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近年來，激光焊和激光切割加工在工業(yè)應(yīng)用中的比例迅速增長。例如，自動化工業(yè)中鋼板的生產(chǎn)、鍍鋅汽車車體的焊接以及鋁合金汽車部件的焊接。不管是哪種加工類型，都存在一個缺點，那就是會產(chǎn)生一定量的廢品。尤其是對于鋁合金，廢品率較高。與此同時，激光光源及加工系統(tǒng)每年以超20%的速度增長，且三分之二的激光器都用于材料的加工。不久的將來，在金屬加工工業(yè)，尤其是自動化工業(yè)生產(chǎn)中，越來越多的激光器將會與生產(chǎn)相結(jié)合起來，形成一個龐大的激光加工市場。

在現(xiàn)代生產(chǎn)策略中，對產(chǎn)品質(zhì)量的控制更多的是通過安全的控制監(jiān)測技術(shù)，而不是對有缺陷的產(chǎn)品進行后處理。而在激光加工中，對加工零部件的高質(zhì)量要求只能通過在線監(jiān)測生產(chǎn)過程以及控制生產(chǎn)部件的特殊特征來保證。在線監(jiān)測系統(tǒng)在檢測到異常情況時就會馬上停止加工過程或者將產(chǎn)品標記為有缺陷的產(chǎn)品，而閉環(huán)控制系統(tǒng)通過合適的反饋行為對質(zhì)量下降進行補償，從而使得加工過程能夠繼續(xù)進行。一般來說，閉環(huán)控制要比在線監(jiān)測難度更大，這是因為它暗含了過程輸入輸出特性的知識。人們必須清楚地知道如何改變輸入?yún)?shù)來獲得想要的輸出結(jié)果。

要實現(xiàn)可靠的在線監(jiān)測，監(jiān)測系統(tǒng)必須能夠?qū)す馀c材料作用區(qū)和鄰近區(qū)域的實時條件進行準確的反映。這就意味著監(jiān)測過程必須是無接觸的操作，保證不對加工過程產(chǎn)生干擾。

激光焊接中，激光-材料相互作用區(qū)不同的物理效應(yīng)能夠發(fā)射出各種可用于檢測的信息。這些信息包括：

1、由等離子體產(chǎn)生的很大波長范圍內(nèi)的電磁輻射（紫外輻射UV，可見光和近紅外波長）；

2、熔池材料的輻射（可見光、近紅外、和紅外）；

3、反射的激光輻射（近紅外）

4、由于材料的蒸發(fā)、加熱和膨脹，環(huán)境氣體的不穩(wěn)定所產(chǎn)生的聲波；

5、由于加熱（導(dǎo)致膨脹和微觀組織的變化），蒸汽反沖壓力，和其他可能影響焊接材料的不穩(wěn)定應(yīng)變所產(chǎn)生的聲波；

6、由自帶電荷的移動所產(chǎn)生的電流，或被焊材料及近等離子體區(qū)導(dǎo)電材料上電荷的堆積。

由于所有這些信息都取決于激光-材料作用區(qū)所發(fā)生的物理現(xiàn)象，因此他們的特性（如隨時間變化的幅值、空間分布等）與最終的焊縫質(zhì)量之間就會存在直接或間接的關(guān)系。目前絕大部分的激光焊接監(jiān)測系統(tǒng)都是對這些信號的能量進行測量和特征化，從而迅速的反映焊接的質(zhì)量。

激光焊接在線監(jiān)測系統(tǒng)示意圖