CN117702266A - 加料时机确定方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种加料时机确定方法、装置、设备及介质。该方法包括：获取直拉单晶设备的熔料图像，识别熔料图像中的未熔化区域，获取所述未熔化区域的亮度信息，根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机，使得根据未熔化区域的亮度自动检测加料时机，实时自动检测能够避免操作人员错过加料时机，而且未熔化区域的亮度主要取决于液体表面的固体的厚度，受熔化过程的再结晶等因素的影响小，能够准确确定加料时机，继而提高了加料时机确定的准确性。

Description

加料时机确定方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及晶体制备技术领域，特别是涉及一种加料时机确定方法、一种加料时机确定装置、一种电子设备以及一种存储介质。

背景技术

单晶硅材料的制备工艺以直拉法(Czochralski process/CZ)为主，利用直拉法将多晶硅原料提炼成单晶硅。在直拉单晶过程中生成棒状单晶硅晶体的过程分为装料、加热熔料、调温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等步骤。

其中，当多晶硅原料融化完成后，还不能马上开始引晶，因为这时的温度要高于引晶温度，还必须经过降温，将温度调整到引晶的温度。引晶是将事先装到钢丝绳末端的籽晶(也就是加工成一定形状的单晶)与液面接触，在引晶温度下，硅分子将沿着籽晶的晶格方向生长，从而形成单晶。放肩是将晶体直径逐步生长到生成所要求的直径，在放肩的过程中将拉出随着长度逐渐变长，直径逐渐变大到要求的直径左右的一段晶体，以便消除晶体位错。当晶体在放肩过程中生长到生产要求的直径后，进入转肩过程。转肩是将晶体直径控制在生产所要求的直径。当转肩完成后进入等径控制步骤，在该步骤中，通过对拉速和温度的自动控制，让晶体将按照设定的直径等径生长。

在单晶硅棒生产中，二次加料分为首段和循环段的加料。首段的二次加料是指首次装料并熔料完成后进行的加料过程，循环段的加料是指晶棒提出后进行的加料过程。由于炉体的容量有限，因此一次投料量有限。待此次晶体拉制成功后，需要再次进行加料，加料完成后继续生产。直拉单晶设备反复的加料拉晶来进行生产。

一个加料阶段中需要分多次进行加料。若判断加料过早，则不能加料操作人员需持续等待，若判断加料滞后，坩埚内溶液过多，加料时容易发生溅硅，导致断线发生，故也不能进行加料。

为了解决上述存在的问题，如公开号为CN114387248A的中国专利公开了使用传统图像分割算法，区分熔化和未熔化的硅料。由于硅料在熔化过程中往往伴随着再结晶，而且观察角度、反光、观察窗口的隔热玻璃厚度与颜色也会影响成像结果，导致算法的适用性较差。综上，熔化过程伴随着再结晶，结晶区域属于固体，所以只通过固体硅料占比进行控制，并不能完全体现熔化程度，存在测不准加料时机的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种加料时机确定方法，以解决加料阶段占用工时较多，工作效率低，加料时机难以准确判断的问题。

相应的，本发明实施例还提供了一种加料时机确定装置、一种电子设备以及一种存储介质，用以保证上述方法的实现及应用。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种加料时机确定方法，包括：

获取直拉单晶设备的熔料图像；

识别熔料图像中的未熔化区域；

获取所述未熔化区域的亮度信息；

根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机。

可选地，所述根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机，包括：

根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；

在所述平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第一亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

可选地，所述识别熔料图像中的未熔化区域，包括：

识别熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域；

所述根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机，包括：

根据所述未熔化区域和所述已熔化区域，确定所述未熔化区域在熔料图像的熔料区域中的占比信息；

根据所述亮度信息、所述占比信息和预设加料规则，确定所述加料时机。

可选地，所述根据所述未熔化区域和所述已熔化区域，确定所述未熔化区域在熔料图像的熔料区域中的占比信息，还包括：

计算多个熔料图像中未熔化区域的所述占比信息的平均值，作为所述占比信息；其中，所述多个熔料图像为所述直拉单晶设备的坩埚转一周获取的多个熔料图像。

可选地，所述根据所述亮度信息、所述占比信息和预设加料规则，确定所述加料时机，包括：

根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；

在所述占比信息在所述预设加料规则中的预设占比范围内，且所述未熔化区域的平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第二亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

