CN113249781A - 一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法，包括：步骤A1：用CCD相机拍摄并获取导流筒下沿图像及导流筒下沿倒影图像；步骤A2：对获取的图像通过边界捕捉，获得边界图形，将椭圆的半圆弧还原为圆形的半圆弧，再拟合获得导流筒下沿拟合图像及导流筒下沿倒影拟合图像；步骤A3：根据透视原理计算得到液口距H。一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置，其特征在于，包括：CCD相机，所述CCD相机通过定位装置安装在单晶炉上侧，所述定位装置安装在所述单晶炉上；导流筒，所述导流筒固定安装在所述单晶炉内侧壁上。通过上述方法及装置的设计，可避免预设系数、寻找边界对应点等不可控因素，可实时对液口距进行精准计算与控制。

Description

一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法及装置

技术领域

本发明涉及单晶硅生产技术领域，更具体地说，本发明涉及一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法及装置。

背景技术

在直拉法拉单晶的过程中，包含引晶、放肩、转肩、等径、收尾等各道共工序，其中引晶、放肩、等径中均需要精准的控制液口距，即导流筒下沿到熔硅液面的距离，目前，对CCD相机捕获图像采用取预设系数的方法分析计算液口距，即通过CCD相机捕获导流筒下沿与倒影的图像，引入比例系数K，通过像素距离与系数K相乘，计算导流筒下沿选定边界点与倒影点的直线距离，进而计算得液口距，此方法K系数的确定较为困难，且选定边界点在倒影中的对应点极难寻找。因此需要提出一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法及装置，以解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法，包括以下步骤：

步骤A1：用CCD相机对导流筒下沿进行拍摄并获取导流筒下沿图像及导流筒下沿倒影图像；

步骤A2：对获取的图像通过边界捕捉，获得边界图形，并通过已知的拍摄角度，将椭圆的半圆弧还原为圆形的半圆弧，再分别对所述导流筒下沿图像的半圆弧及所述导流筒下沿倒影图像的半圆弧进行拟合，获得导流筒下沿拟合图像及导流筒下沿倒影拟合图像；

步骤A3：根据透视原理计算得到液口距H。

作为本发明的一种改进，所述步骤A3中，液口距H的计算步骤为：

步骤B1：计算所述导流筒的下沿液面投影圆弧的直径D₂:

其中，D₁为所述导流筒下沿的直径，d₁为所述导流筒下沿拟合图像的圆弧直径像素点的数量，d₂为所述导流筒下沿倒影拟合图像的圆弧直径像素点的数量；

步骤B2：计算所述CCD相机摄像头至所述导流筒下沿液面投影距离H₂:

其中，H₁为所述CCD相机摄像头至硅熔液液面的距离；

步骤B3：计算液口距H：

一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置，包括：CCD相机，所述CCD相机通过定位装置安装在单晶炉上侧，所述定位装置安装在所述单晶炉上；

导流筒，所述导流筒固定安装在所述单晶炉内侧壁上。

作为本发明的一种改进，所述单晶炉内装有熔硅液，所述导流筒位于所述熔硅液上侧。

作为本发明的一种改进，所述导流筒为漏斗状，所述CCD相机位于所述导流筒倾斜壁延长段的内侧。

作为本发明的一种改进，所述定位装置包括：

隔热垫，所述隔热垫固定安装在所述单晶炉外侧壁上；

安装架，两个所述安装架对称固定安装在隔热垫远离所述单晶炉端；

安装环，所述安装环固定连接在所述安装架上，所述安装环位于所述单晶炉上侧；

转动环，所述转动环转动连接在所述安装环内侧，所述转动环开设有定位槽，所述定位槽位于所述导流筒倾斜壁延长段的内侧，所述定位槽内开设有条形孔，所述转动环为凸形；

所述定位槽内侧壁两端均设有夹持装置，所述夹持装置包括：

第一固定板，所述第一固定板固定连接在所述定位槽内侧壁上，所述第一固定板开设有第一滑槽；

第二固定板，所述第二固定板滑动连接在所述定位槽底壁上，所述第二固定板开设有第二滑槽，所述第一滑槽和所述第二滑槽相对设置；

第一滑块，两个所述第一滑块分别滑动连接在所述第一滑槽两侧；

第二滑块，两个所述第二滑块分别滑动连接在所述第二滑槽两侧；

第一铰接杆，两个所述第一铰接杆成剪叉式铰接设置在所述第一固定板和所述第二固定板之间，且两个所述第一铰接杆两端分别与两侧的所述第一滑块和所述第二滑块铰接；

所述第一铰接杆侧壁开设有两个凹槽，两个所述凹槽以所述第一铰接杆中心呈中心对称设置，所述凹槽内固定连接有第一弹簧，两个所述第一弹簧分别与所述第一固定板和所述第二固定板固定连接；

