CN110277327A - 一种在线式石墨舟中硅片的检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线式石墨舟中硅片的检测系统及检测方法，石墨舟设于上下片机上，上下片机通过上下片机PLC控制，硅片贴在石墨舟的舟页两边。硅片检测系统设于石墨舟的运行通道正上方，所述硅片检测系统包括：翘片检测系统、搭片检测系统、及工控机，所述翘片检测系统及搭片检测系统分别与工控机信号连接，上下片机上设有一翘片检测触发传感器，所述翘片检测触发传感器与上下片机PLC信号连接，翘片检测系统与上下片机PLC通过以太网进行连接。本发明能够实现在线硅片检测；整个检测时间为6～8秒，检测效率高，极大的提高了整体生产效率；提高了检测精度，同时降低了硅片碎片率。

Description

一种在线式石墨舟中硅片的检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及石墨舟硅片检测技术领域，尤其涉及一种在线式石墨舟中硅片的检测系统及检测方法。

背景技术

太阳能作为人类取之不尽用之不竭的可再生能源，其特有的充分清洁性，绝对安全性，相对的广泛性，在长期的能源战略中具有重要的影响地位。

石墨舟自动上下片机作为光伏制造业自动化设备的典型代表，用于太阳能电池片生产过程中的PECVD工艺前后，将硅片自动装载到石墨舟中或将石墨舟中的硅片自动装载到片篮中，其具有自动化及生产效率高、减少人工与硅片的接触污染、大幅度增加取放片的稳定性等特点，被业界公认为光伏制造行业的重点设备。

上下料机器人将硅片插入到石墨舟中的每个舟页，机器人通过紧贴放置的方式将硅片放置于竖直的舟槽上的卡点上，一个舟槽内的硅片必须是相互平行放置的，但是由于舟槽上的卡点出现磨损或者运行过程中震动，会导致平行的硅片出现人字形的情况，也就搭片；如果出现搭片不及时处理，进入PECVD后，出现搭片情况的硅片反应后就会成为废品，浪费了能源，同时增加了硅片不良率。

同时，PECVD工艺后，石墨舟出舟，在传输至上下片机过程中，由于空气的热胀冷缩或者是PECVD内部机械手搬运过程，都有可能造成硅片翘片、搭片及掉片情况，且传输的过程中也会有石墨舟内硅片出现翘片、搭片及掉片的情况，异常的硅片若不处理，上下片机台的机械手进入舟槽取片时，异常的硅片都会被机械手碰碎掉，对生产太阳能硅片公司造成了大量的经济损失。由于PECVD是高温扩散反应炉，温度高达500度，太阳能硅片在进入PECVD反应之前是原片，不具有吸引太阳光的能力，因此具有一定的反光特性；硅片从PEVCD出来后，就具有了吸收太阳光特性。传统的检测方法对于石墨舟进舟和出舟过程中硅片的检测精度不高，尤其是出舟过程无法准确无误的检测出硅片的翘片、搭片及掉片情况。

而目前太阳能电池片生产商大多采用人工检测的方法，对石墨舟中紧密安插在各舟页中的硅片进行逐一检查，来排除硅片翘起、掉下及搭片的情况。但是通常人眼无法连续、稳定地完成这些带有高度重复性的工作，同时检测环境温度相对较高，因为人工检测时石墨舟温度还没有全部降下来，故此业内亟需开发一种快速性、可重复性、智能化的检测方法。

因此，现有技术存在不足，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种在线式石墨舟中硅片的检测系统及检测方法。

本发明的技术方案如下：提供一种在线式石墨舟中硅片的检测系统，包括：PECVD机台、设于所述PECVD机台入料口这一侧的上下片机、设于所述上下片机上的运载托盘、设于所述运载托盘上的石墨舟、及控制所述上下片机作业的上下片机PLC，所述石墨舟包括若干并排设置的舟槽，所述舟槽包括若干并列设置的舟页，每个所述舟页的左右两边分别贴有硅片，其特征在于，所述石墨舟的运行通道正上方设有硅片检测系统，所述硅片检测系统包括：翘片检测系统、搭片检测系统、及工控机，所述翘片检测系统及所述搭片检测系统分别与所述工控机信号连接，所述上下片机上设有一翘片检测触发传感器，所述翘片检测触发传感器与所述上下片机PLC信号连接，所述翘片检测系统与所述上下片机PLC信号连接。

