CN104988577A - 一种蓝宝石自动控制系统和控制方法 - Google Patents
一种蓝宝石自动控制系统和控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及长晶炉技术领域，提供了一种蓝宝石自动控制系统和控制方法，包括：设置一款软件，分为自动控制、配方控制和手动控制程序，包括称重检测模块、参数设定模块、计算模块、拉速调节模块、对比模块和功率调节模块；在自动控制程序内设置多个参数项；在放肩、等径生长过程前，对所有参数项进行设定，根据不同蓝宝石重量阶段对应的理论生长速度与实际生长速度的对比对功率降幅进行自动调整，调整方式根据参数设定进行，提拉拉速按照设定值运行；蓝宝石放肩、等径生长结束后，自动控制程序自动控制蓝宝石生长进入收尾阶段。本发明实现了自动计算实际和理论生长速度，进一步地实现了功率自动控制，提高了得到晶体的一致性，降低人力成本。
Description
技术领域
本发明涉及长晶炉技术领域，特别涉及一种蓝宝石自动控制系统和控制方法。
背景技术
蓝宝石单晶具有超高的硬度和极低的摩擦系数，是自然界仅次于金刚石的物质；透明性好、机械强度高、化学稳定性优良、热传导性能好，抗酸碱腐蚀能力强。
由于蓝宝石生长周期较长，整个生长周期都需要人工参与；对于蓝宝石生长速度的控制需要计算实际生长速度与理论生长速度；当实际生长速度与理论生长速度差值较大时需要手动更改功率降幅。
提拉速度的调整在达到参数设定要求后直接跳转，无缓慢过度，同时由于对实际生长速度与理论生长速度的计算不可能实时进行计算，功率调整的范围较大。这个过程即增加人为调整错误的危险及人力成本，同时得到晶体的一致性较差。
目前蓝宝石晶体尤其是80公斤级以上的晶体生长，对人员依赖度大，且生长炉操作界面复杂，设备自动化程度低，初学者要掌握整套设备的操作至少需要3-6个月，成本较高。
因此，长晶炉技术领域急需一种蓝宝石自动控制系统和控制方法，实现对实际生长速度、功率实现自动控制，提高得到晶体一致性，降低人力成本。
发明内容
本发明提供了一种蓝宝石自动控制系统和控制方法，技术方案如下：
一种蓝宝石自动控制系统，包括：称重检测模块、参数设定模块、计算模块、拉速调节模块、对比模块和功率调节模块；
称重检测模块，用于测量蓝宝石的晶体重量；
参数设定模块，与称重检测模块相连接，用于接收称重检测模块输出的重量信号，并将该重量信号转换成当前重量的参数设定值；
拉速调节模块，与参数设定模块相连接，用于接收参数设定模块输出的参数设定值，进而按照相对应的拉速参数运行；
计算模块，与参数设定模块相连接，用于接收参数设定模块输出的参数设定值，进而计算出理论生长速度和实际生长速度；
对比模块，与计算模块相连接，用于接收计算模块输出的理论生长速度和实际生长速度信号，根据对比模块内置的公式对理论生长速度和实际生长速度进行比较；
功率调节模块，与对比模块相连接，用于接收对比模块输出的比较结果，根据比较结果按照相对应的参数进行功率调节。
一种蓝宝石自动控制方法，包括如下步骤：
步骤一，设置一款软件，分为自动控制、配方控制和手动控制程序，包括：称重检测模块、参数设定模块、计算模块、拉速调节模块、对比模块和功率调节模块；
步骤二，在参数设定模块内设置起始重量、结束重量、起始长速、结束长速、对应关系、速度差值、斜率改变率、延迟时间、提拉速度、拉速改变率和极限斜率参数项；
步骤三，在放肩、等径生长过程前，对所有参数项进行设定，在放肩、等径生长过程中该款软件根据蓝宝石的晶体不同重量阶段所对应的理论生长速度与实际生长速度进行对比，实现对功率降幅的自动调整，调整方式根据预先设定的参数自动进行，提拉拉速按照参数设定值运行；
步骤四，蓝宝石放肩、等径生长结束后，自动控制程序自动控制蓝宝石生长进入收尾阶段。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤三中功率降幅的自动调整的具体步骤为：
步骤101，在放肩、等径生长过程中，称重检测模块实时测量蓝宝石的重量，并将重量信号传递给参数设定模块；
步骤102，参数设定模块，将测量的实时重量以及步骤二中预先设定好的参数都传递给计算模块和拉速调节模块；
步骤103，计算模块根据接收到的参数设定值和实时重量，计算出理论生长速度和实际生长速度；
步骤104，对比模块针对理论生长速度和实际生长速度进行比较，并将比较结果传递给功率调节模块；
步骤105，功率调节模块根据比较结果，按照相对应的参数进行功率调节。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤103至步骤105的具体步骤为：
