CN112444516A - 一种硅棒的晶线生长状态检测方法、装置及设备 - Google Patents

一种硅棒的晶线生长状态检测方法、装置及设备 Download PDF

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Abstract

本发明实提供了一种硅棒的晶线生长状态检测方法、装置及设备，涉及单晶硅技术领域，包括：在硅棒处于等径生长的过程中，获取硅棒的样本图像；在样本图像上设置检测区域，检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠；生成检测区域的灰度值曲线；根据检测区域的灰度值曲线，确定晶线生长线上，硅棒的晶线的生长状态。本发明中，通过实时采集硅棒在生长过程中的样本图像，并在样本图像上设置检测区域，根据所述检测区域的灰度值曲线，就可以确定硅棒的晶线的生长状态，从而判断硅棒是否是单晶硅棒，采用该方法降低了硅棒直径大小的波动及晶线特征不明显对晶线的检测过程的影响，从而提高了晶线的检测精度和检测效率，且操作简单。

Description

一种硅棒的晶线生长状态检测方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及单晶硅技术领域，特别是涉及一种硅棒的晶线生长状态检测方法、装置及设备。
背景技术
直拉法制备单晶硅的过程中，单晶硅棒的表面沿轴向的方向上存在等间距分布的4条晶线，若单晶硅棒中产生位错或热应力，则会导致晶体由单晶生长转换为多晶生长，单晶硅棒表面的晶线断线，因此，可以以硅棒上是否存在连续的4条晶线来判断该晶棒是单晶硅还是多晶硅。
现有的自动检测晶线的方法，是对正在生长的硅棒进行实时拍摄，并确定晶线的特征像素值。具体为：对拍摄得到的图像逐行进行扫描，在某一行扫描到晶线特征像素值时，根据晶线特征像素值，计算硅棒对应的晶线平面高度X，若晶线平面高度X等于0.5mm，则表明晶线未断线，此时正在生长的硅棒为单晶硅，若晶线平面高度X等于0mm，则表明晶线断线，此时正在生长的硅棒为多晶硅。
但是，在目前的方案中，在实际生长过程中，单晶硅棒的直径大小会发生波动，且单晶硅棒表面的晶线特征不明显，导致难以准确的确定晶线特征像素值和晶线平面高度X，从而使得检测晶线的过程精度较低。
发明内容
本发明提供一种硅棒的晶线生长状态检测方法、装置及设备，旨在提升硅棒的晶线检测精度并降低操作复杂度。
第一方面，本发明实施例提供了一种硅棒的晶线生长状态检测方法，所述方法包括：
在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像；
在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长；
生成所述检测区域的灰度值曲线；
根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。
可选的，所述检测区域包括：与所述硅棒的轴向方向垂直的线段，或与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域，其中，所述矩形区域的面与所述硅棒的轴向方向垂直。
可选的，在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的线段的情况下，所述生成所述检测区域的灰度值曲线的步骤，包括：
从所述线段的一端开始，生成所述线段对应的灰度值曲线。
可选的，在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域的情况下，所述生成所述检测区域的灰度值曲线的步骤，包括：
从所述矩形区域的一端开始，将所述矩形区域划分为多个相同的子区域；
计算每一个所述子区域的平均灰度值；
根据所有所述子区域的平均灰度值，生成所述矩形区域对应的灰度值曲线。
可选的，所述根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态的步骤，包括：
根据所述灰度值曲线，计算所述灰度值曲线的灰度值方差值；
在所述灰度值方差值大于或等于方差值阈值的情况下，确定所述生长状态为连续状态；
在所述灰度值方差值小于所述方差值阈值的情况下，确定所述生长状态为断线状态。
可选的，所述根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态的步骤，包括：
在所述灰度值曲线上存在晶线特征峰的情况下，确定所述生长状态为连续状态；
在所述灰度值曲线上不存在所述晶线特征峰的情况下，确定所述生长状态为断线状态。
可选的，在所述获取所述硅棒的样本图像之后，所述方法还包括：
按照预设的图像增强算法，对所述样本图像进行图像增强处理。