进一步地，所述翘片检测系统包括：翘片检测支架、设于所述翘片检测支架上的若干光源、设于所述翘片检测支架上且位于所述光源正上方的若干相机组件、设于所述上下片机上且低于所述石墨舟下表面的一第一触发传感器，所述相机组件及所述第一触发传感器均与所述工控机通信连接，所述光源与所述上下片机PLC信号连接。

所述搭片检测系统包括：调节装置、设于所述调节装置上的若干传感器固定座、设于每一所述传感器固定座上的一激光传感器、若干第二触发传感器、设于所述运载托盘上的若干反光条、及搭片PLC，所述激光传感器及第二触发传感器均与所述搭片PLC通信连接，所述搭片PLC与所述工控机通信连接，所述激光传感器的数量与所述舟页的列数一致，且所述激光传感器与所述舟页一一对应，所述反光条与所述舟槽一一对应。

进一步地，所述光源的长度方向垂直所述石墨舟的运行方向，所述光源的长度大于所述石墨舟的宽度，所述光源为相互对射的两条线性激光光源，两所述光源倾斜向下安装，两所述光源之间的距离与所述舟槽的宽度一致，所述光源与所述石墨舟之间的距离为100mm，每条所述光源的上方均设有一吸光式外罩。

所述相机组件包括：固定在所述翘片检测支架上的CCD相机、设于所述CCD相机上的微畸变镜头，若干所述相机组件沿所述石墨舟的宽度方向依次均匀排列，所述相机组件与所述石墨舟之间的距离为1m，相邻两所述相机组件的视野存在一交叉区，所述交叉区的宽度为10mm，每一所述舟槽处均设有一固定杆，所述第一触发传感器能够感应所述固定杆并将信号发送至所述工控机，所述工控机触发所述CCD相机进行拍照，所述工控机包括一视觉处理系统，所述CCD相机与所述视觉处理系统通信连接。

所述激光传感器分为两组，分别为奇数排激光传感器和偶数排激光传感器，所述奇数排激光传感器和所述偶数排激光传感器分别对应一个所述第二触发传感器，所述奇数排激光传感器与所述偶数排激光传感器背靠背安装。

进一步地，所述硅片检测系统还包括掉片检测系统，所述掉片检测系统包括分别设于所述运载托盘两边的固定机架上的对射激光传感器，所述对射激光传感器处于常开状态，所述对射激光传感器与所述工控机信号连接。所述翘片检测系统通过以太网接口与所述上下片机PLC通信连接。还包括MES，所述工控机通过以太网接口与所述MES通信连接。

本发明还提供一种在线式石墨舟中硅片的检测方法，包括翘片检测流程和搭片检测流程，所述翘片检测流程具体包括以下步骤：

步骤S1、翘片检测系统中的光源被触发点亮；

步骤S2、当石墨舟运动至翘片检测系统正下方时，翘片检测系统中的相机组件被触发进行拍照；

步骤S3、工控机对相机组件内的图像进行提取、分析及处理，并检测出是否出现翘片；

步骤S4、当石墨舟继续运动，重复所述步骤S2与所述步骤S3，直至石墨舟中所有舟槽被检测完成。

所述搭片检测流程具体包括以下步骤：

步骤D1、当石墨舟运动到搭片检测系统的正下方后，第二触发传感器首先感应到舟槽之间的固定杆，同时触发激光传感器；

步骤D2、激光传感器延时感应到运载托盘上的反光条，同时根据每个舟页上的硅片是否有搭片情况返回不同的通断状态；

步骤D3、搭片PLC将不同激光传感器的通断状态数据存入寄存器，并进行数据处理，判断该舟页是否出现搭片情况；

步骤D4、搭片PLC将寄存器中的数据传输至工控机，工控机读取寄存器中的数值同时将搭片检测结果显示出来。

进一步地，所述步骤S1具体为：翘片检测触发传感器感应到石墨舟运动后将信号发送给上下片机PLC，上下片机PLC触发翘片检测系统中的光源点亮。

所述步骤S2具体为：当石墨舟经过翘片检测系统中的相机组件正下方时，第一触发传感器感应到舟槽之间的固定杆后，将信号传输给工控机中的视觉处理系统，视觉处理系统触发相机组件进行拍照。

所述步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S31、工控机中的视觉处理系统从相机组件中实时提取图像；

步骤S32、视觉处理系统通过OPENCV预处理算子对图像进行预处理；

步骤S33、视觉处理系统对预处理后的图像进行标定，以把像素单位转换成毫米；

步骤S34、视觉处理系统通过OPENCV测量算子对视野内的舟页和硅片进行距离测量；

步骤S35、视觉处理系统通过数值判断算子对测量数据进行判断，判断测量数据是否在预设标准值范围内，如果超出预设标准值，则判断硅片出现翘片，该算子会输出相应舟页的测量数据；