假设起始重量为x，结束重量为y，起始长速为a，结束长速为b，对应关系m=0或1或2，速度差值为e，斜率改变率为f，延迟时间为g，理论生长速度为c，晶体重量为z，实际生长速度为d，极限斜率为h，功率降幅为i，提拉速度为j，拉速改变率为为k，斜率改变率表示单位时间内的斜率变化，实际生长速度表示为单位时间的晶体重量变化，拉速改变率表示提拉速度单位时间内的变化；其中，起始、结束、晶体重量的单位都为kg，起始、结束、理论、实际生长速度的单位都为kg/h，速度差值的单位为kg/h，斜率改变率的单位为kw/h2，延迟时间的单位为min，极限斜率的单位为kw/h，功率降幅的单位为kw/h；提拉速度的单位为mm/h，拉速改变率的单位为mm/h2；
当m=0时，功率降幅i不以实际生长速度和理论生长速度为依据，单纯按照极限斜率进行输出，功率降幅i依照斜率改变率f调整至极限斜率h，延迟时间g为当前工艺段的运行时间，工艺段时间结束后自动跳转到下一工序段；
当m=1，采用线性对应关系；晶体达到某一重量值z时，理论生长速度c=（z-x）（b-a）/(y-x)；当实际生长速度d>c+e或者d<c-e时，延迟时间g后，功率降幅i开始按照斜率改变率f调整，直至生长速度（c-e）<d<(c+e)，斜率改变率f停止调整；当功率降幅i达到极限斜率h时，功率降幅i停止调整，功率降幅i按照极限斜率h数值输出；如果在延迟时间内实际生长速度（c-e）<d<(c+e)，则功率降幅i按照当前数值输出，不做调整；当m=2，理论生长速度a<c<b，工序段开始计时，每一延迟时间g为一单位时间，当前单位时间的实际生长速度d1与上一时间段的实际生长速度d2进行对比，当d1>d2+e或者d1<d2-e，功率降幅i按照斜率改变率f调整，直至（d2-e）<d1<(d2+e)，功率降幅i按照当前数值输出；当d1>b+e或者d1<a-e，功率降幅i按照斜率改变率f进行调整，直至（a-e）<d1<(b+e)；假设该阶段a=b，则实际生长速度d将稳定在a±e或b±e的范围内。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤102中，当z=0~0.3kg，m=1，c=0~0.03kg/h时，e=0.02kg/h，f=0.06kw/h2，g=10min，提拉速度0.2mm/h，极限斜率0.15kw/h；
当m=1时，表示晶体重量与理论生长长速之间为线性对应关系，每个重量点都会对应理论的生长速度；晶体达到某一重量值z时理论生长速度c=（z-x）（b-a）/(y-x)，当实际生长速度d>c+e或者d<c-e时，延迟时间10min后，功率降幅i开始按照斜率改变率0.06kw/h2调整，直至生长速度（c-e）<d<(c+e)时，功率降幅i停止调整，功率降幅i按照当前数值输出；当功率降幅i<极限斜率h时，功率降幅i调整到极限值时只允许按照极限值0.15kw/h运行，不会继续调整；如果在延迟时间范围内，实际生长速度d回到（c-e）<d<(c+e)范围内，功率降幅i按照当前数值输出，不做调整。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤102中，当z=0.3~3kg，m=1，c=0.03~0.15kg/h时，e=0.02kg/h，f=0.06kw/h2，g=10min，提拉速度为0.2mm/h，极限斜率0.15kw/h。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤102中，当z=3~8kg，m=1，c=0.15~0.5kg/h 时，e=0.03kg/h，f=0.05kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，拉速改变率为0.02mm/ h2，极限斜率0.12kw/h；
当m=1时，表示蓝宝石重量与理论生长长速之间为线性对应关系，每个重量点都会对应理论的生长速度，晶体生长至3kg时，提拉速度由0.2mm/h调整为0.1mm/h，系统自动按照拉速改变率0.02mm/ h2进行调整。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤102中，当z=8~18kg，m=1，c=0.5~1kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.03kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，极限斜率0.12kw/h。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤102中，当z=18~25kg，m=2，c=1~1.2kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.03kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，拉速改变率为0.02mm/ h2，极限斜率0.12kw/h；
