随着社会经济结构调整和现代制造业发展,制造业的需求和特点由早期的注重产量朝着多品种小批量、流程工艺更复杂多变、更快速响应市场以及更高标准的质量监控和回溯机制等方面发展。对产品制造阶段的关键加工参数进行实时采集,以及对产品的加工流程进行追踪是保证产品质量的重要手段。然而,由于加工设备供应商缺乏统一通讯接口的动力、部分加工机器未开放数据接口等原因的存在,对这些种类繁多结构不同的工业生产现场异构状态数据进行实时采集和存储困难重重,但对制造业质量监控和产品追踪机制的实现具有重要的现实意义。本文围绕工业生产现场异构状态数据采集系统的设计,以LED生产工艺流程为研究对象,设计了分布式的通用型工业生产现场异构状态数据采集系统。本文的主要研究工作分为以下几个部分:(1)研究LED生产工艺流程主要加工环节和影响产品质量指标的关键参数,确定异构状态数据采集系统分布式的结构以及采集数据的种类;(2)以条形码和二维码技术为基础,研究物料追踪技术,提出简单高效且自动化程度高的进出物料信息采集技术方案,完成产品与原料、加工参数的绑定;(3)研究基于显示信号分析的加工参数采集方案,解决不开放数据接口的加工机器异构状态数据实时采集难题与不同厂商设备通讯接口不统一难题。重点研究了显示信息分析中的加工机器控制软件当前活动窗体确定、感兴趣区域变化检测以及列表型数据图像表格线解析等问题;(4)研究光学字符识别算法,满足异构数据采集系统对大字符集和高准确率的要求,设计基于BP神经网络和卷积神经网络的字符识别分类器,进行字符样本训练并测试字符分类效果;(5)对异构数据采集系统的软硬件进行设计,研究高效可靠的数据存储方案,在单节点数据采集系统和数据服务器的通信协议中,加入应用层的心跳检测、上传应答和重传恢复三种通信机制,确保单节点数据采集系统的脱机可用和数据传输的高可靠性。