弹性垫，所述弹性垫固定连接在所述第二固定板远离所述定位槽端。

作为本发明的一种改进，还包括：调节装置，所述调节装置安装在所述定位装置上，所述调节装置包括：

转动杆，所述转动杆一端固定连接在所述转动环顶端，所述转动杆另一端往所述安装环方向延伸，所述转动杆靠近所述定位槽设置，所述转动杆内开设有第一空腔；

安装板，所述安装板固定连接在所述第一空腔内，所述安装板位于远离所述转动环侧；

按压块，所述转动杆开设有通孔，所述通孔贯穿所述第一空腔设置，所述通孔位于所述安装板侧，所述按压块滑动连接在所述通孔内，所述安装板两侧均设置有所述按压块；

弹性伸缩罩，所述弹性伸缩罩一端固定连接在所述转动杆上，所述弹性伸缩罩另一端固定连接在所述按压块上，所述弹性伸缩罩环绕所述通孔设置；

第二弹簧，所述第二弹簧一端固定连接在所述按压块靠近所述安装板端，所述第二弹簧另一端固定连接在所述安装板上；

第一连接杆，所述第一连接杆一端铰接在所述按压块上，所述第一连接杆另一端铰接在所述第一空腔内侧壁上；

第二连接杆，所述第二连接杆一端铰接在所述第一连接杆上，所述第二连接杆另一端铰接有滑动块，所述滑动块滑动连接在所述第一空腔内；

滑动杆，所述转动杆内还开设有滑动腔，所述滑动腔连通设置于所述第一空腔一侧，所述滑动杆一端固定连接在所述滑动块上，所述滑动杆滑动连接在所述滑动腔内，所述滑动杆另一端固定连接有第三弹簧，所述第三弹簧固定连接在所述滑动腔内侧壁上；

第一梯形块，所述第一梯形块固定连接在所述滑动杆上；

第二梯形块，所述转动杆开设有第一卡槽，所述第一卡槽连通设置于所述滑动腔下侧，所述安装环设有第二卡槽，多个所述第二卡槽以所述安装环圆心周向设置，所述第一卡槽与所述第二卡槽相对应，所述第二梯形块滑动连接在所述第一卡槽内，所述第二梯形块与所述第一梯形块斜边相对应，所述第二梯形块靠近所述第二卡槽端固定连接有卡接杆，所述卡接杆延伸至所述第二卡槽内滑动连接；

第四弹簧，所述第四弹簧一端固定连接在所述第一卡槽内侧顶壁上，所述第四弹簧另一端固定连接在所述第二梯形块远离所述卡接杆端。

作为本发明的一种改进，还包括：防尘装置，所述防尘装置安装在所述定位装置上，所述防尘装置包括：

条形齿，所述条形齿固定连接在所述滑动杆上，所述条形齿位于所述第一梯形块靠近所述第三弹簧侧；

第一转轴，所述第一转轴一端转动连接在所述滑动腔内侧顶壁上，所述转动环内开设有第二空腔、空槽，所述第二空腔位于所述滑动腔下侧，所述空槽位于所述定位槽下侧，所述第一转轴另一端延伸至所述第二空腔内侧底壁上转动连接；

第一齿轮，所述第一齿轮固定连接在所述第一转轴上，所述第一齿轮与所述条形齿啮合连接；

第一斜齿轮，所述第一斜齿轮固定连接在所述第一转轴上，所述第一斜齿轮位于所述第二空腔内；

第二斜齿轮，所述第二斜齿轮啮合连接在所述第一斜齿轮一侧；

第二转轴，所述第二转轴一端固定连接在所述第二斜齿轮上，所述第二转轴另一端延伸至所述空槽内转动连接；

第二齿轮，所述第二齿轮固定连接在所述第二转轴上，所述第二齿轮位于所述空槽内；

齿环，所述齿环转动连接在所述空槽内，所述齿环与所述第二齿轮啮合连接；

固定环，所述固定环固定连接在所述齿环内侧；

扇叶，所述扇叶铰接在所述固定环上，多个所述扇叶以所述固定环圆心周向设置；

第二铰接杆，所述第二铰接杆一端与所述扇叶铰接，所述第二铰接杆另一端与所述齿环铰接。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