此阶段为放肩结束阶段，对应关系m=2，表示晶体重量为18~25kg，理论生长速度范围为1~1.2kg/h，每个重量点对应的生长速度满足大于1kg小于1.2kg，同时进入此阶段系统开始计时，每个延迟时间5min为一单位，当前单位时间的实际生长速度d1与上一时间段的实际生长速度d2进行对比，当d1>d2+e或者d1<d2-e时，功率降幅i按照斜率改变率0.03kw/h2调整，直至（d2-e）<d1<(d2+e)，功率降幅i按照当前数值输出；当d1>b+e或者d1<a-e时，功率降幅i按照斜率改变率0.03kw/h2进行调整，直至（a-e）<d1<(b+e)；假设该阶段a=b，则实际生长速度d将稳定在a±e或b±e的范围内。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤102中，当z=25~35kg，m=1，c=1.2~1.5kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.03kw/h2，g=180s，提拉速度为0.05mm/h，拉速改变率0.01 mm/ h2，极限斜率0.12kw/h。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤102中，当z=35~60kg，m=2，c=1.5~1.7kg/h时，e=0.03kg/h，f=0.03kw/h2，g=5min，提拉速度为0.05mm/h，极限斜率0.08kw/h。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤102中，当z=60~85kg，m=2，c=1.7kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.02kw/h2，g=5min，提拉速度为0.05mm/h，极限斜率0.06kw/h。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤102中，当z=85~100kg，m=2，c=1.6~1.7kg/h时，e=0.03kg/h，f=0.02kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，拉速改变率0.02 mm/ h2，极限斜率0.06kw/h。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤102中，当z=100~120kg，m=2，c=1.5~1.7kg/h时，e=0.1kg/h，f=0.02kw/h2，g=5min，提拉速度为0.2mm/h，拉速改变率0.03 mm/ h2，极限斜率0.06kw/h。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤四中，当z=120kg以上，m=0，f=0.2kw/h2，g=600min，提拉速度为0.3mm/h，拉速改变率0.05mm/ h2，极限斜率0.25 kw/h。
当z=120kg以上，进入收尾阶段，此时m=0，表示功率降幅i以极限斜率运行；功率降幅i按照斜率改变率0.2kw/h2调整至极限斜率0.25kw/h，整个工序段运行时间600min，运行时间结束后自动跳转至下一工序段，拉速调整至0.3mm/h。
优选的，在上述蓝宝石自动控制方法中，步骤四中，当z=120kg以上，m=0，f=0.2kw/h2，g=600min，提拉速度为0.3mm/h，极限斜率0.25 kw/h参数调整完成后，自动跳转至收尾快速提拉阶段，此时m=0，提拉速度为6mm/h，g=120min，极限斜率0.25kw/h，运行120min后自动进入到退火工序。
本发明的有益效果是：
1、本发明实现了蓝宝石整个生长过程的全自动控制，无需人为进行调整；并且对功率的调节是实时进行调节的，具有连续性，监控更加及时、准确，生产工艺更加严谨。