第二方面，本发明实施例提供了一种硅棒的晶线生长状态检测装置，所述装置包括：
样本图像获取模块，用于在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像；
检测单元设置模块，用于在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长；
灰度值曲线生成模块，用于生成所述检测区域的灰度值曲线；
生长状态确定模块，用于根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。
可选的，所述检测区域包括：与所述硅棒的轴向方向垂直的线段，或与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域，其中，所述矩形区域的面与所述硅棒的轴向方向垂直。
可选的，在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的线段的情况下，所述灰度值曲线生成模块，包括：
第一生成子模块，用于从所述线段的一端开始，生成所述线段对应的灰度值曲线。
可选的，在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域的情况下，所述灰度值曲线生成模块，包括：
划分子模块，用于从所述矩形区域的一端开始，将所述矩形区域划分为多个相同的子区域；
第一计算子模块，用于计算每一个所述子区域的平均灰度值；
第二生成子模块，用于根据所有所述子区域的平均灰度值，生成所述矩形区域对应的灰度值曲线。
可选的，所述生长状态确定模块，包括：
第二计算子模块，用于根据所述灰度值曲线，计算所述灰度值曲线的灰度值方差值；
第一确定子模块，用于在所述灰度值方差值大于或等于方差值阈值的情况下，确定所述生长状态为连续状态；
第二确定子模块，用于在所述灰度值方差值小于所述方差值阈值的情况下，确定所述生长状态为断线状态。
可选的，所述生长状态确定模块，还可以包括：
第三确定子模块，用于在所述灰度值曲线上存在晶线特征峰的情况下，确定所述生长状态为连续状态；
第四确定子模块，用于在所述灰度值曲线上不存在所述晶线特征峰的情况下，确定所述生长状态为断线状态。
可选的，所述装置还包括：
增强模块，用于按照预设的图像增强算法，对所述样本图像进行图像增强处理。
第三方面，本发明实施例提供了一种硅棒的晶线生长状态检测设备，所述设备包括：接口，总线，存储器与处理器，所述接口、存储器与处理器通过所述总线相连接，所述存储器用于存储可执行程序，所述处理器被配置为运行所述可执行程序实现所述硅棒的晶线生长状态检测方法的步骤。
本发明第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储可执行程序，所述可执行程序被处理器运行实现所述硅棒的晶线生长状态检测方法的步骤。
本发明实施例提供的一种硅棒的晶线生长状态检测方法，包括：在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像；在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长；生成所述检测区域的灰度值曲线；根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。本申请中，通过实时采集硅棒在生长过程中的样本图像，并在样本图像上设置检测区域，根据所述检测区域的灰度值曲线，就可以确定硅棒的晶线的生长状态，降低了硅棒直径大小的波动及晶线特征不明显对晶线的检测过程的影响，从而提高了晶线的检测精度和检测效率，且操作简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例一中的一种硅棒的晶线生长状态检测方法的步骤流程图；
图2示出了本发明实施例一中的一种硅棒制备装置的示意图；
图3示出了本发明实施例一中的一种硅棒的样本图像；
图4示出了本发明实施例一中的一种检测区域的灰度值曲线；
图5示出了本发明实施例二中的一种硅棒的晶线生长状态检测方法的步骤流程图；
图6示出了本发明实施例二中的一种硅棒的检测区域的示意图；
图7示出了本发明实施例二中的另一种硅棒的检测区域的示意图；
图8示出了本发明实施例二中的一种检测区域的灰度值曲线；
图9示出了本发明实施例二中的另一种检测区域的灰度值曲线；
图10示出了本发明实施例二中的另一种检测区域的灰度值曲线；
图11示出了本发明实施例二中的另一种检测区域的灰度值曲线；
图12示出了本发明的一种硅棒的晶线检测结果的示意图；
图13示出了本发明的另一种硅棒的晶线检测结果的示意图；
图14示出了本发明实施例三中的一种硅棒的晶线生长状态检测装置的结构框图；
