一种单晶炉CCD双目液位测控装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110344109A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910682520.8(22)申请日2019.07.26(71)申请人浙江晶盛机电股份有限公司地址310058浙江省绍兴市上虞区通江西路218号(72)发明人胡建荣高宇倪军夫叶钢飞周铮超王小飞迟浩田傅林坚曹建伟(74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公司33212代理人周世骏(51)Int.Cl.C30B15/20(2006.01)G01F23/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种单晶炉CCD双目液位测控装置和方法(57)摘要本发明涉及单晶炉技术领域，涉及视觉测量技术，特别是涉及一种单晶炉CCD双目液位测控装置和方法。包括炉体，炉体的顶部设有炉盖，炉体内设有坩埚和热屏；还包括CCD相机、控制器系统和升降机构；CCD相机设于炉盖顶部，用于观测炉内液面；热屏设于坩埚上方，升降机构设有坩埚下方，用于升降坩埚和热屏；控制器系统用于人机交互及控制升降机构。本发明还提供了一种利用上述装置进行的单晶炉CCD双目液位测控方法。本发明，不需要进行任何像素比例的转换，减小测量误差。控制器系统由上位机控制系统和PLC电气控制系统组成，协调控制，增强人机交互效率与电气控制效率。CN110344109ACN110344109A权利要求书1/1页1.一种单晶炉CCD双目液位测控装置，包括炉体，炉体的顶部设有炉盖，炉体内设有坩埚和热屏；其特征在于，还包括CCD相机、控制器系统和升降机构；所述CCD相机设于炉盖顶部，用于观测炉内液面；所述热屏设于坩埚上方，升降机构设有坩埚下方，用于升降坩埚和热屏；所述控制器系统用于人机交互及控制升降机构。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述CCD相机有两个，分别为第一相机和第二相机。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器系统包括上位机控制系统和PLC电气控制系统，上位机控制系统与PLC电气控制系统相连，PLC电气控制系统与升降机构相连。4.一种利用权利要求1-3所述的装置进行的单晶炉CCD双目液位测控方法，其特征在于，按如下步骤：S1、第一相机和第二相机通过标定后，确定两相机之间的空间立体关系，确定两相机与液面之间的空间立体关系；S2、第一相机和第二相机通过捕捉晶棒与液体之间交界处的同一亮圈测量点来计算出测量点空间坐标，得出当前液位高度H；S3、控制器系统读取标定时热屏与标定时标定板放置的水平面之间的距离D，通过D-H算出热屏与液面之间的高度差ΔH，根据高度差ΔH与设定高度差偏差来控制升降机构的升降及速度，从而实现将高度差控制在目标值±0.5mm之内。2CN110344109A说明书1/3页一种单晶炉CCD双目液位测控装置和方法技术领域[0001]本发明涉及单晶炉技术领域，涉及视觉测量技术，特别是涉及一种单晶炉CCD双目液位测控装置和方法。背景技术[0002]单晶炉上安装有晶棒、水冷套、可升降式热屏和控制热屏升降及坩埚升降的升降机构，介于单晶炉长晶工艺的要求，液面与热屏之间的高度差会影响拉晶效果，必须精准控制液面与热屏高度误差。现市面上可能已存在其他的液位测量方式，可能存在一个比例系数校准的误差，而本发明方法可通过视觉传感器算法处理直接测出实际液位高度，从而减小测量误差。发明内容[0003]本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种单晶炉CCD双目液位测控装置和方法。[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的解决方案是：[0005]提供一种单晶炉CCD双目液位测控装置，包括炉体，炉体的顶部设有炉盖，炉体内设有坩埚和热屏；还包括CCD相机、控制器系统和升降机构；[0006]CCD相机设于炉盖顶部，用于观测炉内液面；[0007]热屏设于坩埚上方，升降机构设有坩埚下方，用于升降坩埚和热屏；控制器系统用于人机交互及控制升降机构。[0008]作为一种改进，CCD相机有两个，分别为第一相机和第二相机。[0009]作为一种改进，控制器系统包括上位机控制系统和PLC电气控制系统，上位机控制系统与PLC电气控制系统相连，PLC电气控制系统与升降机构相连。[0010]一种利用上述装置进行的单晶炉CCD双目液位测控方法，按如下步骤：[0011]S1、第一相机和第二相机通过标定后，确定两相机之间的空间立体关系，确定两相机与液面之间的空间立体关系；[0012]S2、第一相机和第二相机通过捕捉晶棒与液体之间交界处的同一亮圈测量点来计算出测量点空间坐标，得出当前液位高度H；[0013]S3、控制器系统读取标定时热屏与标定时标定板放置的水平面间的距离D，通过D-H算出热屏与液面之间的高度差ΔH，根据高度差ΔH与设定高度差偏差来控