[实用新型]单晶硅直径测量控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于直拉单晶过程中基于嵌入式系统的在线实时测量单晶直径技术领域。

背景技术

目前CCD摄像扫描系统是大直径直拉单晶直径检测的主流技术。CCD摄像系统主要采用变焦镜头的相机、单个高分辨率相机、双CCD相机系统完成引晶和等径过程。单晶硅等径和引晶的比例大约在100∶1，变焦镜头通过调节焦距分别采集等径和引晶时的图像，变焦镜头价格居高不下，导致变焦镜头相机成本过高。单个高分辨率CCD成本也非常高，以sony高分辨率相机为例，500万像素的CCD相机报价达到了1.5万，加上采集和控制系统成本会更高。采用普通镜头的模拟CCD摄像机是目前使用最广泛的。系统中使用两个模拟CCD摄像机，采集和控制系统使用图像采集卡和工控机，高精度的图像采集卡价格昂贵，同样高性能的工控机价格也非常昂贵。另外图像采集卡和工控机体积比较大，功耗高，不利于单晶控制系统的小型化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种体积小、功耗低、成本低的单晶硅直径测量控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：单晶硅直径测量控制系统，其特征在于：包括与核心处理器连接的模数转换芯片、触摸屏、串口、存储器，其中模数转换芯片将从摄像头采集的模拟信号视频转换为数字信号视频，核心处理器处理数字信号视频、将处理过程在触摸屏上显示并将最后的直径数据通过串口发送给单晶硅控制柜，存储器在核心处理器程序执行过程中对代码和数据进行存储，所述核心处理器采用OMAP3530处理器。

优选的，所述模数转换芯片采用TVP5146。

优选的，所述触摸屏采用群创公司的AT070TN83V1。

优选的，所述存储器由FLASH存储器和SDRAM存储器组成。

本实用新型和现有单晶直径图像测量系统相比，有益效果是：相比较传统的模拟摄像机、图像采集卡和工控机的单晶直径检测系统，基于OMAP3530的单晶直径检测系统具有成本低，功耗小，体积小和可靠性高等优点，相比较传统的DSP芯片、ARM芯片组合嵌入式系统，OMAP3530单核中集成了ARM和DSP处理芯片，具有更低的功耗和更小的体积和更低的成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的硬件框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明详细说明。

图1是本发明硬件框图，两路视频通过模数转换芯片TVP5146的转换，使用OMAP3530的ARM核将转换后的数字视频放入外部SDRAM存储器中。OMAP3530的DSP核对数字视频进行ROI感兴趣区域设置，边缘检测，二值化，圆弧拟合和均值滤波处理得到最终的直径数值。ARM核再将原始视频和直径数据显示到LCD触摸屏上，并在LCD触摸屏上实现人机界面，图像保存，曲线绘制等功能，程序固化在FLASH中，直径数据通过串口发送到单晶控制柜，电源接口为系统供电。

下面首先对单晶测量的具体步骤说明如下：

1、采集图像

由于等径和引晶阶段晶体的大小差别很大，引晶时的直径在2-3mm左右，等径时直径在200mm左右，普通工业用模拟摄像头的分辨率为640*480，采用两个不同焦距的镜头分别采集引晶和等径时单晶生长的图像，采集引晶图像的镜头焦距为30mm，采集等径图像的镜头焦距为10mm。

2、ROI设置

在采集到的图像上进行ROI区域设置，在外部SDRAM中设置x和y方向上的门限，使得ROI区域尽量只包含光圈图像ROI区域的设置可以减小DSP的工作量。

3、边缘检测

采用Canny边缘检测的方法，Canny边缘检测有很多参数可以调节，单晶图像的噪声很大，Canny边缘检测算法能有效地抑制噪声，针对单晶图像采用如下步骤：

step1：将单晶图像的ROI区域和高斯算子进行卷积，平滑图象，减弱噪声，设单晶图像像素点(x，y)的灰度值为f(x，y)，高斯平滑的模板大小为