多晶硅还原炉内硅棒直径在线监测系统的研究

【摘要】多晶硅是电子工业与太阳能产业的基础原料,广泛用于半导体芯片、高性能传感器、光纤、太阳能电池板等。随着我国生产技术的不断发展,多晶硅的生产工艺得到不断提高和改进,目前,我国多晶硅产量已占全球总产量的70%以上。多晶硅还原炉内硅棒直径生长速率等参量的在线监测是实现优化控制的关键环节。然而,在多晶硅还原炉高纯度硅棒生长工艺控制过程中,由于没有针对硅棒直径生长速率等参量的精确监测设备,尚无法实现多晶硅还原炉的闭环精准控制,目前多采用的则是以经验值为依据的开环控制方式,从而普遍造成耗能过高、成品率低等,直接影响到企业经济效益和节能降耗指标的实现。截止到目前为止,国内多晶硅还原炉内的硅棒直径监测都是通过炉壁上的观察口进行人工目测,人工目测带有很大的主观性,目测结果往往与实际直径尺寸差别很大。这种方法不仅要求工人必须有足够的经验,而且由于还原炉内处于高温高压的状态,具有一定的危险性。本研究采用高性能的近红外CCD成像技术,基于数字图像处理与计算机视觉测量原理,成功研制生产出可以实现多晶硅还原炉内硅棒直径在线监测的系统。本研究开发的系统能够代替人工观察,减轻了工人的劳动强度及危险性。该项技术提高了多晶硅的生长速率监测的实时性和测量准确度,为优化控制提供了准确的参数根据,更好的指导多晶硅还原炉内硅棒的生长,为实现先进的自动化闭环控制技术奠定了基础。本论文主要完成了以下几个方面的工作：(1)对硅棒的扭曲图像进行矫正,然后针对硅棒图像的偏亮或偏暗质量问题进行直方图均衡化,对不同的噪声污染图像进行不同方法的滤波,用边缘检测以及hough直线变换等图像处理技术,准确的锁定了硅棒图像中硅棒的边缘。(2)建立了标定模型并分析了双目视觉原理,制定了具体的标定算法。(3)在实验室环境下进行硅棒直径测量的模拟。(4)对多晶硅还原炉内硅棒直径在线监测系统的软硬件进行设计并对应用结果进行分析。
【作者】刘祥；
【导师】吴海滨；
【作者基本信息】安徽大学，光学，2014，硕士
【关键词】多晶硅；双CCD；摄像机标定；边缘检测；

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