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[工仪] 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

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发表于 6 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 北落师门 于 2021-10-12 01:18 编辑

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。
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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。
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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。
IMG_20210506_005642.jpg
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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。
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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。
IMG_20210506_010611.jpg



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。
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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。
IMG_20210506_010842.jpg



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。
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IMG_20210506_011230.jpg



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。
IMG_20210506_011441.jpg



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。
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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。
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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。
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最后来一个跟踪测温的动图

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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


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