机器视觉在直拉法单晶生长系统中的应用研究

【摘要】单晶硅片随着太阳能晶体硅的普及在国内外市场上需求剧增,尤其大直径单晶体的需求量增长迅速。目前国内使用的红外间接测量直径技术不能测得晶体的准确直径从而导致晶体等径质量差,其达不到市场对大直径晶体的需求,所以紧迫要求硅单晶制备技术的提高。本文就是基于这种情况下,利用机器视觉技术进行单晶体直径的在线测量,实现硅单晶生成过程全程自动监控,减少人力干预,为全自动晶体控制设备提供高精度的实际直径数据,该系统满足了国内半导体工业市场对单晶体的快速需求。本文基于机器视觉技术设计,在VisualC++6.0的环境下,应用OpenCV库进行软件开发,经CCD摄像头捕获单晶生长图像,再经由图像采集卡进行模拟信号和数字信号之间的转换,实时的传送给计算机,通过灰度化、灰度图像亮度调节及中值滤波对图像进行预处理,采用边缘检测与垂直投影相结合的定位方法精确获取单晶体的边缘位置,通过编制算法实现等径阶段的非完整圆直径测量,从而为整个拉晶过程的全自动控制提供精确的硅单晶直径值。本文为五章,第一章为绪论,主要讲述课题背景、单晶炉发展状况、机器视觉检测的研究现状和优势以及论文的主要工作。第二章为直拉单晶直径测量系统的硬件设计。主要介绍了本系统的硬件结构,CCD摄像机、镜头及图像采集卡的选择。第三章为图像的分析与直径计算。主要分析了本系统图像数据获取所采用的方法,并依据单晶硅棒生长图像的特点分析了本系统图像处理所使用的方法,提出了一种基于垂直投影和边缘检测相结合的定位方法,完成了单晶硅棒直径的测量。第四章为直拉单晶直径测量系统的软件设计。主要介绍了本系统应用的软件开发平台VisualC++6.0和计算机视觉库OpenCV,说明了整个系统各个软件模块的具体设计并对整个系统进行了分析。第五章为总结与展望。对本文所做的工作进行了总结,并提出了进一步完善系统的措施。
【作者】李洪秀；
【导师】程光伟；王斌琳；
【作者基本信息】西安工业大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】单晶硅；机器视觉；OpenCV库；释热光坏；直径检测；CCD；

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