步骤S36、视觉处理系统通过文本显示算子将相应舟页的测量数据显示在显示模块上，以便用户查看测量数据；

步骤S37、视觉处理系统中的图像显示算子根据所述文本显示算子的处理结果，同步在视觉处理系统的显示模块中的舟模拟图样中显示出每个舟页的翘片检测结果。

进一步地，所述步骤S31中的图像包括测试区域图像和非测试区域图像，所述测试区域图像包括硅片图像和舟页图像。

所述步骤S32中的预处理包括：调整所提取图像中测试区域图像的对比度，同时将非测试区域图像模糊化，增加测试区域图像与非测试区域图像的对比度。

在所述步骤S33中还包括视觉处理系统对相机视野左右两边缘的测量结果进行补偿校准。

所述步骤S37中翘片检测结果的显示具体为：当该列舟页没有出现翘片时，该列舟页显示为绿色，如果该列舟页出现翘片情况，该列舟页显示为红色。

进一步地，所述翘片检测流程中工控机能够实时检测其与相机组件的连接状态，如果两者通讯数据发送或接收过程中出现超时，则判断通讯故障，工控机触发报警系统提示用户，同时工控机能够产生日志信息，将故障代码记录下来，以便用户查询。

工控机采用多任务的方式来对多个相机组件进行同步处理。

石墨舟的运动为匀速运动，整个石墨舟经过翘片检测系统或搭片检测系统正下方的时间均为7S。

进一步地，所述搭片检测流程中的激光传感器分为奇数排和偶数排两组，分别对应石墨舟的奇数排舟页和偶数排舟页，每一组激光传感器对应一个第二触发传感器，奇数排激光传感器与偶数排激光传感器背靠背设置，当石墨舟从PECVD机台往上下片机运动过程中，会先到达奇数排激光传感器的正下方，对奇数排舟页先进行检测，石墨舟继续运动到偶数排激光传感器的正下方后，再对偶数排舟页进行检测，相反地，当石墨舟从上下片机往PECVD机台运动过程中，会先到达偶数排激光传感器的正下方，对偶数排舟页先进行检测，石墨舟继续运动到奇数排激光传感器的正下方后，再对奇数排舟页进行检测。

所述步骤D2中激光传感器的延时感应时间为10ms；如果硅片发生搭片，则激光传感器的通断状态返回1，如果硅片没有发生搭片，则激光传感器的通断状态返回0。

所述步骤D3中石墨舟中同一排舟槽对应两个寄存器，分别为低位寄存器和高位寄存器。

所述步骤D4中搭片PLC通过串口发送数据给工控机中的视觉处理系统，视觉处理系统读取搭片PLC中寄存器的数值，并将搭片检测的结果显示出来，当该列舟页没有出现搭片时，该列舟页显示为绿色，如果该列舟页出现搭片时，该列舟页显示为黄色。

进一步地，所述硅片检测方法还包括掉片检测流程，石墨舟的底表面与运载托盘之间存在一间隙，所述掉片检测流程为：通过设置在运载托盘两边的固定机架上的两个对射激光传感器感应所述间隙是否有硅片，进而判断是否发生掉片，对射激光传感器处于常开状态，石墨舟在运动过程中，如果有硅片掉落至所述间隙，则对射激光传感器处于闭合状态，通过对射激光传感器的开闭状态来判断是否有硅片掉落，对射激光传感器能够将掉片检测结果上传至工控机。工控机能够通过以太网接口将翘片检测结果、搭片检测结果及掉片检测结果以数据报表的形式上传给MES。

采用上述方案，本发明石墨舟硅片检测系统能够实现在线检测，可同时检测硅片的翘片、搭片及掉片情况；整个检测时间为6～8秒，检测效率高，极大的提高了整体生产效率；提高了检测精度，同时降低了硅片碎片率。

