CN112488980A - 一种熔料状态检测方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种熔料状态检测方法、装置及设备，涉及太阳能光伏技术领域。该方法包括：获取熔料当前图像；将所述当前图像划分为多个子区域；分别获取各子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差；根据所述最小灰度值和灰度值方差确定所述各子区域的熔料状态，所述各子区域的熔料状态包括液态或固态；根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态。本发明实施例首先分别确定不同子区域的熔料状态，再根据不同子区域的熔料状态确定当前图像所对应的熔料的熔料状态，提高了检测精度，同时能够保证检测结果不受单晶炉内亮度影响和图像信息复杂的影响，并且减少了计算复杂度。

Description

一种熔料状态检测方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是涉及一种熔料状态检测方法、装置及设备。

背景技术

在制备单晶硅的过程中，硅料熔化控制是晶体生长的重要环节。硅料熔化状态的检测有助于分析熔料过程的进度。在熔料过程还需要进行多次的加料，在多次加料的过程中，需要依据硅料的熔化状态调整加热功率、选择合适的加料时机。因此，硅料熔化进程的检测在单晶硅产业中具有重要的现实意义。

目前，依据基图像与当前硅料熔化所采集的图像进行相关性计算，依据相关性的大小判定硅料熔化状态是否改变，具体为：先构成三维张量，对该张量进行高阶奇异值分解得到用于表征之前熔化状态的基图像；然后，对当前所采集的硅料熔化状态图像与所述基图像进行相关性计算，依据相关性的大小判定硅料熔化状态是否改变。

但上述现有技术中依据基图像与当前硅料熔化所采集的图像进行相关性计算，依据相关性的大小判定硅料熔化状态是否改变的方法，存在检测精度低的问题。

发明内容

本发明提供一种熔料状态检测方法、装置及设备，旨在现有技术中依据基图像与当前硅料熔化所采集的图像进行相关性计算，依据相关性的大小判定硅料熔化状态是否改变的方法，存在检测精度低的问题。

第一方面，本发明公开了一种熔料状态检测方法，所述方法包括：

获取熔料当前图像；

将所述当前图像划分为多个子区域；

分别获取各所述子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差；

根据所述最小灰度值和所述灰度值方差确定各子区域的熔料状态，所述各子区域的熔料状态包括液态或固态；

根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态；所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括固态、液态或固液混合中的一种。

可选地，所述将所述当前图像划分为多个子区域包括：

当所述当前图像为灰度图像时，将所述灰度图像划分为多个子区域；

所述将所述当前图像划分为多个子区域还包括：

当所述当前图像为彩色图像时，将所述彩色图像灰度化，得到灰度图像；

将所述灰度图像划分为多个子区域；

所述将所述当前图像划分为多个子区域还包括：

当所述当前图像为彩色图像时，将所述当前彩色图像划分为多个子区域；

将所述划分为多个子区域的当前彩色图像灰度化。

可选地，

所述将所述当前图像划分为多个子区域包括：

设定所述当前图像的检测区域，将所述检测区域划分为多个子区域；其中，所述检测区域根据所述当前图像中熔料的位置设定，所述检测区域为矩形，所述多个子区域具有相同的大小。

可选地，所述根据所述最小灰度值和灰度值方差确定各子区域的熔料状态包括：

当所述最小灰度值和所述灰度值方差满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为液态；

当所述最小灰度值和所述灰度值方差不满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为固态；

其中，所述预设条件为所述子区域中像素的最小灰度值大于第一阈值，所述子区域中像素的灰度值方差小于第二阈值。

可选地，所述根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括：

获取所有子区域中熔料状态为液态的子区域个数，记为M；

获取所有子区域中熔料状态为固态的子区域个数，记为N；

根据N与M，确定所述当前图像所对应的熔料状态。

可选地，所述方法还包括：

当所述当前图像所对应的熔料的熔料状态满足第一条件时，向所述熔料中加入所述熔料的固体原料。

可选地，所述方法还包括；

当所述当前图像所对应的熔料的熔料状态满足第二条件时，控制所述熔料进入稳温阶段；

在所述稳温阶段结束后，进行引晶。

第二方面，本发明公开了一种熔料状态检测装置，所述装置包括：包括图像采集单元和检测单元；

所述图像采集单元用于采集所述熔料的当前图像；

所述检测单元用于将所述当前图像划分为多个子区域，进而分别获取各所述子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差；

所述检测单元还用于根据所述最小灰度值和灰度值方差确定各子区域的熔料状态，进而根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态；所述各子区域的熔料状态包括液态和固态；所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括固态、液态或固液混合中的一种。