图15示出了本发明实施例的一种硅棒的晶线生长状态检测设备的逻辑结构示意图。
附图标记说明：101-硅棒、102-坩埚、103-熔融硅、104-单晶炉、105-晶线、106-检测区域、107-预设方向、41-接口、42-处理器、43-存储器、44-总线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参照图1，图1示出了本发明实施例一中的一种硅棒的晶线生长状态检测方法的步骤流程图。该方法可以包括如下步骤：
步骤101，在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像。
参照图2，示出了本发明实施例一中的一种硅棒制备装置的示意图。
在本发明实施例中，采用直拉法制备单晶硅时，使用单晶炉104，将高纯度的多晶硅硅料融化在石英坩埚102中，并将单晶籽晶的下端浸入到石英坩埚中的熔融硅103液面，单晶籽晶下端依次进行引晶、放肩、转肩、等径生长和收尾工艺，同时配合转动单晶籽晶、坩埚，从而完成硅棒101的制备。
具体的，在处于等径生长的过程中，硅棒101按照一定的周期进行转动，可以以一定的采样频率对硅棒101的等径生长过程进行图像采样，获取硅棒101的样本图像。
例如，硅棒的转动周期为6秒，在该转动周期内，每间隔0.25秒采集一帧样本图像，则在一个硅棒转动周期内可以采集24帧样本图像。
参照图3，示出了本发明实施例一中的一种硅棒的样本图像。该样本图像中，硅棒101的下端浸入到熔融硅103液面中，硅棒101的表面上具有沿硅棒轴向方向的晶线105。
在本发明实施例中，可以通过外部摄像装置采集硅棒生长过程中的样本图像，所述样本图像包含硅棒180度范围内的表面状态信息，由于制备单晶硅棒的过程中，处于等径生长过程的单晶硅棒表面沿轴向的方向上存在等间距分布的4条晶线，因此，在采集到的样本图像中，至少存在一条沿晶线，也可以存在两条晶线。
步骤102，在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长。
在该步骤中，在采集到的样本图像上，设置用于检测硅棒的晶线的生长状态的检测区域，可以通过设置检测区域的大小，使得所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线具有重叠的部分，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长。
具体的，所述晶线生长线为单晶硅棒表面上连续晶线所在的直线，若硅棒为多晶硅棒，其表面生长的晶线会出现断裂，但所述晶线依旧是沿晶线生长线生长。
具体的，所述检测区域可以是与所述硅棒的轴向方向垂直的线段，也可以是与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域，其中，所述矩形区域的面与所述硅棒的轴向方向垂直。
进一步的，所述检测区域设置在样本图像中的硅棒图像上。
参见图3，在样本图像中的硅棒101图像上，设置与所述硅棒101的轴向方向垂直的线段作为检测区域106，所述检测区域106与硅棒101上的晶线105相交于点A。
步骤103，生成所述检测区域的灰度值曲线。
在该步骤中，根据样本图像中的检测区域，生成所述检测区域的灰度值曲线。
具体的，在样本图像上设置检测区域之后，从检测区域的一端开始，根据检测区域中每个像素点的灰度值，生成沿检测区域的灰度值曲线。
参见图4，示出了本发明实施例一中的一种检测区域的灰度值曲线，该灰度值曲线横轴表示检测区域沿硅棒的轴向垂直的方向的位置变化，对应检测区域每个像素点的相对位置，纵轴为对应检测区域每个像素点的灰度值。
步骤104，根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。
在该步骤中，根据硅棒的样本图像中检测区域对应的灰度值曲线，可以确定此时硅棒的晶线的生长状态，从而判断出此时硅棒是单晶硅棒还是多晶硅棒。
具体的，若样本图像的检测区域与硅棒的晶线有相交的部分，则说明检测区域对应的灰度值曲线中包含检测区域与硅棒晶线的相交部分的灰度值。晶线相对硅棒表面其他区域的颜色较深、亮度较暗，因此，晶线对应的灰度值相对于硅棒表面其他区域对应的灰度值较低。
在本发明实施例中，若样本图像的检测区域与硅棒的晶线有相交的部分，则在检测区域对应的灰度值曲线中存在灰度值较低的部分，参见图4，示出了本发明实施例一中的一种检测区域的灰度值曲线，该灰度值曲线为图3中检测区域106对应的灰度值曲线，图中矩形线框B对应检测区域106与晶线105相交的A点周围的像素点的灰度值曲线，该灰度值曲线除矩形线框B中包含的部分外，灰度值均在165～180之间，而矩形线框B部分的灰度值在152～170之间，说明检测区域106中硅棒101上的像素点的灰度值较高，检测区域106中晶线105上的A点周围的像素点的灰度值较低。