本发明所述的一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法及装置可避免预设系数、寻找边界对应点等不可控因素，可实时对液口距进行精准计算与控制。

本发明所述的一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法及装置，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法的流程图；

图2为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置的单晶炉示意图；

图3为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法及装置的CCD相机捕获图像示意图；

图4为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法及装置的导流筒下沿与倒影拟合结果示意图；

图5为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置的安装示意图；

图6为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置的调节装置的安装示意图；

图7为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置的图6中局部A的放大图；

图8为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置的转动杆的俯视剖视图；

图9为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置的转动杆的后视剖视图；

图10为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置的定位槽内部结构示意图；

图11为本发明所述的以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置的齿环的安装示意图。

图中:1为导流筒；101为导流筒下沿图像；102为导流筒下沿倒影图像；103为导流筒下沿拟合图像；104为导流筒下沿倒影拟合图像；2为熔硅液；3为CCD相机；4为单晶炉；5为定位装置；501为隔热垫；502为安装架；503为安装环；504为转动环；505为定位槽；506为条形孔；507为第一固定板；508为第一滑槽；509为第二固定板；510为第二滑槽；511为第一滑块；512为第二滑块；513为第一铰接杆；514为凹槽；515为第一弹簧；516为弹性垫；6为调节装置；601为转动杆；602为第一空腔；603为安装板；604为按压块；605为通孔；606为弹性伸缩罩；607为第二弹簧；608为第一连接杆；609为第二连接杆；610为滑动块；611为滑动杆；612为滑动腔；613为第三弹簧；614为第一梯形块；615为第二梯形块；616为第一卡槽；617为第二卡槽；618为卡接杆；619为第四弹簧；7为防尘装置；701为条形齿；702为第一转轴；703为第二空腔；704为空槽；705为第一齿轮；706为第一斜齿轮；707为第二斜齿轮；708为第二转轴；709为第二齿轮；710为齿环；711为固定环；712为扇叶；713为第二铰接杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参阅图1-图11，一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法，包括以下步骤：

步骤A1：用CCD相机3对导流筒1下沿进行拍摄并获取导流筒下沿图像101及导流筒下沿倒影图像102；

步骤A2：对获取的图像通过边界捕捉，获得边界图形，并通过已知的拍摄角度，将椭圆的半圆弧还原为圆形的半圆弧，再分别对所述导流筒下沿图像101的半圆弧及所述导流筒下沿倒影图像102的半圆弧进行拟合，获得导流筒下沿拟合图像103及导流筒下沿倒影拟合图像104；

步骤A3：根据透视原理计算得到液口距H。

上述技术方案的工作原理：如图2所示，CCD相机3以角度θ对导流筒1下沿进行拍摄，获取的图像如图3所示，其中实线表示看到的导流筒下沿图像101，虚线表示导流筒下沿倒影图像102；图3中，因导流筒1遮挡了部分图像，获得的倒影图像为不完整的，对倒影图像通过边界捕捉，获得边界图形，并通过已知的拍摄角度，将椭圆的半圆弧还原为圆形的半圆弧，再对此半圆弧进行拟合，获得圆弧，同理，可对导流筒下沿图像101也进行拟合，获得图像如图4所示，根据透视的基本原理：上面的环距离摄像头的传感器像素靶面近，所以大，下面的环距离远，所以小，再计算得到液口距H。

上述技术方案的有益效果：通过上述方法的设计，可避免预设系数、寻找边界对应点等不可控因素，可实时对液口距进行精准计算与控制。

在本发明的一个实施例中，所述步骤A3中，液口距H的计算步骤为：

步骤B1：计算所述导流筒1的下沿液面投影圆弧的直径D₂:

其中，D₁为所述导流筒1下沿的直径，d₁为所述导流筒下沿拟合图像103的圆弧直径像素点的数量，d₂为所述导流筒下沿倒影拟合图像104的圆弧直径像素点的数量；

步骤B2：计算所述CCD相机3摄像头至所述导流筒1下沿液面投影距离H₂:

其中，H₁为所述CCD相机3摄像头至硅熔液2液面的距离；

步骤B3：计算液口距H：

上述技术方案的工作原理和有益效果：根据上述计算公式进行计算可避免预设系数、寻找边界对应点等不可控因素，可实时对液口距进行精准计算与控制。

一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置，其特征在于，包括：CCD相机3，所述CCD相机3通过定位装置5安装在单晶炉4上侧，所述定位装置5安装在所述单晶炉4上；

导流筒1，所述导流筒1固定安装在所述单晶炉4内侧壁上。

上述技术方案的工作原理：单晶炉4顶端设有环形孔，方便CCD相机3透过环形孔对单晶炉4内部进行摄像，将CCD相机3通过定位装置5安装在单晶炉4上侧，使CCD相机3能够进行稳定定位，且CCD相机3摄像头位置对应导流筒1下沿侧，保证摄像的准确性。

上述技术方案的有益效果：通过上述结构的设计，以导流筒1为参照进行摄像，通过定位装置5实现了CCD相机3的稳定定位，保证了摄像角度和高度的稳定性，及摄像的准确性。

在本发明的一个实施例中，所述单晶炉4内装有熔硅液2，所述导流筒1位于所述熔硅液2上侧。

上述技术方案的工作原理有益效果：导流筒1下沿至熔硅液2液面的距离即为液口距H。

在本发明的一个实施例中，所述导流筒1为漏斗状，所述CCD相机3位于所述导流筒1倾斜壁延长段的内侧。

上述技术方案的工作原理和有益效果：通过将CCD相机3设置在导流筒1倾斜壁延长段的内侧，可使CCD相机3实现对导流筒1下沿进行拍摄。

在本发明的一个实施例中，所述定位装置5包括：

隔热垫501，所述隔热垫501固定安装在所述单晶炉4外侧壁上；

安装架502，两个所述安装架502对称固定安装在隔热垫501远离所述单晶炉4端；

安装环503，所述安装环503固定连接在所述安装架502上，所述安装环503位于所述单晶炉4上侧；

转动环504，所述转动环504转动连接在所述安装环503内侧，所述转动环504开设有定位槽505，所述定位槽505位于所述导流筒1倾斜壁延长段的内侧，所述定位槽505内开设有条形孔506，所述转动环504为凸形；

所述定位槽505内侧壁两端均设有夹持装置，所述夹持装置包括：

第一固定板507，所述第一固定板507固定连接在所述定位槽505内侧壁上，所述第一固定板507开设有第一滑槽508；

第二固定板509，所述第二固定板509滑动连接在所述定位槽505底壁上，所述第二固定板509开设有第二滑槽510，所述第一滑槽508和所述第二滑槽510相对设置；

第一滑块511，两个所述第一滑块511分别滑动连接在所述第一滑槽508两侧；

第二滑块512，两个所述第二滑块512分别滑动连接在所述第二滑槽510两侧；

第一铰接杆513，两个所述第一铰接杆513成剪叉式铰接设置在所述第一固定板507和所述第二固定板509之间，且两个所述第一铰接杆513两端分别与两侧的所述第一滑块511和所述第二滑块512铰接；

所述第一铰接杆513侧壁开设有两个凹槽514，两个所述凹槽514以所述第一铰接杆513中心呈中心对称设置，所述凹槽514内固定连接有第一弹簧515，两个所述第一弹簧515分别与所述第一固定板507和所述第二固定板509固定连接；

弹性垫516，所述弹性垫516固定连接在所述第二固定板509远离所述定位槽505端。

上述技术方案的工作原理：将CCD相机3放置在定位槽505内，通过两侧的夹持装置进行夹持，首先往两侧移动第二固定板509，此时第一弹簧515被压缩，然后将CCD相机3放置在两个第二固定板509之间后，第一弹簧515在弹力的作用下使两个第一铰接杆513转动，从而使第二固定板509远离第一固定板507，此时第一滑块511和第二滑块512分别在第一滑槽508和第二滑槽510内滑动，此时两侧的第二固定板509互相靠近对CCD相机3进行夹持，此时CCD相机3的摄像头位于条形孔506处，方便摄像头穿过条形孔506进行摄像，安装环503和转动环504的高度为定值，方便获取CCD相机3摄像头至硅熔液2液面的距离。

