[发明专利]基于数值模拟与神经网络判断的单晶制品生产智能控制技术

权利要求书

1.一种基于数值模拟与神经网络判断的单晶制品生产智能控制术，包括：单晶生长终端、数据库集群和远程运维中心；其特征在于，所述的单晶生长终端、数据库集群和远程运维中心通过互联网连接在一起；所述的服务器集群包括应用服务器、上载管理服务器、数据库服务器、计算服务器；所述的单晶生长终端主要包括单晶炉、真空测量、液位测量、温度测量等监测手段、以及远程客户终端，所述的远程客户终端可通过网络连接向数据库集群上传单晶生长终端的运行状态，并下载新材料的单晶生长工艺；所述的远程运维中心主要包括一个远程运维终端、远程计算中心和单晶生长优化系统，所述远程运维中心主要监控单晶生长设备的运行状态，所述远程计算中心主要建立单晶生长智能预测模型，所述单晶生长优化系统可以对单晶生长智能预测模型修正和优化。

2.根据权利要求1所述基于数值模拟与神经网络判断的单晶制品生产智能控制技术，其特征在于，所述的远程客户终端采用人机交互设计，将工艺方案的输入和输出、参数设置及前后处理等环节以可视化形式表达；充分利用集成优化软件系统和优良的人机界面设计，增强单晶生长系统的实时智能控制系统的可操作性。

3.根据权利要求1所述基于数值模拟与神经网络判断的单晶制品生产智能控制技术，其特征在于，所述的单晶生长终端可将单晶生长过程参数实时上传至数据库服务器，包括材料参数，特别是单晶母材的成分、模壳的成分以及型芯的成分，现场生产的工艺参数，包括真空度、熔体温度、单晶生长速度、冷却液温度等、以及单晶铸件的组织和缺陷状况。

4.根据权利要求1所述基于数值模拟与神经网络判断的单晶制品生产智能控制技术，其特征在于，所述的单晶炉采用可编程自动化控制程序，能够实现全程自动化操作，按照数据库服务器提供的工艺参数执行整个单晶生长过程。

5.根据权利要求1所述基于数值模拟与神经网络判断的单晶制品生产智能控制技术，其特征在于，所述的真空测量、液位测量、位移测量和温度测量依托包括但不限于西门子及台达的工业自动化解决方案，基于现场总线控制技术；通过多区域红外及热电偶测温、高精度直线位移编码器及激光液位探测获取温度、引晶速度及液位信息，运用现场总线技术实时传输并调控分区温度、引晶速度、液位。

6.根据权利要求1所述基于数值模拟与神经网络判断的单晶制品生产智能控制技术，其特征在于，所述的单晶生长工艺优化专家系统可以根据测量获得的分区温度、引晶速度、液位等现场信息，将其输入单晶生长工艺优化专家系统，获得局部最优工艺参数并实时反馈至控制系统，调节冷却液温度、液位、引晶速度等。

7.根据权利要求1所述基于数值模拟与神经网络判断的单晶制品生产智能控制技术，其特征在于，所述的远程计算中心基于复杂多相流耦合传输模型构建组织场、缺陷场、与叶片、型芯、模壳材料、工艺与环境参数，包括炉膛及冷却液温度、冷却液液位、引晶速度、温度场、应力场、溶质场之间的定量关系，并通过包括但不限于数值模拟、人工神经网络和“Qualitymapping”的方法；通过组织及工艺与环境参数特征分析，建立叶片几何形状-引晶速率-组织缺陷特征关系模型，从而确定关键工艺控制点。

8.根据权利要求1所述基于数值模拟与神经网络判断的单晶制品生产智能控制技术，其特征在于，所述的单晶生长专家优化系统基于神经网络技术的机器自学习功能和基于组织优化的工艺反溯模型，可以通过采集多次生产结果并结合数字化模拟技术，对原有的单晶生长工艺参数进行修正，从而实现对单晶生长工艺的不断优化。