CN115546284A - 晶炉双目三维测量补偿方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

晶炉双目三维测量补偿方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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CN115546284A CN202211461162.6A CN202211461162A CN115546284A CN 115546284 A CN115546284 A CN 115546284A CN 202211461162 A CN202211461162 A CN 202211461162A CN 115546284 A CN115546284 A CN 115546284A
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Abstract

本申请涉及一种晶炉双目三维测量补偿方法、装置、计算机设备和存储介质。方法包括：获取晶棒中心点的参考坐标，并获取晶炉内的实时晶棒图像，基于实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标；基于参考坐标以及边界点、凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、边界点与中心点的边界点径向距离、凸起棱点与中心点的棱点径向距离；基于边界点径向距离以及棱点径向距离确定边界点与凸起棱点之间的径向距离差；基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿，以调整晶棒直径的控制参数。采用本方法能够准确地测量晶棒直径以及预测直径未来变化，并对直径控制补偿，保证直径控制的及时性和准确性。

Description

晶炉双目三维测量补偿方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及晶体生长炉技术领域，特别是涉及一种晶炉双目三维测量补偿方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
在单晶硅等晶棒的生长过程中，需要经过引晶，放肩，转肩，等径，收尾等工序，其中，晶棒尺寸是晶体生长各环节中重要的控制对象，要对晶棒尺寸进行准确的控制，不仅需要精准测量晶棒尺寸，而且需要精准控制晶体生长。
在传统技术中，一般采用CCD相机测量直径，其中，获取像素坐标并基于简单比例系数转换得到晶棒直径，从而控制系统基于晶棒直径进一步控制晶体生长。
然而上述方法存在以下几点缺陷：由于晶炉中晶棒位置和坩埚液面都是随时间而变化，这使得相机图像的像素坐标和晶棒直径之间的对比关系是存在变化的，所以基于简单比例系数会存在较大的误差；同时，直接基于晶棒直径控制晶体生长，会存在滞后性，往往都是只能等到直径过大了之后才进行调整，所以晶棒尺寸会存在明显的控制误差。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够准确测量直径和直径控制补偿的晶炉双目三维测量补偿方法、装置、计算机设备和存储介质。
第一方面，本申请提供了一种晶炉双目三维测量补偿方法，方法包括：
获取晶棒中心点的参考坐标，并获取晶炉内的实时晶棒图像，基于实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标；
基于参考坐标以及边界点、凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、边界点与中心点的边界点径向距离、凸起棱点与中心点的棱点径向距离；
基于边界点径向距离以及棱点径向距离确定边界点与凸起棱点之间的径向距离差；
基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿，以调整晶棒直径的控制参数。
在其中一个实施例中，获取晶棒中心点的参考坐标之前，还包括：
在晶体生长的引晶阶段，通过双目相机捕捉晶棒光圈的最长轴两端测量点的三维坐标，并基于两端测量点的三维坐标得到中心点的参考坐标。
在其中一个实施例中，基于实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标包括：
基于双目相机之间的空间立体关系，对双目相机拍摄的实时晶棒图像中同一测量点的像素坐标进行转换，得到边界点、凸起棱点的三维坐标。
在其中一个实施例中，双目相机之间的空间立体关系通过点阵型棋盘格标定板对双目相机预先标定获取。
在其中一个实施例中，基于参考坐标以及边界点、凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、边界点与中心点的边界点径向距离、凸起棱点与中心点的棱点径向距离包括：
将参考坐标和边界点的三维坐标投影至同一径向平面上，计算得到晶棒的当前直径以及边界点与中心点的边界点径向距离；
将参考坐标和凸起棱点的三维坐标投影至同一径向平面上，计算得到凸起棱点与中心点的棱点径向距离。
