视觉系统是机器人应用的一个非常重要的方向,码垛机器人也逐渐应用到了物流产业的各个方面。随着各大烟草公司对异型烟的大力发展,异型烟的销量每年都呈现很大的增长趋势,在考虑到码垛效率、工作质量、劳动成本等的情况下,传统的人工码垛已经逐渐不能满足其自动化生产的需求,码垛机器人得到了广泛的应用。在工业生产中,用于自动化生产的码垛机器人多数都是普通的搬运机器人,一般采用人工示教的方式,提前设置好抓取点和码放点,执行其任务。这种方式不能实时获知异型烟的位置信息,更不能进行自由码垛等。本文把视觉系统和码垛机器人相结合,并根据布局问题解决码垛算法,使整个系统具有人眼识别的能力和自由码垛的功能,对提高生产的柔性化及自动化,对保证质量、提高效率、降低成本、优化码垛布局等有着非常重要的意义,而视觉系统和码垛算法在异型烟码垛过程中起着关键性的作用。首先,介绍了码垛机器人、视觉系统及布局问题的国内外研究现状,明确了其研究的目的及意义,根据系统要求及总体功能组成,确定了总体方案的设计,具体包括码垛机器人、视觉控制系统、相机固定方式、抓取方案、码垛方案等的设计。其次,完成了基于视觉的异型烟码垛机器人系统的硬件设计,主要有码垛机器人、相机和镜头的选型及设计,并引出了坐标转换、图像处理和自由码垛算法的关键技术。然后,介绍了坐标转换的目的及意义,确定了坐标转换的关系式;并对图像处理的方法进行了研究,根据异型烟的实际情况对不同的图像处理算法进行比较,选出合适的算法,完成烟盒的定位;基于布局问题的思想,通过自由码垛算法规划出了烟盒的空间摆放位置。最后,使用VS2010和OpenCV计算机视觉库完成了机器视觉自由码垛系统测试软件的设计,并用MATLAB软件仿真了码垛效果图,实现了对异型烟盒的定位以及自由码垛的实验,验证了算法的可行性,对测量数据进行分析并得出误差原因。