FLIR Lepton integratiegids: Hardware, software en Raspberry Pi setup

Inleiding

Let op: Deze gids was oorspronkelijk geschreven voor de FLIR Lepton KIT‑13233, maar de FLIR Lepton 2.5 met Radiometrie werkt hetzelfde.

Wanneer ons team begon met testen van een Long-Wave Infrared (LWIR)-camera, waren we direct begeesterd door het perspectief van "het onzichtbare zien." Of we nu een remote jungle monitoren of simpelweg een hete mok willen voorkomen die ons verbrandt, de FLIR Lepton biedt een compacte, betaalbare toegang tot thermische imaging.

FLIR Lepton is een uitstekende module voor de prijs, en Pure Engineering's breakout-board en documentatie maken integratie eenvoudig.

FLIR Radiometric Lepton Dev Kit

FLiR Dev Kit

Hoewel de setup simpel is, zijn er een paar nuances die de moeite waard zijn om te noteren. Hieronder delen we de inzichten die we opdochten en bieden een stap-voor-stap walkthrough.

Benodigde materialen

Om deze tutorial te volgen heb je een handjevol hardware- en softwarecomponenten nodig. Afhankelijk van uw bestaande setup, heb je misschien niet alles nodig wat hieronder staat. Voeg items toe aan uw winkelmandje, bekijk de gids en pas aan waar nodig.

Hardware

We zullen de Raspberry Pi-voorbeeldcode gebruiken die geleverd wordt door Pure Engineering en die in hun productvideo's wordt getoond. Minimaal heb je nodig:

• Een Raspberry Pi (elk model met Raspbian)
• Flir Lepton cameramodule (elke versie)
• Jumper wires (F/F) – 20 AWG bevorzugt
• Monitor, toetsenbord en voeding voor de Pi
• Optioneel: 7″ touchscreen of SmartiPi Touch voor een meer geïntegreerd display

Hieronder een voorgestelde onderdelenlijst. Voel u vrij om items die u al heeft over te slaan.

FLIR Lepton Hookup Guide Wishlist – SparkFun Wish List

Raspberry Pi LCD – 7″ Touchscreen

SmartiPi Touch

Multimedia Wireless Keyboard

Raspberry Pi 3 B+ Starter Kit

FLIR Radiometric Lepton Dev Kit

Tip: Voor een minimale setup kunt u de Lepton direct aan de Pi bedraden met massieve 22 AWG draden. Voor een robuustere verbinding, overweeg een custom Raspberry Pi HAT te solderen.

Hook-Up Wire – Assortment (Solid Core, 22 AWG)

Jumper Wires Premium 6″ F/F – 20 AWG (10 Pack)

SparkFun Snappable Protoboard

Raspberry Pi GPIO Tall Header – 2×20

Als u de PureThermal 2 – FLIR Lepton Smart I/O Board koopt, let op dat het de Lepton-cameramodule niet bevat. Het biedt echter USB-gebaseerde controle en ruwe videodata, ideaal voor het gebruik van de camera als USB-webcam.

PureThermal 2 – FLIR Lepton Smart I/O Board

USB micro‑B kabel – 6 Foot

Gedetailleerde instructies voor het opzetten van het Smart I/O-board met uw computer vindt u in de volgende video's:

• Windows
• Mac OS
• Raspberry Pi

Software

De voorbeeldcode is getest op een Raspberry Pi Model B, maar zal draaien op elk Pi-model met Raspbian geïnstalleerd.

RASPBIAN IMAGE

Daarnaast hebt u de Qt-ontwikkeltools en de Pure Engineering-voorbeeldcode nodig. Zie de Software-sectie hieronder voor stap-voor-stap instructies.

Theorie

Het elektromagnetische spectrum strekt zich uit van hoge-energie gammagolven tot lage-frequentie radiogolven. De meeste consumentencameras vangen zichtbaar licht (380–700 nm). Langgolvige infrarood (LWIR)-sensoren, zoals de Lepton, detecteren straling in het 9–14 µm-bereik – precies de golflengtes die door objecten bij kamertemperatuur worden uitgezonden.

Elektromagnetisch spectrum met zichtbaar licht gehighlight. Afbeelding met dank aan Wikimedia Commons.

De kern van de Lepton is een microbolometerarray. Microbolometers veranderen elektrische weerstand in reactie op geabsorbeerde infraroodenergie. Door deze weerstand te meten, berekent de sensor de oppervlaktetemperatuur en produceert een false-color-afbeelding die temperatuurdata codeert.

Thermische imaging vindt toepassingen in gebouwdiagnostiek, auto-koelanalyse, medische diagnostiek en nachtvisiesystemen. In robotica maken thermische cameras heat-centroid-detectie mogelijk met standaard beeldverwerkingsbibliotheken zoals OpenCV – waardoor heat-seeking robots een realistisch DIY-project worden.

Hardware-overzicht

Hieronder staan de belangrijkste specificaties voor de twee meest voorkomende Lepton-varianten. Cellen gehighlight in blauw geven verschillen aan tussen de originele Lepton en de Lepton 2.5 met Radiometrie.

Hardware-aansluiting

⚠️ Waarschuwing: Hoewel de Lepton-module tolerante is voor elektrostatische ontlading, is het een precisiecomponent. Behandel met zorg en vermijd geladen oppervlakken.

Schakelingsschema

Sluit het Lepton-breakout-board aan op de Raspberry Pi GPIO-pins volgens het onderstaande diagram. Als u een refresher nodig heeft over GPIO-pinout, raadpleeg onze Raspberry Pi GPIO-tutorial. Zorg ervoor dat de Lepton-module stevig in de breakout-socket zit.

Typische setups met een breadboard en touchscreen zijn geïllustreerd in de afbeeldingen hieronder.

Gefeliciteerd – u heeft de hardware-assemblage voltooid. Vervolgens configureren we de software.

Software

Begin met het installeren van Raspbian op uw Raspberry Pi. Eenmaal opgestart, open een terminal en schakel de SPI- en I²C-interfaces van de Pi in via de raspi-config utility:

sudo raspi-config

Navigeer naar Advanced Options → SPI, herhaal het proces voor I²C. Na elke selectie, herstart de Pi om de wijzigingen toe te passen.

De Pure Engineering-voorbeeld is een Qt-applicatie, dus installeer de Qt-ontwikkeltools:

sudo apt-get install qt4-dev-tools

Download vervolgens de voorbeeldcode van de Pure Engineering GitHub-repository. U kunt de repository klonen of de ZIP-archief downloaden en uitpakken. Navigeer vervolgens naar de raspberrypi_video map:

cd LeptonModule-master/raspberrypi_video

Compileer eerst de Lepton SDK:

cd ../software/raspberrypi_libs/LeptonSDKEmb32PUB
make

Keer terug naar de raspberrypi_video map en bouw de applicatie:

qmake && make

Zodra de build compleet is, start de applicatie met:

./LeptonVideo

U zou nu een live thermische feed van uw Lepton-camera moeten zien. Hieruit kunt u experimenteren met OpenCV, datalogging of de camera integreren in een robotica-project.

Aanvullende bronnen

• Pure Engineering Lepton SDK Documentatie
• OpenCV Thermische Beeldverwerking Tutorial

Dank u voor het volgen van de FLIR Lepton Hookup Guide. Veel plezier met imagingen!