碳纤维复合材料（CFRP）具有比强度高、轻量化、抗疲劳性好等优势,广泛应用在航空航天、轨道交通和军事装备领域。针对碳纤维复合材料表面多层漆（含底漆和面漆）精密去除的应用需求,满足环保、安全、高效、可控等要求,研究激光分层除漆技术,解决传统除漆技术的环境污染大、劳动强度大、除漆效果不理想等问题。本文通过分析聚氨酯面漆、环氧树脂底漆和碳纤维复合材料基底的物理参数特性,搭建高速摄像系统拍摄激光除漆动态过程,结合热力学理论获得激光去除不同漆层材料的作用机理;提出激光分层除漆质量的在线检测方法,获得大量不同涂层激光等离子光谱谱线,结合表面微观形貌和元素组成成分分析确定特征元素谱线,建立偏最小二乘判别分析（PLS-DA）模型成功实现激光分层除漆质量判别;实验研究激光工艺参数对分层除漆效果的影响规律,通过表面形貌与性能评判激光除漆效果,获得最佳激光分层除漆的工艺参数,为碳纤维复合材料的激光除漆应用提供技术参考。具体研究内容如下:（1）根据面漆、底漆和碳纤维复合材料基底的物理特性分析,阐述激光除漆的热烧蚀和热应力机理,以奠定激光分层除漆的理论基础。实验研究激光分层除漆机制,设计高速摄像系统采集激光除漆动态过程图像,构建高速可视化系统,理论和实验结合获得激光分层去除聚氨酯面漆或环氧树脂底漆以及同时去除的除漆机制。结果表明:激光能量密度与材料性质决定激光除漆的主要机理,与大能量激光同时去除面漆和底漆相比,激光分层除漆对碳纤维复合材料的热损伤少,理论上激光分层除漆技术具有更高的应用优势。（2）提出基于激光诱导击穿光谱技术与偏最小二乘判别分析的激光分层除漆质量在线检测方法。通过表面微观形貌和元素组成成分分析,确定底漆特有的Al与Cr元素的激光诱导光谱谱线可有效评判分层除漆效果,建立369.164 nm Al（I）元素与428.984 nm Cr（I）元素谱线的偏最小二乘判别分析（PLS-DA）模型,用于快速评判激光分层除漆效果。结果表明:两种偏最小二乘判别模型可靠。两者模型包含基于单独428.984 nm Cr（I）元素光谱谱线和基于369.164 nm Al（I）与428.984 nm Cr（I）两种元素光谱谱线,其模型的验证集正确率均为100%。（3）实验研究激光分层除漆工艺参数,获得激光功率对分层除漆效果的影响规律。测试激光扫描速度与分层除漆深度、表面形貌的关系,根据分层除漆后表面接触角、表面粗糙度等表面质量的测量结果,获得最佳激光分层除漆参数。结果表明:分层除漆的表面质量优于同时除漆;当激光重复频率为80 k Hz,激光扫描次数为1次时,去除面漆的最优激光工艺参数为功率24 W,扫描速度3200mm/s;去除底漆的最优激光工艺参数为功率54 W,扫描速度2800 mm/s。