CN113566722B - 自动测量液口距的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了自动测量液口距的装置及其方法，包括：炉筒，所述炉筒上方设有炉顶盖；隔离阀，所述隔离阀连接在炉顶盖上方；坩埚，所述坩埚设置在炉筒内的下方；水冷屏，所述水冷屏设置在坩埚的上方；传感机构，包括定位传感部件、对射传感器、测距传感部件，所述定位传感器可调节连接在隔离阀上方，所述定位传感器电连接有电容传感器，所述对射传感器设置在隔离阀下方，所述测距传感部件设置在炉顶盖上。本发明的有益效果为：测量液口距结构简单，测量方式简便，不需要安装反射器等辅助装置，没有复杂的调节动作，能直接通过传感器自动准确地测量出液口距参数，且测量误差可达到±0.1mm，可有效地解决由液口距不准确而产生的生产问题。

Description

自动测量液口距的装置及其方法
技术领域
本发明属于单晶硅生产技术领域，具体涉及自动测量液口距的装置及其方法。
背景技术
单晶硅又是光伏发电和半导体行业中的基础原料。单晶硅作为现代信息社会的关键支撑材料，是目前世界上最重要的单晶材料之一，它不仅是发展计算机与集成电路的主要功能材料，也是光伏发电利用太阳能的主要功能材料。
液口距是指，在使用单晶炉生产单晶硅的过程中，原料液面与水冷屏口的距离。它是单晶硅生产过程中的一个十分重要的技术参数，而单晶硅又是光伏发电和半导体行业中的基础原料。
液口距的准确性直接影响到单晶硅生产时籽晶的生成，从而直接影响到拉晶成功与否，而现有技术的液口距确定方法是通过发射器发射光束，经由反射器反射后使得光束与定位孔重合，然后调节籽晶头和坩埚位置来定位液口距，测量结构复杂且测量过程十分繁琐，同时在判定光束与定位孔重合以及调节籽晶头和坩埚位置的过程中都会产生较大的测量误差。
综上所述，为解决现有的技术问题，本发明设计了可有效地解决由液口距不准确问题的自动测量液口距的装置及其方法。
发明内容
本发明为解决现有的技术问题，设计了可有效地解决由液口距不准确问题的自动测量液口距的装置及其方法。
本发明的目的可通过以下技术方案来实现：
一种自动测量液口距的装置，包括：
炉筒，所述炉筒上方设有炉顶盖；
隔离阀，所述隔离阀连接在炉顶盖上方；
坩埚，所述坩埚设置在炉筒内的下方；
水冷屏，所述水冷屏设置在坩埚的上方；
传感机构，包括定位传感部件、对射传感器、测距传感部件，所述定位传感部件可调节设置在隔离阀上方，所述定位传感部件电连接有电容传感器，所述对射传感器设置在隔离阀侧面，所述测距传感部件设置在炉顶盖上。
进一步的，所述隔离阀包括阀体、阀盖、阀芯，所述阀体上方设有进口，所述阀盖设置在阀体的侧面，所述对射传感器对称设置在进口下方的两侧，所述阀芯设置在阀体内，所述阀体侧面设有与阀芯通过阀臂传动连接的阀芯打开气缸与阀芯压紧气缸。
进一步的，所述定位传感部件包括籽晶头、牵引绳，所述籽晶头通过牵引绳可调节设置在隔离阀上方。
进一步的，所述测距传感部件为激光测距传感器，所述激光测距传感器射出的激光向下与水冷屏上表面配合。
进一步的，所述测距传感部件包括气缸、位移传感器，所述气缸连接在炉顶盖上且输出端向下伸入炉顶盖内，所述位移传感器设置在气缸的输出端上。
一种自动测量液口距的方法，液口距L需由公式L＝L0-L1-L2-L3来确定，其中，L1为对射传感器至测距传感部件的固定距离，L3为水冷屏上表面至下表面的固定距离，L2由测距传感部件测定，L0由对射传感器与定位传感部件共同测定；
测量步骤为：
S1、定位传感部件向下、向炉筒内运动，运动至对射传感器位置时，对射传感器产生信号，该信号反馈到控制系统，由控制系统记录为位置A，然后定位传感部件继续运动到液面位置，由于定位传感部件与液面产生接触，使电容传感器产生电容变化信号并反馈至控制系统，由控制系统记录为位置B，位置A与位置B之差即为L0的值；
