[发明专利]一种氧化锌晶须加热炉及其控制方法

权利要求书

1.氧化锌晶须加热炉，包括炉盖和内壁上设置有加热元件的炉体，其特征在于，还包括控制器、晶须收集槽及与炉盖固定连接、用于开启炉盖的升降机构，所述升降机构安装于支撑框架上；所述炉盖的外边缘设置有对锌丝进行剪切的切割刀；所述炉盖上转动连接有延伸至炉体内的锌丝缠绕机构；

所述晶须收集槽的外直径等于炉体内直径，且晶须收集槽中部的连接杆顶端设置有卡槽，中部开设有环形槽；所述锌丝缠绕机构上连接有一根碳化硅连接杆，所述碳化硅连接杆与所述卡槽紧密配合；

所述支撑框架上固定连接有旋转台，所述旋转台上固定有向炉体方向延伸的第一电动伸缩机构，所述第一电动伸缩机构上固定连接有向着炉体中心延伸的第二电动伸缩机构，所述第二电动伸缩机构的末端连接有与所述环形槽配合的卡爪；

所述控制器分别与升降机构、旋转台、第一电动伸缩机构和第二电动伸缩机构电连接。

2.根据权利要求1所述的氧化锌晶须加热炉，其特征在于，所述锌丝缠绕机构包括安装于炉体内的碳化硅安装架，所述碳化硅安装架的上端安装于炉盖中心的轴承上，并与炉盖上的旋转电机的输出端固定连接；所述碳化硅安装架上连接有至少三根位于同一圆周上、用于缠绕锌丝的碳化硅棒，每根碳化硅棒邻近底端处均开设有供锌丝插入的安装孔；所述碳化硅棒上设置有防滑纹；所述旋转电机与控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的氧化锌晶须加热炉，其特征在于，还包括设置在炉体外侧壁顶端与切割刀对位的锌丝收纳机构、固定在所述锌丝收纳机构上的送丝机构和朝向炉体方向的第一图像采集器；所述送丝机构包括第三电动伸缩机构，所述第三电动伸缩机构的端部设置有支撑块；

所述支撑块的上表面固定有连接有丝杆的第一电机，下表面安装有固定夹持块；所述固定夹持块和第一电机之间开设有滑槽，所述滑槽内设置有与固定夹持块配合对锌丝进行夹持的活动夹持块；所述活动夹持块通过丝杆螺母安装在丝杆上；所述第一图像采集器、第三电动伸缩机构和第一电机均与控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的氧化锌晶须加热炉，其特征在于，所述锌丝收纳机构包括固定在炉体外侧壁的收纳盒，所述收纳盒相对的侧壁开设有供缠绕锌丝的缠绕辊卡入的条形槽，所述收纳盒的盒盖通过滑槽滑块结构活动设置在收纳盒的顶部。

5.根据权利要求1或4所述的氧化锌晶须加热炉，其特征在于，所述炉体壁内设置有进气通道，所述进气通道的进口设置有电磁阀，出口与所述炉体内腔连通；所述炉盖顶部密封安装有可视窗口，所述支撑框架上设置有通过可视窗口采集锌丝缠绕机构上缠绕的锌丝图像的第二图像采集器；

控制器提取锌丝图像中的锌丝实时直径，并计算锌丝的汽化速度；根据锌丝的汽化速度调整电磁阀开度，以通入氧气与锌蒸汽氧化生长氧化锌晶须；所述第二图像采集器和电磁阀与所述控制器电连接。

6.根据权利要求5所述的氧化锌晶须加热炉，其特征在于，所述控制器提取锌丝图像中的锌丝实时直径，并计算锌丝的汽化速度的方法包括：

对锌丝图像进行灰度转换，之后进行二值化处理；

利用基于图像清晰度的自适应形态学背景移除的方法移除二值化后图像中非锌丝区域；

采用边缘检测方法对移除非锌丝区域的图像进行锌丝提取，得到锌丝的轮廓图像；

采用two-pass四邻域连通区域提前方法提取轮廓图像中的连通域，并将每个连通域与数据库中存储的多种直径的锌丝的连通域进行匹配；

采用匹配度最高的作为对应连通域的直径，取获得的所有连通域的直径的均值作为炉体内锌丝的直径；

计算相邻两次图像中锌丝的直径差值，之后基于缠绕的锌丝长度计算出锌丝汽化质量；

根据相邻两次图像采集时间间隔和锌丝汽化质量，计算锌丝的汽化速度。

7.根据权利要求6所述的氧化锌晶须加热炉，其特征在于，所述电磁阀开度的获取方法为：

读取数据库中存储的多个理论速度，并计算汽化速度与理论汽化速度的差值，选取在预设范围内、且最小的差值对应的理论速度，采用当前理论速度对应阀门开度作为最终需要调整的电磁阀开度。