在其中一个实施例中，基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿包括：
基于当前的径向距离差以及对应的历史数据，确定径向距离差的变化率；
基于径向距离差的变化率以及预设的比例常数，得到晶棒的直径补偿系数；
通过直径补偿系数对当前直径的反馈信号进行补偿。
在其中一个实施例中，基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿之后，还包括：
基于补偿之后当前直径的反馈信号以及测量得到的液口距的反馈信号，调整晶体生长的控制参数，其中，基于双目相机捕捉的实时晶棒图像中边界点以及晶炉导流筒下沿测量点的三维坐标，得到液口距。
第二方面，本申请还提供了一种晶炉双目三维测量补偿装置，装置包括：
获取模块，用于获取晶棒中心点的参考坐标，并获取晶炉内的实时晶棒图像，基于实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标；
测距模块，用于基于参考坐标以及边界点、凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、边界点与中心点的边界点径向距离、凸起棱点与中心点的棱点径向距离；
预测模块，用于基于边界点径向距离以及棱点径向距离确定边界点与凸起棱点之间的径向距离差；
补偿模块，用于基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿，以调整晶棒直径的控制参数。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任意一种实施例所述的晶炉双目三维测量补偿方法的步骤。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种实施例所述的晶炉双目三维测量补偿方法的步骤。
上述晶炉双目三维测量补偿方法、装置、计算机设备和存储介质，其中，获取晶棒中心点的参考坐标，并获取晶炉内的实时晶棒图像，基于实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标，基于参考坐标以及边界点、凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、边界点与中心点的边界点径向距离、凸起棱点与中心点的棱点径向距离，基于边界点径向距离以及棱点径向距离确定边界点与凸起棱点之间的径向距离差，基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿，以调整晶棒直径的控制参数，如此，第一方面，基于双目相机测量得到的三维坐标进行直径的测量，全程使用绝对物理距离计算，无需比例系数转换，有效避免引入测量误差，第二方面，双目相机预先测量晶棒中心点，在视野遮挡情况下还可以通过捕捉光圈边界点测量直径并进行控制补偿，第三方面，基于晶棒的凸起棱点和边界点之间的径向距离差，可以在测量直径的基础上进一步预测直径未来的变化趋势，从而使得晶棒直径的控制更加符合实际的直径变化规律，解决了直径控制滞后的问题，大大提高直径控制的及时性与准确性，同时，直接在当前直径的反馈信号中进行补偿，即在准确测量的晶棒直径上进行直径未来变化趋势的补偿，这不需要对晶棒直径的控制环节进行直接调整，有效避免对于后续晶体生长控制的影响，可以大大简化补偿操作、提高执行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中晶炉双目三维测量补偿方法的流程示意图；
图2为一个实施例中晶炉双目三维测量补偿方法的晶棒光圈示意图；
图3为一个实施例中晶炉双目三维测量补偿方法的双目相机示意图；
图4为一个实施例中晶炉双目三维测量补偿方法的引晶与等径阶段示意图；
图5为一个实施例中晶炉双目三维测量补偿方法的坐标投影示意图；
图6为一个实施例中晶炉双目三维测量补偿装置的结构框图；
图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
本申请实施例提供的晶炉双目三维测量补偿方法，可以应用于单晶硅制备中对晶棒三维尺寸进行测量与控制补偿，更为广泛地，还可以应用于其他晶体制备中对晶棒三维尺寸进行测量与控制补偿。对于一般晶棒生长工序，需要经过引晶，放肩，转肩，等径，收尾等工序，其中，引晶为将晶种慢慢插入其中，接着将晶种慢慢往上提升，使其直径缩小到一定尺寸，维持此直径并拉长，以消除晶种内的晶粒排列取向差异，放肩和转肩为慢慢降低提升速度和温度，使颈部直径逐渐加大到所需尺寸，等径为晶体生长不断调整提升速度和融炼温度，维持固定的晶棒直径，直到晶棒长度达到预定值，收尾为当晶棒长度达到预定值后再逐渐加快提升速度并提高融炼温度，使晶棒直径逐渐变小，以避免因热应力造成排差和滑移等现象产生，最终使晶棒与液面完全分离，到此即得到一根完整的晶棒。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种晶炉双目三维测量补偿方法，包括以下步骤：
S100：获取晶棒中心点的参考坐标，并获取晶炉内的实时晶棒图像，基于实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标；
