随着现代科学技术的迅速发展,大量的智能仪器设备应用为工业自动化和智能化奠定了基础。现代电子科学技术为这些仪器设备赋予了更强大的功能和自动化能力,也使得各类系统功能更加多样。现代仪器设备运行状态的检测和故障诊断的主要技术手段有:1、利用内嵌的软硬件系统实现仪器设备运行参数的自动采集,以及运行状态的自动监控和故障诊断,并通过总线或网络将相关信息提交给上位机;2、利用各种各样的信号灯或显示屏等可视化界面在运行现场将运行结果和故障信息展现出来,以帮助技术人员判断设备的运行状态。比如某些医疗仪器、无人变电站的现场监控等,就是通过各种类型的指示灯等可视化信息来反映出该设备运行状态与运行参数。“便携式故障灯检测系统的研制”由某省级医疗产品监督检验机构提出研发要求,依据项目方提出技术需求,我们提出了基于嵌入式系统设计的技术框架,采用高速工业相机作为信号采集设备,借助机器视觉检测技术,通过检测各种形式的信号灯的颜色、频率、占空比来检测设备运行的状态,解决了许多医疗仪器需要利用各种灯光标志进行在线检测的自动化检测问题,并减轻了检测人员的劳动强度。本课题采用AM3354处理器做为硬件平台,使用Mars640-300gc高速工业相机进行图像采集,解决了普通相机因帧率较低而无法进行灯光闪烁频率和占空比精确测量问题;利用GigE接口负责高速图像数据的传输及相机控制的方法,保证了测试结果的实时性;利用LCD显示屏将检测结果展示给用户,并预留出电信号接口,支持用户使用示波器等设备进行核验。应用程序在Linux操作系统下运行,实现了GigE接口、共享资源分配、多任务管理等功能,完成了对医疗仪器的各种指示灯(彩色LED、液晶模拟显示等)的颜色、闪动方式(常亮、频闪)、闪动占空比、频率等参数的检测,通过对照故障表来将仪器的运行状态等相关信息显示到液晶屏上。本课题在详细分析了嵌入式Linux操作系统启动流程任务管理的基础上,完成了Linux系统移植过程:BootLoader的启动流程分析与移植、Linux内核的裁剪和配置、Linux根文件系统的定制、GigE接口相机驱动程序的设计与安装等工作。针对视频信息数据量大、冗余度高等问题,提出了帧间差数据来确定闪烁的区域及闪烁边界,减少了对海量图像数据的存储需求;使用图像增强和边缘提取等算法的应用,提高了源图像的识别率和对比度;使用颜色直方图的特征分类方法,将不同颜色的故障灯进行分类识别,最后通过时序特性来准确检测故障灯的频率与占空比。通过对样机的实际测试表明,所研制的设备对故障灯的颜色、频率及占空比的测量能够满足任务书的要求。同时,为该类工业自动化生产指导、装备测试等提供了思路与方法。