附图说明

图1为本发明在线式石墨舟中硅片的检测系统的结构示意图；

图2为本发明在线式石墨舟中硅片的检测系统的侧视图；

图3为本发明在线式石墨舟中硅片的检测方法中翘片检测流程图；

图4为本发明在线式石墨舟中硅片的检测方法中图像提取分析及处理过程的流程图；

图5为本发明在线式石墨舟中硅片的检测方法中搭片检测流程图；

图6为本发明在线式石墨舟中硅片的检测方法的原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

请参阅图1与图2，本发明提供一种在线式石墨舟中硅片的检测系统，包括：PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)机台、设于所述PECVD机台入料口这一侧的上下片机、设于所述上下片机上的运载托盘、设于所述运载托盘上的石墨舟1、及控制所述上下片机作业的上下片机PLC，所述石墨舟1包括若干并排设置的舟槽3，所述舟槽3包括若干并列设置的舟页2，每个所述舟页2的左右两边分别贴有硅片。所述石墨舟1的运行通道正上方设有硅片检测系统，所述硅片检测系统包括：翘片检测系统、搭片检测系统、掉片检测系统及工控机，所述翘片检测系统、所述搭片检测系统及掉片检测系统均与所述工控机信号连接，同时所述工控机通过以太网与MES(Manufacturing Execution System，制造企业生产过程执行系统)通信连接，将检测结果上传工业控制系统。所述硅片检测系统能够检测所述舟页2内硅片的翘片、搭片及掉片情况，所述硅片检测系统能够实现在线检测，整个检测时间为6～8秒，检测效率高，极大的提高了整体生产效率；提高了检测精度，同时降低了硅片碎片率。

请再次参阅图1与图2，所述翘片检测系统包括：翘片检测支架13、设于所述翘片检测支架13上的若干光源5、设于所述翘片检测支架13上且位于所述光源5正上方的若干相机组件6、设于所述上下片机上且低于所述石墨舟1下表面的第一触发传感器12。所述相机组件6及所述第一触发传感器均与所述工控机通信连接。所述上下片机上设有一翘片检测触发传感器，所述翘片检测触发传感器与所述上下片机PLC信号连接，所述光源5与所述上下片机PLC信号连接。当所述石墨舟1发生运动后，不管是进舟还是出舟，只要所述翘片检测触发传感器检测到所述石墨舟1的运动信号，便将信号传输至所述上下片机PLC，所述上下片机PLC将触发所述光源5进行点亮。

请再次参阅图1与图2，具体地，本发明中所述光源5采用的是线性激光光源，采用了亮度为60万lux的白色光源，以确保即使经过反应后出舟的硅片也能够在该光源的照射下清晰成像。所述光源5的个数为两个，两所述光源5安装于所述石墨舟1上方100mm左右的位置，两个所述光源5呈相互对射安装，安装角度为水平向下60度左右，两所述光源5之间预留出一个所述舟槽3的宽度，以确保所述相机组件6能够对一个完整的舟槽成像，同时所述光源5的长度大于所述石墨舟1的宽度，以确保两个线性激光光源能够把整个石墨舟的一个舟槽的25列(或者26列)舟页清晰照亮，确保位于所述舟槽3正上方的所述相机组件6可以清晰成像出所述舟页2和紧贴在所述舟页2两边的硅片，不管硅片是否翘起，所述相机组件6均能够清晰成像出硅片。每条所述光源5的上方均设有一吸光式外罩，所述吸光式外罩内部做了吸光处理，同时确保外部光线不会对所述相机组件6成像产生干扰。所述相机组件6包括：固定在所述翘片检测支架4上的CCD相机61、设于所述CCD相机61上的微畸变镜头62，若干所述相机组件6沿所述石墨舟1的宽度方向依次均匀排列，所述相机组件6与所述石墨舟1之间的距离为1m，相邻两所述相机组件6在石墨舟处的视野范围存在一交叉区，以覆盖所述石墨舟1在输送过程中在所述PECVD机台与所述上下片机的接驳处的皮带位置偏差。每一所述石墨舟1中，两相邻所述舟槽3之间均设有一根固定杆10，所述第一触发传感器12通过感应到所述固定杆10进而触发所述CCD相机61进行拍照，具体地，本实施例中采用了4个所述CCD相机61来一次性拍摄一排所述舟槽3，具体地，本实施例中一排所述舟槽3包括25列或26列所述舟页2，为了达到高精度的检测翘片测量效果，4个所述CCD相机61要均匀布局于25列所述舟页2的上方，同时所述交叉区的宽度为10mm，以覆盖所述石墨舟1在输送过程中在所述PECVD机台与所述上下片机的接驳处的皮带位置偏差。具体地，本实施例中所述CCD相机61均通过千兆以太网的方式跟所述工控机相连，所述CCD相机61均支持高速飞拍模式，在高速飞拍模式下CCD拍照不会出现拖影，以确保检查精度。所述工控机包括一视觉处理系统，所述CCD相机61与所述视觉处理系统通信连接，将拍到的图像上传至所述视觉处理系统进行处理和显示。