S2、测距传感部件向下测量与水冷屏上表面之间的距离，得到反馈信号，从而通过控制系统读取相应L2数值；
S3、由以上测量值即可得出液口距L＝L0-L1-L2-L3。
相比现有技术，本发明结构设置合理：使原有的通过反射器等辅助装置间接测量液口距的方法进阶为通过传感器数据直接确定液口距的方法；相对现有技术的液口距确定方法，由该装置测量液口距结构简单，测量方式简便，不需要安装反射器等辅助装置，没有复杂的调节动作，能直接通过传感器自动准确地测量出液口距参数，且测量误差可达到±0.1mm，可有效地解决由液口距不准确而产生的生产问题。
附图说明
图1为测距传感部件是激光测距传感器的本装置结构示意图；
图2为测距传感部件是激光测距传感器的本装置测量L0状态示意图；
图3为测距传感部件是气缸、位移传感器的本装置结构示意图；
图4为测距传感部件是气缸、位移传感器的本装置测量L0状态示意图；
图5为隔离阀俯视示意图；
图6为隔离阀与籽晶头配合示意图；
参见图1至图4，其中：1、炉筒；11、炉顶盖；2、隔离阀；21、阀体；211、进口；22、阀盖；23、阀芯；24、阀臂；25、阀芯打开气缸；26、阀芯压紧气缸；3、坩埚；4、水冷屏；51、定位传感部件；511、电容传感器；512、籽晶头；513、牵引绳；52、对射传感器；53、测距传感部件；531、激光测距传感器；532、气缸；533、移传感器。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的技术方案作进一步的阐述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
自动测量液口距的装置，包括：
炉筒1，所述炉筒1上方设有炉顶盖11；
隔离阀2，所述隔离阀2连接在炉顶盖11上方；
坩埚3，所述坩埚3设置在炉筒1内的下方；
水冷屏4，所述水冷屏4设置在坩埚3的上方；
传感机构，包括定位传感部件51、对射传感器52、测距传感部件53，所述定位传感部件51可调节连接在隔离阀2上方，所述定位传感部件51电连接有电容传感器511，所述对射传感器52设置在隔离阀2侧面，所述测距传感部件53设置在炉顶盖11上。
所述测距传感部件53为激光测距传感器531，所述激光测距传感器531射出的激光向下与水冷屏4上表面配合。
自动测量液口距的方法，液口距L需由公式L＝L0-L1-L2-L3来确定，其中，L1为对射传感器至测距传感部件的固定距离，L3为水冷屏上表面至下表面的固定距离，L2由测距传感部件测定，L0由对射传感器与定位传感部件共同测定；
测量步骤为：
S1、定位传感部件向下、向炉筒内运动，运动至对射传感器位置时，对射传感器产生信号，该信号反馈到控制系统，由控制系统记录为位置A，然后定位传感部件继续运动到液面位置，由于定位传感部件与液面产生接触，使电容传感器产生电容变化信号并反馈至控制系统，由控制系统记录为位置B，位置A与位置B之差即为L0的值；
S2、测距传感部件向下测量与水冷屏上表面之间的距离，得到反馈信号，从而通过控制系统读取相应L2数值；
S3、由以上测量值即可得出液口距L＝L0-L1-L2-L3。
具体的，坩埚3内盛有原料液，原料液上表面为液面，在测定L0时，定位传感器51从隔离阀2上方向炉筒1内运动，从而在经过对射传感器52位置时，对射传感器52产生信号，然后再在定位传感器51接触液面时使电容传感器511产生电容变化信号，从而测得L0的值；在测定L2时，激光测距传感器531发射激光到水冷屏4上表面然后反馈信号，从而通过控制系统读取相应数值。
本发明的优点在于，使原有的通过反射器等辅助装置间接测量液口距的方法进阶为通过传感器数据直接确定液口距的方法；相对现有技术的液口距确定方法，由该装置测量液口距结构简单，测量方式简便，不需要安装反射器等辅助装置，没有复杂的调节动作，能直接通过传感器自动准确地测量出液口距参数，且测量误差可达到±0.1mm，可有效地解决由液口距不准确而产生的生产问题。