可选地，所述检测单元还用于，当所述当前图像为灰度图像时，将所述当前图像划分为多个子区域；

所述检测单元还用于，当所述当前图像为彩色图像时，将所述当前图像灰度化后，划分为多个子区域；

所述检测单元还用于，当所述当前图像为彩色图像时，将所述当前图像划分为多个子区域后，再对所述划分为多个子区域当前图像进行灰度化。

可选地，

所述检测单元还用于设定所述熔料的当前图像的检测区域，并将所述检测区域划分为多个子区域；其中，所述检测区域根据所述当前图像中熔料的位置设定，所述检测区域为矩形，所述多个子区域具有相同的大小。

可选地，所述检测单元还用于当所述最小灰度值和所述灰度值方差满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为液态；当所述最小灰度值和所述灰度值方差不满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为固态；

其中，所述预设条件为所述子区域中像素的最小灰度值大于第一阈值，所述子区域中像素的灰度值方差小于第二阈值。

可选地，所述检测单元还用于获取所有子区域中熔料状态为液态的子区域个数，记为M；获取所有子区域中熔料状态为固态的子区域个数，记为N；进而根据N与M，确定所述当前图像所对应的熔料状态。

可选地，所述装置还包括控制单元，所述控制单元用于当所述检测区域所对应的熔料的熔料状态满足第一条件时，发出第一提示信号；

所述第一控制信号用于提示所述熔料状态满足第一时机，所述第一时机为向所述单晶炉内加入熔料的固体原料的时机。

可选地，所述控制单元还用于当所述检测区域所对应的熔料的熔料状态满足第二条件时，控制所述熔料进入稳温阶段；并当所述稳温阶段结束后，发出第二提示信号；

所述第二提示信号用于提示所述熔料状态满足第二时机，所述第二时机为对所述单晶炉中的熔料进行引晶的时机。

第三方面，本发明实施例提供了一种熔料状态检测设备，所述熔料检测设备包括：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前述的熔料状态检测方法的步骤。

本发明第四方面提供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如前述的熔料状态检测方法的步骤。

在本发明实施例中，所述方法包括：获取熔料当前图像；将所述当前图像划分为多个子区域；分别获取各所述子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差；根据所述最小灰度值和灰度值方差确定各子区域的熔料状态，所述各子区域的熔料状态包括液态或固态；根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态；所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括固态、液态或固液混合中的一种。本申请中，获取所述单晶炉中熔料的当前图像，并将所述当前图像划分为多个子区域，根据所述多个子区域的最小灰度值和灰度值方差确定所对应的子区域的熔料状态，再根据多个子区域的熔料状态确定当前图像所对应的熔料的熔料状态，由于本申请分别确定不同子区域的熔料状态，再根据不同子区域的熔料状态确定当前图像所对应的熔料的熔料状态，提高了检测精度，又本申请在计算不同子区域的熔料状态时，只用考虑多个子区域的最小灰度值和灰度值方差，减少了计算复杂度，提高了检测效率。同时，现有技术中，由于至少需要获取两个不同时刻熔料的图像，然而，由于两个不同时刻所对应的单晶炉内的熔液存在波动及熔液对光线的反射使得两个时刻的炉体内的亮度不同，使得图像信息复杂，进而导致相关性计算的阈值难以设定，影响检测结果的准确性。而本申请只采用一个时刻的一张当前图像即可确定所述熔料的熔料状态，不用与此时刻之前的基图像进行相关性计算，不存在不同时刻单晶炉内不同波动及不同反射使得两个时刻炉体内的亮度不同的干扰，所以不存在检测精度低的问题，进而，本申请的熔料状态检测准确性不受单晶炉内亮度的影响，相比准确性更高。

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熔料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熔料状态检测装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例一中对当前图像进行子区域划分的示意图；