请再次参阅图1与图2，所述搭片检测系统包括：调节装置14、设于所述调节装置14上的若干传感器固定座15、设于每一所述传感器固定座15的一激光传感器、若干第二触发传感器、设于所述运载托盘内的若干反光条、及搭片PLC。所述调节装置14能够上下左右调节，从而调节所述激光传感器的位置。所述反光条与所述舟槽3一一对应，所述激光传感器能够感应到所述反光条。所述激光传感器及第二触发传感器均与所述搭片PLC通信连接，所述搭片PLC与所述工控机通信连接，所述激光传感器的数量与一排所述舟槽3内的所述舟页2的列数一致，所述激光传感器与所述舟页2一一对应。具体地，本发明中将所述激光传感器分为奇数排传感器7和偶数排传感器8两组，所述奇数排激光传感器7和所述偶数排激光传感器8分别对应一个所述第二触发传感器，所述奇数排激光传感器7和偶数排激光传感器8背靠背安装，当所述石墨舟1从PECVD机台往上下片机运动过程中，会先到达所述奇数排激光传感器7的正下方，对奇数排的所述舟页2先进行检测，所述石墨舟1继续运动到所述偶数排激光传感器8的正下方后，再对偶数排所述舟页2进行检测，相反地，当所述石墨舟从上下片机往PECVD机台运动过程中，会先到达所述偶数排激光传感器8的正下方，对偶数排所述舟页2先进行检测，所述石墨舟1继续运动到所述奇数排激光传感器7的正下方后，再对奇数排所述舟页2进行检测。首先所述第二触发传感器感应到所述固定杆10，并触发所述激光传感器，相应所述激光传感器延迟感应到所述反光条，同时所述激光传感器根据硅片是否有搭片现象返回不同的通断状态，根据不同的痛断状态来判断是否出现搭片。

请参阅图1，所述掉片检测系统包括设于所述运载托盘两边的固定机架上的对射激光传感器11，所述对射激光传感器11处于常开状态，所述石墨舟1的底表面与所述运载托盘之间存在一间隙，具体地，本实施例中所述间隙的高度为50mm左右，所述石墨舟1在运动过程中，如果有硅片掉落，所述对射激光传感器11会变为常闭，通过此状态可以判断是否有硅片掉落。

请参阅图1至图6，本发明还提供一种在线式石墨舟中硅片的检测方法，包括翘片检测流程、搭片检测流程及掉片检测流程。

请参阅图1至图4及图6，所述翘片检测流程具体包括以下步骤：

步骤S1、翘片检测触发传感器感应到石墨舟运动后将信号发送给上下片机PLC，上下片机PLC触发翘片检测系统中的光源点亮。

步骤S2、当石墨舟经过翘片检测系统中的相机组件正下方时，第一触发传感器感应到舟槽之间的固定杆后将信号传输给工控机中的视觉处理系统，视觉处理系统触发相机组件进行拍照。

步骤S3、工控机从相机组件中实时提取图像，并对提取的图像进行分析处理，检测出是否出现翘片，具体包括以下步骤：

步骤S31、工控机中的视觉处理系统从相机组件中实时提取图像，所述图像包括测试区域图像和非测试区域图像，所述测试区域图像包括硅片图像和舟页图像。

步骤S32、视觉处理系统通过OPENCV(开源计算机视觉库)预处理算子对图像进行预处理，所述预处理包括：调整所提取图像中测试区域图像的对比度，同时将非测试区域图像模糊化，增加测试区域图像与非测试区域图像的对比度。

步骤S33、视觉处理系统对预处理后的图像进行标定，以把像素单位转换为以毫米为单位；

步骤S34、视觉处理系统通过OPENCV测量算子对视野内的舟页和硅片进行距离测量，为了确保每个舟页的测量精度，视觉处理系统对相机视野左右两边缘的测量结果进行补偿校准。

步骤S35、视觉处理系统通过数值判断算子对测量数据进行判断，判断测量数据是否在预设标准值范围内，如果超出预设标准值，则判断硅片出现翘片，该算子会输出相应舟页的测量数据；

步骤S36、视觉处理系统通过文本显示算子将相应舟页的测量数据显示在显示模块上，以便用户查看测量数据；

步骤S37、视觉处理系统中的图像显示算子根据所述文本显示算子的处理结果，同步在视觉处理系统的显示模块中的舟模拟图样中显示出每个舟页的翘片检测结果，当该列舟页没有出现翘片时，该列舟页显示为绿色，如果该列舟页出现翘片情况，该列舟页显示为红色。