具体地，晶棒光圈为相机捕捉到的晶棒与晶炉液体之间交界处的亮圈，晶棒中心点以晶棒光圈的中心坐标作为其参考坐标，边界点为晶棒光圈内侧边缘上的任意一点，即光圈与晶棒交界处的点，如图2中P1~Pn点，凸起棱点为晶棒棱线在晶棒最外侧上的点，其相对于晶棒正常的边缘具有凸起特征，如图2中A点，具体晶体棱线是由于晶体内部分子结构的排列规则以及晶体生长的晶向方向而产生的特征，例如，单晶硅沿<100>晶向拉制时，晶棒会出现4条棱线，沿<111>晶向拉制时，晶棒会出现3条棱线，沿<110>晶向拉制时，晶棒会出现6条棱线。
具体地，参看图3，双目相机C1、C2为两个CCD相机，两者呈一定角度安装在晶炉炉盖一侧，可以采集晶炉内同一物体处于不同角度的图像，基于双目相机C1、C2之间的空间立体关系，可以实现捕捉图像的空间定位，从而获取光圈中心点、边界点、凸起棱点的三维坐标。
具体地，获取晶棒中心点的参考坐标，可以是当前晶棒光圈中心点的三维坐标，也可以是之前测得的晶棒光圈中心的三维坐标，其中，一般晶棒光圈的中心点进行一次测量即可，在之后的测量过程中，可以直接基于之前测得的中心点的三维坐标进一步处理，当然地，也可以每次都测量晶棒光圈中心点的三维坐标，但随着晶棒尺寸的变大，这测量的难度和误差也会随之增大。
S200：基于参考坐标以及边界点、凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、边界点与中心点的边界点径向距离、凸起棱点与中心点的棱点径向距离；
具体地，参看图4，基于参考坐标以及至少一边界点的三维坐标得到晶棒的当前直径，其中，在基于多个边界点三维坐标的情况下，可以测得晶棒不同径向方向上的直径，在此可以取平均得到当前直径，基于此也可以检测晶棒的直径均匀性。进一步地，边界点与中心点的边界点径向距离为当前直径的一半，即晶棒的当前半径。
具体地，基于参考坐标以及至少一凸起棱点的三维坐标得到晶棒的棱点径向距离，棱点径向距离为中心点与凸起棱点在径向上的距离，凸起棱点的数量取决于晶体棱线的数量。在基于多个凸起棱点三维坐标的情况下，可以测得晶棒多个棱点径向距离，在此可以取平均值。
S300：基于边界点径向距离以及棱点径向距离确定边界点与凸起棱点之间的径向距离差；
具体地，边界点与凸起棱点之间的径向距离差为在径向方向上边界点和凸起棱点之间的距离差，其中，基于当前直径得到的边界点距离中心点的边界点径向距离，将该边界点径向距离与棱点径向距离进行求差值，即可得到边界点与凸起棱点之间的径向距离差。
S400：基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿，以调整晶棒直径的控制参数。
具体地，径向距离差的变化率为连续测量径向距离差得到的变化情况，可以基于历史数据和当前测得的径向距离差，以得到当前径向距离差的变化率，其中，若径向距离差变大，说明凸起棱点处的晶胞已变大，在晶胞变大的情况下，会导致未来的晶棒生长处的直径变大，若径向距离差变小，说明凸起棱点处的晶胞已变小，在晶胞变小的情况下，会导致未来的晶棒生长处的直径变小，而凸起棱点和边界点之间的径向距离差不变的情况下，说明晶胞大小不变，也就说明未来的晶棒生长处的直径不变。因此，径向距离差的变化可以反映未来一段时间内晶棒生长处的直径变化，基于该晶体生长的特性，对当前直径的反馈信号进行补偿，补偿之后的直径反馈信号可以反馈实际的直径变化规律，晶炉控制系统基于补偿过之后的直径反馈信号可以直接调整直径控制，大大提高了直径控制的及时性。
上述晶炉双目三维测量补偿方法，其中，获取晶棒中心点的参考坐标，并获取晶炉内的实时晶棒图像，基于实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标，基于参考坐标以及边界点、凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、边界点与中心点的边界点径向距离、凸起棱点与中心点的棱点径向距离，基于边界点径向距离以及棱点径向距离确定边界点与凸起棱点之间的径向距离差，基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿，以调整晶棒直径的控制参数，如此，第一方面，基于双目相机测量得到的三维坐标进行直径的测量，全程使用绝对物理距离计算，无需比例系数转换，有效避免引入测量误差，第二方面，双目相机预先测量晶棒中心点，在视野遮挡情况下还可以通过捕捉光圈边界点测量直径并进行控制补偿，第三方面，基于晶棒的凸起棱点和边界点之间的径向距离差，可以在测量直径的基础上进一步预测直径未来的变化趋势，从而使得晶棒直径的控制更加符合实际的直径变化规律，解决了直径控制滞后的问题，大大提高直径控制的及时性与准确性，同时，直接在当前直径的反馈信号中进行补偿，即在准确测量的晶棒直径上进行直径未来变化趋势的补偿，这不需要对晶棒直径的控制环节进行直接调整，有效避免对于后续晶体生长控制的影响，可以大大简化补偿操作、提高执行效率。
在一个实施例中，获取晶棒中心点的参考坐标之前，还包括：在晶体生长的引晶阶段，通过双目相机捕捉晶棒光圈的最长轴两端测量点的三维坐标，并基于两端测量点的三维坐标得到中心点的参考坐标。