2、本发明具有广泛性，不同重量级的蓝宝石晶体可根据调整参数进行全自动控制，大大减少了生产成本，提高了晶体质量与晶体一致性；同时本方法也适用于其他晶体的生长控制。
3、本发明以蓝宝石自动控制方法为依据设计的同时，本控制系统分为自动控制、配方控制和手动控制。自动控制为全自动控制，不需人为调整。配方控制需人为对生长速度进行计算，比对实际生长速度与理论生长速度进而对功率降幅进行调整。如果自动控制系统出现问题可直接切换到配方控制或者手动控制。由于热场的改变导致自动控制参数的不适用可直接切至配方控制，晶体生长结束后根据生长记录重新总结出新的全自动控制参数，并且输入相应的参数项内。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：
图1是本发明一种蓝宝石自动控制系统的结构框图。
图2是本发明一种蓝宝石自动控制方法的流程图。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种蓝宝石自动控制系统和控制方法，解决了人为调整误差大、人力成本高，得到晶体一致性较差的问题。
为了使本发明技术实现的措施、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
图1是本发明一种蓝宝石自动控制系统的结构框图。
如图1所示，一种蓝宝石自动控制系统，包括：称重检测模块1、参数设定模块2、计算模块3、拉速调节模块4、对比模块5和功率调节模块6；称重检测模块1，用于测量蓝宝石的晶体重量；参数设定模块2与称重检测模块1相连接，用于接收称重检测模块1输出的重量信号，并将该重量信号转换成当前重量的参数设定值；拉速调节模块4与参数设定模块2相连接，用于接收参数设定模块输出的参数设定值，进而按照相对应的拉速参数运行；计算模块3与参数设定模块2相连接，用于接收参数设定模块2输出的参数设定值，进而计算出理论生长速度和实际生长速度；对比模块5与计算模块4相连接，用于接收计算模块4输出的理论生长速度和实际生长速度信号，根据对比模块5内置的公式对理论生长速度和实际生长速度进行比较；功率调节模块6与对比模块5相连接，用于接收对比模块5输出的比较结果，根据比较结果按照相对应的参数进行功率调节。
图2是本发明一种蓝宝石自动控制方法的流程图。
如图2所示，一种蓝宝石自动控制方法，包括如下步骤：
一种蓝宝石自动控制方法，包括如下步骤：
步骤一，设置一款软件，分为自动控制、配方控制和手动控制程序，包括：称重检测模块1、参数设定模块2、计算模块3、拉速调节模块4、对比模块5和功率调节模块6；
步骤二，在参数设定模块内设置起始重量、结束重量、起始长速、结束长速、对应关系、速度差值、斜率改变率、延迟时间、提拉速度、拉速改变率和极限斜率参数项；
步骤三， 在放肩、等径生长过程前，对所有参数项进行设定，在放肩、等径生长过程中该款软件根据不同蓝宝石重量阶段对应的理论生长速度与实际生长速度的对比对功率降幅进行自动调整，调整方式根据参数设定进行，提拉拉速按照设定值运行，具体步骤如下：
步骤101，在放肩、等径生长过程中，称重检测模块实时测量蓝宝石的重量，并将重量信号传递给参数设定模块；
步骤102，参数设定模块，将测量的实时重量以及步骤二中预先设定好的参数都传递给计算模块和拉速调节模块；
步骤103，计算模块根据接收到的参数设定值和实时重量，计算出理论生长速度和实际生长速度；
步骤104，对比模块针对理论生长速度和实际生长速度进行比较，并将比较结果传递给功率调节模块；
步骤105，功率调节模块根据比较结果，按照相对应的参数进行功率调节；
步骤四，蓝宝石放肩、等径生长结束后，自动控制程序自动控制蓝宝石生长进入收尾阶段。
本实施例中，步骤103至步骤105的具体步骤为：
假设起始重量为x，结束重量为y，起始长速为a，结束长速为b，对应关系m=0或1或2，速度差值为e，斜率改变率为f，延迟时间为g，理论生长速度为c，晶体重量为z，实际生长速度为d，极限斜率为h，功率降幅为i，提拉速度为j，拉速改变率为为k，斜率改变率表示单位时间内的斜率变化；实际生长速度表示为单位时间的晶体重量变化。拉速改变率表示提拉速度单位时间内的变化。其中，起始、结束、晶体重量的单位都为kg，起始、结束、理论、实际生长速度的单位都为kg/h，速度差值的单位为kg/h，斜率改变率的单位为kw/h2，延迟时间的单位为min，极限斜率的单位为kw/h，功率降幅的单位为kw/h；提拉速度的单位为mm/h，拉速改变率的单位为mm/h2；