所述灰度值，是黑白图像中点的颜色深度，由于物体各点的颜色及亮度不同，对应的黑白照片上各点呈现不同程度的灰度。把白色与黑色之间按对数关系分成若干级，称为“灰度等级”，范围一般从0到255，白色为255，黑色为0。
因此，可以根据检测区域的灰度值曲线，判断对应的检测区域与晶线是否有相交的部分，若检测区域的灰度值曲线在某一部分出现灰度值较低的情况，则说明检测区域与晶线在该区域有相交的部分，即说明此时该晶线在硅棒表面的生长状态是连续状态。
进一步的，若在一个硅棒转动周期内，检测到采集的每一张样本图像上的晶线的生长状态均为连续状态，则可以确定在该硅棒转动周期内，硅棒表面存在4条连续生长的晶线，此时硅棒为单晶硅棒。
若检测区域的灰度值曲线没有较大的波动，其纵轴灰度值的变化始终在一个较小的范围内，则说明检测区域与晶线没有相交的部分，即说明此时该晶线在硅棒表面的生长状态是断线状态。
进一步的，若在一个硅棒转动周期内，检测到采集的样本图像中，只要有一张样本图像上的晶线的生长状态均为断线状态，则可以确定在该硅棒转动周期内，硅棒表面不存在4条连续生长的晶线，此时硅棒为多晶硅棒。
在本发明实施例中，硅棒的晶线生长状态检测方法，包括：在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像；在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长；生成所述检测区域的灰度值曲线；根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。本申请中，通过实时采集硅棒在生长过程中的样本图像，并在样本图像上设置检测区域，根据所述检测区域的灰度值曲线，就可以确定硅棒的晶线的生长状态，从而判断硅棒是否是单晶硅棒，采用该方法降低了硅棒直径大小的波动及晶线特征不明显对晶线的检测过程的影响，从而提高了晶线的检测精度和检测效率，且操作简单。
实施例二
参见图5，示出了本发明实施例二中的一种硅棒的晶线生长状态检测方法的步骤流程图，该方法可以包括如下步骤：
步骤201，在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像。
该步骤具体可以参照上述步骤101，此处不再赘述。
步骤202，按照预设的图像增强算法，对所述样本图像进行图像增强处理。
在该步骤中，可以对所述硅棒的样本图像进行图像增强，以增强样本图像中晶线的特征，扩大样本图像中晶线与其他区域之间的差别，利于提升后续根据样本图像中的检测区域对应的灰度值曲线，确定晶线的生长状态的准确性。
所述图像增强算法可以是对样本图像进行中值滤波、最大值滤波、最小值滤波等。在本发明实施例中，对此不作具体限定。
步骤203，在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长。
在该步骤中，在采集到的样本图像上，设置用于检测硅棒的晶线的生长状态的检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长。
可选的，在本发明实施例的一种实现方式中，步骤203具体可以包括：
子步骤2031，在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的线段。
参见图6，示出了本发明实施例二中的一种硅棒的检测区域的示意图，该检测区域106为一条与所述硅棒101的轴向方向垂直的线段，该线段与硅棒101的晶线105相交于一点C。
可选的，所述线段的长度可以是预先设定的一个像素数，例如500像素。
在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的线段的情况下，执行步骤204。
可选的，本发明实施例的另一种实现方式中，步骤203具体可以包括：
子步骤2032，在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域，其中，所述矩形区域的面与所述硅棒的轴向方向垂直。
参见图7，示出了本发明实施例二中的另一种硅棒的检测区域的示意图，该检测区域106为与所述硅棒101的轴向方向垂直的矩形区域，该矩形区域与硅棒101的晶线105相交部分为线段DE。
可选的，所述矩形区域的长度和宽度可以是预先设定的一个像素数，例如500像素×5像素。
在本发明实施例中，设置检测区域为矩形区域，使得在晶线存在的情况下，晶线与矩形区域的重合部分较多，相比晶线与检测区域为线段的重合部分只有一个相交点的情况，可以降低检查结果受环境因素的影响，从而提高检测结果的准确度。