具体地，参看图4，选择在晶体生长的引晶阶段进行晶棒光圈中心点测量，此时晶棒尺寸较小，双目相机相对较容易捕捉晶棒最长轴两端测量点，且误差较小。其中，通过双目相机捕捉晶棒光圈的最长轴两端测量点的三维坐标，基于两端测量点的三维坐标计算得到光圈中心点的三维坐标，以作为晶棒中心点的参考坐标，例如两端测量点的三维坐标分别为O1(X3，Y3，Z3)，O2(X4，Y4，Z4)，则光圈中心点的三维坐标为((X3+X4)/2，(Y3+Y4)/2，(Z3+Z4)/2)。在一些实施例中，在选择最长轴上可以沿着坐标X轴方向或Y轴方向，以便于减小误差。在一些实施例中，可以基于不同的光圈长轴多次测量晶棒光圈中心点，以获取准确的光圈中心点。
在一个实施例中，获基于实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标包括：基于双目相机之间的空间立体关系，对双目相机拍摄的实时晶棒图像中同一测量点的像素坐标进行转换，得到边界点、凸起棱点的三维坐标。
具体地，参看图3，在双目相机之间的空间立体关系确定的情况下，可以基于双目相机捕捉的实时晶棒图像中同一测量点的像素坐标P1、P2，并通过空间立体关系进行空间转换，以确定对应测量点的三维坐标P。
其中，双目相机之间的空间立体关系可以通过点阵型棋盘格标定板对双目相机预先标定获取。具体而言，在晶炉制备晶体之前，旋开单晶炉炉盖，将点阵型棋盘格标定板放在坩埚托盘上，调整标定板平面绝对水平，合上炉盖，使炉体内密闭，打开双相机，拍摄标定板照片，再随机调整标定板倾斜和移动位置，移动后再使用双相机拍摄标定板照片，重复多次后，通过通用的三维标定算法对两相机的空间立体关系进行标定。在一些实施例中，标定板可以依托多自由度的机械位移平台进行位置的调整。
在一个实施例中，基于参考坐标以及边界点、凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、边界点与中心点的边界点径向距离、凸起棱点与中心点的棱点径向距离包括：将参考坐标和边界点的三维坐标投影至同一径向平面上，计算得到晶棒的当前直径以及边界点与中心点的边界点径向距离；将参考坐标和凸起棱点的三维坐标投影至同一径向平面上，计算得到凸起棱点与中心点的棱点径向距离。
具体地，参看图5，基于之前测得的参考坐标，由于晶体的不断生长，所以之前测得的中心点和边界点可能不在同一径向平面上，为此，通过投影的方式，将中心点的参考坐标和边界点、凸起棱点的三维坐标分别投影至同一径向平面上，再分别计算得到当前直径、边界点径向距离、棱点径向距离。具体如图5所示，将之前测的中心点Oold（X5，Y5，Z5）投影到当前测得的边界点P1new（X1，Y1，Z1）所在径向平面上得到Onew（X5，Y5，Z1），然后基于P1new和Onew就可以得到晶棒的当前直径，棱点径向距离也同样如此，不作具体赘述。
在一个实施例中，基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿包括：基于当前的径向距离差以及对应的历史数据，确定径向距离差的变化率；基于径向距离差的变化率以及预设的比例常数，得到晶棒的直径补偿系数；通过直径补偿系数对当前直径的反馈信号进行补偿。
具体地，直径的控制和直径信号的反馈之间一直存在滞后问题，提高直径信号的及时性是提高直径控制的有效措施。为此，通过分别捕捉边界点和凸起棱点，获取两者之间的径向距离差，并基于径向距离差的变化率反应直径变化趋势，以对当前直径的反馈信号进行补偿，其中，径向距离差的变化率基于当前的径向距离差和之前测得对应的历史数据获得，反应当前这段时间的直径的变化趋势。
具体地，当前直径的反馈信号通过径向距离差的变化率对应的补偿系数进行补偿，具体公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，比例常数基于径向距离差的变化率与之直径变化之间的对应关系进行设定，可以通过预先的测试获取。
本实施例相比于直接采用测量的直径进行直径控制，解决了直径的控制和直径信号的反馈之间一直存在滞后问题，大大提高直径控制的及时性与准确性，同时，直接在当前直径的反馈信号中进行补偿，即在准确测量的晶棒直径上进行直径未来变化趋势的补偿，这不需要对晶棒直径的控制环节进行直接调整，有效避免对于后续晶体生长控制的影响，可以大大简化补偿操作、提高执行效率。
在一个实施例中，基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿之后，还包括：基于补偿之后当前直径的反馈信号以及测量得到的液口距的反馈信号，调整晶体生长的控制参数，其中，基于双目相机捕捉的边界点以及晶炉导流筒下沿测量点的三维坐标，得到液口距。
具体地，上述双目相机不仅可以用来测量直径，还可以用来测量液口距，其中，液口距为晶炉中的导流筒的下沿口与晶炉的坩埚中材料液面的距离，该液口距会显著影响晶体生长。在双目相机捕捉的边界点的基础上，再捕捉获取晶炉导流筒下沿测量点的三维坐标，通过两者的三维坐标通过投影法可以得到所要的液口距，该液口距的反馈信号和补偿之后当前直径的反馈信号，一同用于调整晶体生长的控制参数，控制参数例如晶炉液体温度、晶棒提拉速度、液口距等。
现结合一具体应用场景对本实施例进行详细说明，但不仅限于此。
在单晶硅制备中采用单晶炉进行晶体生长，针对该应用场景，采用上述方法测量晶棒直径并进行控制补偿，具体而言：
