晶体直径确定方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本申请属于晶体生产领域，具体涉及一种晶体直径确定方法、一种晶体直径确定装置、一种电子设备、一种可读存储介质。

背景技术：

1、直拉法是目前单晶硅、碳化硅等人工晶体制备的主流工艺，晶体生长过程中晶棒直径的实时检测与闭环控制，是保障晶棒尺寸一致性、提升成品良率与生产效率的核心环节。受高温密闭炉体的工况限制，行业内普遍采用在单晶炉视窗处架设视觉采集装置的方式，通过拍摄炉内固液界面处的液面光圈图像，基于图像特征拟合计算晶棒直径，以此实现生长过程的非接触式监测与工艺调控。

2、现有视觉测径方案中，通常预先标定固定的像素 - 物理尺寸换算系数，将图像中识别得到的光圈像素尺寸换算为直径测量值；部分改进方案进一步结合晶棒提拉长度、实时称重等工艺数据，对直径计算结果进行辅助校验，并在直径超出预设阈值时触发异常报警。

3、但在实际生产应用中，现有技术仍存在较为突出的缺陷：

4、首先，受炉体结构与安装空间的限制，视觉采集装置多采用斜俯视的安装姿态，采集到的图像存在天然的透视非线性畸变；同时，随着晶体生长进程推进，熔融液面的高度会发生动态变化，进一步导致图像中像素与物理尺寸的对应比例持续偏移。现有采用固定换算系数的方案无法适配上述动态变化，使得不同生长阶段的直径测量基准发生漂移，测量精度难以满足高精度工艺控制的需求。

5、其次，现有方案输出的直径测量结果多为相对参考数值，与晶棒的真实绝对物理直径之间缺乏精准、直接的量化映射关系。生产过程中通常需要待晶棒生长结束并出炉后，通过后置的人工接触式测量对系统参数进行反向校正，检测结果存在显著的滞后性，无法支撑全生长周期的高精度实时闭环控制。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种晶体直径确定方法、一种晶体直径确定装置、一种电子设备及一种可读存储介质，能够解决晶体生长视觉测径场景中，受斜俯视透视畸变与液面高度动态变化的影响，像素与物理尺寸的换算基准易发生漂移，测量精度难以保障；且现有测量结果多为相对参考数值，与晶体真实物理直径缺乏精准直接的量化映射，无法支撑高精度实时闭环控制的问题。

2、为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

3、第一方面，本申请实施例提供了一种晶体直径确定方法，所述方法包括：

4、采集晶体生长炉内固液界面处的液面图像；

5、基于所述液面图像中液面上方固定基准构件的像素尺寸信息、以及所述固定基准构件经液面反射形成的倒影的像素尺寸信息，结合所述固定基准构件的已知物理尺寸，确定当前液面位置对应的像素当量；

6、根据所述液面图像中的晶体光圈，确定光圈有效边界像素尺寸；

7、根据所述光圈有效边界像素尺寸与所述像素当量，确定晶体的物理直径。

8、第二方面，本申请实施例提供了一种晶体直径确定装置，所述装置包括：

9、图像采集模块，用于采集晶体生长炉内固液界面处的液面图像；

10、当量确定模块，用于基于所述液面图像中液面上方固定基准构件的像素尺寸信息、以及所述固定基准构件经液面反射形成的倒影的像素尺寸信息，结合所述固定基准构件的已知物理尺寸，确定当前液面位置对应的像素当量；

11、尺寸确定模块，用于根据所述液面图像中的晶体光圈，确定光圈有效边界像素尺寸；

12、直径确定模块，用于根据所述光圈有效边界像素尺寸与所述像素当量，确定晶体的物理直径。

13、第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

14、第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

15、依据本申请实施例，通过采集晶体生长炉内固液界面处的液面图像；基于所述液面图像中液面上方固定基准构件的像素尺寸信息、以及所述固定基准构件经液面反射形成的倒影的像素尺寸信息，结合所述固定基准构件的已知物理尺寸，确定当前液面位置对应的像素当量；根据所述液面图像中的晶体光圈，确定光圈有效边界像素尺寸；根据所述光圈有效边界像素尺寸与所述像素当量，确定晶体的物理直径。本方案中像素当量可随液面高度变化动态更新，自适应抵消斜俯视视角带来的透视非线性畸变，保障全生长周期的测量基准稳定；同时基于已知物理尺寸的基准构件建立量化映射，可直接输出晶体的绝对物理直径，无需依赖出炉后的人工逆向校正，实现了晶体直径的实时、高精度非接触式检测，为晶体生长的工艺闭环控制与异常预警提供了精准的数据支撑。

1.一种晶体直径确定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述液面图像中液面上方固定基准构件的像素尺寸信息、以及所述固定基准构件经液面反射形成的倒影的像素尺寸信息，结合所述固定基准构件的已知物理尺寸，确定当前液面位置对应的像素当量，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述等效基准像素跨度由所述第一横向像素跨度与所述第二横向像素跨度经调和平均公式计算得到。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述液面图像中的晶体光圈，确定光圈有效边界像素尺寸，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述液面图像中的晶体光圈进行边界厚度修正，得到所述光圈有效边界像素尺寸，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述光圈有效边界像素尺寸与所述像素当量，确定晶体的物理直径，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述标定件为单晶生长用籽晶，所述系统偏差系数在引晶阶段标定完成；所述液面图像为晶体等径生长阶段采集的图像。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述光圈有效边界像素尺寸、所述像素当量以及预标定的系统偏差系数，计算得到晶体的物理直径，包括：

10.一种晶体直径确定装置，其特征在于，所述装置包括：

11.一种电子设备，其特征在于，包括处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-9中任一所述的晶体直径确定方法的步骤。

12.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一所述的晶体直径确定方法的步骤。