上述技术方案的有益效果：通过上述结构的设计，可实现对CCD相机3的准确定位，方便CCD相机3进行摄像，通过在安装架502和单晶炉4之间设置隔热垫501可防止单晶炉4炉壁的热量传导至安装架502上，对安装架502和进行摄像操作的人员起到保护作用，定位槽505内侧壁两端的夹持装置可进行对CCD相机3的稳定夹持，同时可通过第一铰接杆513和第一弹簧515实现减震功能，在第二固定板509侧壁上设置有弹性垫516，实现对CCD相机3的夹持时利用弹性垫516的弹性变形可对CCD相机3进行保护，防止夹持力对CCD相机3造成破坏。

在本发明的一个实施例中，还包括：调节装置6，所述调节装置6安装在所述定位装置5上，所述调节装置6包括：

转动杆601，所述转动杆601一端固定连接在所述转动环504顶端，所述转动杆601另一端往所述安装环503方向延伸，所述转动杆601靠近所述定位槽505设置，所述转动杆601内开设有第一空腔602；

安装板603，所述安装板603固定连接在所述第一空腔602内，所述安装板603位于远离所述转动环504侧；

按压块604，所述转动杆601开设有通孔605，所述通孔605贯穿所述第一空腔602设置，所述通孔605位于所述安装板603侧，所述按压块604滑动连接在所述通孔605内，所述安装板603两侧均设置有所述按压块604；

弹性伸缩罩606，所述弹性伸缩罩606一端固定连接在所述转动杆601上，所述弹性伸缩罩606另一端固定连接在所述按压块604上，所述弹性伸缩罩606环绕所述通孔605设置；

第二弹簧607，所述第二弹簧607一端固定连接在所述按压块604靠近所述安装板603端，所述第二弹簧607另一端固定连接在所述安装板603上；

第一连接杆608，所述第一连接杆608一端铰接在所述按压块604上，所述第一连接杆608另一端铰接在所述第一空腔602内侧壁上；

第二连接杆609，所述第二连接杆609一端铰接在所述第一连接杆608上，所述第二连接杆609另一端铰接有滑动块610，所述滑动块610滑动连接在所述第一空腔602内；

滑动杆611，所述转动杆601内还开设有滑动腔612，所述滑动腔612连通设置于所述第一空腔602一侧，所述滑动杆611一端固定连接在所述滑动块610上，所述滑动杆611滑动连接在所述滑动腔612内，所述滑动杆611另一端固定连接有第三弹簧613，所述第三弹簧613固定连接在所述滑动腔612内侧壁上；

第一梯形块614，所述第一梯形块614固定连接在所述滑动杆611上；

第二梯形块615，所述转动杆601开设有第一卡槽616，所述第一卡槽616连通设置于所述滑动腔612下侧，所述安装环503设有第二卡槽617，多个所述第二卡槽617以所述安装环503圆心周向设置，所述第一卡槽616与所述第二卡槽617相对应，所述第二梯形块615滑动连接在所述第一卡槽616内，所述第二梯形块615与所述第一梯形块614斜边相对应，所述第二梯形块615靠近所述第二卡槽617端固定连接有卡接杆618，所述卡接杆618延伸至所述第二卡槽617内滑动连接；

第四弹簧619，所述第四弹簧619一端固定连接在所述第一卡槽616内侧顶壁上，所述第四弹簧619另一端固定连接在所述第二梯形块615远离所述卡接杆618端。

上述技术方案的工作原理：不需要转动转动环504时，第一梯形块614和第二梯形块615不接触，第四弹簧619处于正常状态，第一梯形块614位于第二梯形块615上侧，卡接杆618卡接在第二卡槽617内，当需要转动转动环504时，将手握住转动杆601，同时捏住两侧的按压块604，使两侧的按压块604往靠近安装板603方向移动，此时按压块604移动压缩第二弹簧607，同时通过第一连接杆608和第二连接杆609带动滑动块610在第一空腔602内滑动，从而带动滑动杆611在滑动腔612内滑动，且压缩第三弹簧613，同时第一梯形块614跟随滑动杆511移动，由于第一梯形块614和第二梯形块615斜边相对应，第一梯形块614移动至第二梯形块615侧时继续运动利用斜边对第二梯形块615进行抬升，从而带动卡接杆618回缩至第一卡槽616内，此时通过转动转动杆601带动转动环504转动，转动完成后，将手移开转动杆601，两侧的按压块604在第二弹簧607的作用下往外侧移动，从而带动滑动块610和滑动杆611往靠近安装板603方向移动，从而使第一梯形块614和第二梯形块615脱离，从而第二梯形块615在第四弹簧619的作用下移入第二卡槽617中卡接。