在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域的情况下，执行步骤205。
步骤204，在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的线段的情况下，生成所述检测区域的灰度值曲线。
在该步骤中，在样本图像上设置与所述硅棒的轴向方向垂直的线段作为检测区域，从所述线段的一端开始，根据所述线段中每个像素点的灰度值，生成沿所述线段的灰度值曲线。
参见图6，从检测区域(线段)106的左端开始，沿预设方向107，生成所述检测区域(线段)106的灰度值曲线。
步骤205，在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域的情况下，生成所述检测区域的灰度值曲线。
在该步骤中，在样本图像上设置与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域作为检测区域，生成所述矩形区域的灰度值曲线的步骤，具体包括：
子步骤2051，从所述矩形区域的一端开始，将所述矩形区域划分为多个相同的子区域。
在该步骤中，从所述矩形区域的一端开始，将所述矩形区域划分为多个大小相同的子区域，所述子区域的数量可以是预先设定的一个固定数值。
参见图7，从检测区域(矩形区域)106的左端开始，沿预设方向107，将所述检测区域(矩形区域)106划分为多个大小相同的子区域106-1、106-2、106-3、106-4。
例如，若所述矩形区域的大小为500像素×5像素，则可以将所述矩形区域沿与所述硅棒的轴向垂直的方向划分为5像素×5像素的100个子区域。
子步骤2052，计算每一个所述子区域的平均灰度值。
在该步骤中，将矩形区域划分成多个相同的子区域之后，获取子区域中每一个像素点的灰度值，对该子区域包含的所有像素点的灰度值求平均值，计算得到该子区域的平均灰度值。
子步骤2053，根据所有所述子区域的平均灰度值，生成所述矩形区域对应的灰度值曲线。
在该步骤中，将子区域的平均灰度值作为该子区域对应的灰度值，根据每一个子区域的灰度值，生成所述矩形区域沿硅棒的轴向的垂直方向的灰度值曲线。
例如，若所述矩形区域的大小为500像素×5像素，所述子区域为100个相同的，与所述硅棒的轴向垂直的方向的5像素×5像素的正方形区域，则根据这100个子区域的平均灰度值，生成所述矩形区域沿硅棒的轴向垂直的方向的灰度值曲线。
步骤206，根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。
可选的，在本发明实施例的一种实现方式中，步骤206具体可以包括：
子步骤2061，根据所述灰度值曲线，计算所述灰度值曲线的灰度值方差值。
在该步骤中，根据所述检测区域的灰度值曲线，计算该灰度值曲线的灰度值方差值。并将所述灰度值方差值与预设的方差值阈值进行比较。
若所述灰度值曲线的灰度值方差值大于或等于方差值阈值，则执行子步骤2062，若所述灰度值方差值小于所述方差值阈值，则执行子步骤2063。
参见图8，示出了本发明实施例二中的一种检测区域的灰度值曲线，图8中灰度值曲线的灰度值的范围在25～30之间，对应的灰度值方差值较小。
参见图9，示出了本发明实施例二中的另一种检测区域的灰度值曲线，图9中灰度值曲线的灰度值的范围在25～39之间，对应的灰度值方差值较大。
子步骤2062，在所述灰度值方差值大于或等于方差值阈值的情况下，确定所述生长状态为连续状态。
在该步骤中，若所述灰度值曲线的灰度值方差值大于或等于方差值阈值，则说明检测区域对应的灰度值曲线中存在灰度值较低的部分，即样本图像的检测区域与硅棒的晶线有相交的部分，进一步的，说明此时在样本图像的检测区域中检测到了晶线。
优选的，所述灰度值方差值可以为7.5。
子步骤2063，在所述灰度值方差值小于所述方差值阈值的情况下，确定所述生长状态为断线状态。
在该步骤中，若所述灰度值方差值小于所述方差值阈值，则说明检测区域的灰度值曲线没有较大的波动，其纵轴灰度值的变化始终在一个较小的范围内，即样本图像的检测区域与晶线没有相交的部分，说明此时在样本图像的检测区域中没有检测到晶线。
优选的，所述灰度值方差值可以为7.5。
在本发明实施例中，采用简单的灰度值方差值的计算，以及与预设的方差值阈值进行比较，就可以确定硅棒的晶线的生长状态，进一步可以判断硅棒是否是单晶硅棒，过程简单。
可选的，本发明实施例的另一种实现方式中，步骤206具体可以包括：
子步骤2064，在所述灰度值曲线上存在晶线特征峰的情况下，确定所述生长状态为连续状态。
在该步骤中，可以采用波谷检测算法，判断所述灰度值曲线上是否存在晶线特征峰。
