Projet MPS II : IUT de Gap : Intégration d’une caméra thermique pour la détection de feux de forêt.

Etude de la faisabilité de la mission: Installation d’une camera thermique légère et petite sur le fuselage Le poids de la caméra doit être moins de 300g avec tolérance de +50g.

Hypothèses: Caméra thermique avec transmission vidéo Caméra thermique avec enregistrement d’images Fabrication d’une caméra thermique CCD

Caméra thermique Caméra thermique enregistre les différents rayonnements infrarouge (ondes de chaleur) émis par les corps et qui varient en fonction de leur température. Caméra thermique ont des capteurs de type « micro bolomètre » dans l’optique. Micro bolomètres (Capteurs multiples derrière l’optique) : Quand la radiation infrarouge attaque les micro bolomètres, ils chauffent les capteurs, et changent les résistances électriques des capteurs. Les résistances mesurent et transforment les températures en signaux analogique qui sont utilisés pour créer une image thermique.

1.Caméra thermique avec transmission vidéo La caméra envoi les images à l’utilisateur par transmission radio à l’aide d’un couple ( émetteur – récepteur ) via un écran avec une connexion de type RGB (ex: télévision) L’information est obtenu en temps réel. Selon la fréquence utilisé (2,4 GHz) et la puissance de l’émetteur (10 mW) la portée est limitée à 300 mètres.

2. Caméra thermique avec enregistrement d’images Ce type de caméra permet de prendre à intervalle de temps régulier une photo thermique précise avec une bonne résolution. Il n’y a pas de transmission de photos en temps réel. Les photos sont récupérer à la fin du vol.

Caméra infrarouge avec des capteurs CCD Charged-coupled Device (CCD) est un capteur d’image qui est utilisé dans les caméras normales. Très sensible avec les rayons infrarouges. Détecte la changement de température mais n’est pas aussi précis qu’une caméra équipé de micro bolomètres.

3.Fabrication d’une caméra thermique CCD Une caméra normale utilise un capteur Charge-Coupled Device. Ce capteur est très sensible aux infrarouges. Une camera normale, a une filtre qui va limiter le rayonnement infrarouge qui rentre dans l’optique. Il faut enlever le filtre et le remplacer par une filtre qui ne réagit pas avec infrarouge.

Avantages Enregistrement d’images Transmission vidéo légèrement moins chère Plus facile à trouver Permet de recevoir les informations en temps réel. Fabrication de caméra thermique d’une capteur CCD Beaucoup Moins chère Plus adapté à nos besoins

Inconvénients Transmission vidéo Transmission d’images Très chère. Difficile à trouver car utilisation aux public restreinte. Portée limitée Le temps pour avoir l’information dépend de la fréquence d’images captée par la caméra. Moins intéressant car pas d’alerte de départ de feux en temps réel. Fabrication d’une caméra thermique d’une capteur CCD : Interprétation difficile car pas de donné affichée. La qualité d’image thermique n’est pas très bonne.

Caractéristique physiques Recherche des caméras Caméras thermiques avec transmission vidéo Camera Prix (Euros) HT Caractéristique physiques Largeur (mm) Longueur Hauteur Poids (g) TAU 320 1981 30 44,5 72 TAU 640 4968 ICI centurion Trop lourde IR30A-11

Exemple d’une caméra vidéo thermique IR30A-11 Résolution 348x288 Type de capteur Micro bolomètre sortie vidéo RS170 or CCIR/PAL composite vidéo tension entrée 12V puissance dissipation 4W caractéristiques physiques   Taille (mm) 45x45x70 Poids 226g

2.Caméra thermique avec enregistrement d’images camera prix (Euros) HT Caractéristique physics Largeur (mm) Longeur Hauteur Poids (g) optris PI60 2950 45 62 195 optris PI200 3900 9,1 215 optris PI 400 4950 88 320 TAU 320 1981 44 30 72 TAU 640 4968 Quark 640 5976.71 17 22 20 On peut voir que la caméra PI 60 est moins cher que la IR30A à 3600 €. Optris PI200 et PI400 sont plus cher car ils peuvent faire plusieurs type d’opérations et très précis.

Exemple d’une caméra thermique avec enregistrement d’images PI60 Résolution 160x120 Type de capteur Micro bolomètre Fréquence d’image 120Hz caractéristique physique Taille (mm) 45x45x62   Poids 195g

3.Fabrication d’une caméra thermique simple La solution la plus économique consiste à la fabrication d’une caméra thermique sur la base d’une caméra normale. Nous avons pensé à fabriquer une caméra thermique avec une qualité moyenne mais qui peut mettre en évidence des points chauds. Utilisant une caméra vidéo de capteur CCD avec transmission radio de 1.2GHz, 2.4GHz ou 5.8GHz nous pouvons enlever le filtre infrarouge sur le capteur qui est placé derrière l’optique et le remplacer par un filtre qui ne change pas les couleurs de la vidéo.

Comment fabriquer une caméra thermique? On doit chercher le capteur CCD. Normalement il se trouve derrière l’optique d’une caméra. Le filtre infrarouge se trouve sur les capteurs CCD. Le filtre doit être enlevé Filtre infrarouge Il faut remplacer le filtre infrarouge avec film négatif de la même dimension.

Devis de fabrication Type de capteur Numéro de pixel Puissance transmissible Dimension Poids Prix CCD PAL: (H)512x(V)582; NTSC: (H)510x(V)492 10mW 34x34 (mm) 150g 43 € HT

Devis de fabrication Fréquence d'opération 2,4GHz Canal 4 canaux Type de modulation FM/AM Sortie vidéo 1 Vp-p 75 Oms Prix 25 €

Devis de fabrication Prix de caméras 43€ prix de film negatif 5€  5€ Prix de recepteur 25€ Devis de fabrication 73€ On peut voir que le coût de fabrication est beaucoup moins cher que les 2 autres solutions proposé

Représentations des images thermiques Caméras thermique avec transmission vidéo: ICI Centurion 4283€ HT IR30A-11 3600€ HT

Caméras thermiques pour enregistrement des images: Quark 640 5976.71€ HT TAU 640 4968€ HT TAU 320 1981€ HT

Caméras thermiques pour enregistrement des images: PI60 2950€ HT PI200 3900€ HT

Caméras thermiques pour enregistrement des images: PI400 4950€ HT

Caméra thermique fabriqué Exemple des images thermiques par caméra thermique qui est fabriqué d’une caméra capteur CCD: Avant modification Après modification (IR)

conclusion Installation d’une caméra thermique dans le motoplaneur solaire peut nous donner beaucoup des facilités. Autres applications possible: Recherche des corps dans la neige Capture d’effluve gazeuse Recherche des corps dans une espace qui n’est pas facile à arriver. Pour ce projet, l’objectif est de réalisé un démonstrateur technologique afin de démontrer un capacité à récupérer des images thermiques. Nous ne recherchons pas les performances requises pour un drone opérationnel car nous n’avons pas le même budget. Nous choisissons de fabriquer une caméra thermique qui est adapté à nos besoins à savoir la détection de feux de forêt.

Emplacement de la caméra thermique Nous allons essayer de fabriquer une caméra thermique pour voir si Ça nous donne ce que nous avons besoin. Nous allons placer la caméra thermique fabriqué dans l’espace qui est montré dans l’image dessous. Caméra normale Caméra thermique

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