图4示出了本发明实施例二中的一种熔料状态检测方法的步骤流程图；

图5示出了本发明实施例二中的一种熔料状态检测装置的结构示意图；

图6示出了本发明实施例二中通过摄像头获取的熔料当前图像示意图；

图7示出了本发明实施例二中的检测区域中各子区域所对应的方差分布示意图；

图8示出了本发明实施例二中图7所对应的检测区域示意图；

图9示出了本发明实施例二中的另一个检测区域中各子区域所对应的方差分布示意图；

图10示出了本发明实施例二中图9所对应的检测区域示意图；

图11示出了本发明实施例三中的一种熔料状态检测装置的结构示意图；

图12示出了本发明实施例的三中的一种熔料状态检测设备的逻辑结构示意图。

附图标记说明：11-单晶炉、12-摄像头、13-熔料、14-坩埚、15-观察窗口、16-检测单元、17-控制单元、18-加料器、19-引晶绳。

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的一种熔料状态检测方法的步骤流程图，所述方法包括：

步骤101，获取所述熔料当前图像。

本发明实施例中，所述方法可以应用于熔料状态检测装置中，参照图2，图2示出了本发明实施例一中的一种熔料状态检测装置的结构示意图，所述熔料状态检测装置设置在单晶炉11中，包括图像采集器，具体可以是摄像头12，所述单晶炉内放置有坩埚14，所述坩埚14内放置有熔料13，所述摄像头12朝向所述坩埚14的方向放置，用于获取所述坩埚14内熔料13的当前图像。

具体的，所述熔料13可以为硅料在坩埚14内熔化形成的，所述熔料13中包括已熔化的液体硅料和未熔化的固体硅料。将所述摄像头12的放置方向以能够获取到所述熔料的当前图像为准，所述摄像头12用于获取所述熔料13当前图像，具体的，可以设置所述摄像头12按照预设周期获取所述熔料当前图像，可选地，所述预设周期可以为1s。

步骤102，将所述当前图像划分为多个子区域。

本实施例中，为了准确检测当前图像所对应的熔料状态，将所述当前图像划分为多个子区域，并设定一个子区域对应一个熔料状态。所述熔料状态包括液态和固态。可以理解，将所述子区域划分的越小，计算获得的所述子区域中熔料状态的准确度也就越高，但是，也相应的增加了计算复杂度。相反，将所述子区域划分的越大，计算获得的所述子区域中熔料状态的准确度会相应降低，但是，计算复杂度会相应减小。本实施例中，综合考虑了计算复杂度和准确度的因素，对所述当前图像的子区域进行划分。参照图3，示出了本实施例一的子区域划分示意图，将像素为1000pix×300pix的当前图像划分为10×10个子区域。每个子区域的像素为100pix×30pix。

步骤103，分别获取各所述子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差。

本实施例中，在获取所述子区域中像素的最小灰度值和各子区域中像素的灰度值方差之前，需要保证所述子区域所对应的图像为灰度图像，如果不是灰度图像，需要采用相应算法对所述子区域所对应的图像进行灰度化。可选地，获取所述子区域的最小灰度值可以包括：从所述子区域的第一个像素点开始逐行遍历所述子区域各个像素的灰度值，当获取到的当前像素灰度值小于上一个像素的灰度值时，保存当前像素灰度值，当遍历完整个子区域后，获取到的像素的灰度值就是所述子区域中像素的最小灰度值。可以理解，本实施例对如何得到所述子区域中像素的最小灰度值的方法不做限定，只要是能获取到所述子区域中像素的最小灰度值就行。获取所述子区域中像素的灰度值方差可以包括：首先计算整个子区域中所有像素灰度值的平均值M，获取所述子区域中每个像素的灰度值，记为x_i，根据公式

计算出所述子区域像素的灰度值方差S²。

步骤104，根据所述最小灰度值和灰度值方差确定各子区域的熔料状态，所述各子区域的熔料状态包括液态和固态。

本发明实施例中，前述通过计算得到了各子区域的最小灰度值和灰度值方差，根据所述最小灰度值和灰度值方差确定各子区域的熔料状态可以包括：首先设定预设条件，当所述最小灰度值和灰度值方差都满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为液态，否则，确定所述子区域的熔料状态为固态。当然，也可以实际情况，设定其它预设条件，当所述最小灰度值和灰度值方差都满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为固态，否则，确定所述子区域的熔料状态为液态。对此，本发明不作限制。

具体的，本实施例设定根据子区域最小灰度值和灰度值方差确定子区域的熔料状态是因为所述熔料在固态和液态时，灰度值存在较大差别，当所述子区域为固态时，所述子区域中像素所对应的灰度值较小，表现在图像上就是图像区域较暗。当所述子区域为液态时，所述子区域中像素所对应的灰度值较大，表现在图像上就是图像区域较亮。本实施例针对此特点，通过设定相应的预设条件，来获取所述子区域所对应的熔料状态。

现有技术中需要在采集当前图像前确定基图像，再根据基图像与当前图像的相关性来计算熔料的状态变化，由于获取基图像的时刻和获取当前图像的时刻不同，两个时刻的光线条件会有所不同，会导致两个时刻的单晶炉内的亮度不同，故现有技术中获得的检测结果会受光线的影响，但本申请只利用一个时刻的当前图像来检测当前图像所对应的熔料状态，所述当前图像为一个时刻获取的一张图像，不用与此时刻之前的基图像进行相关性计算，不存在不同时刻单晶炉内不同波动及不同反射使得两个时刻炉体内的亮度不同的干扰。即本申请只采用当前图像进行熔料状态的检测能够提高检测的准确性。