可选的，所述波谷检测算法可以是先检测出灰度值曲线中的最小灰度值以及灰度值曲线的平均灰度值，并确定所述最小灰度值和平均灰度值在灰度值曲线中对应的横轴坐标，将所述平均灰度值和最小灰度值的差值作为该晶线特征峰的幅值，将所述最小灰度值和平均灰度值在灰度值曲线中对应的横轴坐标的差值作为该晶线特征峰的宽度。
进一步的，可以根据所述晶线特征峰的幅值和宽度，确定所述灰度值曲线上是否存在晶线特征峰。
当所述晶线特征峰的幅值大于或等于预设幅值，以及所述晶线特征峰的宽度小于或等于预设宽度值的情况下，可以判断所述灰度值曲线上存在晶线特征峰。
优选的，所述预设幅值可以是10，所述预设宽度值可以是20像素。在本发明实施例中，对此不作具体限定。
参见图10，示出了本发明实施例二中的另一种检测区域的灰度值曲线，图10中灰度值曲线存在晶线特征峰，图中矩形线框G标识出的部分为所述晶线特征峰，说明检测区域对应的灰度值曲线中存在灰度值较低的部分，即样本图像的检测区域与硅棒的晶线有相交的部分，进一步的，说明此时在样本图像的检测区域中检测到了晶线，即此时该晶线在硅棒表面的生长状态是连续状态。
进一步的，若在一个硅棒转动周期内，检测到采集的每一张样本图像上的晶线的生长状态均为连续状态，则可以确定在该硅棒转动周期内，硅棒表面存在4条连续生长的晶线，此时硅棒为单晶硅棒。
子步骤2065，在所述灰度值曲线上不存在所述晶线特征峰的情况下，确定所述生长状态为断线状态。
在该步骤中，可以采用波谷检测算法，判断所述灰度值曲线上是否存在晶线特征峰。
可选的，所述波谷检测算法可以是先检测出灰度值曲线中的最小灰度值以及灰度值曲线的平均灰度值，并确定所述最小灰度值和平均灰度值在灰度值曲线中对应的横轴坐标，所述横轴坐标对应灰度值曲线上最小灰度值和平均灰度值对应的像素点的位置，将所述平均灰度值和最小灰度值的差值作为该晶线特征峰的幅值，将所述最小灰度值和平均灰度值在灰度值曲线中对应的横轴坐标的差值作为该晶线特征峰的宽度。
进一步的，可以根据所述晶线特征峰的幅值和宽度，确定所述灰度值曲线上是否存在晶线特征峰。
当所述晶线特征峰的幅值小于预设幅值，或所述晶线特征峰的宽度大于预设宽度值的情况下，可以判断所述灰度值曲线上不存在晶线特征峰。
优选的，所述预设幅值可以是10，所述预设宽度值可以是20像素。在本发明实施例中，对此不作具体限定。
参见图11，示出了本发明实施例二中的另一种检测区域的灰度值曲线，图11中灰度值曲线不存在晶线特征峰。则说明检测区域的灰度值曲线没有较大的波动，其纵轴灰度值的变化始终在一个较小的范围内，即样本图像的检测区域与晶线没有相交的部分，说明此时在样本图像的检测区域中没有检测到晶线，即此时该晶线在硅棒表面的生长状态是断线状态。
进一步的，若在一个硅棒转动周期内，检测到采集的样本图像中，只要有一张样本图像上的晶线的生长状态均为断线状态，则可以确定在该硅棒转动周期内，硅棒表面不存在4条连续生长的晶线，此时硅棒为多晶硅棒。
因此，可以根据检测区域的灰度值曲线，判断对应的检测区域与晶线是否有相交的部分，若检测区域的灰度值曲线在某一部分存在晶线特征峰，则说明检测区域与晶线在该区域有相交的部分。此时，晶线在硅棒的表面连续生长，所述硅棒的晶线的生长状态为连续状态。若检测区域的灰度值曲线不存在晶线特征峰，则说明检测区域与晶线没有相交的部分，此时，晶线在硅棒的表面断线，所述硅棒的晶线的生长状态为断线状态。
在本发明实施例中，通过判断检测区域的灰度值曲线上是否存在晶线特征峰，就可以确定硅棒的晶线的生长状态，进一步可以判断硅棒是否是单晶硅棒，过程简单，且检测精度较高。
例如，参见图12，示出了本发明的一种硅棒的晶线检测结果的示意图，在该检测结果中，硅棒的转动周期T为6秒，若样本图像的采集频率为1.5秒，则在一个转动周期T内，可以采集四张样本图像，将四张样本图像中检测区域对应的灰度值曲线进行合成，即得到如图12所示的在一个转动周期T内的灰度值曲线，在该灰度值曲线上，在每一个T/4的时间段内，灰度值曲线上均检测到一个晶线特征峰，分别为F1、F2、F3和F4，且检测到所述晶线特征峰的时间间隔相同，即说明在硅棒上均匀分布有四条连续的晶线，则此时硅棒为单晶硅棒。
参见图13，示出了本发明的另一种硅棒的晶线检测结果的示意图，在该检测结果中，硅棒的转动周期T为6秒，若样本图像的采集频率为1.5秒，则在一个转动周期T内，可以采集四张样本图像，将四张样本图像中检测区域对应的灰度值曲线进行合成，即得到如图12所示的在一个转动周期T内的灰度值曲线，在该灰度值曲线上，在前三个T/4的时间段内，灰度值曲线上均检测到一个晶线特征峰，分别为G1、G2和G3，且检测到所述晶线特征峰的时间间隔相同，但在第四个T/4的时间段内，并未检测到晶线特征峰，即说明在硅棒上只有三条连续的晶线，则此时硅棒为多晶硅棒。
步骤207，根据所述硅棒的晶线的生长状态和所述硅棒的长度，确定所述硅棒的后续处理方式。
在该步骤中，可以根据所述硅棒的晶线的生长状态和所述硅棒的长度，确定生产硅棒的过程中对于所述硅棒的后续处理方式。