可选地，所述方法还包括：

识别熔料图像中的已熔化区域；

计算熔料图像中的已熔化区域的圆形度；

根据所述圆形度的变化率和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料提示信息。

可选地，所述识别熔料图像中的未熔化区域，包括：

将熔料图像输入熔化识别模型，其中，所述熔化识别模型通过熔料图像样本，以及对应标记的已熔化区域标签和未熔化区域标签训练得到；

根据熔料图像，由所述熔化识别模型输出熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域。

本发明实施例还公开了一种加料时机确定装置，包括：

图像获取模块，用于获取直拉单晶设备的熔料图像；

区域识别模块，用于识别熔料图像中的未熔化区域；

信息获取模块，用于获取所述未熔化区域的亮度信息；

时机确定模块，用于根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机。

可选地，所述时机确定模块，包括：

亮度计算子模块，用于根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；

时机确定子模块，用于在所述平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第一亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

可选地，所述区域识别模块，还用于：识别熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域；

所述时机确定模块，包括：

占比确定子模块，用于根据所述未熔化区域和所述已熔化区域，确定所述未熔化区域在熔料图像的熔料区域中的占比信息；

时机确定子模块，用于根据所述亮度信息、所述占比信息和预设加料规则，确定所述加料时机。

可选地，所述占比确定子模块，还包括：

占比计算单元，用于计算多个熔料图像中未熔化区域的所述占比信息的平均值，作为所述占比信息；其中，所述多个熔料图像为所述直拉单晶设备的坩埚转一周获取的多个熔料图像。

可选地，所述时机确定子模块，包括：

亮度计算单元，用于根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；

时机确定单元，用于在所述占比信息在所述预设加料规则中的预设占比范围内，且所述未熔化区域的平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第二亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

可选地，所述装置还包括：

区域识别模块，用于识别熔料图像中的已熔化区域；

圆形度计算模块，用于计算熔料图像中的已熔化区域的圆形度；

处理模块，用于根据所述圆形度的变化率和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料提示信息。

可选地，所述区域识别模块，包括：

图像输入子模块，用于将熔料图像输入熔化识别模型，其中，所述熔化识别模型通过熔料图像样本，以及对应标记的已熔化区域标签和未熔化区域标签训练得到；

区域输出子模块，用于根据熔料图像，由所述熔化识别模型输出熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域。

本发明实施例还公开了一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现如上所述的方法步骤。

本发明实施例还公开了一种可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行本发明实施例中一个或多个所述的加料时机确定方法。

本发明实施例包括以下优点：

依据本发明实施例，通过获取直拉单晶设备的熔料图像，识别熔料图像中的未熔化区域，获取所述未熔化区域的亮度信息，根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机，使得根据未熔化区域的亮度自动检测加料时机，实时自动检测能够避免操作人员错过加料时机，而且未熔化区域的亮度主要取决于液体表面的固体的厚度，受熔化过程的再结晶等因素的影响小，能够准确确定加料时机，继而提高了加料时机确定的准确性。

附图说明

图1是本发明的一种加料时机确定方法实施例的步骤流程图；

图2是熔料图像(左)以及已熔化区域和未熔化区域的图像(右)；

图3是未熔化区域的平均亮度随时间变化曲线的示意图；

图4是未熔化区域占熔料区域的面积比例的示意图；

图5是某一炉熔料阶段的部分数据的示意图；

图6是标注未熔化区域和已熔化区域的示意图；

图7是本发明的一种加料时机确定方法实施例的步骤流程图；

图8是熔料早期的多个时间的熔料图像和未熔化区域和已熔化区域的图像；

图9是熔料后期的多个时间的熔料图像和未熔化区域和已熔化区域的图像；

图10是本发明的一种加料时机确定装置实施例的结构框图；

图11是根据一示例性实施例示出的一种用于加料时机确定的计算设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明的一种加料时机确定方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤101，获取直拉单晶设备的熔料图像。