在晶体生长之前：
对双目相机进行标定，以确定相机之间的空间立体关系；
在晶体生长过程中：
选择在单晶炉长晶工艺中视野较好的引晶阶段，捕捉其晶棒与液面之间的光圈最长轴两端测量点，计算出两测量点三维空间坐标O1(X3，Y3，Z3)，O2(X4，Y4，Z4)，即可得到光圈中心点O (X5，Y5，Z5)，其中X5=(X3+X4)/2，Y5=Y3=Y4，Z5=Z3=Z4；
在获取的光圈中心O点之后，双相机随着晶体生长持续捕捉晶棒与液体之间交界处的同一亮圈内侧边界点以及光圈内侧具有凸起特征的凸起棱点，计算出边界点的三维坐标Pn(Xn，Yn，Zn)、凸起棱点的三维坐标Aa(Xa，Ya，Za)；
基于光圈中心点O的坐标，分别结合边界点的三维坐标Pn(Xn，Yn，Zn)、凸起棱点的三维坐标Aa(Xa，Ya，Za)，通过投影法得到晶棒的当前直径和棱点径向距离；
基于晶棒的当前直径和棱点径向距离进一步计算得到边界点和凸起棱点之间的径向距离差，并将径向距离差存入数据库，结合数据库中对应的历史数据进一步得到径向距离差的变化率；
基于径向距离差的变化率计算直径补偿系数，对当前直径的反馈信号进行补偿：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
将补偿之后的直径反馈信号传送给晶炉的控制系统，控制系统基于补偿之后的直径反馈信号调整晶棒直径的控制参数，实现晶棒直径的及时控制调整。
应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个时间段，这些步骤或者时间段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者时间段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者时间段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的晶炉双目三维测量补偿方法的晶炉双目三维测量补偿装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个晶炉双目三维测量补偿装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于晶炉双目三维测量补偿方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种晶炉双目三维测量补偿装置，包括：
获取模块10，用于获取晶棒中心点的参考坐标，并获取晶炉内的实时晶棒图像，基于实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标；
测距模块20，用于基于参考坐标以及边界点、凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、边界点与中心点的边界点径向距离、凸起棱点与中心点的棱点径向距离；
预测模块30，用于基于边界点径向距离以及棱点径向距离确定边界点与凸起棱点之间的径向距离差；
补偿模块40，用于基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿，以调整晶棒直径的控制参数。
在一个实施例中，获取模块获取晶棒中心点的参考坐标之前，还包括：在晶体生长的引晶阶段，通过双目相机捕捉晶棒光圈的最长轴两端测量点的三维坐标，并基于两端测量点的三维坐标得到中心点的参考坐标。
在一个实施例中，获取模块基于实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标包括：基于双目相机之间的空间立体关系，对双目相机拍摄的实时晶棒图像中同一测量点的像素坐标进行转换，得到边界点、凸起棱点的三维坐标。
在一个实施例中，双目相机之间的空间立体关系通过点阵型棋盘格标定板对双目相机预先标定获取。
在一个实施例中，测距模块基于参考坐标以及边界点、凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、边界点与中心点的边界点径向距离、凸起棱点与中心点的棱点径向距离包括：将参考坐标和边界点的三维坐标投影至同一径向平面上，计算得到晶棒的当前直径以及边界点与中心点的边界点径向距离；将参考坐标和凸起棱点的三维坐标投影至同一径向平面上，计算得到凸起棱点与中心点的棱点径向距离。
在一个实施例中，补偿模块基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿包括：基于当前的径向距离差以及对应的历史数据，确定径向距离差的变化率；基于径向距离差的变化率以及预设的比例常数，得到晶棒的直径补偿系数；
在一个实施例中，补偿模块基于径向距离差的变化率对当前直径的反馈信号进行补偿之后，还包括：基于补偿之后当前直径的反馈信号以及测量得到的液口距的反馈信号，调整晶体生长的控制参数，其中，基于双目相机捕捉的边界点以及晶炉导流筒下沿测量点的三维坐标，得到液口距。