步骤105，根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态；所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括固态、液态或固液混合中的一种。

本发明实施例中，在获取到各子区域的熔料状态之后，计算所述图像中为液态的子区域个数和为固态的子区域个数，根据所述图像中为固态的子区域个数和为液态的子区域个数确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态。例如，所述子区域的个数为100，所述当前图像中为固态的子区域个数为30个，为液态的子区域个数为70个，则所述当前图像所对应的熔料的熔料状态为固液混合，且所述熔料中液态熔料所占的比例为70％。例如：所述子区域的个数为100，所述当前图像中为固态的子区域个数为0个，为液态的子区域个数为100个，则所述当前图像所对应的熔料的熔料状态为液态。

在本发明实施例中，该方法应用于熔料状态检测装置中，所述熔料状态检测装置包括设置在单晶炉中，包括图像采集器，具体可以是摄像头。所述单晶炉内放置有熔料；所述方法包括：通过所述摄像头获取所述熔料当前图像；将所述当前图像划分为多个子区域；分别获取各所述子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差；根据所述最小灰度值和灰度值方差确定各子区域的熔料状态，所述各子区域的熔料状态包括液态和固态；根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态。所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括固态、液态或固液混合中的一种。本申请中，采集所述单晶炉中熔料的当前图像，并将所述当前图像划分为多个子区域，根据所述多个子区域的最小灰度值和灰度值方差确定多对应的子区域的熔料状态，再根据多个子区域的熔料状态确定当前图像所对应的熔料的熔料状态，由于本申请分别确定不同子区域的熔料状态，在根据不同子区域的熔料状态确定当前图像所对应的熔料的熔料状态，提高了检测精度，又本申请在计算不同子区域的熔料状态时，只用考虑多个子区域的最小灰度值和灰度值方差，减少了计算复杂度，提高了检测效率。同时，现有技术中，由于至少需要获取两个不同时刻熔料的图像，然而，由于两个不同时刻所对应的单晶炉内的熔液存在波动及熔液对光线的反射使得两个时刻的炉体内的亮度不同，使得图像信息复杂，进而导致相关性计算的阈值难以设定，影响检测结果的准确性。而本申请只采用一个时刻的一张当前图像即可确定所述熔料的熔料状态，不用与此时刻之前的基图像进行相关性计算，不存在不同时刻单晶炉内不同波动及不同反射使得两个时刻炉体内的亮度不同的干扰，所以不存在检测精度低的问题，进而，本申请的熔料状态检测准确性不受单晶炉内亮度的影响，相比准确性更高。

实施例二

参考图4，图4示出了本发明实施例二中的一种熔料状态检测方法的步骤流程图，所述方法包括：

步骤201，获取所述熔料当前图像。

本发明实施例中所述方法应用于熔料状态检测装置中，参照图5，图5示出了本发明实施例二中的一种熔料状态检测装置的结构示意图，所述熔料状态检测装置设置在单晶炉11内包括图像采集器，具体的可以是摄像头12，所述单晶炉内放置有坩埚14，所述坩埚14内放置有熔料13，所述摄像头12朝向所述坩埚14的方向放置，所述单晶炉还设置有观察窗口15，所述摄像头12靠近所述观察窗口15设置。

具体的，所述观察窗口15设置在所述单晶炉的炉壁，可以用于通过所述摄像头12的一部分，使摄像头12能够获取放置在坩埚14内熔料13的当前图像。参照图6，图6示出了通过摄像头12获取的熔料当前图像，可以看出，获取到的熔料当前图像的边缘区域的灰度值为0，可选地，本实施例在对熔料状态进行检测前，先在获取的当前图像中设置检测区域，所述检测区域为所述当前图像中坩埚内熔料所对应的区域。由于坩埚本体或者坩埚外的区域并不存在熔料，故本实施例中可以只选取所述当前图像中坩埚内熔料所对应的区域进行熔料状态的检测，无需对整张当前图像进行检测，提升了检测效率。同时，只选取当前图像中坩埚内熔料所对应的区域，进行熔料状态的检测，能够避免采用不存在熔料的图像检测，干扰后续的熔料状态准确性的问题。

