随着冶炼铝行业的迅速发展,铝锭铸造设备的自动化程度逐渐成为衡量智能化铝锭生产的重要标准。打标环节作为铝锭连铸生产线的组成部分,对其进行研究与开发,能够提高铝锭连铸机的生产效率,缩短生产周期,并且使得整个铝锭连铸生产线向更智能与高效化进步。本论文通过对打标环节自找正与随动系统的研究,采用更为先进的三维激光扫描技术进行打标工作位置的自找正,4自由度机械臂作为随动配合该技术,对于实现铝锭连铸生产线的自动化、智能化具有重要意义。首先,结合打标环节的实际工作情况,分析实际打标过程中找正技术存在的问题,对自动找正系统进行适用性分析,对适用的找正方法进行对比分析。采用三维激光扫描技术的测距、测角、定位等原理,结合其相应设备快速、高精度等特点,获取实际打标位置的三维空间数据。假定系统预设找正平面,利用三点定位,计算出实际工作平面与该平面位置与姿态关系,通过改变标准工作平面的空间位置与姿态使其与实际工作平面完全重合,完成找正作业,同时对该技术进行误差分析。其次,对于完成自找正后的打标环节,用四自由度机械臂作为随动系统,反馈自找正系统获取的位移与旋转量,使其搭载激光打标器快速响应,以完成打标作业。本文采用标准的D-H建模方法,建立了机械臂的数学模型。对机械臂的正运动学进行分析,采用解析法对关节角进行解耦运算,从而推导出了逆运动学的封闭解析解,并采用行程最短作为性能指标,确定唯一解。应用Matlab平台提供的机器人工具箱(Robotics Toolbox)进行了正向与逆向的运动学仿真,通过分析验证其可行性,同时运用五次多项式对运动轨迹进行了简单的规划与分析。最后,基于PLC实现打标环节控制,对其硬件系统进行了选型。根据实际工作要求得出整体流程与主体逻辑,简述设计思路,应用WinCC对上位系统进行监控界面的编程设计。对该系统进行系统调试验证其稳定性与可行性。