Development of portable high-speed camera system for professional use

Abstract

In industries where fast moving machinery are used, like in a paper mill, there is a need to be able to take short videoclips of a machine that is suspected to have a fault. These faults cannot be seen by the slow human eye, but a high-speed camera can show the operator frame by frame how the machine is performing. In this thesis is researched if such a camera system can be made and what it requires.

First the clients functional requirements are listed and evaluated. Then hardware is introduced, and the suitable components are chosen. A working camera software was written in C++ for Linux to demonstrate the system. Its requirements are laid out and then a main computer is chosen that reflects the software and hardware requirements. In the last chapter the working camera code is explained in detail.

It was discovered that it is possible to make a portable high-speed camera system. The components work well together, and the software can be made to be upgradeable for future use. As computer Nvidia’s Jetson TX2 was chosen, as it has great performance also for future needs while maintaining a strict power budget.

Tehtaissa joissa on suurella nopeudella liikkuvia koneita, on vaikea todeta epäilty vika pelkästään katsomalla koska ihmisen silmän nopeus ei riitä. Tätä varten tarvitaan suurnopeuskamera, jolla saa otettua videon koneesta. Videota voi katsoa kuva kuvalta ja todeta näkyykö laitteessa vikaa. Tämän diplomityön tarkoitus on tutkia, voiko kannettavan suurnopeuskameran toteuttaa ja mitä se vaatii.

Työn alussa käydään läpi asiakkaan vaatimuslista johon laite tulee perustumaan. Sen jälkeen käydään läpi ja arvioidaan eri komponentteja, joita tarvitaan kamerassa. Näitä ovat muiden muassa kamera, linssi, kuvausvalo, tietokone ja siihen tarvittavat lisäosat. Tämän jälkeen arvioidaan ohjelmiston vaatimuksia. Työn loppupuolella vertaillaan kolmea eri tietokonetta ja valitaan sopivin. Diplomityön ohessa kirjoitettiin C++ kielellän Linux ohjelmisto, jolla kamerajärjestelmän saa toimimaan. Koodi käydään tarkasti läpi.

Työssä todettiin että on mahdollista tehdä suurnopeuskamera haluttuun käyttötarkoitukseen. Tietokoneeksi valittiin Nvidia Jetson TX2 sen erittäin hyvän suorituskyvyn takia. Sen teho riittää tulevaisuuden tarpeisiin virrankulutuksen ollessa pieni.