在本发明实施例中，直拉单晶过程是利用直拉法将原料提炼成单晶的过程，例如，直拉单晶硅的过程。直拉单晶过程可以划分为加料阶段、熔料阶段、调温阶段、引晶阶段等。

在本发明实施例中，直拉单晶过程的加料阶段需要分多次进行加料，例如，一个加料阶段中，共需加5桶料，加第一桶料后，第一桶料开始熔化，在第一桶料的熔化过程中，待前面加的料达到合适的熔化程度，就可以再加下一桶料，按照这种方式加料，直至5桶料全部加完。

在本发明实施例中，直拉单晶设备是用于直拉单晶的设备，例如，直拉单晶硅的单晶炉。通过摄像头对坩埚内部进行拍摄，当加料到坩埚内后，可以观察到晶体从固态熔化成液态的过程。

在本发明实施例中，对坩埚内部熔料发生的表面进行拍摄，得到的图像，记为熔料图像。熔料图像或熔料图像熔料图像中包括原料熔化形成的固体和液体的图像，也可能包括坩埚的部分图像或热屏的部分图像等。具体可以根据实际需要拍摄合适的图像，本发明实施例对此不做限制。

例如，在加料阶段的首次加料之后，加入的原料开始熔化，多次获取熔料图像，例如，每隔5秒获取一次熔料图像，或者在设定的多个时间点获取多个熔料图像等多种方式，以便在原料熔化的过程中不断进行检测，以便及时确定加料时机。

步骤102，识别熔料图像中的未熔化区域。

在本发明实施例中，熔料图像中包括未熔化区域和已熔化区域。将其中未熔化区域识别出来。识别未熔化区域的实现方式可以包括多种。例如，将熔料图像输入熔化识别模型，其中，所述熔化识别模型通过熔料图像样本，以及对应标记的已熔化区域标签和未熔化区域标签训练得到，根据熔料图像，由所述熔化识别模型输出熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域。又例如，根据熔料图像中像素的灰度值，在熔料图像中划分出未熔化区域和已熔化区域。具体可以包括任意适用的实现方式，本发明实施例对此不做限制。

步骤103，获取所述未熔化区域的亮度信息。

在本发明实施例中，由于直拉单晶设备内用于加热的设备在底部，所以熔料时最先加入的料(如硅料)即底部的料会先熔化，最后加入的料即表面的料会最后熔化。随着熔料的进行，未熔化的料的厚度会越来越薄、未熔化的料的温度也会逐渐上升，所以通过摄像头观察到的未熔化区域的亮度会一直在增加。

在本发明实施例中，发明人经过多次实验后，之所以选择采用未熔化区域的亮度而不是已熔化区域的亮度，如图2所示的熔料图像(左)以及已熔化区域和未熔化区域的图像(右)，是因为已熔化区域为光滑液面，容易受到光线等因素影响造成该区域亮度变化较大，而未熔化区域是不光滑固体，受光线等因素对其亮度的影响很小。如图3所示的未熔化区域的平均亮度随时间变化曲线的示意图，横轴表示时间，纵轴表示未熔化区域的平均亮度。图3显示了熔料的过程中未熔化区域的平均亮度随时间的变化情况，由于全熔化后不存在未熔化区域，该数值记为255。

在本发明实施例中，亮度信息是指用于表征未熔化区域的亮度的信息。熔料图像包括每个像素都有对应的亮度值。从熔料图像可以获取到未熔化区域的亮度信息。

步骤104，根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机。

在本发明实施例中，对于直拉单晶设备，在加料阶段会有一个时间窗口，适合加料操作。加料时机是指该时间窗口内以及附近时间中的某个时间。预设加料规则是预先设定的确定加料时机的规则。通常通过预设加料规则的合理设置，加料时机应该尽可能接近该时间窗口的起始时间。还可以通过预设加料规则的设置，确定多个加料时机，不同的加料时机用于区分不同的加料操作的紧迫性，例如，第一次加料时机接近该时间窗口的起始时间，第二次加料时机接近该时间窗口的中间，第三次加料时机接近该时间窗口的终止时机等，具体可以包括任意适用的加料时机，本发明实施例对此不做限制。

