激光焊接质量控制是激光焊接技术推广和实用化的保障，其中熔透检测与控制是激光焊接质量控制的一项难点，也是激光焊接质量控制研究的前沿课题。本课题之前，世界上还没有实现CO2激光焊接的熔透闭环控制。 针对CO2激光深熔焊，通过对小孔等离子体光信号的同轴检测，分别从时域和频域提取了表征小孔熔透的特征信号。主要成果包括：(1)建立了国内第一套CO2激光深熔焊小孔等离子体光信号的同轴检测系统，为熔透特征信号的提取和熔透闭环控制奠定基础。(2)提出区分“未熔透”、“仅熔池透”、“适度熔透(小孔透)”和“过熔透”四种熔透状态，并以“适度熔透(小孔透)”作为熔透检测与控制的基准。(3)应用等离子体光辐射与能量平衡理论，分析了CO2激光焊接过程中由于焊接线能量(平板)或板厚(斜板)的变化使熔透状态改变引起小孔等离子体光辐射变化的规律，建立了描述熔透状态的模型，为熔透的检测和控制提供理论依据。理论分析发现：对于平板焊接，随着线能量的增加达到“适度熔透”时，同轴等离子体光信号强度的增量绝对值最大；对于斜板焊接，随着板厚的变化，“适度熔透”时同轴光信号强度最大。(4)实验验证了所提出熔透模型的正确性，并在实际焊接中准确捕捉到了“适度熔透”的特征信号。(5)在频域分析中，提出了频谱重心的概念并以它来定量表示等离子体光信号频谱的特征，发现了熔透状态发生变化时频谱重心变化的规律：对于平板焊接，当熔透状态从“适度熔透”变化到小孔不透时，2kHz～6kHz段频谱重心位置向上(高频)跳变；对于斜板焊接，“适度熔透”时，2kHz～6kHz段频谱重心最小。 论文的另一部分工作是利用发现的表征焊接熔透的时域特征信号，实现了CO2激光平板和斜板焊接的自动寻优和闭环控制。主要成果是：(1)建立了以计算机为控制中心，单片机为焊接速度控制单元的CO2激光深熔焊熔透闭环控制系统；(2)建立了被控对象模型，设计了PID控制环节并对控制参数进行了合理选取，以同轴光信号强度作为检测变量，以焊接速度作为控制变量，实现了平板焊接的熔透寻优和闭环控制；(3)针对斜板焊接特点，对检测信号进行直线拟合，通过斜率大小的判断实现了斜板焊接熔透闭环控制。