随着汽车保有量的大幅增长,能源消耗和环境污染等诸多问题日渐严峻,亟待解决,而汽车轻量化便是解决这些问题的主要措施之一。由于变厚截面板能在汽车车身制造中实现减重的目的并同时保证车身的高强度,故解决变厚截面板的连接问题将成为实现汽车轻量化中的关键技术。激光焊接以其焊接速度快、焊缝成形好、焊接变形小、飞溅少且易于实现自动化等突出优点,逐渐成为了汽车制造业主要的焊接方式之一。但变厚截面板因其板材厚度连续不规则的变化,造成了激光焊接难以直接应用到该材料连接中,故需对焊接过程进行监测与控制研究。为了探索变厚截面板的厚度变化情况,本文首先研究了三种变厚截面板的厚度变化规律。研究发现,钢板在长度方向上厚度出现突变,宽度方向上厚度变化不均匀。为了消除变厚截面板的厚度变化对激光焊接离焦量的影响,本文设计了变厚截面板专用焊接夹具,确保激光焊接过程中离焦量保持恒定。本文搭建了主动式同轴监测平台,该平台主要包括激光焊接系统、位移平台系统以及图像采集系统。对三种变厚截面板进行可焊性实验,发现钢板两端呈现出不同的焊缝宽度和熔透状态。对1.2mm—2.0mm的变厚截面板进行连续激光功率焊接实验,激光功率变化范围为800W到1700W。对激光焊接过程中高速相机拍摄的图片进行图像处理分析,提取各功率下小孔以及穿透孔的面积信息。通过小孔面积趋势图发现本图像处理算法处理的结果与实际焊接结果基本吻合。观察连续激光功率焊接下的焊件表面形貌和焊缝截面形状,得出变厚截面板各厚度下获得最佳激光焊接质量的功率范围。对焊件进行硬度测试,发现通过激光焊接焊缝硬度提高了 60.54%。利用超景深显微系统测量厚度、熔宽和熔深等数据,采用了回归分析的方法对焊接因素进行分析,建立了功率—熔宽—预测厚度偏移量的回归分析模型,预测了变厚截面板不同厚度下的最佳激光焊接功率。针对变厚截面板的不同厚度,开展了该材料变功率激光焊接试验,获得了变厚截面板全厚度变化范围内良好的熔宽和熔透状态的一致性。