上述技术方案的有益效果：通过上述结构的设计，不需要转动转动环504时，利用卡接杆618卡接在第二卡槽617中，防止转动环504轻微转动，实现了转动环504和CCD相机3的准确定位，保证了摄像的准确性，弹性伸缩罩606防止按压块604滑出通孔605，并保证了转动杆601内侧的封闭性，当需要转动转动环504时，通过手握住转动杆601并按压按压块604后转动转动杆601即可实现转动环504的转动，通过转动环504转动后再进行拍摄，通过多角度的拍摄获取液口距H，然后取平均值，提高了液口距H的准确性，且转动转动环504时操作简单、节约人力、定位准确，同时滑动杆611回位时，通过第三弹簧613的弹力带动滑动杆611往靠近安装板603侧移动，第二弹簧607的弹力带动按压块604往通孔605外侧滑动，在第三弹簧613和第二弹簧607的弹力作用下使滑动杆611的回位更快，回位后的初始位置更稳定。

在本发明的一个实施例中，还包括：防尘装置7，所述防尘装置7安装在所述定位装置5上，所述防尘装置7包括：

条形齿701，所述条形齿701固定连接在所述滑动杆611上，所述条形齿701位于所述第一梯形块614靠近所述第三弹簧613侧；

第一转轴702，所述第一转轴702一端转动连接在所述滑动腔612内侧顶壁上，所述转动环504内开设有第二空腔703、空槽704，所述第二空腔703位于所述滑动腔612下侧，所述空槽704位于所述定位槽505下侧，所述第一转轴702另一端延伸至所述第二空腔703内侧底壁上转动连接；

第一齿轮705，所述第一齿轮705固定连接在所述第一转轴702上，所述第一齿轮705与所述条形齿701啮合连接；

第一斜齿轮706，所述第一斜齿轮706固定连接在所述第一转轴702上，所述第一斜齿轮706位于所述第二空腔703内；

第二斜齿轮707，所述第二斜齿轮707啮合连接在所述第一斜齿轮706一侧；

第二转轴708，所述第二转轴708一端固定连接在所述第二斜齿轮707上，所述第二转轴708另一端延伸至所述空槽704内转动连接；

第二齿轮709，所述第二齿轮709固定连接在所述第二转轴708上，所述第二齿轮709位于所述空槽704内；

齿环710，所述齿环710转动连接在所述空槽704内，所述齿环710与所述第二齿轮709啮合连接；

固定环711，所述固定环711固定连接在所述齿环710内侧；

扇叶712，所述扇叶712铰接在所述固定环711上，多个所述扇叶712以所述固定环711圆心周向设置；

第二铰接杆713，所述第二铰接杆713一端与所述扇叶712铰接，所述第二铰接杆713另一端与所述齿环710铰接。

上述技术方案的工作原理：不需要转动转动环504时，扇叶712为打开状态，当握住转动杆601并按压按压块604后，滑动杆611滑动带动条形齿701移动，从而带动第一齿轮705转动，从而带动第一转轴702转动，从而带动第一斜齿轮706转动，从而带动第二斜齿轮707转动，从而带动第二转轴708转动，从而带动第二齿轮709转动，从而带动齿环710转动，从而通过第二铰接杆713带动扇叶712关闭，使移动过程中防止灰尘进入空槽704内沾染CCD相机3。

上述技术方案的有益效果：通过上述结构的设计，使转动环504转动过程中，通过扇叶712的合拢使空槽704为封闭状态，防止移动过程中灰尘进入空槽704内沾染CCD相机3，保证了摄像的清晰性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上端”、“下端”、“前端”、“后端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已。并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内中。

Claims (8)

1.一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A1：用CCD相机(3)对导流筒(1)下沿进行拍摄并获取导流筒下沿图像(101)及导流筒下沿倒影图像(102)；

步骤A2：对获取的图像通过边界捕捉，获得边界图形，并通过已知的拍摄角度，将椭圆的半圆弧还原为圆形的半圆弧，再分别对所述导流筒下沿图像(101)的半圆弧及所述导流筒下沿倒影图像(102)的半圆弧进行拟合，获得导流筒下沿拟合图像(103)及导流筒下沿倒影拟合图像(104)；

步骤A3：根据透视原理计算得到液口距H。

2.根据权利要求1所述的一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法，其特征在于，所述步骤A3中，液口距H的计算步骤为：

步骤B1：计算所述导流筒(1)的下沿液面投影圆弧的直径D₂:

其中，D₁为所述导流筒(1)下沿的直径，d₁为所述导流筒下沿拟合图像(103)的圆弧直径像素点的数量，d₂为所述导流筒下沿倒影拟合图像(104)的圆弧直径像素点的数量；

步骤B2：计算所述CCD相机(3)摄像头至所述导流筒(1)下沿液面投影距离H₂:

其中，H₁为所述CCD相机(3)摄像头至硅熔液(2)液面的距离；

步骤B3：计算液口距H：

3.一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置，用于如权利要求1至2中任意一项的所述以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量方法，其特征在于，包括：CCD相机(3)，所述CCD相机(3)通过定位装置(5)安装在单晶炉(4)上侧，所述定位装置(5)安装在所述单晶炉(4)上；

导流筒(1)，所述导流筒(1)固定安装在所述单晶炉(4)内侧壁上。

4.根据权利要求3所述的一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置，其特征在于，所述单晶炉(4)内装有熔硅液(2)，所述导流筒(1)位于所述熔硅液(2)上侧。

5.根据权利要求3所述的一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置，其特征在于，所述导流筒(1)为漏斗状，所述CCD相机(3)位于所述导流筒(1)倾斜壁延长段的内侧。

6.根据权利要求3所述的一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置，其特征在于，所述定位装置(5)包括：

隔热垫(501)，所述隔热垫(501)固定安装在所述单晶炉(4)外侧壁上；

安装架(502)，两个所述安装架(502)对称固定安装在隔热垫(501)远离所述单晶炉(4)端；

安装环(503)，所述安装环(503)固定连接在所述安装架(502)上，所述安装环(503)位于所述单晶炉(4)上侧；

转动环(504)，所述转动环(504)转动连接在所述安装环(503)内侧，所述转动环(504)开设有定位槽(505)，所述定位槽(505)位于所述导流筒(1)倾斜壁延长段的内侧，所述定位槽(505)内开设有条形孔(506)，所述转动环(504)为凸形；

所述定位槽(505)内侧壁两端均设有夹持装置，所述夹持装置包括：

第一固定板(507)，所述第一固定板(507)固定连接在所述定位槽(505)内侧壁上，所述第一固定板(507)开设有第一滑槽(508)；

第二固定板(509)，所述第二固定板(509)滑动连接在所述定位槽(505)底壁上，所述第二固定板(509)开设有第二滑槽(510)，所述第一滑槽(508)和所述第二滑槽(510)相对设置；

第一滑块(511)，两个所述第一滑块(511)分别滑动连接在所述第一滑槽(508)两侧；

第二滑块(512)，两个所述第二滑块(512)分别滑动连接在所述第二滑槽(510)两侧；

第一铰接杆(513)，两个所述第一铰接杆(513)成剪叉式铰接设置在所述第一固定板(507)和所述第二固定板(509)之间，且两个所述第一铰接杆(513)两端分别与两侧的所述第一滑块(511)和所述第二滑块(512)铰接；

所述第一铰接杆(513)侧壁开设有两个凹槽(514)，两个所述凹槽(514)以所述第一铰接杆(513)中心呈中心对称设置，所述凹槽(514)内固定连接有第一弹簧(515)，两个所述第一弹簧(515)分别与所述第一固定板(507)和所述第二固定板(509)固定连接；

弹性垫(516)，所述弹性垫(516)固定连接在所述第二固定板(509)远离所述定位槽(505)端。

7.根据权利要求6所述的一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置，其特征在于，还包括：调节装置(6)，所述调节装置(6)安装在所述定位装置(5)上，所述调节装置(6)包括：

转动杆(601)，所述转动杆(601)一端固定连接在所述转动环(504)顶端，所述转动杆(601)另一端往所述安装环(503)方向延伸，所述转动杆(601)靠近所述定位槽(505)设置，所述转动杆(601)内开设有第一空腔(602)；

安装板(603)，所述安装板(603)固定连接在所述第一空腔(602)内，所述安装板(603)位于远离所述转动环(504)侧；

按压块(604)，所述转动杆(601)开设有通孔(605)，所述通孔(605)贯穿所述第一空腔(602)设置，所述通孔(605)位于所述安装板(603)侧，所述按压块(604)滑动连接在所述通孔(605)内，所述安装板(603)两侧均设置有所述按压块(604)；