例如，一种预设加料规则为根据未熔化区域的平均亮度，若平均亮度高于预设第一亮度阈值，则确定加料时机。预设加料规则除了亮度信息，还可以考虑其他适用的因素，本发明实施例对此不做限制。

在本发明的一种可选实施例中，根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机的具体实现方式中，可以包括：根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；在所述平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第一亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

根据亮度信息，计算出未熔化区域的平均亮度。例如，计算未熔化区域的各个像素点的亮度值的平均值，得到平均亮度。预设第一亮度阈值可以实际情况进行设置，例如，通过多次实验确定，本发明实施例对此不做限制。

例如，将项目部署到工控机或推理服务器，对摄像头采集到的熔料图像进行运算，得到未熔化区域的亮度信息，据此确定加料时机，并将信号发送给控制系统。控制系统实现自动加料，或者提示人工开启加料工序。

依据本发明实施例，通过获取直拉单晶设备的熔料图像，识别熔料图像中的未熔化区域，获取所述未熔化区域的亮度信息，根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机，使得根据未熔化区域的亮度自动检测加料时机，实时自动检测能够避免操作人员错过加料时机，而且未熔化区域的亮度主要取决于液体表面的固体的厚度，受熔化过程的再结晶等因素的影响小，能够准确确定加料时机，继而提高了加料时机确定的准确性。

在本发明的一种可选实施例中，识别熔料图像中的未熔化区域的一种具体实现方式中，可以包括：识别熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域；根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机的一种具体实现方式中，可以包括：根据所述未熔化区域和所述已熔化区域，确定所述未熔化区域在所述熔料图像的熔料区域中的占比信息，根据所述亮度信息、所述占比信息和预设加料规则，确定所述加料时机。

在识别熔料图像中的未熔化区域的同时，还可以识别已熔化区域。所述未熔化区域和所述已熔化区域一起组成了熔料图像的熔料区域。计算未熔化区域的面积和熔料区域的面积的比值，得到未熔化区域在熔料区域中的占比信息。例如，如图2所示，未熔化区域(图中较暗的区域)占熔料区域(图中较暗区域和较亮区域之和)的面积占比，其中，外围最暗的部分为热屏的图像，不属于熔料区域。

观察熔料的数据发现，熔料过程中固体占比总趋势是逐渐下降，但是熔料过程中会伴随已熔化区域的再结晶，结晶区域会被识别为未熔化区域，这一现象导致熔料过程中的未熔化区域的占比不是单调下降而是震荡下降。因此只根据未熔化区域的占比信息不能给出精确的加料时机。实验结果如图4所示的未熔化区域占熔料区域的面积比例的示意图，横轴表示时间，纵轴表示未熔化区域占熔料区域的面积比例。因此，将亮度信息和占比信息结合起来确定加料时机，可以提高确定加料时机的准确性。

如图5所示的某一炉熔料阶段的部分数据的示意图。图中从上到下是随时间推移拍摄的多个熔料图像，以及对应的识别的已熔化区域和未熔化区域的图像。从图中可以可出，未熔化区域的占比随时间的变化情况，以及未熔化区域的亮度随时间的变化情况。

预设加料规则除了亮度信息外，还可以考虑占比信息。例如，在亮度信息满足亮度相关的规则，且占比信息满足占比相关的规则的情况下，确定加料时机。具体可以预先设定任意适用的规则，本发明实施例对此不做限制。

在本发明的一种可选实施例中，根据所述未熔化区域和所述已熔化区域，确定所述未熔化区域在熔料图像的熔料区域中的占比信息的一种具体实现方式中，还可以包括：计算多个熔料图像中未熔化区域的所述占比信息的平均值，作为所述占比信息；其中，所述多个熔料图像为所述直拉单晶设备的坩埚转一周获取的多个熔料图像。