当m=0时，功率降幅i不以实际生长速度和理论生长速度为依据，单纯按照极限斜率进行输出，功率降幅i依照斜率改变率f调整至极限斜率h，延迟时间g为当前工艺段的运行时间，工艺段时间结束后自动跳转到下一工序段；
当m=1，采用线性对应关系；晶体达到某一重量值z时，理论生长速度c=（z-x）（b-a）/(y-x)；当实际生长速度d>c+e或者d<c-e时，延迟时间g后，功率降幅i开始按照斜率改变率f调整，直至生长速度（c-e）<d<(c+e)，斜率改变率f停止调整；当功率降幅i达到极限斜率h时，功率降幅i停止调整，功率降幅i按照极限斜率h数值输出；如果在延迟时间内实际生长速度（c-e）<d<(c+e)，则功率降幅i按照当前数值输出，不做调整；当m=2，理论生长速度a<c<b，工序段开始计时，每一延迟时间g为一单位时间，当前单位时间的实际生长速度d1与上一时间段的实际生长速度d2进行对比，当d1>d2+e或者d1<d2-e，功率降幅i按照斜率改变率f调整，直至（d2-e）<d1<(d2+e)，功率降幅i按照当前数值输出；当d1>b+e或者d1<a-e，功率降幅i按照斜率改变率f进行调整，直至（a-e）<d1<(b+e)；假设该阶段a=b，则实际生长速度d将稳定在a±e或b±e的范围内。
本实施例中，步骤三和步骤四中的参数项具体设置，如下表一：
表一 软件界面参数设置表
表一只是作为举例，表格中的数值都是人工输入的，可以做相应的更改，保护范围不限于上表中提及的数值；下面对上述表一进行具体描述：
（1）当z=0~0.3kg，m=1，c=0~0.03kg/h时，e=0.02kg/h，f=0.06kw/h2，g=10min，提拉速度0.2mm/h，极限斜率0.15kw/h；
当m=1时，表示晶体重量与理论生长长速之间为线性对应关系，每个重量点都会对应理论的生长速度；晶体达到某一重量值z时理论生长速度c=（z-x）（b-a）/(y-x)，当实际生长速度d>c+e或者d<c-e时，延迟时间10min后，功率降幅i开始按照斜率改变率0.06kw/h2调整，直至生长速度（c-e）<d<(c+e)时，功率降幅i停止调整，功率降幅i按照当前数值输出；当功率降幅i<极限斜率h时，功率降幅i调整到极限值时只允许按照极限值0.15kw/h运行，不会继续调整；如果在延迟时间范围内，实际生长速度d回到（c-e）<d<(c+e)范围内，功率降幅i按照当前数值输出，不做调整。
（2）当z=0.3~3kg，m=1，c=0.03~0.15kg/h时，e=0.02kg/h，f=0.06kw/h2，g=10min，提拉速度为0.2mm/h，极限斜率0.15kw/h。
（3）当z=3~8kg，m=1，c=0.15~0.5kg/h 时，e=0.03kg/h，f=0.05kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，拉速改变率为0.02mm/ h2，极限斜率0.12kw/h；
当m=1时，表示蓝宝石重量与理论生长长速之间为线性对应关系，每个重量点都会对应理论的生长速度，晶体生长至3kg时，提拉速度由0.2mm/h调整为0.1mm/h，系统自动按照拉速改变率0.02mm/ h2进行调整。
（4）当z=8~18kg，m=1，c=0.5~1kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.03kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，极限斜率0.12kw/h。
（5）当z=18~25kg，m=2，c=1~1.2kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.03kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，拉速改变率为0.02mm/ h2，极限斜率0.12kw/h；
此阶段为放肩结束阶段，对应关系m=2，表示晶体重量为18~25kg，理论生长速度范围为1~1.2kg/h，每个重量点对应的生长速度满足大于1kg小于1.2kg，同时进入此阶段系统开始计时，每个延迟时间5min为一单位，当前单位时间的实际生长速度d1与上一时间段的实际生长速度d2进行对比，当d1>d2+e或者d1<d2-e时，功率降幅i按照斜率改变率0.03kw/h2调整，直至（d2-e）<d1<(d2+e)，功率降幅i按照当前数值输出；当d1>b+e或者d1<a-e时，功率降幅i按照斜率改变率0.03kw/h2进行调整，直至（a-e）<d1<(b+e)；假设该阶段a=b，则实际生长速度d将稳定在a±e或b±e的范围内。
