曾经王谢堂前燕，飞入寻常百姓家~拆解睿睛艾睿手机热成像模块T3S

北落师门

首先，我承认有点标题党，热成像相较以前，确实已经大幅度降价，但还没到家家备一台的程度，但我相信在不远的将来，热成像产品价格会更低、性能会更好，进而人人用得起。遥想10年前，民用热成像领域还被国外如FLIR等公司垄断，并且价格高不说，分辨率和刷新率也受到限制，动辄几千上万的价格让许多个人和公司望而却步，只用在工业领域。那时候印象最深的是FLIR E系列，从E4到E8，价格逐级上升，性能也逐级增加，但就有好事之人研究发现，这一系列的产品在硬件上完全一样，差别只是在固件上，于是通过一顿骚操作，E4可以刷机成E8，分辨率从80×60提升到320×240，身价从6000多干到50000多....在当时E4是热成像玩家的不二之选，简直神一般的存在。后来，国产热成像传感器量产成功，这里首先感谢艾睿、海康等一众厂家，让大家有了廉价的选择。要知道热成像最重要的参数就是分辨率，价格也是和分辨率挂钩。在国产传感器出现之前，FLIR、SEEK等公司也开发过手机热成像模块，但那些模块继承了工业设备的高价低质，在艾睿推出价廉物美的手机模块后，进口品牌就被吊打了，爹有娘有不如自己有啊！

本次拆解的就是艾睿光电生产的T3S手机热成像模块，配备了13mm手动调焦镜头，分辨率384×288，刷新率25Hz，响应波段8-14μm，接口为type-c，当前售价5000多，如果去闲鱼逛逛4000左右即可拿下，是居家旅行、户外探险、电子维修的必备神器，废话了这么多，拆！
  
模块外观非常简洁，但有一点不好，这个C口太短了，对于某些手机壳来说，加上套就无法插到底，只能把套拿掉，原机附送一根延长线，可以戴套使用，但送的收纳包太小了，勉强能把这两样东西塞进去，有点尴尬。那个镜头盖也是附送的，硅胶材质，很不错。






拧掉镜头，传感器就暴露出来了，其实看到的并不是传感器本体，而是盖在表面的锗滤镜，传感器被封装在金属外壳内，内部抽真空，隔绝外界热量的干扰，锗材料不透可见光，但可以透过远红外线。




外壳只有4颗螺丝固定，拧掉就可以打开，外壳整体是铝合金铸造，可能是传感器有温度要求，我看到过的热成像基本都会有金属包裹传感器。
背面是主控，用导热垫贴在外壳上。有趣的是前后盖并不是同一时间制造的，差了几个月。





盖在前面的这个叫挡片结构，简单说就是热成像的测温其实并不准确，受到很多因素影响，为了校准传感器，主控会在某些必要情况下遮挡传感器进行校准，使用的时候能听到机内偶尔会发出咔嚓一声，画面卡顿一下，这类机芯被称为有挡机芯，与之对应的是无挡机芯，性能当然更好，价格也更贵。




拿掉导热垫，可以看到主控，型号M2S010，是个FPGA，光这一个芯片就要几百大元，由于我对数字电路不太懂，具体就不展开讲了。




正面同样是拧掉螺丝就可以把挡片结构拆除，注意除了驱动挡片的电磁铁外，还有一根4线的什么玩意儿，这个等下再说。




先看主板，这次传感器完整地露出来了，可以看到采用单板设计，布局十分简洁紧凑，外围其实没啥元件，基本上都是滤波电容。锗镜片是通过铟焊安装在封装上的，可千万别手贱去抠镜片，抠破了就完了。




传感器基材为陶瓷，下面又有个塑料座固定，有点像老CPU的封装，我本以为是插在板子上的，但撬了一下没撬动，怕搞碎了陶瓷，就没继续下手。PCB是多层板，不是很厚，工艺非常好。





再回过头来研究挡片，原来这个FPC是粘在挡片结构上的，直接撕下，看到一个6脚芯片，印字CBZ，查淘宝可知，真正型号是TMP102AIDRLR，TI的数字温度传感器。至此，挡片校准的工作原理就搞清楚了，当设备探测到温度变化过大的时候，会进行校准工作，挡片遮挡传感器，挡片是金属材料，可以隔绝镜头射入的红外线，此时传感器接收到的只有挡片发出的红外线，再通过安置在挡片附近的这个CBZ读到挡片的真实温度，以CBZ的温度来进行校准。