对于全视野的熔料图像，也就是直拉单晶设备的摄像头能够看到坩埚内的全部熔料区域，单张图像计算得到的占比信息即为最终占比信息。但是对于小视野的熔料图像，也就是直拉单晶设备的摄像头只能看到坩埚内的一部分熔料区域，把坩埚转一周的拍摄的所有图像计算得到的占比信息，再求平均值，作为最终的占比信息。以此方式，避免因拍摄的区域或拍摄的角度不同，造成的占比信息不准确的问题，从而提高确定加料时机的准确性。

在本发明的一种可选实施例中，根据所述亮度信息、所述占比信息和预设加料规则，确定所述加料时机的一种具体实现方式中，可以包括：根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；在所述占比信息在所述预设加料规则中的预设占比范围内，且所述未熔化区域的平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第二亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

若为占比信息预先设定一个占比范围，记为预设占比范围。当占比信息超过了预设占比范围的上限时，则可以直接确定加料时机。但由于未熔化区域的占比不是单调下降而是震荡下降的，因此，占比信息在未超过预设占比范围的上限时，也可能已经达到加料时机。

为此，在占比信息在预设加料规则中的预设占比范围内，且未熔化区域的平均亮度超过预设加料规则中的预设第二亮度阈值的情况下，确定加料时机，可以提高确定加料时机的准确性。其中，预设占比范围和预设第二亮度阈值可以根据实际情况进行设定，例如，通过多次实验确定，本发明实施例对此不做限制。

在本发明的一种可选实施例中，识别熔料图像中的未熔化区域的一种具体实现方式中，可以包括：将熔料图像输入熔化识别模型，其中，所述熔化识别模型通过熔料图像样本，以及对应标记的已熔化区域标签和未熔化区域标签训练得到；根据熔料图像，由所述熔化识别模型输出熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域。

未熔化区域可以采用机器学习的方式，对熔料图像中未熔化区域和已熔化区域进行学习，得到一个可以识别未熔化区域和已熔化区域的熔化识别模型。

为了训练熔化识别模型，需要准确样本数据以及对应的标签数据，即收集大量的熔料图像样本，并进行人工标注，为每个熔料图像样本标注未熔化区域和已熔化区域。如图6所示的标注未熔化区域和已熔化区域的示意图，区分已熔化区域和未熔化区域主要依据车间工人的观察经验，并根据图像的纹理、灰度值差异等关键信息来标注。图中的较小的闭合曲线圈出的区域标记出了硅料已熔化区域，图中的较小的闭合曲线和较大的闭合曲线之间的区域标记出了硅料未熔化区域。

熔化识别模型可以采用深度学习的语义分割模型，具体可以采用任意适用的模型，本发明实施例对此不做限制。

熔化识别模型的输入为获取的熔料图像，每次获取到熔料图像后，输入熔化识别模型。该模型输出未熔化区域和已熔化区域的图像，例如，图2靠左的语义分割图像中，浅色为已熔化区域，深色为未熔化区域。

模型的训练过程：获取熔料图像样本，以及对应标记的已熔化区域和未熔化区域；将熔料图像样本和对应标记的已熔化区域和未熔化区域输入熔化识别模型；采用针对熔料图像样本标记的已熔化区域和未熔化区域，训练熔化识别模型，直至熔化识别模型的损失值小于设定损失值，得到训练好的熔化识别模型。

在模型的应用阶段，还可以收集现场反馈的识别结果比较差的熔料图像。人工进行重新标注，加入训练样本重新训练模型，实现对模型的优化。优化后的模型经过测试再次部署到工控机或推理服务器替换原来的模型。

在本发明的一种可选实施例中，如图7所示，具体可以包括如下步骤：

步骤105，识别熔料图像中的已熔化区域。

在本发明实施例中，识别已熔化区域的具体实现方式可以参见前述实施例中的描述，此处不另赘述。本实施例中处理的熔料图像可以是与上述方案中处理的熔料图像为同一张图像，也可以是不同张的图像。