（6）当z=25~35kg，m=1，c=1.2~1.5kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.03kw/h2，g=180s，提拉速度为0.05mm/h，拉速改变率0.01 mm/ h2，极限斜率0.12kw/h。
（7）当z=35~60kg，m=2，c=1.5~1.7kg/h时，e=0.03kg/h，f=0.03kw/h2，g=5min，提拉速度为0.05mm/h，极限斜率0.08kw/h。
（8）当z=60~85kg，m=2，c=1.7kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.02kw/h2，g=5min，提拉速度为0.05mm/h，极限斜率0.06kw/h。
（9）当z=85~100kg，m=2，c=1.6~1.7kg/h时，e=0.03kg/h，f=0.02kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，拉速改变率0.02 mm/ h2，极限斜率0.06kw/h。
（10）当z=100~120kg，m=2，c=1.5~1.7kg/h时，e=0.1kg/h，f=0.02kw/h2，g=5min，提拉速度为0.2mm/h，拉速改变率0.03 mm/ h2，极限斜率0.06kw/h。
（11）当z=120kg以上，m=0，f=0.2kw/h2，g=600min，提拉速度为0.3mm/h，拉速改变率0.05mm/ h2，极限斜率0.25 kw/h。
当z=120kg以上，进入收尾阶段，此时m=0，表示功率降幅i以极限斜率运行；功率降幅i按照斜率改变率0.2kw/h2调整至极限斜率0.25kw/h，整个工序段运行时间600min，运行时间结束后自动跳转至下一工序段，拉速调整至0.3mm/h。
（12）当z=120kg以上，m=0，f=0.2kw/h2，g=600min，提拉速度为0.3mm/h，极限斜率0.25 kw/h参数调整完成后，自动跳转至收尾快速提拉阶段，此时m=0，提拉速度为6mm/h，g=120min，极限斜率0.25kw/h，运行120min后自动进入到退火工序。
本发明实现了蓝宝石整个生长过程的全自动控制，无需人为进行调整；并且对功率的调节是实时进行调节的，具有连续性，监控更加及时、准确，生产工艺更加严谨。
本发明具有广泛性，不同重量级的蓝宝石晶体可根据调整参数进行全自动控制，大大减少了生产成本，提高了晶体质量与晶体一致性；同时本方法也适用于其他晶体的生长控制。
本发明以蓝宝石自动控制方法为依据设计的同时，本控制系统分为自动控制、配方控制和手动控制。自动控制为全自动控制，不需人为调整。配方控制需人为对生长速度进行计算，比对实际生长速度与理论生长速度进而对功率降幅进行调整。如果自动控制系统出现问题可直接切换到配方控制或者手动控制。由于热场的改变导致自动控制参数的不适用可直接切至配方控制，晶体生长结束后根据生长记录重新总结出新的全自动控制参数，并且输入相应的参数项内。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种蓝宝石自动控制系统，其特征在于，包括：称重检测模块、参数设定模块、计算模块、拉速调节模块、对比模块和功率调节模块；
所述称重检测模块，用于测量蓝宝石的晶体重量；
所述参数设定模块，与所述称重检测模块相连接，用于接收所述称重检测模块输出的重量信号，并将该重量信号转换成当前重量的参数设定值；
所述拉速调节模块，与所述参数设定模块相连接，用于接收所述参数设定模块输出的参数设定值，进而按照相对应的拉速参数运行；
所述计算模块，与所述参数设定模块相连接，用于接收所述参数设定模块输出的参数设定值，进而计算出理论生长速度和实际生长速度；
所述对比模块，与所述计算模块相连接，用于接收所述计算模块输出的理论生长速度和实际生长速度信号，根据所述对比模块内置的公式对理论生长速度和实际生长速度进行比较；
所述功率调节模块，与所述对比模块相连接，用于接收所述对比模块输出的比较结果，根据比较结果按照相对应的参数进行功率调节。
2.一种蓝宝石自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，设置一款软件，分为自动控制、配方控制和手动控制程序，包括：称重检测模块、参数设定模块、计算模块、拉速调节模块、对比模块和功率调节模块；