至此全部拆完，发点热成像拍的照片吧。这个热成像模块本质上是个标准USB摄像头，如果搞一根A转C的线，可以直接电脑上打开，默认是白热模式。但只有连接到手机，用专用APP启动后才能使用某些高级功能，比如测温、改变色板模式、设置测温参数等，所以照片都是手机拍的，APP还支持拍视频。
不同色板模式拍摄的输电线，注意热成像本身没有所谓的颜色，颜色是人为赋予的，内部数据流只是一串带温度值的数据，为了更直观的表现温度的高低，通过软件对数据进行上色，最终得到了我们看到的画面，这就是热成像的调色板。





一般我就用白热模式，花里胡哨的也没啥用，除了高对比度虹彩在某些温差比较小的情况下有点用，其他都是看个人喜好。
这是锂电包在充电，能看到充电器散发大量热量，输出线也发热，电池包温度不高，但有一块微微发热，是保护板。




其他一些调试的照片，APP内可自由开启或关闭测温，别指望太准，但能测个大概，默认最高最低中心三个测温点，此外还可以自定义6个测温点，点击屏幕就可以添加。








最后来一个跟踪测温的动图




总结：

优点：镜头可调焦，这点对维修来说非常实用，市面上大部分的热成像仪都是定焦的，焦点在1米左右，看个水管电线可以，但看芯片发热就是模糊一团。那些定焦的产品也不是不能用，解决办法是去买个二氧化碳激光的聚焦镜片，有黑色的锗镜片和黄色的硒化锌镜片，买来像手机摄像头加微距那样贴在热成像镜头前面就行了。

缺点：软件做得不够好，比如对于画面对比度的调整，如果画面内有温差较大的物体，那么画面的对比度就很适中，但如果温差比较小，画面就模糊一团，这点上海康的产品就做得比较好。我也用过艾睿其他的型号，感觉都差不多，估计他不是真的想把软件做好，更多的是展示他的产品，卖机芯....

总的来说T3S在5000元价位上应该是没有对手的，但有些人觉得5000多还是太贵，或者说不需要如此高的分辨率，那艾睿也有较低分辨率的手机模块，价格也更便宜。还有另一种选择，就是买开源的传感器，现在热成像传感器可选的很多，有8×8的、32×24的，价格在100多到300多不等，已经有人卖成品了，到手既用，尤其是32×24的，加上软件插值，基本已经达到能用的程度，要求不高的朋友可以试试。




发完才发现，论坛对图片有压缩，颜色过渡不好，各位凑合看吧

cs538138

:praise:不错，看起来很清楚

飙风人生

能看多少米远外

深泉，雾之恋

期盼价格可以再亲民一些。

sunnyquan

一直想买台手持的，看来对焦功能还是很重要的，一直用手机有自动对焦想当然了！

mhtlov

不错，多点温度

zou1220

5000大元，对于生产工具不贵，对于垃圾佬来说，还是贵了一点，啥时候国内也把这个价格打下来

again81

晚上能看到户外的动物吗？距离多远？

whseen

zou1220 发表于 2021-10-10 16:58
5000大元，对于生产工具不贵，对于垃圾佬来说，还是贵了一点，啥时候国内也把这个价格打下来 ...

楼主的高分辨率价格肯定贵，便宜点的有2000多元海康威视H10，分辨率160x120，再便宜些600多元MLX90640热像仪套件。目前实用设计，主机要有电池独立使用，红外可见光图像融合，热成像分辨率低点配合可见光图像分析。

8139

不错，评测的很详细，以后再买热成像就有参考了:lol:

石墨

楼主真是好坛友
   
修个遥控器换来个热成像精华帖:lol:

fangxin913

价格可以再亲民一些

qrut

比我那个希玛枪式强不少～

hongo

价格降到CCD一样就好了

chf19780124

之前看过用运动相机改装的可拍的红外的帖子，也很有意思。

加旋

价格还是遥不可及啊。

clp139

别急，只要国产有了，马上就是白菜价！！

sean

5000块有点小贵

北落师门

chf19780124 发表于 2021-10-10 21:49
之前看过用运动相机改装的可拍的红外的帖子，也很有意思。

任何数码相机都可以改的，但硅传感器的极限响应波长在1μm多点，远远达不到热红外线的波长，拍出来的图像也完全不一样。你可以这么理解，一般相机改红外后可以看到300℃以上物体发出的光，热成像就是用来看300℃以下的物体的光，这里面还分波长，一般这种小体积的热成像探测的是短波段的热红外线，还有些搜救用的可以探测到中波，能穿透云雾来成像。
对于CCD/CMOS相机玩得最通透的是看过一篇文章，利用卤素射灯作为光源，透视硅晶圆，成像是用的wat-902h超低照度摄像头，因为本身硅能透过的波长下限就很有限了，902h可以很有效地去曝光那个微弱的红外线，估计还得额外用视频叠帧，但最终效果没看到，902h现在也就三四百块，有兴趣可以试试。

leafchy

等国产吧，这个价格。