步骤106，计算熔料图像中的已熔化区域的圆形度。

在本发明实施例中，圆形度是图像处理中图形的一种特征。圆形度的计算公式的描述是面积乘上4π除以周长的平方，即e＝(4π×面积)/(周长×周长)，e为1时，图形即为圆形；e越小，图形越不规律，与圆形的差距越大。

步骤107，根据所述圆形度的变化率和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料提示信息。

由于坩埚内的加热设备分布在坩埚底部的四周，所以固体的料加入后，会先从底部和周围开始熔化。而用于观测的摄像头位于坩埚上部，所以在摄像头视野中看到的熔料过程是：刚加料时由于固体的料较多，熔化只发生在料的边缘，所以已熔化区域的形状变化缓慢，如图8所示的熔料早期的多个时间的熔料图像和未熔化区域和已熔化区域的图像，通过计算可以得出已熔化区域的圆形度变化是缓慢的结论。而随着熔化的进行，固体的料变薄，熔化开始出现在固体的料的内部并且固体的料的边缘熔化加快，此时已熔化区域的形状变化非常快，如图9所示的熔料后期的多个时间的熔料图像和未熔化区域和已熔化区域的图像，通过计算可以得出已熔化区域的圆形度变化是快速的结论。

根据已熔化区域的圆形度变化情况，可以很好的反应熔化程度的变化。例如，图8和图9是按熔化时间先后顺序的图像，计算每个熔料图像对应的未熔化区域的占比信息，未熔化区域的亮度信息，已融化区域的圆形度。由图8可见，未熔化区域的占比为0～0.5时，已熔化区域的圆形度变化比较平稳(因为已熔化区域是很不规则的)，圆形度是在较低数值上下小幅波动的。由图9可见，未熔化区域的占比为0.26-0.13时，已熔化区域的圆形度变化幅度较大，反过来，可以根据已熔化区域的圆形度的变化率大于一定程度时，认为未熔化区域的占比已经较小。因此圆形度的变化率可以反映熔化程度。

在本发明实施例中，预设加料规则还包括预先设定的确定加料提示信息的规则。通常通过预设加料规则的合理设置，根据圆形度的变化率，可以确定接近该时间窗口的起始时间的加料时机，还可以通过预设加料规则的设置，确定多个加料时机，不同的加料时机用于区分不同的加料操作的紧迫性，例如，第一次加料时机接近该时间窗口的起始时间，第二次加料时机接近该时间窗口的中间，第三次加料时机接近该时间窗口的终止时机等，具体可以包括任意适用的加料时机，本发明实施例对此不做限制。例如，根据圆形度的变化率，确定快接近完全熔化的状态，此时表明最佳的加料时机接近结束或者已经结束。

在本发明实施例中，加料提示信息是指对加料操作进行提示的信息，例如，直拉单晶设备的加料时机的提示信息、或者提高对直拉单晶设备进行加料的优先级的提示信息、或者直拉单晶设备的加料方式为平缓加料方式的提示信息等，或者其他任意适用的提示信息，本发明实施例对此不做限制。

在本发明的一种可选实施例中，根据所述圆形度的变化率和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料提示信息的一种具体实现方式中，可以包括：根据所述圆形度的变化率和预设加料规则，确定直拉单晶设备的加料时机的提示信息、或者提高对直拉单晶设备进行加料的优先级的提示信息、或者直拉单晶设备的加料方式为平缓加料方式的提示信息。

一种提示信息用于对直拉单晶设备的加料时机进行提示，以便为工作人员提供预警，避免工作人员错过该直拉单晶设备的加料时机。

另一种提示信息用于对提高对所述直拉单晶设备进行加料的优先级进行提示，也就是说，当控制系统或工作人员需要依次执行多个任务时，将该直拉单晶设备进行加料的任务的优先级提高，以便更早的进行加料，避免工作人员错过该直拉单晶设备的最佳加料时机，便于车间按照优先级处理紧急事项，统筹工作人员的操作路径，降低加料时溅料等风险。

