjustable tube ng SM1V05 na lens
• Dalawang SM1 retainer ring (ang isa sa kanila ay nagmula sa SM1L15 lens tube tulad ng ipinakita sa naunang hakbang)
• Ø1 "Ge Plano-Convex Lens, f = 50 mm, AR-Coated: 7-12 µm (o katulad)

Hakbang 7: Konstruksyon Hakbang 3: Ipasok ang SM1 Retainer Ring Sa SM1V05 sa isang Lalim ng 6mm

Gamit ang isang spanner wrench o iyong mga daliri, ipasok ang isang singsing ng retainer sa SM1V05 na naaayos na tube ng lens sa lalim na humigit-kumulang na 6mm. Maaaring kailanganin itong baguhin depende sa lens na pinili mo bilang iyong layunin. Ang ideya ay upang payagan ang lens na umupo ng sapat sa likuran upang gawing posible na gumamit ng isang retainer ring sa kabilang panig ng lens.

Hakbang 8: Konstruksiyon Hakbang 4: Ipasok ang Mga Lensa ng Layunin at Outer Retainer Ring

Ipasok ang layunin na lens na may gilid na matambok na nakaharap sa labas at pagkatapos ay ayusin sa lugar gamit ang pangalawang singsing ng retainer. Mag-ingat na huwag masyadong higpitan, dahil maaari itong makapinsala sa lens! Kung gumagamit ka ng tweezers o iba pang tool sa halip na isang spanner wrench maging maingat na hindi mag-gasgas ang lens.

Hakbang 9: Konstruksyon Hakbang 5: Maghanda ng Mga Sangkap para sa Eyepiece

Ihanda ang mga sangkap na gagamitin mo upang tipunin ang eyepiece:

• SM05L03 lens tube
• SM5 retainer ring (inalis mula sa SM05L03 tube)
• Ø1 / 2 "Ge Plano-Convex Lens, f = 15 mm, AR-Coated: 7-12 µm (o katulad)

Hakbang 10: Konstruksiyon Hakbang 6: Magtipon ng Eyepiece

Ipunin ang eyepiece sa pamamagitan ng pagpasok ng lens ng eyepiece sa SM05L03 tube. Ang panig na matambok ay dapat harapin ang panlabas na mga thread (pababa sa sumusunod na larawan). Ayusin ang lens sa posisyon gamit ang SM05 retainer ring. Mas mabuti, gumamit ng isang SM05 spanner wrench (hal. Thorlabs SPW603, na nagbebenta ng $ 24,50) upang maipasok at higpitan ang SM05 retainer ring. Mag-ingat na huwag masyadong higpitan, dahil maaari itong makapinsala sa lens! Kung gumagamit ka ng tweezers o iba pang tool sa halip na isang spanner wrench maging maingat na hindi mag-gasgas ang lens.

Hakbang 11: Konstruksyon Hakbang 7: I-mount ang Eyepiece sa SM1-to-SM05 Adapter

I-tornilyo ang pagpupulong ng lens ng eyepiece sa isang adapter ng SM1A1 SM1-to-SM05.

Hakbang 12: Konstruksyon Hakbang 8: Pangwakas na Asembleya

Panghuli, i-tornilyo ang pagpupulong ng lens ng eyepiece (naka-mount sa SM1A1 adapter) at ang layunin na pagpupulong ng lens sa SM1L15 lens tube. Nakumpleto nito ang pagpupulong ng Keplerian telephoto converter.

Hakbang 13: Gamitin ang Telephoto Converter

Ilagay ang converter ng telephoto sa harap ng lens ng thermal camera at simulang galugarin! Dapat mong ituon ang lens sa pamamagitan ng pag-on ng layunin ng pagpupulong ng lens hanggang sa makuha ang pinakamatalas na imahe ng iyong paksa. Ang panlabas na SM1 ring na kasama ng SM1V05 adjustable lens tube ay maaaring magamit upang i-lock ang setting ng focus.

Maaari mong isaalang-alang ang permanenteng paglakip ng isang Thorlabs SM05NT ($ 6.58) SM05 Locking Ring (ID 0.535 "-40, 0.75" OD) sa pag-mount ng lens ng iyong camera upang mabilis mong mai-mount ang mga converter ng macro o telephoto sa harap ng lens ng camera nang hindi nakakaapekto ang orihinal na pag-andar nito.

Panghuli, tandaan na ang isang Keplerian teleskopyo ay invert ang imahe, kaya makikita mo ang thermal picture na nakabaligtad sa screen ng iyong camera. Kakailanganin lamang ng kaunting kasanayan upang masanay sa katotohanang ang pagturo ng camera na may naka-install na telephoto converter ay nangangailangan ng mga paggalaw sa kabaligtaran ng imahe.

Hakbang 14: Pagganap

Masayang-masaya ako sa mga resulta. Ipinapakita ng mga numero ang ilang mga halimbawang larawan ng ginagamit na converter ng telephoto. Ipinapakita ng mga kaliwang pane ang imahe na nakunan sa pamamagitan ng nakapirming lens ng Seek RevealPRO. Ang mga tamang pane ay nagpapakita ng parehong eksena gamit ang × 3.33 telephoto converter. Nagdagdag ako ng isang orange na rektanggulo sa mga imahe sa mga kaliwang pane upang ipahiwatig ang rehiyon na pinalaki ng converter ng telephoto. Ang mga sukat ng rektanggulo ay 1 / 3.33 sa mga frame ng imahe, na ipinapakita na ang paglaki na nakamit ng telephoto converter ay talagang × 3.33.

Siyempre, ang mga system ng lens na ginamit sa Seek RevealPRO at ang converter ng telephoto ay napaka-simple, kaya ang mga pagbaluktot at vignetting ang aasahan. Tulad ng ipinakita sa mga larawan ng aking mga kapit-bahay sa likuran at ng isang bahagi ng kalangitan, ang vignetting ay maliwanag kapag ginagamit ang telephoto converter sa mga paksa ng imahe sa isang malaking distansya. Gayunpaman, ang mga detalyeng hindi maaaring makita ng walang tulong na kamera ay totoong maliwanag gamit ang telephoto converter.

Hakbang 15: Mga Pinagmulan

Ang mga sumusunod ay mapagkukunan para sa mga materyal na nabanggit sa Instructable na ito:

• Maghanap - www.thermal.com
• Thorlabs - www.thorlabs.com
• Edmund Industrial Optics - www.edmundoptics.com

Tandaan: Hindi ako kaanib sa anumang paraan sa mga kumpanyang ito.

Karagdagang Pagbasa at Mga Eksperimento

Para sa higit pang mga kagiliw-giliw na eksperimento sa pisika at potograpiya ng hindi nakikita na mundo, mangyaring tingnan ang aking mga libro (mag-click dito para sa aking mga libro sa Amazon.com) at pumunta sa aking mga website: www.diyPhysics.com at www. UVIRimaging.com.