实施例二：
实施例二与实施例一的区别在于，所述隔离阀2包括阀体21、阀盖22、阀芯23，所述阀体21上方设有进口211，所述阀盖22设置在阀体21的侧面，所述对射传感器52对称设置在进口211下方阀体21的两侧，所述阀芯23设置在阀体21内，所述阀体21侧面设有与阀芯23通过阀臂24传动连接的阀芯打开气缸25与阀芯压紧气缸26。
所述定位传感部件51包括籽晶头512、牵引绳513，所述籽晶头512通过牵引绳513可调节设置在隔离阀2上方。
具体的，籽晶头512由牵引绳牵引向下运动，阀芯通过阀臂由阀芯打开气缸带动打开，籽晶头512从开口向下进入阀体，从而通过阀体进入炉筒1内，籽晶头在经过对射传感器时，会遮挡对射传感器的对射光线，使对射传感器产生感应信号，从而测得籽晶头的位置A。
实施例三：
实施例三与实施例一的区别在于，所述测距传感部件53包括气缸532、位移传感器533，所述气缸532连接在炉顶盖11上且输出端向下伸入炉顶盖11内，所述位移传感器533设置在气缸532的输出端上。
具体的，在测定L2时，气缸532的输出端向下运动至水冷屏上表面，其运动距离由位移传感器测量533得出，从而确定L2的值。
本文中所描述的仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。本发明所属领域的技术人员对所描述的具体实施例进行的修改或补充或采用类似的方式替换，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动测量液口距的装置，其特征在于，包括：
炉筒，所述炉筒上方设有炉顶盖；
隔离阀，所述隔离阀连接在炉顶盖上方；
坩埚，所述坩埚设置在炉筒内的下方；
水冷屏，所述水冷屏设置在坩埚的上方；
传感机构，包括定位传感部件、对射传感器、测距传感部件，所述定位传感部件可调节设置在隔离阀上方，所述定位传感部件电连接有电容传感器，所述对射传感器设置在隔离阀侧面，所述测距传感部件设置在炉顶盖上；
还包括测量步骤：S1、定位传感部件向下、向炉筒内运动，运动至对射传感器位置时，对射传感器产生信号，该信号反馈到控制系统，由控制系统记录为位置A，然后定位传感部件继续运动到液面位置，由于定位传感部件与液面产生接触，使电容传感器产生电容变化信号并反馈至控制系统，由控制系统记录为位置B，位置A与位置B之差即为L0的值；S2、测距传感部件向下测量与水冷屏上表面之间的距离，得到反馈信号，从而通过控制系统读取相应L2数值；S3、由以上测量值即可得出液口距L＝L0-L1-L2-L3；L1为对射传感器至测距传感部件的固定距离，L3为水冷屏上表面至下表面的固定距离，L2由测距传感部件测定，L0由对射传感器与定位传感部件共同测定。
2.根据权利要求1所述的一种自动测量液口距的装置，其特征在于，所述隔离阀包括阀体、阀盖、阀芯，所述阀体上方设有进口，所述阀盖设置在阀体的侧面，所述对射传感器对称设置在进口下方的两侧，所述阀芯设置在阀体内，所述阀体侧面设有与阀芯通过阀臂传动连接的阀芯打开气缸与阀芯压紧气缸。
3.根据权利要求1所述的一种自动测量液口距的装置，其特征在于，所述定位传感部件包括籽晶头、牵引绳，所述籽晶头通过牵引绳可调节设置在隔离阀上方。
4.根据权利要求1所述的一种自动测量液口距的装置，其特征在于，所述测距传感部件为激光测距传感器，所述激光测距传感器射出的激光向下与水冷屏上表面配合。
5.根据权利要求1所述的一种自动测量液口距的装置，其特征在于，所述测距传感部件包括气缸、位移传感器，所述气缸连接在炉顶盖上且输出端向下伸入炉顶盖内，所述位移传感器设置在气缸的输出端上。
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