步骤二，在参数设定模块内设置起始重量、结束重量、起始长速、结束长速、对应关系、速度差值、斜率改变率、延迟时间、提拉速度、拉速改变率和极限斜率参数项；
步骤三， 在放肩、等径生长过程前，对所有参数项进行设定，在放肩、等径生长过程中该款软件根据不同蓝宝石重量阶段对应的理论生长速度与实际生长速度的对比对功率降幅进行自动调整，调整方式根据参数设定进行，提拉拉速按照设定值运行；
步骤四，蓝宝石放肩、等径生长结束后，自动控制程序自动控制蓝宝石生长进入收尾阶段。
3.根据权利要求2所述的一种蓝宝石自动控制方法，其特征在于，所述步骤三的具中功率降幅的自动调整的具体步骤为：
步骤101，在放肩、等径生长过程中，称重检测模块实时测量蓝宝石的重量，并将重量信号传递给参数设定模块；
步骤102，参数设定模块，将测量的实时重量以及所述步骤二中预先设定好的参数都传递给计算模块和拉速调节模块；
步骤103，计算模块根据接收到的参数设定值和实时重量，计算出理论生长速度和实际生长速度；
步骤104，对比模块针对理论生长速度和实际生长速度进行比较，并将比较结果传递给功率调节模块；
步骤105，功率调节模块根据比较结果，按照相对应的参数进行功率调节。
4.根据权利要求3所述的一种蓝宝石自动控制方法，其特征在于，所述步骤103至105的具体步骤为：
假设起始重量为x，结束重量为y，起始长速为a，结束长速为b，对应关系m=0或1或2，速度差值为e，斜率改变率为f，延迟时间为g，理论生长速度为c，晶体重量为z，实际生长速度为d，极限斜率为h，功率降幅为i，提拉速度为j，拉速改变率为为k，斜率改变率表示单位时间内的斜率变化，实际生长速度表示为单位时间的晶体重量变化，拉速改变率表示提拉速度单位时间内的变化；其中，起始、结束、晶体重量的单位都为kg，起始、结束、理论、实际生长速度的单位都为kg/h，速度差值的单位为kg/h，斜率改变率的单位为kw/h2，延迟时间的单位为min，极限斜率的单位为kw/h，功率降幅的单位为kw/h；提拉速度的单位为mm/h，拉速改变率的单位为mm/h2；
当m=0时，功率降幅i不以实际生长速度和理论生长速度为依据，单纯按照极限斜率进行输出，功率降幅i依照斜率改变率f调整至极限斜率h，延迟时间g为当前工艺段的运行时间，工艺段时间结束后自动跳转到下一工序段；
当m=1，采用线性对应关系；晶体达到某一重量值z时，理论生长速度c=（z-x）（b-a）/(y-x)；当实际生长速度d>c+e或者d<c-e时，延迟时间g后，功率降幅i开始按照斜率改变率f调整，直至生长速度（c-e）<d<(c+e)，斜率改变率f停止调整；当功率降幅i达到极限斜率h时，功率降幅i停止调整，功率降幅i按照极限斜率h数值输出；如果在延迟时间内实际生长速度（c-e）<d<(c+e)，则功率降幅i按照当前数值输出，不做调整；当m=2，理论生长速度a<c<b，工序段开始计时，每一延迟时间g为一单位时间，当前单位时间的实际生长速度d1与上一时间段的实际生长速度d2进行对比，当d1>d2+e或者d1<d2-e，功率降幅i按照斜率改变率f调整，直至（d2-e）<d1<(d2+e)，功率降幅i按照当前数值输出；当d1>b+e或者d1<a-e，功率降幅i按照斜率改变率f进行调整，直至（a-e）<d1<(b+e)；假设该阶段a=b，则实际生长速度d将稳定在a±e或b±e的范围内。
5.根据权利要求4所述的一种蓝宝石自动控制方法，其特征在于，所述步骤102中，当z=0~0.3kg，m=1，c=0~0.03kg/h时，e=0.02kg/h，f=0.06kw/h2，g=10min，提拉速度0.2mm/h，极限斜率0.15kw/h；
当m=1时，表示晶体重量与理论生长长速之间为线性对应关系，每个重量点都会对应理论的生长速度；晶体达到某一重量值z时理论生长速度c=（z-x）（b-a）/(y-x)，当实际生长速度d>c+e或者d<c-e时，延迟时间10min后，功率降幅i开始按照斜率改变率0.06kw/h2调整，直至生长速度（c-e）<d<(c+e)时，功率降幅i停止调整，功率降幅i按照当前数值输出；当功率降幅i<极限斜率h时，功率降幅i调整到极限值时只允许按照极限值0.15kw/h运行，不会继续调整；如果在延迟时间范围内，实际生长速度d回到（c-e）<d<(c+e)范围内，功率降幅i按照当前数值输出，不做调整。
6.根据权利要求4所述的一种蓝宝石自动控制方法，其特征在于，所述步骤102中，当z=0.3~3kg，m=1，c=0.03~0.15kg/h时，e=0.02kg/h，f=0.06kw/h2，g=10min，提拉速度为0.2mm/h，极限斜率0.15kw/h。
