Сверхкомпактные тепловизионные компоненты для мобильной робототехники, беспилотных комплексов и портативных приборов наблюдения

Бурное развитие мобильных автономных комплексов, малогабаритных летательных аппаратов, носимых портативных приборов ночного видения и робототехнических платформ специального назначения предъявляет предельно жесткие требования к массогабаритным характеристикам бортовой оптико-электронной аппаратуры. Каждый лишний грамм массы полезной нагрузки кардинально сокращает дальность и продолжительность полета дрона, перегружает стабилизирующие гироподвесы и требует увеличения емкости бортовых аккумуляторных батарей. В то же время выполнение ответственных задач круглосуточного мониторинга, инспекции промышленных трубопроводов и тепловой разведки требует от сенсоров высокого пространственного разрешения, превосходной температурной чувствительности и высокой частоты кадровой развертки.

Отвечая на актуальные запросы разработчиков встраиваемого оборудования и системных интеграторов, отечественная производственная компания KARNEEV SYSTEMS представила новый миниатюрный тепловизионный модуль собственного каталога — KS UTM-F mini. Уникальность инженерной разработки заключается в сочетании флагманского разрешения детектора 640х512 элементов и рекордной компактности: физические габариты прибора составляют всего 20х20х35 мм при массе корпуса двадцать граммов. Новинка разработана в качестве базового строительного блока для серийных изделий, где критически важен каждый миллиметр монтажного пространства и каждый миллиграмм полезной нагрузки.

Неохлаждаемый микроболометр VOx и термочувствительность NETD

В основу приборной части модуля KS UTM-F mini положен современный неохлаждаемый матричный микроболометр на основе оксида ванадия (VOx). Тепловизионный сенсор формирует детализированную тепловую карту с разрешением 640х512 пикселей при кадровой частоте 50 Гц. Высокая скорость считывания кадров принципиально важна при установке модуля на высокоманевренные летательные аппараты и скоростные наземные шасси, так как она полностью устраняет неприятные рывки изображения и гарантирует четкое сопровождение быстродвижущихся тепловых контрастов.

Параметр температурной чувствительности детектора NETD составляет не более 40 мК, что позволяет модулю улавливать ничтожные перепады температуры на поверхности исследуемых объектов даже в неблагоприятных метеорологических условиях — сквозь густой туман, песчаную взвесь, моросящий дождь и плотную дымовую завесу. Встроенный блок цифровой обработки сигналов поддерживает тонкую настройку яркости, контрастности, гамма-коррекции, а также переключение широкого набора цветовых псевдопалитр, позволяя оператору адаптировать контраст тепловизора под поиск людей на фоне растительности либо локализацию зон перегрева промышленного оборудования.

Алгоритмы цифрового улучшения деталей изображения DDE (Digital Detail Enhancement) автоматически подчеркивают слабые температурные градиенты, делая различимыми мелкие элементы конструкций, проводку, скрытые стыки трубопроводов или замаскированные объекты. Это повышает достоверность распознавания и снижает нагрузку на оператора или бортовую нейросеть технического зрения.

Сменная германиевая оптика и широкая линейка интерфейсов

Для решения разнообразных прикладных задач наблюдения разработчикам предлагается гибкий выбор сменных объективов из спектрального германия. В зависимости от требований к дистанции обнаружения модуль комплектуется оптическими узлами с фокусным расстоянием 9 мм, 13 мм или 25 мм, обеспечивающими угол поля зрения до 45 градусов. Точный механизм внутренней калибровочной шторки под управлением встроенного контроллера проводит периодическую автоматическую или ручную юстировку матрицы, гарантируя стабильную равномерность температурного фона по всей площади экрана при длительной непрерывной работе.

Исключительным конкурентным достоинством новинки выступает универсальный мультиинтерфейсный коммутационный узел. Модуль поддерживает прямое подключение через аналоговый телевизионный выход формата PAL, высокоскоростной сетевой порт Ethernet, цифровой видеовыход HDMI, современный порт USB Type-C, а также прямой процессорный интерфейс MIPI. Наличие протокола MIPI открывает инженерам возможность прямой передачи несжатого цифрового потока непосредственно на центральный вычислитель встраиваемой платы или одноплатного микрокомпьютера без промежуточных микросхем мостов и конвертеров, сводя аппаратные задержки к минимуму.

Интерфейс USB Type-C обеспечивает быструю отладку модуля и передачу видеопотока по стандартному протоколу UVC, что позволяет подключать тепловизор к планшетам и смартфонам под управлением различных операционных систем. Сетевой интерфейс Ethernet с поддержкой стандартов ONVIF дает возможность включать модуль в состав стационарных систем безопасности промышленных предприятий.

Климатическая надежность и возможности серийных поставок

Микромодуль KS UTM-F mini спроектирован с учетом жестких условий эксплуатации в полевых, морских и суровых северных широтах. Диапазон рабочих температур устройства охватывает интервал от -40 до +60 °C, а герметичная конструкция и виброустойчивые разъемы обеспечивают надежное функционирование при значительных механических перегрузках, вибрациях двигателей внутреннего сгорания и ветровых ударах. Поддержка сетевых стандартов ONVIF и видеокодеков H.264 и H.265 упрощает бесшовную интеграцию модуля в существующие программные комплексы безопасности и сетевые видеорегистраторы без разработки индивидуальных программных драйверов.

Потребляемая электрическая мощность модуля минимизирована, что обеспечивает длительную автономную работу от компактных литий-ионных аккумуляторов. В режиме непрерывной трансляции энергопотребление составляет всего несколько ватт, снижая тепловыделение внутри компактных герметичных корпусов приборов.

Благодаря ультракомпактным размерам тепловизор легко интегрируется в полезную нагрузку беспилотных аппаратов мультироторного типа, портативные монокуляры поисково-спасательных отрядов, нашлемные комплексы пожарных и мобильные диагностические комплексы энергоаудита.

Широкие возможности модуль открывает в сфере предиктивной технической диагностики и непрерывного промышленного мониторинга. Миниатюрные габариты позволяют размещать прибор непосредственно внутри высоковольтных распределительных шкафов, трансформаторных подстанций, в отсеках тяговых двигателей железнодорожного транспорта и возле критических узлов трения тяжелых станков. Непрерывный бесконтактный тепловой контроль гарантирует выявление локального аномального нагрева контактных групп задолго до возникновения аварийной ситуации или короткого замыкания.

Программная экосистема модуля полностью открыта для отечественных разработчиков прикладного программного обеспечения. Производитель предоставляет полный комплект библиотек разработки SDK для операционных систем семейств Linux и Windows, включая подтвержденную совместимость с защищенными отечественными платформами Astra Linux и РЕД ОС. Это позволяет напрямую встраивать алгоритмы автоматического нейросетевого детектирования людей, техники и очагов возгорания в вычислительные ядра компактных бортовых микрокомпьютеров без лишних накладных расходов.

Компания KARNEEV SYSTEMS обеспечивает полную инженерную поддержку разработчиков на всех стадиях жизненного цикла проекта — от предоставления программных библиотек SDK до помощи в схемотехнической обвязке и подборе оптических коллиматоров. Производственные мощности компании рассчитаны на ритмичные оптовые поставки приборов сотнями и тысячами единиц в сжатые сроки от трех до четырех недель, что делает KS UTM-F mini одним из наиболее доступных и технологически зрелых тепловизионных компонентов на отечественном рынке радиоэлектроники.

Компания:  Karneev Systems