具体的，若根据所述硅棒的晶线的生长状态，确定了所述硅棒为单晶硅棒，则继续进行单晶硅的制备。
若根据所述硅棒的晶线的生长状态，确定了所述硅棒为多晶硅棒之后，可以结合此时硅棒的长度，确定所述硅棒的后续处理方式。
在本发明实施例中，确定了所述硅棒为多晶硅棒之后，若检测到此时硅棒的长度大于或等于500毫米，则结束生产，将所述硅棒进行切割处理，切割得到的硅棒可以作为相关产品。若检测到此时硅棒的长度小于500毫米，则结束生产，并将所述硅棒进行熔融处理，得到的熔硅可以作为制备单晶硅棒的原料。
在本发明实施例中，硅棒的晶线生长状态检测方法，包括：在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像；在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长；生成所述检测区域的灰度值曲线；根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。本申请中，通过实时采集硅棒在生长过程中的样本图像，并在样本图像上设置检测区域，根据所述检测区域的灰度值曲线，就可以确定硅棒的晶线的生长状态，从而判断硅棒是否是单晶硅棒，采用该方法降低了硅棒直径大小的波动及晶线特征不明显对晶线的检测过程的影响，从而提高了晶线的检测精度和检测效率，且操作简单。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定都是本申请实施例所必须的。
实施例三
参照图14，示出了本发明实施例三中的一种硅棒的晶线生长状态检测装置的结构框图，具体可以包括：
样本图像获取模块301，用于在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像。
检测单元设置模块302，用于在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长。
可选的，所述检测区域包括：与所述硅棒的轴向方向垂直的线段，或与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域，其中，所述矩形区域的面与所述硅棒的轴向方向垂直。
灰度值曲线生成模块303，用于生成所述检测区域的灰度值曲线。
可选的，在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的线段的情况下，所述灰度值曲线生成模块303，包括：
第一生成子模块，用于从所述线段的一端开始，生成所述线段对应的灰度值曲线。
可选的，在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域的情况下，所述灰度值曲线生成模块303，包括：
划分子模块，用于从所述矩形区域的一端开始，将所述矩形区域划分为多个相同的子区域；
第一计算子模块，用于计算每一个所述子区域的平均灰度值；
第二生成子模块，用于根据所有所述子区域的平均灰度值，生成所述矩形区域对应的灰度值曲线。
生长状态确定模块304，用于根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。
可选的，所述生长状态确定模块304，包括：
第二计算子模块，用于根据所述灰度值曲线，计算所述灰度值曲线的灰度值方差值；
第一确定子模块，用于在所述灰度值方差值大于或等于方差值阈值的情况下，确定所述生长状态为连续状态；
第二确定子模块，用于在所述灰度值方差值小于所述方差值阈值的情况下，确定所述生长状态为断线状态。
可选的，所述生长状态确定模块304，还可以包括：
第三确定子模块，用于在所述灰度值曲线上存在晶线特征峰的情况下，确定所述生长状态为连续状态；
第四确定子模块，用于在所述灰度值曲线上不存在所述晶线特征峰的情况下，确定所述生长状态为断线状态。
可选的，所述装置还可以包括：
增强模块，用于按照预设的图像增强算法，对所述样本图像进行图像增强处理。
在本发明实施例中，硅棒的晶线生长状态检测装置，包括：在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像；在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长；生成所述检测区域的灰度值曲线；根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。本申请中，通过实时采集硅棒在生长过程中的样本图像，并在样本图像上设置检测区域，根据所述检测区域的灰度值曲线，就可以确定硅棒的晶线的生长状态，从而判断硅棒是否是单晶硅棒，采用该方法降低了硅棒直径大小的波动及晶线特征不明显对晶线的检测过程的影响，从而提高了晶线的检测精度和检测效率，且操作简单。
