激光表面淬火工艺因具有独特的优越性而得到广泛的研究和应用。激光表面淬火的强化机理、工艺应用、温度场模拟等得到大量研究，已获得比较成熟的理论和生产应用，但是其过程复杂、影响因素多，仍存在较多的问题影响硬化质量。本文通过半导体激光加工系统、CCD在线检测系统和位移台实时控制系统实现激光表面淬火的相变硬化宽度检测控制研究。半导体激光加工系统用于输出激光，实现工件表面的相变硬化处理。CCD在线检测系统利用CCD摄像机获取激光表面淬火过程热辐射图像，应用比色测温原理获得相对温度值，经过数字图像处理后显示温度场分布，然后判断工件表面的硬化情况。位移台实时控制系统根据初始设定参数和温度场分布，应用单神经元PID控制方法实时调整激光扫描速度控制相变区域宽度，最终实现工件表面硬化质量的提高。本文对已有CCD在线检测系统和位移台实时控制系统进行了结构改进和软件再开发，减少零件形状、表面状况等不确定因素的影响，更好的控制了激光相变区域宽度的稳定性。本文利用上述激光表面淬火过程检测控制系统进行了试验。通过同轴检测与侧向检测对比分析，选定受环境影响较小的同轴检测作为CCD检测的方式；通过不同透过率中性滤光片对检测控制结果影响比较，选取不同工艺参数下合适的中性滤光片；通过单神经元的PID控制改变扫描速度，实现了相变区域宽度的调整。本文还对工件表面状况、工艺参数、连续扫描情况等进行了检测控制研究，验证了激光表面淬火的相变硬化宽度检测控制能在一定程度上提高相变硬化质量，对实现激光相变硬化的数字化、自动化加工有着重要的作用和意义。