工程師3D打印低成本熱熔夜視鏡，配備Raspberry Pi處理單板計算機

2025年2月21日，南極熊獲悉，電光系統專業(yè)工程師Angus Logue開發(fā)了DNV數字熱融合夜視鏡，這是一種頭盔式系統，可將熱圖像實時疊加到可見光數字夜視儀上。據稱，這是同類產品中第一款經濟實惠的系統，旨在增強夜間野生動物觀察和其他低光應用的態(tài)勢感知能力。264×192熱傳感器與低光CMOS攝像頭協同工作，而集成的紅外聚光燈則補充了圖像捕捉。早期的技術文檔強調，這種方法不僅僅是一種漸進式更新，而是將熱信號與詳細的視覺信息相結合的根本性轉變。

△DNV 數字熱融合夜視鏡。照片來自 Angus Logue

夜視鏡的一個關鍵要素是使用3D打印來加速開發(fā)和迭代設計改進。通過FDM 3D打印進行快速原型設計，Logue's能夠制造用于頭盔安裝和光學組件外殼的定制組件。這種增材制造技術能夠將內部加工組件與堅固的防水外殼精確集成。模制硅膠墊圈和其他現成的組件確保原型能夠承受惡劣的環(huán)境條件，這是可靠現場使用的必要條件。

△DNV 數字熱熔夜視鏡的組裝和接線過程，采用 3D 打印組件和集成電子設備。照片來自 Angus Logue

電子設備性能的核心在于它依賴于基于 Raspberry Pi 構建的嵌入式計算平臺，Raspberry Pi 是一款單板計算機，以其在原型設計和低功耗應用中的多功能性而聞名。工程師優(yōu)化了固件以在此平臺上高效運行，從而可以在不產生大量處理開銷的情況下實現實時圖像融合。定制相機固件集成了數字放大、圖像捕獲以及熱圖像和可見光圖像的精確對準。

嚴格的測試協議結合了實驗室和現場評估，以評估紅外和熱光譜的性能。迭代設計周期完善了硬件集成、固件效率和人體工程學因素。這些評估的經驗數據提供了對圖像分辨率和系統便攜性之間權衡的見解，促使進一步改進傳感器對準和處理算法。詳細的評估證實，融合熱成像和數字成像可以在低光環(huán)境下產生全面的圖像——與經常引起眼疲勞的傳統單目系統相比，這是一個顯著的改進。

△工程師Angus Logue 正在為 DNV 夜視系統設置現場測試。照片來自 Angus Logue。

雖然價格實惠仍需經過市場比較，但 DNV 數字熱融合夜視鏡代表了成本效益型便攜式成像技術的重大進步。未來的發(fā)展可能側重于整合更高分辨率的傳感器和更先進的處理能力，以擴大設備的適用性。

△安裝在頭盔上的 DNV 數字熱融合夜視鏡效果圖。照片來自 Angus Logue

用于快速成型和模塊化硬件集成的 3D 打印

機器人工程師、前玩具設計師James Bruton利用 3D 打印結構部件開發(fā)了一款全向球輪自行車。自行車的外殼和車輪支撐結構采用 SLS3D 打印技術制造，無需昂貴的模具即可實現精確定制。Bruton 采用基于 PCB 的電機控制系統來驅動車輪機構，通過快速原型設計迭代組件放置和穩(wěn)定性調整。

專注于模塊化電子產品的設計師Beth Le開發(fā)了 Beth Deck，這是一款由 3D 打印組件制成的手持游戲設備�？刂婆_集成了 Framework 13 英寸筆記本電腦主板、定制的 3D 打印外殼和 8 英寸觸摸屏，使用戶無需焊接即可組裝或升級系統。設備的熱性能需要進行設計修改，因此計劃進行修改，以便在未來的迭代中實現更好的氣流并減少過熱。

△測試全向球輪自行車。圖片來自 James Bruton