上述晶炉双目三维测量补偿装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是晶炉的控制设备，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC（近场通信）或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种晶炉双目三维测量补偿方法。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例中任意一种晶炉双目三维测量补偿方法。具体详细说明参看方法对应的说明，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中任意一种晶炉双目三维测量补偿方法。具体详细说明参看方法对应的说明，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种晶炉双目三维测量补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
获取晶棒中心点的参考坐标，并获取晶炉内的实时晶棒图像，基于所述实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标；
基于所述参考坐标以及所述边界点、所述凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、所述边界点与所述中心点的边界点径向距离、所述凸起棱点与所述中心点的棱点径向距离；
基于所述边界点径向距离以及所述棱点径向距离确定所述边界点与所述凸起棱点之间的径向距离差；
基于所述径向距离差的变化率对所述当前直径的反馈信号进行补偿，以调整晶棒直径的控制参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取晶棒中心点的参考坐标之前，还包括：
在晶体生长的引晶阶段，通过双目相机捕捉晶棒光圈的最长轴两端测量点的三维坐标，并基于两端测量点的三维坐标得到所述中心点的所述参考坐标。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标包括：
基于双目相机之间的空间立体关系，对双目相机拍摄的所述实时晶棒图像中同一测量点的像素坐标进行转换，得到所述边界点、所述凸起棱点的三维坐标。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述双目相机之间的空间立体关系通过点阵型棋盘格标定板对双目相机预先标定获取。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述参考坐标以及所述边界点、所述凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、所述边界点与所述中心点的边界点径向距离、所述凸起棱点与所述中心点的棱点径向距离包括：
将所述参考坐标和所述边界点的三维坐标投影至同一径向平面上，计算得到晶棒的所述当前直径以及所述边界点与所述中心点的所述边界点径向距离；
将所述参考坐标和所述凸起棱点的三维坐标投影至同一径向平面上，计算得到所述凸起棱点与所述中心点的所述棱点径向距离。
6.根据权利要求1至权利要求5任意一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述径向距离差的变化率对所述当前直径的反馈信号进行补偿包括：
基于当前的所述径向距离差以及对应的历史数据，确定所述径向距离差的变化率；
基于所述径向距离差的变化率以及预设的比例常数，得到晶棒的直径补偿系数；
通过所述直径补偿系数对所述当前直径的反馈信号进行补偿。
7.根据权利要求1至权利要求5任意一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述径向距离差的变化率对所述当前直径的反馈信号进行补偿之后，还包括：
基于补偿之后所述当前直径的反馈信号以及测量得到的液口距的反馈信号，调整晶体生长的控制参数，其中，基于双目相机捕捉的所述实时晶棒图像中所述边界点以及晶炉导流筒下沿测量点的三维坐标，得到所述液口距。
8.一种晶炉双目三维测量补偿装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取晶棒中心点的参考坐标，并获取晶炉内的实时晶棒图像，基于所述实时晶棒图像得到晶棒光圈内侧的边界点与凸起棱点的三维坐标；
测距模块，用于基于所述参考坐标以及所述边界点、所述凸起棱点的三维坐标，分别确定晶棒的当前直径、所述边界点与所述中心点的边界点径向距离、所述凸起棱点与所述中心点的棱点径向距离；
预测模块，用于基于所述边界点径向距离以及所述棱点径向距离确定所述边界点与所述凸起棱点之间的径向距离差；
补偿模块，用于基于所述径向距离差的变化率对所述当前直径的反馈信号进行补偿，以调整晶棒直径的控制参数。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至权利要求7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至权利要求7中任一项所述的方法的步骤。
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