步骤S4、根据石墨舟舟槽的个数重复所述步骤S2与所述步骤S3。

具体地，本发明中视觉处理系统采用多任务的方式来对4个相机组件进行同步处理，每个相机组件一个处理任务，以确保处理效率。视觉处理系统处理完4个任务的时间必须要控制在200ms以内，以准备即将到来的下一次触发。本发明中，因为石墨舟是匀速运动的，整个石墨舟经过翘片检测系统正下方的时间为7S左右，一个石墨舟有8个舟槽，当下一次触发拍照时，视觉处理系统重新执行所述步骤S2与所述步骤S3即可，直到最后一槽检测完成；入舟与出舟的检测原理一样。所述翘片检测流程中工控机中的视觉处理系统能够实时检测其与相机组件的连接状态，如果两者通讯数据发送或接收过程中出现超时，则判断通讯故障，工控机触发报警系统提示用户，同时工控机能够产生日志信息，将故障代码记录下来，以便用户查询。工控机采用多任务的方式来对多个相机组件进行同步处理。

请参阅图1、图2、图5与图6，所述搭片检测流程具体包括以下步骤：

步骤D1、当石墨舟从PECVD机台往上下片机运动过程中，会先到达奇数排激光传感器的正下方，奇数排激光传感器对应的第二触发传感器会首先检测到舟槽之间的固定杆，同时触发13个奇数排的激光传感器。

步骤D2、延时10ms后，13个奇数排的激光传感器会感应到运载托盘内的反光条，13个奇数排的激光传感器会根据每个舟页是否有搭片，而返回不同的通断状态，如果搭片发生，则返回1，如果没有搭片，则返回0。

步骤D3、由于石墨舟是匀速移动的，石墨舟通过13个奇数排的激光传感器下方后，马上就会运动到偶数排的激光传感器的下方，此时偶数排激光传感器对应的第二触发传感器会感应到舟槽之间的固定柱，同时触发12个偶数排的激光传感器。

步骤D4、延时10ms后，12个偶数排的激光传感器会感应到反光条，12个偶数排的激光传感器会根据每个舟页是否有搭片，而返回不同的通断状态，如果搭片发生，则返回1，如果没有搭片，则返回0。

步骤D5、搭片PLC会根据25个激光传感器的状态，依次置位2个内部寄存器的25位，其中1-16列对应低位寄存器16位数值，17-25对应高位寄存器的0-8位；每一排舟槽对应2个寄存器，总共8排舟槽对应16个寄存器。

步骤D6、搭片PLC将寄存器中的数据传输至工控机中的视觉处理系统，视觉处理系统读取寄存器中的数值同时将搭片检测结果显示出来，当该列舟页没有出现搭片时，该列舟页显示为绿色，如果该列舟页出现搭片时，该列舟页显示为黄色。

相反地，当石墨舟从上下片机往PECVD机台运动过程中，会先到达偶数排激光传感器的正下方，对偶数排舟页先进行检测，石墨舟继续运动到奇数排激光传感器的正下方后，再对奇数排舟页进行检测，具体地检测方法与出舟时的检测方法相同。

石墨舟装在一运载托盘上，石墨舟的底表面与运载托盘之间存在一间隙，具体地，本实施例中所述间隙为50mm，所述掉片检测流程为：通过设置在运载托盘两边的固定机架上的对射激光传感器感应所述间隙是否有硅片，进而判断是否发生掉片，对射激光传感器处于常开状态，石墨舟在运动过程中，如果有硅片掉落至所述间隙，则对射激光传感器处于闭合状态，通过对射激光传感器的开闭状态来判断是否有硅片掉落，对射激光传感器能够将掉片检测结果上传至工控机。工控机能够通过以太网接口将翘片检测结果、搭片检测结果以数据报表的形式上传给MES。

综上所述，本发明石墨舟硅片检测系统能够实现在线检测，可同时检测硅片的翘片、搭片及掉片情况；整个检测时间为6～8秒，检测效率高，极大的提高了整体生产效率；提高了检测精度，同时降低了硅片碎片率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在线式石墨舟中硅片的检测系统，包括：PECVD机台、设于所述PECVD机台入料口这一侧的上下片机、设于所述上下片机上的运载托盘、设于所述运载托盘上的石墨舟、及控制所述上下片机作业的上下片机PLC，所述石墨舟包括若干并排设置的舟槽，每一所述舟槽包括若干并列设置的舟页，每个所述舟页的左右两边分别贴有硅片，其特征在于，所述石墨舟的运行通道正上方设有硅片检测系统，所述硅片检测系统包括：翘片检测系统、搭片检测系统、及工控机，所述翘片检测系统及所述搭片检测系统分别与所述工控机信号连接，所述上下片机上设有一翘片检测触发传感器，所述翘片检测触发传感器与所述上下片机PLC信号连接，所述翘片检测系统与所述上下片机PLC信号连接。

