Patryk Branicki Radosław Brzóska Karol Ciba Anna Zajączkowska Synchronizacja źródeł pobudzenia i systemu rejestracji obrazów w Aktywnej Termografii Dynamicznej Patryk Branicki Radosław Brzóska Karol Ciba Anna Zajączkowska

Aktywna termografia dynamiczna Celem badania jest określenie właściwości obiektu w czasie trwania procesów przejściowych, takich jak grzanie lub chłodzenie. Obiekt badany jest pobudzany sygnałem cieplnym. Formą odpowiedzi obiektu na pobudzenie jest zmiana temperatury. Szybkość zmian zawiera informacje o wartościach pojemności i przewodności cieplnej charakteryzujących strukturę wewnętrzną badanego obiektu

Sposób rejestrowania odpowiedzi Odpowiedź rejestrowana bezpośrednio na pobudzanej powierzchni – przednia projekcja. POBUDZENIE ODPOWIEDŹ BADANY OBIEKT ODPOWIEDŹ PROJEKCJA PRZEDNIA PROJEKCJA TYLNA

Stanowisko do badań dynamicznych w podczerwieni

Badany obiekt pobudzany jest ze źródła o znanych parametrach sygnału Kamera termograficzna rejestruje obrazy ilustrujące zmiany rozkładu temperatury na powierzchni badanego obiektu, wymuszone pobudzeniem ale i zależne od warunków wymiany ciepła z otoczeniem Rejestracja obrazów jest synchronizowana z przebiegiem pobudzającym, co pozwala na określenie relacji pomiędzy pobudzeniem a odpowiedzią

Założenia projektu: Rejestracja w fazie nagrzewania jest utrudniona na skutek interferencji promieniowania odbitego od badanego obiektu i promieniowania generowanego przez ten obiekt W praktyce pomiary wykonywane są w okresie stygnięcia obiektu Dla pobudzenia ciepłem wskazane jest pozbycie się składowej wytwarzanej przez element nagrzewający po wyłączeniu sygnału a wynikający z jego stygnięcia (lampy halogenowe)

Zadania projektowe: Synchronizacja pobudzenia ciepłem - system sterujący pobudzeniem dla zestawu lamp halogenowych (wykluczenie wpływu stygnięcia lamp na obiekt badany) Synchronizacja pobudzenia zimnem - system sterujący aparatem do krioterapii na podstawie średniej temperatury badanego obszaru rejestrowanej przez kamerę termowizyjną

Harmonogram prac projektowych: Zapoznanie się z metodami przetwarzania sygnałów w ATD. (20.03.2007 - 28.03.2007 ) wstępny harmonogram prac i podział zadań Opracowanie projektu systemu obejmującego: przegląd rozwiązań i wizję systemu: (20.03.2007 - 15.04.2007) - hardware (do 03.04.2007 ) oprogramowanie (do 15.03.2007 ) Wykonanie modelu systemu: - schematy blokowe (do 15.04.2007 ) - określenie warunków technicznych (do 30.04.2007 ) - opracowanie systemu sterowania (30.04.2007 - 30.05.2007 ) - opracowanie oprogramowania sterującego (30.032007 - 5.06.2007 )

Synchronizacja pobudzenia ciepłem - rozwiązanie Pobudzenie w formie matrycy żarówek halogenowych. Wyłączanie przy pomocy żaluzji aluminiowej (sterowanej siłownikiem) lub wychładzanie strumieniem zimnego gazu (w fazie testów) Czujnik temperatury przy powierzchni badanej

Synchronizacja pobudzenia zimnem - rozwiązanie Zespół elektrozaworów w wersjach: Jeden zawór otwierający lub zamykający strumień gazu (pobudzenie uskokiem) Dwa zawory pozwalające na przedmuchanie objętości węża celem zwiększenia skoku pobudzenie (uskok lub delta) Dodatkowo możliwość rozwinięcia o mieszanie gazu ze sprężonym powietrzem w celu regulacji temperatury gazu. Czujnik temperatury na dyszy i przy powierzchni badanej.

Hardware - rozwiązanie Z szeregu możliwych rozwiązań komunikacji z komputerem (RS232, LPT, USB, Ethernet) wybraliśmy rozwiązanie oparte na USB, jako port występujący w każdym nowym komputerze a jednocześnie łatwą konfigurację (w porównaniu z ethernetem). Jako jednostkę centralną użyjemy mikrokontroler AT91SAM7S64 z rodziny ARM, wyposażony we hardware’owe wsparcie obsługi USB2.0

Część programistyczna: Podstawowe założenia oprogramowania  Automatyczny system decyzyjny - algorytm programu monitorujący zmiany i warunki panujące na badanej tkance - temperaturę średnią Poprawna i stabilna praca programu: multi-threaded (wielowątkowość)  Oczekiwanie na dane, odłączenie nagłe kamery podczas pracy itp. problemy do uwzglednienia

ThermoVision SDK Poznanie możliwości funkcji API środowiska  SDK (Software Development Kit)  dostarczonego przez producenta kamery: - GetImage Method (pobieranie obrazka z kamery) - GetImages Method (pobieranie sekwencji obrazków z kamery) GetLUT Method (metoda pozwalająca przetransformować pobrane pixele obrazka z formatu raw na temperaturę) Wykorzystanie funkcji API do napisania aplikacji pobierającej dane (obraz) z kamery termograficznej

Funkcja obliczająca wartość średnią temperatury zadanego obszaru  Napisanie funkcji odpowiadających za obliczanie temperatury średniej w wybranej części pobranego obrazu(dynamiczne obliczanie)  system analizujący pobierane dane z kamery termograficznej     zapewnienie poprawnej komunikacji z kamerą termograficzna (jakość SDK) i częścią hardware'ową

Sterownik umożliwiający komunikację z częścią hardware'ową Sterowanie zaworami dyszy aparatu do krioterapii.   Regulacja pobudzenia termicznego - lampy halogenowe

Schemat blokowy stanowiska

Schemat blokowy układu sterowania

Wykaz elementów do budowy stanowiska Mikrokontroler AT91SAM7S64 Elektrozawory Przekaźniki Zasilacz do części wykonawczej Elementy bierne, aktywne, złącza, itp.