例如，参考图6，由于图6中，当前图像中坩埚内熔料所对应的区域熔料主要位于当前图像中白色边框框出的矩形区域，因此，检测区域可以设置为当前图像中白色边框框出的矩形区域。可以看出，所述检测区域中不同像素的灰度值具有明显的变化，具备熔料在熔融状态时的特征。可以理解，本实施例也可以将所述检测区域设置为其它形状，只要能够保证所述检测区域具备熔料在熔融状态时的特征就行，本实施例对检测区域的形状不做限制。

作为一种可选地示例，对所述检测区域进行划分，将所述检测区域划分为多个子区域，其中，所述检测区域根据所述当前图像中熔料的位置设定，所述检测区域为矩形，所述多个子区域具有相同的大小。

步骤2021，当所述当前图像为灰度图像时，将所述灰度图像划分为多个子区域。

具体的，当所述摄像头为黑白摄像头时，所述摄像头获取的熔料当前图像为灰度图像。可选地，本实施例先在获取到的灰度图像上设置检测区域，再将所述检测区域划分为多个子区域，所述子区域具有相同的大小，可以理解，根据不同的情况，也可以将所述子区域设置为不同的大小。本实施为了减小计算复杂度，将所述子区域设置相同的大小。

步骤2022，当所述当前图像为彩色图像时，将所述彩色图像灰度化，得到灰度图像；

将所述灰度图像划分为多个子区域。

步骤2023，当所述当前图像为彩色图像时，将所述当前彩色图像划分为多个子区域；将所述划分为多个子区域的当前彩色图像灰度化。。

具体的，当获取到的熔料当前图像为彩色图像，本实施例可以选择先对所述彩色图像进行灰度化后，得到灰度图像，再将所述灰度图像划分为多个子区域。也可以选择将当前彩色图像划分为多个子区域，再对划分为多个子区域的当前彩色图像灰度化处理。对此，本发明不做限制。

步骤203，分别获取所述各子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差。

本步骤与上个实施例的步骤103相同，本实施例对此不再赘述。

步骤204，当所述最小灰度值和灰度值方差满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为液态；当所述最小灰度值和灰度值方差不满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为固态。

具体的，其中，所述预设条件为所述子区域中像素的最小灰度值大于第一阈值，所述子区域中像素的灰度值方差小于第二阈值。作为一种具体的示例，所述第一阈值为20，所述第二阈值为10。

可选地，所述熔料为在坩埚中进行熔化的硅料。所述硅料在熔化过程中，坩埚中的硅料存在固液两相状态，液态的硅料和固态的硅料在灰度图像中存在灰度值上的大小差异，且液态的硅料在图像中的灰度值较固态的硅料在图像中的灰度值大，表现在灰度图上就是颜色较深的区域对应于固态的硅料，颜色较浅的区域对应于液态的硅料。设置一个合适的阈值，将固态硅料和液态硅料进行界定，能够准确的获取所述子区域的熔料状态。所述子区域的灰度值方差说明了子区域像素间灰度分布的均匀程度，当所述子区域的方差值较大时，说明所述子区域像素间灰度分布不均匀，进而说明所述子区域所对应的熔料状态为两相状态。当所述子区域的方差值较小时，说明所述子区域像素间灰度分布均匀，进而说明所述子区域所对应的熔料状态为一相状态。设置一个合适的阈值，来区分所述熔料状态为一相还是两相状态，对准确获取所述子区域的熔料状态具有促进作用。本实施例通过设置第一阈值和第二阈值来获得所述子区域所对应的硅料在坩埚中的状态。作为一种示例，当所述子区域的像素最小灰度值大于20，说明此时所述子区域的像素灰度值较大，所述子区域的熔料为液态，进一步，所述子区域的像素灰度值方差小于10，说明此时所述子区域的像素均匀，像素间的差别很小，通过上述两个条件，可以判定所述子区域的熔料状态为液态。作为另一种示例，当所述子区域的像素最小灰度值小于20，说明此时所述子区域的像素灰度值较小，所述子区域的大部分熔料为固态，此时，直接判断所述子区域的熔料状态为固态。

步骤205，获取所有子区域中熔料状态为液态的子区域个数，记为M。

具体的，步骤204获取了各子区域的熔料状态，可选地，本实施例设定所述熔料状态为液态的子区域个数为M，并初始设定M＝0，从第一个子区域开始，逐行遍历每个子区域，当所述子区域的熔料状态为液态时，设定M＝M+1，遍历完整个检测区域，得到所有子区域中熔料状态为液态的子区域个数M。可以理解，本实施也可以采用其它方法获取所述所有子区域中熔料状态为液态的子区域个数，对此，本实施例不作限制。

