[发明专利]一种确定液口距的方法和系统

说明书

提供一种确定液口距的方法和系统。该方法包括：通过成像装置获取示出导流筒的内侧下边缘和该内侧下边缘的倒影的目标图像；在目标图像中选取包括第一和第三端点的第一子图像和包括第二和第四端点的第二子图像；在第一和第二子图像中进而在目标图像中确定第一和第三端点的像素坐标以及第二和第四端点的像素坐标；根据在目标图像中的第一和第二端点的像素坐标计算第一端点与第二端点之间的第一像素距离，以及根据在目标图像中的第三和第四端点的像素坐标计算第三端点与第四端点之间的第二像素距离；以及至少根据导流筒的下边缘的实际内直径、第一和第二像素距离以及成像装置的镜头的参数，计算液口距。本发明的方案能够高精度低成本地测量液口距。

技术领域

本发明总体上涉及直拉法硅单晶生产领域，更具体地涉及一种确定液口距的方法和系统。

背景技术

直拉法单晶硅生产中，导流筒的作用是控制保护气体(例如氩气)的流动形态，减弱上下温差，降低气体流动对单晶硅生长的影响。因此导流筒的下边缘到熔融硅液面的距离(在本文中被称为液口距)对硅单晶生长的影响很大。因此需要准确测量液口距。

单晶炉内温度很高，并且对单晶炉内环境的洁净性有较高要求，现有的材料技术无法支持单晶炉内液口距的直接测量。目前所有的液口距测量方法可以分为两种，即单目测距和激光测距。单目测距的主要方法是测量导流筒的下边缘与熔融硅液面上导流筒的倒影的边缘之间的距离d，根据该距离d与导流筒的下边缘到熔融硅液面的距离h之间的正相关关系，使用校正系数k，由公式h≈d*k估算液口距，代表方法可见于CN112281208A；激光测距的主要方法是由激光发射器发射出一道激光，接收器接收反射回来的激光计算时间差得到目标距离，代表方法可见于CN110552059A和CN104005083A。

单目测距成本低，精度普遍较差；激光测距成本高，精度高。目前没有一种方法可以兼顾低成本和高精度。

因此，需要一种成本低且精度高的改进的确定液口距的方法和系统。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能够利用单晶炉上配备的现有工业摄像机以高精度低成本的方式测量液口距的解决方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种确定液口距的方法，所述方法包括：通过成像装置获取关于导流筒及其倒影的目标图像，所述目标图像示出导流筒的内侧下边缘和在熔融物液面上呈现的所述导流筒的内侧下边缘的倒影；在所述目标图像中选取第一子图像和第二子图像，其中所述第一子图像包括第一端点和第三端点，并且所述第二子图像包括第二端点和第四端点，其中所述第一端点和第二端点之间的距离限定所述导流筒的内侧下边缘的最宽距离，所述第三端点和第四端点之间的距离限定所述导流筒的内侧下边缘的倒影的最宽距离；在所述第一子图像和第二子图像中进而在所述目标图像中确定所述第一端点和第三端点的像素坐标以及所述第二端点和第四端点的像素坐标；根据在所述目标图像中的所述第一端点和第二端点的像素坐标计算所述第一端点与所述第二端点之间的第一像素距离，以及根据在所述目标图像中的所述第三端点和第四端点的像素坐标计算所述第三端点与所述第四端点之间的第二像素距离；以及至少根据所述导流筒的下边缘的实际内直径、所述第一像素距离、所述第二像素距离以及所述成像装置的镜头的参数，计算所述导流筒的下边缘到所述熔融物液面的液口距。

根据本发明的方法的一个优选示例，所述方法还包括：根据在所述目标图像中的所述第一端点和第二端点的像素坐标计算所述第一端点或第二端点到所述目标图像的中心线的第三像素距离以及所述第三端点或第四端点到所述目标图像的中心线的第四像素距离，其中所述目标图像的中心线与所述导流筒的内侧下边缘的最宽距离的延伸方向或者所述内侧下边缘的倒影的最宽距离的延伸方向平行；以及所述计算所述导流筒的下边缘到所述熔融物液面的液口距进一步包括：至少根据所述导流筒的下边缘的实际内直径、所述第一像素距离、所述第二像素距离、所述第三像素距离、所述第四像素距离以及所述成像装置的镜头的参数，计算所述导流筒的下边缘到所述熔融物液面的液口距。