本发明公开了一种中厚板精整线自动取样系统及取样方法，包括链板线、视觉识别装置、大样搬运机器人、切割工作台、切割装置、小样搬运机器人、打标装置、正样入库装置；视觉识别装置设置于链板线上；大样搬运机器人的作业范围覆盖链板线、切割工作台；切割装置的作业范围覆盖切割工作台；小样搬运机器人作业范围覆盖切割工作台、打标装置；打标装置用于在小样上打印标号；正样入库装置包括桁架机构、正样库，桁架机构作业范围覆盖打标装置、正样库。本发明的优点是：通过多机协作的方式，实现中厚板精整线的全自动定位、转运、切割、打码和入库，从而实现了自动取样。同时，实现了正样和备样的自动分类、入库，大幅提高了取样效率。