步骤206，获取所有子区域中熔料状态为固态的子区域个数，记为N。

具体的，步骤204获取了各子区域的熔料状态，可选地，本实施例设定所述熔料状态为固态的子区域个数为N，并初始设定N＝0，从第一个子区域开始，逐行遍历每个子区域，当所述子区域的熔料状态为固态时，设定N＝N+1，遍历完整个检测区域，得到所有子区域中熔料固态为液态的子区域个数N。可以理解，本实施也可以采用其它方法获取所述所有子区域中熔料状态为固态的子区域个数，对此，本实施例不作限制。

步骤207，根据N与M，确定所述当前图像所对应的熔料状态，所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括固态、液态或固液混合中的一种。

具体的，可以根据所述N与M与所述子区域的总个数之间的比例确定所述当前图像所对应的熔料状态。

作为一种具体的示例，将所述检测区域划分为100个相同大小的子区域，参照图7和图8，图7示出了检测区域中各子区域所对应的方差分布，其中，横坐标表示各子区域，纵坐标为各子区域所对应的灰度值方差；图8示出了所述检测区域。可以看出，图7中的各子区域的灰度值方差分布在1-70之间，从图8中的检测区域也能够看出此时的熔料状态为固液混合。通过上述步骤对图8中检测区域进行计算，得到此时检测区域所对应的熔料中液态硅料所占的比例为15％。

作为另一种具体的示例，同样将所述检测区域划分为100个相同大小的子区域，参照图9和图10，图9示出了检测区域中各子区域所对应的方差分布，其中，横坐标表示各子区域，纵中坐标为各子区域所对应的灰度值方差；图10示出了所述检测区域。可以看出，图9中的各子区域的灰度值方差分布在1-2.5之间，从图10中的检测区域也能够看出此时的熔料状态为液态。通过上述步骤对图10中检测区域进行计算，得到此时检测区域所对应的熔料中液态硅料所占的比例为100％。

步骤208，当所述当前图像所对应的熔料的熔料状态满足第一条件时，加入所述熔料的固体原料。

具体的，当所述单晶炉的坩埚内的硅料完全熔化时进行加料容易引起硅溅，飞溅的溶液可能溅到单晶炉中的加热器、保温桶、坩埚帮，使得加热器、保温桶、坩埚帮产生裂痕，因此需要依据硅料的熔化状态调整加热功率、选择合适的加料时机。可选地，当单晶炉的坩埚中的熔料达到合适的熔料状态时，向所述单晶炉的坩埚中加入所述熔料的固体原料；具体的，所述合适的熔料达到熔料状态可以为所述熔料中液态硅料所占的比例为50-70％，当所述熔料中液态硅料所占的比例大于70％时，向所述坩埚中加入所述熔料的固体原料时，会由于坩埚中液态硅料过多，引起硅溅；当所述熔料中液态硅料所占的比例小于50％，说明此时大部分固态硅料还没开始熔化，如果再次加入固态硅料，会增加坩埚中的负担，硅料熔化的速度也会减慢。上述第一条件为所述熔料中液态硅料所占的比例为50-70％，在所述熔料中液态硅料所占的比例为50-70％时，向所述坩埚中加入所述熔料的固体原料时，不会引起硅溅，也不会影响硅料的熔化速度。

步骤209，当所述当前图像所对应的熔料的熔料状态满足第二条件时，控制所述熔料进入稳温阶段；在所述稳温阶段结束后，进行引晶。

具体的，熔料完成后需要进行稳温保证硅液稳定到合适的引晶温度，使籽晶与熔融硅液熔接以进行引晶工艺的晶体生长。所述熔料完成为所述坩埚中的熔料全部为液态，也就是说此时熔料状态为液态。上述第二条件可以为所述熔料状态为液态。

在本发明实施例中所述单晶炉内放置有熔料；所述方法包括：获取熔料当前图像；将所述当前图像划分为多个子区域；分别获取各所述子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差；根据所述最小灰度值和灰度值方差确定各子区域的熔料状态，所述各子区域的熔料状态包括液态和固态；根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态，所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括固态、液态或固液混合中的一种。本申请中，采集所述单晶炉中熔料的当前图像，并将所述当前图像划分为多个子区域，根据所述多个子区域的最小灰度值和灰度值方差确定多对应的子区域的熔料状态，再根据多个子区域的熔料状态确定当前图像所对应的熔料的熔料状态，由于本申请分别确定不同子区域的熔料状态，在根据不同子区域的熔料状态确定当前图像所对应的熔料的固液分布，提高了检测精度，又本申请在计算不同子区域的熔料状态时，只用考虑多个子区域的最小灰度值和灰度值方差，减少了计算复杂度，提高了检测效率。同时，现有技术中，由于至少需要获取两个不同时刻熔料的图像，然而，由于两个不同时刻所对应的单晶炉内的熔液存在波动及熔液对光线的反射使得两个时刻的炉体内的亮度不同，使得图像信息复杂，进而导致相关性计算的阈值难以设定，影响检测结果的准确性。而本申请只采用一个时刻的一张当前图像即可确定所述熔料的熔料状态，不用与此时刻之前的基图像进行相关性计算，不存在不同时刻单晶炉内不同波动及不同反射使得两个时刻炉体内的亮度不同的干扰，所以不存在检测精度低的问题，进而，本申请的熔料状态检测准确性不受单晶炉内亮度的影响，相比准确性更高。