2.根据权利要求1所述的在线式石墨舟中硅片的检测系统，其特征在于，所述翘片检测系统包括：翘片检测支架、设于所述翘片检测支架上的若干光源、设于所述翘片检测支架上且位于所述光源正上方的若干相机组件、设于所述上下片机上且低于所述石墨舟下表面的一第一触发传感器，所述相机组件及所述第一触发传感器均与所述工控机通信连接，所述光源与所述上下片机PLC信号连接；

所述搭片检测系统包括：调节装置、设于所述调节装置上的若干传感器固定座、设于每一所述传感器固定座上的一激光传感器、若干第二触发传感器、设于所述运载托盘上的若干反光条、及搭片PLC，所述激光传感器及第二触发传感器均与所述搭片PLC通信连接，所述搭片PLC与所述工控机通信连接，所述激光传感器的数量与所述舟页的列数一致，且所述激光传感器与所述舟页一一对应，所述反光条与所述舟槽一一对应。

3.根据权利要求2所述的在线式石墨舟中硅片的检测系统，其特征在于，所述光源的长度方向垂直所述石墨舟的运行方向，所述光源的长度大于所述石墨舟的宽度，所述光源为相互对射的两条线性激光光源，两所述光源倾斜向下安装，两所述光源之间的距离与所述舟槽的宽度一致，所述光源与所述石墨舟之间的距离为100mm，每条所述光源的上方均设有一吸光式外罩；

所述相机组件包括：固定在所述翘片检测支架上的CCD相机、设于所述CCD相机上的微畸变镜头，若干所述相机组件沿所述石墨舟的宽度方向依次均匀排列，所述相机组件与所述石墨舟之间的距离为1m，相邻两所述相机组件的视野存在一交叉区，所述交叉区的宽度为10mm，每一所述舟槽处均设有一固定杆，所述第一触发传感器能够感应所述固定杆并将信号发送至所述工控机，所述工控机触发所述CCD相机进行拍照，所述工控机包括一视觉处理系统，所述CCD相机与所述视觉处理系统通信连接；

所述激光传感器分为两组，分别为奇数排激光传感器和偶数排激光传感器，所述奇数排激光传感器和所述偶数排激光传感器分别对应一个所述第二触发传感器，所述奇数排激光传感器与所述偶数排激光传感器背靠背安装。

4.根据权利要求1所述的在线式石墨舟中硅片的检测系统，其特征在于，还包括掉片检测系统，所述掉片检测系统包括分别设于所述运载托盘两边的固定机架上的对射激光传感器，所述对射激光传感器处于常开状态，所述对射激光传感器与所述工控机信号连接；

所述翘片检测系统通过以太网接口与所述上下片机PLC通信连接；

还包括MES，所述工控机通过以太网接口与所述MES通信连接。

5.一种在线式石墨舟中硅片的检测方法，其特征在于，包括翘片检测流程和搭片检测流程，所述翘片检测流程具体包括以下步骤：

步骤S1、翘片检测系统中的光源被触发点亮；

步骤S2、当石墨舟运动至翘片检测系统正下方时，翘片检测系统中的相机组件被触发进行拍照；

步骤S3、工控机对相机组件内的图像进行提取、分析及处理，并检测出是否出现翘片；

步骤S4、当石墨舟继续运动，重复所述步骤S2与所述步骤S3，直至石墨舟中所有舟槽被检测完成；

所述搭片检测流程具体包括以下步骤：

步骤D1、当石墨舟运动到搭片检测系统的正下方后，第二触发传感器首先感应到舟槽之间的固定杆，同时触发激光传感器；

步骤D2、激光传感器延时感应到运载托盘上的反光条，同时根据每个舟页上的硅片是否有搭片情况返回不同的通断状态；

步骤D3、搭片PLC将不同激光传感器的通断状态数据存入寄存器，并进行数据处理，判断该舟页是否出现搭片情况；

步骤D4、搭片PLC将寄存器中的数据传输至工控机，工控机读取寄存器中的数值同时将搭片检测结果显示出来。

6.根据权利要求5所述的在线式石墨舟中硅片的检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：翘片检测触发传感器感应到石墨舟运动后将信号发送给上下片机PLC，上下片机PLC触发翘片检测系统中的光源点亮；