7.根据权利要求4所述的一种蓝宝石自动控制方法，其特征在于，所述步骤102中，当z=3~8kg，m=1，c=0.15~0.5kg/h 时，e=0.03kg/h，f=0.05kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，拉速改变率为0.02mm/ h2，极限斜率0.12kw/h；
当m=1时，表示蓝宝石重量与理论生长长速之间为线性对应关系，每个重量点都会对应理论的生长速度，晶体生长至3kg时，提拉速度由0.2mm/h调整为0.1mm/h，系统自动按照拉速改变率0.02mm/ h2进行调整。
8.根据权利要求4所述的一种蓝宝石自动控制方法，其特征在于，所述步骤102中，当z=8~18kg，m=1，c=0.5~1kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.03kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，极限斜率0.12kw/h。
9.根据权利要求4所述的一种蓝宝石自动控制方法，其特征在于，所述步骤102中，当z=18~25kg，m=2，c=1~1.2kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.03kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，拉速改变率为0.02mm/ h2，极限斜率0.12kw/h；此阶段为放肩结束阶段，对应关系m=2，表示晶体重量为18~25kg，理论生长速度范围为1~1.2kg/h，每个重量点对应的生长速度满足大于1kg小于1.2kg，同时进入此阶段系统开始计时，每个延迟时间5min为一单位，当前单位时间的实际生长速度d1与上一时间段的实际生长速度d2进行对比，当d1>d2+e或者d1<d2-e时，功率降幅i按照斜率改变率0.03kw/h2调整，直至（d2-e）<d1<(d2+e)，功率降幅i按照当前数值输出；当d1>b+e或者d1<a-e时，功率降幅i按照斜率改变率0.03kw/h2进行调整，直至（a-e）<d1<(b+e)；假设该阶段a=b，则实际生长速度d将稳定在a±e或b±e的范围内；
当z=25~35kg，m=1，c=1.2~1.5kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.03kw/h2，g=180s，提拉速度为0.05mm/h，拉速改变率0.01 mm/ h2，极限斜率0.12kw/h；
当z=35~60kg，m=2，c=1.5~1.7kg/h时，e=0.03kg/h，f=0.03kw/h2，g=5min，提拉速度为0.05mm/h，极限斜率0.08kw/h；
当z=60~85kg，m=2，c=1.7kg/h时，e=0.05kg/h，f=0.02kw/h2，g=5min，提拉速度为0.05mm/h，极限斜率0.06kw/h；
当z=85~100kg，m=2，c=1.6~1.7kg/h时，e=0.03kg/h，f=0.02kw/h2，g=5min，提拉速度为0.1mm/h，拉速改变率0.02 mm/ h2，极限斜率0.06kw/h；
当z=100~120kg，m=2，c=1.5~1.7kg/h时，e=0.1kg/h，f=0.02kw/h2，g=5min，提拉速度为0.2mm/h，拉速改变率0.03 mm/ h2，极限斜率0.06kw/h。
10.根据权利要求4所述的一种蓝宝石自动控制方法，其特征在于，所述步骤四中，当z=120kg以上，m=0，f=0.2kw/h2，g=600min，提拉速度为0.3mm/h，拉速改变率0.05mm/ h2，极限斜率0.25 kw/h；
当z=120kg以上，进入收尾阶段，此时m=0，表示功率降幅i以极限斜率运行；功率降幅i按照斜率改变率0.2kw/h2调整至极限斜率0.25kw/h，整个工序段运行时间600min，运行时间结束后自动跳转至下一工序段，拉速调整至0.3mm/h；
当z=120kg以上，m=0，f=0.2kw/h2，g=600min，提拉速度为0.3mm/h，极限斜率0.25 kw/h参数调整完成后，自动跳转至收尾快速提拉阶段，此时m=0，提拉速度为6mm/h，g=120min，极限斜率0.25kw/h，运行120min后自动进入到退火工序。
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