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11，图11示出了本发明实施例三中的一种熔料状态检测装置，所述装置包括：图像检测单元，具体的，所述图像检测单元可以是摄像头12，所述装置设置在所述单晶炉内包括坩埚14，所述熔料13放置在所述坩埚14内，所述摄像头12朝向所述坩埚14的方向放置，用于采集所述熔料的当前图像；所述装置还包括检测单元16，所述检测单元与所述摄像头12相连接，用于获取所述摄像头采集的所述熔料的当前图像。

本发明实施例中，所述摄像头12与所述检测单元16的连接方式包括有线连接和无线连接，对此，本发明实施例不作限制。

所述摄像头12用于采集所述熔料13的当前图像；

所述检测单元16用于将所述当前图像划分为多个子区域，进而分别获取各所述子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差；

所述检测单元16还用于根据所述最小灰度值和灰度值方差确定各子区域的熔料状态，进而根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态；所述各子区域的熔料状态包括液态和固态，所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括固态、液态或固液混合中的一种。

本发明实施例中，所述检测单元16用于当所述当前图像为灰度图像时，将所述当前图像划分为多个子区域；

所述检测单元16还用于，当所述当前图像为彩色图像时，将所述当前图像灰度化后，划分为多个子区域；

所述检测单元16还用于，当所述当前图像为彩色图像时，将所述当前图像划分为多个子区域后，再对所述划分为多个子区域当前图像进行灰度化。本发明实施例中，所述单晶炉炉壁上设置有观察窗口15，所述摄像头12靠近所述观察窗口15设置用于获取所述坩埚14内熔料13的当前图像；

所述检测单元16还用于设定所述熔料的当前图像的检测区域，并将所述检测区域划分为多个子区域；其中，所述检测区域根据所述当前图像中熔料的位置设定，所述检测区域为矩形，所述多个子区域具有相同的大小。

本发明实施例中，所述检测单元16还用于当所述最小灰度值和灰度值方差满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为液态；当所述最小灰度值和灰度值方差不满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为固态；

其中，所述预设条件为所述子区域中像素的最小灰度值大于第一阈值，所述子区域中像素的灰度值方差小于第二阈值。

本发明实施例中，所述检测单元16还用于获取所有子区域中熔料状态为液态的子区域个数，记为M；获取所有子区域中熔料状态为固态的子区域个数，记为N；进而根据N与M，确定所述当前图像所对应的熔料状态。

本发明实施例中，所述装置还包括控制单元17和加料器18，所述控制单元17用于当所述检测区域所对应的熔料的熔料状态满足第一条件时，发出第一提示信号；

所述第一控制信号用于提示所述熔料状态满足第一时机，所述第一时机为向所述单晶炉内加入熔料的固体原料的时机。

本发明实施例中，通过加料器18向所述单晶炉内加入熔料的固体原料，用于防止人工加入固体原料时，对人体造成伤害。

本发明实施例中，所述装置还包括引晶绳19，所述控制单元17还用于当所述检测区域所对应的熔料的熔料状态满足第二条件时，控制所述熔料进入稳温阶段；并当所述稳温阶段结束后，发出第二提示信号；

所述第二提示信号用于提示所述熔料状态满足第二时机，所述第二时机为对所述单晶炉中的熔料进行引晶的时机。

本发明实施例中，利用引晶绳19进行引晶。

在本发明实施例中，该熔料状态检测装置中各个部分的功能，具体可以参照前述实施例中的相关记载，且能达到相同的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。