弹性伸缩罩(606)，所述弹性伸缩罩(606)一端固定连接在所述转动杆(601)上，所述弹性伸缩罩(606)另一端固定连接在所述按压块(604)上，所述弹性伸缩罩(606)环绕所述通孔(605)设置；

第二弹簧(607)，所述第二弹簧(607)一端固定连接在所述按压块(604)靠近所述安装板(603)端，所述第二弹簧(607)另一端固定连接在所述安装板(603)上；

第一连接杆(608)，所述第一连接杆(608)一端铰接在所述按压块(604)上，所述第一连接杆(608)另一端铰接在所述第一空腔(602)内侧壁上；

第二连接杆(609)，所述第二连接杆(609)一端铰接在所述第一连接杆(608)上，所述第二连接杆(609)另一端铰接有滑动块(610)，所述滑动块(610)滑动连接在所述第一空腔(602)内；

滑动杆(611)，所述转动杆(601)内还开设有滑动腔(612)，所述滑动腔(612)连通设置于所述第一空腔(602)一侧，所述滑动杆(611)一端固定连接在所述滑动块(610)上，所述滑动杆(611)滑动连接在所述滑动腔(612)内，所述滑动杆(611)另一端固定连接有第三弹簧(613)，所述第三弹簧(613)固定连接在所述滑动腔(612)内侧壁上；

第一梯形块(614)，所述第一梯形块(614)固定连接在所述滑动杆(611)上；

第二梯形块(615)，所述转动杆(601)开设有第一卡槽(616)，所述第一卡槽(616)连通设置于所述滑动腔(612)下侧，所述安装环(503)设有第二卡槽(617)，多个所述第二卡槽(617)以所述安装环(503)圆心周向设置，所述第一卡槽(616)与所述第二卡槽(617)相对应，所述第二梯形块(615)滑动连接在所述第一卡槽(616)内，所述第二梯形块(615)与所述第一梯形块(614)斜边相对应，所述第二梯形块(615)靠近所述第二卡槽(617)端固定连接有卡接杆(618)，所述卡接杆(618)延伸至所述第二卡槽(617)内滑动连接；

第四弹簧(619)，所述第四弹簧(619)一端固定连接在所述第一卡槽(616)内侧顶壁上，所述第四弹簧(619)另一端固定连接在所述第二梯形块(615)远离所述卡接杆(618)端。

8.根据权利要求7所述的一种以导流筒为参照的单晶炉液口距单点测量装置，其特征在于，还包括：防尘装置(7)，所述防尘装置(7)安装在所述定位装置(5)上，所述防尘装置(7)包括：

条形齿(701)，所述条形齿(701)固定连接在所述滑动杆(611)上，所述条形齿(701)位于所述第一梯形块(614)靠近所述第三弹簧(613)侧；

第一转轴(702)，所述第一转轴(702)一端转动连接在所述滑动腔(612)内侧顶壁上，所述转动环(504)内开设有第二空腔(703)、空槽(704)，所述第二空腔(703)位于所述滑动腔(612)下侧，所述空槽(704)位于所述定位槽(505)下侧，所述第一转轴(702)另一端延伸至所述第二空腔(703)内侧底壁上转动连接；

第一齿轮(705)，所述第一齿轮(705)固定连接在所述第一转轴(702)上，所述第一齿轮(705)与所述条形齿(701)啮合连接；

第一斜齿轮(706)，所述第一斜齿轮(706)固定连接在所述第一转轴(702)上，所述第一斜齿轮(706)位于所述第二空腔(703)内；

第二斜齿轮(707)，所述第二斜齿轮(707)啮合连接在所述第一斜齿轮(706)一侧；

第二转轴(708)，所述第二转轴(708)一端固定连接在所述第二斜齿轮(707)上，所述第二转轴(708)另一端延伸至所述空槽(704)内转动连接；

第二齿轮(709)，所述第二齿轮(709)固定连接在所述第二转轴(708)上，所述第二齿轮(709)位于所述空槽(704)内；

齿环(710)，所述齿环(710)转动连接在所述空槽(704)内，所述齿环(710)与所述第二齿轮(709)啮合连接；

固定环(711)，所述固定环(711)固定连接在所述齿环(710)内侧；

扇叶(712)，所述扇叶(712)铰接在所述固定环(711)上，多个所述扇叶(712)以所述固定环(711)圆心周向设置；

第二铰接杆(713)，所述第二铰接杆(713)一端与所述扇叶(712)铰接，所述第二铰接杆(713)另一端与所述齿环(710)铰接。

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