近年來(lái)，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(zhǎng)。例如，自動(dòng)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(gè)缺點(diǎn)，那就是會(huì)產(chǎn)生一定量的廢品。尤其是對(duì)于鋁合金，廢品率較高。與此同時(shí)，激光光源及加工系統(tǒng)每年以超20%的速度增長(zhǎng)，且三分之二的激光器都用于材料的加工。不久的將來(lái)，在金屬加工工業(yè)，尤其是自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)中，越來(lái)越多的激光器將會(huì)與生產(chǎn)相結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)龐大的激光加工市場(chǎng)。

在現(xiàn)代生產(chǎn)策略中，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制更多的是通過(guò)安全的控制監(jiān)測(cè)技術(shù)，而不是對(duì)有缺陷的產(chǎn)品進(jìn)行后處理。而在激光加工中，對(duì)加工零部件的高質(zhì)量要求只能通過(guò)在線監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程以及控制生產(chǎn)部件的特殊特征來(lái)保證。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在檢測(cè)到異常情況時(shí)就會(huì)馬上停止加工過(guò)程或者將產(chǎn)品標(biāo)記為有缺陷的產(chǎn)品，而閉環(huán)控制系統(tǒng)通過(guò)合適的反饋行為對(duì)質(zhì)量下降進(jìn)行補(bǔ)償，從而使得加工過(guò)程能夠繼續(xù)進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，閉環(huán)控制要比在線監(jiān)測(cè)難度更大，這是因?yàn)樗岛诉^(guò)程輸入輸出特性的知識(shí)。人們必須清楚地知道如何改變輸入?yún)?shù)來(lái)獲得想要的輸出結(jié)果。

要實(shí)現(xiàn)可靠的在線監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)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(shí)時(shí)條件進(jìn)行準(zhǔn)確的反映。這就意味著監(jiān)測(cè)過(guò)程必須是無(wú)接觸的操作，保證不對(duì)加工過(guò)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(cè)的信息。這些信息包括：

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

2、熔池材料的輻射（可見(jiàn)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(dòng)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(shí)間變化的幅值、空間分布等）與最終的焊縫質(zhì)量之間就會(huì)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(cè)系統(tǒng)都是對(duì)這些信號(hào)的能量進(jìn)行測(cè)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(cè)系統(tǒng)示意圖