在本发明实施例中，所述熔料状态检测装置包括：单晶炉、摄像头，所述单晶炉内包括坩埚，所述熔料放置在所述坩埚内，所述摄像头朝向所述坩埚的方向放置，用于采集所述熔料的当前图像；所述装置还包括检测单元，所述检测单元与所述摄像头相连接，用于获取所述摄像头采集的所述熔料的当前图像。所述检测单元用于将所述当前图像划分为多个子区域，进而分别获取各所述子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差；所述检测单元还用于根据所述最小灰度值和灰度值方差确定各子区域的熔料状态，进而根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态；所述各子区域的熔料状态包括液态和固态。本申请中，采集所述单晶炉中熔料的当前图像，并将所述当前图像划分为多个子区域，根据所述多个子区域的最小灰度值和灰度值方差确定多对应的子区域的熔料状态，再根据多个子区域的熔料状态确定当前图像所对应的熔料的熔料状态，由于本申请分别确定不同子区域的熔料状态，在根据不同子区域的熔料状态确定当前图像所对应的熔料的熔料状态，提高了检测精度，又本申请在计算不同子区域的熔料状态时，只用考虑多个子区域的最小灰度值和灰度值方差，减少了计算复杂度，提高了检测效率。同时，现有技术中，由于至少需要获取两个不同时刻熔料的图像，然而，由于两个不同时刻所对应的单晶炉内的熔液存在波动及熔液对光线的反射使得两个时刻的炉体内的亮度不同，使得图像信息复杂，进而导致相关性计算的阈值难以设定，影响检测结果的准确性。而本申请只采用一个时刻的一张当前图像即可确定所述熔料的熔料状态，不用与此时刻之前的基图像进行相关性计算，不存在不同时刻单晶炉内不同波动及不同反射使得两个时刻炉体内的亮度不同的干扰，进而，本申请的熔料状态检测准确性不受单晶炉内亮度的影响，准确性更高。

图12示出了本发明实施例的一种熔料状态检测设备的逻辑结构示意图。如图12所示，本发明实施例提供的熔料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4，实施例一或实施例二中的熔料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4，实施例一或实施例二中的熔料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。

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)

1.一种熔料状态检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取熔料当前图像；

将所述当前图像划分为多个子区域；

分别获取各子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差；

根据所述最小灰度值和所述灰度值方差确定所述各子区域的熔料状态，所述各子区域的熔料状态包括液态或固态；

根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态；所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括固态、液态或固液混合中的一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述当前图像划分为多个子区域包括：

当所述当前图像为灰度图像时，将所述灰度图像划分为多个子区域；

所述将所述当前图像划分为多个子区域还包括：

当所述当前图像为彩色图像时，将所述彩色图像灰度化，得到灰度图像；

将所述灰度图像划分为多个子区域；

所述将所述当前图像划分为多个子区域还包括：

当所述当前图像为彩色图像时，将所述当前彩色图像划分为多个子区域；

将所述划分为多个子区域的当前彩色图像灰度化。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述将所述当前图像划分为多个子区域包括：

设定所述当前图像的检测区域，将所述检测区域划分为多个子区域；其中，所述检测区域根据所述当前图像中熔料的位置设定，所述检测区域为矩形，所述多个子区域具有相同的大小。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述最小灰度值和灰度值方差确定各子区域的熔料状态包括：

当所述最小灰度值和所述灰度值方差满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为液态；

当所述最小灰度值和所述灰度值方差不满足预设条件时，确定所述子区域的熔料状态为固态；

其中，所述预设条件为所述子区域中像素的最小灰度值大于第一阈值，所述子区域中像素的灰度值方差小于第二阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括：

获取所有子区域中熔料状态为液态的子区域个数，记为M；

获取所有子区域中熔料状态为固态的子区域个数，记为N；

根据N与M，确定所述当前图像所对应熔料的熔料状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述当前图像所对应的熔料的熔料状态满足第一条件时，向所述熔料中加入所述熔料的固体原料。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括；

当所述当前图像所对应的熔料的熔料状态满足第二条件时，控制所述熔料进入稳温阶段；

在所述稳温阶段结束后，进行引晶。

8.一种熔料状态检测装置，其特征在于，所述装置包括：包括图像采集单元和检测单元；

所述图像采集单元用于采集所述熔料的当前图像；

所述检测单元用于将所述当前图像划分为多个子区域，进而分别获取各所述子区域中像素的最小灰度值和像素的灰度值方差；

所述检测单元还用于根据所述最小灰度值和所述灰度值方差确定各子区域的熔料状态，进而根据所述各子区域的熔料状态确定所述当前图像所对应的熔料的熔料状态；所述各子区域的熔料状态包括液态和固态；所述当前图像所对应的熔料的熔料状态包括固态、液态或固液混合中的一种。

9.一种熔料状态检测设备，其特征在于，所述熔料状态检测设备包括：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中任一项所述的熔料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中任一项所述的熔料状态检测方法的步骤。

Images