近年來，激光焊和激光切割加工在工業(yè)應用中的比例迅速增長。例如，自動化工業(yè)中鋼板的生產、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)生產中，越來越多的激光器將會與生產相結合起來，形成一個龐大的激光加工市場。

在現(xiàn)代生產策略中，對產品質量的控制更多的是通過安全的控制監(jiān)測技術，而不是對有缺陷的產品進行后處理。而在激光加工中，對加工零部件的高質量要求只能通過在線監(jiān)測生產過程以及控制生產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品標記為有缺陷的產品，而閉環(huán)控制系統(tǒng)通過合適的反饋行為對質量下降進行補償，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參數(shù)來獲得想要的輸出結果。

要實現(xiàn)可靠的在線監(jiān)測，監(jiān)測系統(tǒng)必須能夠對激光與材料作用區(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、由等離子體產生的很大波長范圍內的電磁輻射（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)定所產生的聲波；

5、由于加熱（導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)定應變所產生的聲波；

6、由自帶電荷的移動所產生的電流，或被焊材料及近等離子體區(qū)導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）與最終的焊縫質量之間就會存在直接或間接的關系。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量。

激光焊接在線監(jiān)測系統(tǒng)示意圖