再一种提示信息用于对所述直拉单晶设备的加料方式为平缓加料方式进行提示，也就是说，最佳的加料时机已经结束，此时仍然采用较为快速的加料方式可能造成溅料等不安全的情况，因此，将加料方式切换到平缓加料方式，以提高加料的安全性。平缓加料方式是更慢、距离熔料的表面更近的加料方式，可以是自动加料方式，也可以是手动加料方式，本发明实施例对此不做限制。

通过对预设加料规则的设置，可以实现在熔料过程中自动检测到加料时机临近结束或已经结束，并据此发出提示，或者改变加料的优先级，或者切换为合适的加料方式，从而避免工作人员错过加料时机，或者在加料时机已经结束时改成平缓的加料方式，避免加料造成溅料等情况，提高了加料的安全性。

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，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，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是本发明实施例所必须的。

参照图10，示出了本发明的一种加料时机确定装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：

图像获取模块301，用于获取直拉单晶设备的熔料图像；

区域识别模块302，用于识别熔料图像中的未熔化区域；

信息获取模块303，用于获取所述未熔化区域的亮度信息；

时机确定模块304，用于根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机。

可选地，所述时机确定模块，包括：

亮度计算子模块，用于根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；

时机确定子模块，用于在所述平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第一亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

可选地，所述区域识别模块，还用于：识别熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域；

所述时机确定模块，包括：

占比确定子模块，用于根据所述未熔化区域和所述已熔化区域，确定所述未熔化区域在熔料图像的熔料区域中的占比信息；

时机确定子模块，用于根据所述亮度信息、所述占比信息和预设加料规则，确定所述加料时机。

可选地，所述占比确定子模块，还包括：

占比计算单元，用于计算多个熔料图像中未熔化区域的所述占比信息的平均值，作为所述占比信息；其中，所述多个熔料图像为所述直拉单晶设备的坩埚转一周获取的多个熔料图像。

可选地，所述时机确定子模块，包括：

亮度计算单元，用于根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；

时机确定单元，用于在所述占比信息在所述预设加料规则中的预设占比范围内，且所述未熔化区域的平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第二亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

可选地，所述装置还包括：

区域识别模块，用于识别熔料图像中的已熔化区域；

圆形度计算模块，用于计算熔料图像中的已熔化区域的圆形度；

处理模块，用于根据所述圆形度的变化率和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料提示信息。

可选地，所述区域识别模块，包括：

图像输入子模块，用于将熔料图像输入熔化识别模型，其中，所述熔化识别模型通过熔料图像样本，以及对应标记的已熔化区域标签和未熔化区域标签训练得到；

区域输出子模块，用于根据熔料图像，由所述熔化识别模型输出熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域。

依据本发明实施例，通过获取直拉单晶设备的熔料图像，识别熔料图像中的未熔化区域，获取所述未熔化区域的亮度信息，根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机，使得根据未熔化区域的亮度自动检测加料时机，实时自动检测能够避免操作人员错过加料时机，而且未熔化区域的亮度主要取决于液体表面的固体的厚度，受熔化过程的再结晶等因素的影响小，能够准确确定加料时机，继而提高了加料时机确定的准确性。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

图11是根据一示例性实施例示出的一种用于加料时机确定的电子设备400的结构框图。例如，电子设备400可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图11，电子设备400可以包括以下一个或多个组件：处理组件402，存储器404，电源组件406，多媒体组件408，音频组件410，输入/输出(I/O)的接口412，传感器组件414，以及通信组件416。

处理组件402通常控制电子设备400的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件402可以包括一个或多个处理器420来执行指令，以完成上述的加料时机确定方法的全部或部分步骤。此外，处理组件402可以包括一个或多个模块，便于处理组件402和其他组件之间的交互。例如，处理部件402可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件408和处理组件402之间的交互。