所述步骤S2具体为：当石墨舟经过翘片检测系统中的相机组件正下方时，第一触发传感器感应到舟槽之间的固定杆后，将信号传输给工控机中的视觉处理系统，视觉处理系统触发相机组件进行拍照；

所述步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S31、工控机中的视觉处理系统从相机组件中实时提取图像；

步骤S32、视觉处理系统通过OPENCV预处理算子对图像进行预处理；

步骤S33、视觉处理系统对预处理后的图像进行标定，以把像素单位转换成毫米；

步骤S34、视觉处理系统通过OPENCV测量算子对视野内的舟页和硅片进行距离测量；

步骤S35、视觉处理系统通过数值判断算子对测量数据进行判断，判断测量数据是否在预设标准值范围内，如果超出预设标准值，则判断硅片出现翘片，该算子会输出相应舟页的测量数据；

步骤S36、视觉处理系统通过文本显示算子将相应舟页的测量数据显示在显示模块上，以便用户查看测量数据；

步骤S37、视觉处理系统中的图像显示算子根据所述文本显示算子的处理结果，同步在视觉处理系统的显示模块中的舟模拟图样中显示出每个舟页的翘片检测结果。

7.根据权利要求6所述的在线式石墨舟中硅片的检测方法，其特征在于，所述步骤S31中的图像包括测试区域图像和非测试区域图像，所述测试区域图像包括硅片图像和舟页图像；

所述步骤S32中的预处理包括：调整所提取图像中测试区域图像的对比度，同时将非测试区域图像模糊化，增加测试区域图像与非测试区域图像的对比度；

在所述步骤S33中还包括视觉处理系统对相机视野左右两边缘的测量结果进行补偿校准；

所述步骤S37中翘片检测结果的显示具体为：当该列舟页没有出现翘片时，该列舟页显示为绿色，如果该列舟页出现翘片情况，该列舟页显示为红色。

8.根据权利要求5所述的在线式石墨舟中硅片的检测方法，其特征在于，所述翘片检测流程中工控机能够实时检测其与相机组件的连接状态，如果两者通讯数据发送或接收过程中出现超时，则判断通讯故障，工控机触发报警系统提示用户，同时工控机能够产生日志信息，将故障代码记录下来，以便用户查询；

工控机采用多任务的方式来对多个相机组件进行同步处理；

石墨舟的运动为匀速运动，整个石墨舟经过翘片检测系统或搭片检测系统正下方的时间均为7S。

9.根据权利要求5所述的在线式石墨舟中硅片的检测方法，其特征在于，所述搭片检测流程中的激光传感器分为奇数排和偶数排两组，分别对应石墨舟的奇数排舟页和偶数排舟页，每一组激光传感器对应一个第二触发传感器，奇数排激光传感器与偶数排激光传感器背靠背设置，当石墨舟从PECVD机台往上下片机运动过程中，会先到达奇数排激光传感器的正下方，对奇数排舟页先进行检测，石墨舟继续运动到偶数排激光传感器的正下方后，再对偶数排舟页进行检测，相反地，当石墨舟从上下片机往PECVD机台运动过程中，会先到达偶数排激光传感器的正下方，对偶数排舟页先进行检测，石墨舟继续运动到奇数排激光传感器的正下方后，再对奇数排舟页进行检测；

所述步骤D2中激光传感器的延时感应时间为10ms；如果硅片发生搭片，则激光传感器的通断状态返回1，如果硅片没有发生搭片，则激光传感器的通断状态返回0；

所述步骤D3中石墨舟中同一排舟槽对应两个寄存器，分别为低位寄存器和高位寄存器；

所述步骤D4中搭片PLC通过串口发送数据给工控机中的视觉处理系统，视觉处理系统读取搭片PLC中寄存器的数值，并将搭片检测的结果显示出来，当该列舟页没有出现搭片时，该列舟页显示为绿色，如果该列舟页出现搭片时，该列舟页显示为黄色。

10.根据权利要求5所述的在线式石墨舟中硅片的检测方法，其特征在于，还包括掉片检测流程，石墨舟的底表面与运载托盘之间存在一间隙，所述掉片检测流程为：通过设置在运载托盘两边的固定机架上的两个对射激光传感器感应所述间隙是否有硅片，进而判断是否发生掉片，对射激光传感器处于常开状态，石墨舟在运动过程中，如果有硅片掉落至所述间隙，则对射激光传感器处于闭合状态，通过对射激光传感器的开闭状态来判断是否有硅片掉落，对射激光传感器能够将掉片检测结果上传至工控机；

工控机能够通过以太网接口将翘片检测结果、搭片检测结果及掉片检测结果以数据报表的形式上传给MES。