图15示出了本发明实施例的一种硅棒的晶线生长状态检测设备的逻辑结构示意图。如图15所述，本发明实施例提供的硅棒的晶线生长状态检测设备可以包括：接口41、处理器42、存储器43及总线44；其中，所述总线44，用于实现所述接口41、所述处理器42和所述存储器43之间的连接通信；所述存储器43存储有可执行程序，所述处理器42，用于执行所述存储器43中存储的可执行程序，以实现如图1或图5，实施例一或实施例二中的硅棒的晶线生长状态检测方法的步骤，并能达到相同或相似的效果，为了避免重复，此处不再赘述。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个可执行程序，所述一个或者多个可执行程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如图1或图5，实施例一或实施例二中的液口距确定方法的步骤，并能达到相同或相似的效果，为了避免重复，此处不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种硅棒的晶线生长状态检测方法，其特征在于，所述方法包括：
在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像；
在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长；
生成所述检测区域的灰度值曲线；
根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测区域包括：与所述硅棒的轴向方向垂直的线段，或与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域，其中，所述矩形区域的面与所述硅棒的轴向方向垂直。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的线段的情况下，所述生成所述检测区域的灰度值曲线的步骤，包括：
从所述线段的一端开始，生成所述线段对应的灰度值曲线。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述检测区域为与所述硅棒的轴向方向垂直的矩形区域的情况下，所述生成所述检测区域的灰度值曲线的步骤，包括：
从所述矩形区域的一端开始，将所述矩形区域划分为多个相同的子区域；
计算每一个所述子区域的平均灰度值；
根据所有所述子区域的平均灰度值，生成所述矩形区域对应的灰度值曲线。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态的步骤，包括：
根据所述灰度值曲线，计算所述灰度值曲线的灰度值方差值；
在所述灰度值方差值大于或等于方差值阈值的情况下，确定所述生长状态为连续状态；
在所述灰度值方差值小于所述方差值阈值的情况下，确定所述生长状态为断线状态。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态的步骤，包括：
在所述灰度值曲线上存在晶线特征峰的情况下，确定所述生长状态为连续状态；
在所述灰度值曲线上不存在所述晶线特征峰的情况下，确定所述生长状态为断线状态。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述硅棒的样本图像之后，所述方法还包括：
按照预设的图像增强算法，对所述样本图像进行图像增强处理。
8.一种硅棒的晶线生长状态检测装置，其特征在于，所述装置包括：
样本图像获取模块，用于在硅棒处于等径生长的过程中，获取所述硅棒的样本图像；
检测单元设置模块，用于在所述样本图像上设置检测区域，所述检测区域与所述硅棒的晶线生长线重叠，在所述硅棒处于等径生长的过程中，所述硅棒的晶线沿所述晶线生长线生长；
灰度值曲线生成模块，用于生成所述检测区域的灰度值曲线；
生长状态确定模块，用于根据所述灰度值曲线，确定所述晶线生长线上，所述硅棒的晶线的生长状态。
9.一种硅棒的晶线生长状态检测设备，其特征在于，所述设备包括：接口，总线，存储器与处理器，所述接口、存储器与处理器通过所述总线相连接，所述存储器用于存储可执行程序，所述处理器被配置为运行所述可执行程序实现如权利要求1至7中任一项所述的硅棒的晶线生长状态检测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储可执行程序，所述可执行程序被处理器运行实现如权利要求1至7中任一项所述的硅棒的晶线生长状态检测方法的步骤。
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