存储器404被配置为存储各种类型的数据以支持在设备400的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备400上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器404可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电力组件404为电子设备400的各种组件提供电力。电力组件404可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备400生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件408包括在所述电子设备400和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件408包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备400处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件410被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件410包括一个麦克风(MIC)，当电子设备400处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器404或经由通信组件416发送。在一些实施例中，音频组件410还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口412为处理组件402和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件414包括一个或多个传感器，用于为电子设备400提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件414可以检测到设备400的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备400的显示器和小键盘，传感器组件414还可以检测电子设备400或电子设备400一个组件的位置改变，用户与电子设备400接触的存在或不存在，电子设备400方位或加速/减速和电子设备400的温度变化。传感器组件414可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件414还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件414还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件416被配置为便于电子设备400和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备400可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信部件414经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信部件414还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，电子设备400可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述加料时机确定方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器404，上述指令可由电子设备400的处理器420执行以完成上述加料时机确定方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由终端的处理器执行时，使得终端能够执行一种加料时机确定方法，所述方法包括：

获取直拉单晶设备的熔料图像；

识别熔料图像中的未熔化区域；

获取所述未熔化区域的亮度信息；

根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机。

可选地，所述根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机，包括：

根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；

在所述平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第一亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

可选地，所述识别熔料图像中的未熔化区域，包括：

识别熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域；

所述根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机，包括：

根据所述未熔化区域和所述已熔化区域，确定所述未熔化区域在熔料图像的熔料区域中的占比信息；

根据所述亮度信息、所述占比信息和预设加料规则，确定所述加料时机。

可选地，所述根据所述未熔化区域和所述已熔化区域，确定所述未熔化区域在熔料图像的熔料区域中的占比信息，还包括：

计算多个熔料图像中未熔化区域的所述占比信息的平均值，作为所述占比信息；其中，所述多个熔料图像为所述直拉单晶设备的坩埚转一周获取的多个熔料图像。

可选地，所述根据所述亮度信息、所述占比信息和预设加料规则，确定所述加料时机，包括：

根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；

在所述占比信息在所述预设加料规则中的预设占比范围内，且所述未熔化区域的平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第二亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

可选地，所述方法还包括：

识别熔料图像中的已熔化区域；

计算熔料图像中的已熔化区域的圆形度；

根据所述圆形度的变化率和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料提示信息。

可选地，所述识别熔料图像中的未熔化区域，包括：

将熔料图像输入熔化识别模型，其中，所述熔化识别模型通过熔料图像样本，以及对应标记的已熔化区域标签和未熔化区域标签训练得到；

根据熔料图像，由所述熔化识别模型输出熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以预测方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者终端设备不仅包括那些要素，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、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种加料时机确定方法和装置、一种电子设备以及一种可读储存介质，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种加料时机确定方法，其特征在于，包括：

获取直拉单晶设备的熔料图像；

识别熔料图像中的未熔化区域；

获取所述未熔化区域的亮度信息；

根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机，包括：

根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；

在所述平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第一亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述识别熔料图像中的未熔化区域，包括：

识别熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域；

所述根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机，包括：

根据所述未熔化区域和所述已熔化区域，确定所述未熔化区域在熔料图像的熔料区域中的占比信息；

根据所述亮度信息、所述占比信息和预设加料规则，确定所述加料时机。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述未熔化区域和所述已熔化区域，确定所述未熔化区域在熔料图像的熔料区域中的占比信息，还包括：

计算多个熔料图像中未熔化区域的所述占比信息的平均值，作为所述占比信息；其中，所述多个熔料图像为所述直拉单晶设备的坩埚转一周获取的多个熔料图像。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述亮度信息、所述占比信息和预设加料规则，确定所述加料时机，包括：

根据所述亮度信息，计算所述未熔化区域的平均亮度；

在所述占比信息在所述预设加料规则中的预设占比范围内，且所述未熔化区域的平均亮度超过所述预设加料规则中的预设第二亮度阈值的情况下，确定所述加料时机。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

识别熔料图像中的已熔化区域；

计算熔料图像中的已熔化区域的圆形度；

根据所述圆形度的变化率和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料提示信息。

7.根据权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，所述识别熔料图像中的未熔化区域，包括：

将熔料图像输入熔化识别模型，其中，所述熔化识别模型通过熔料图像样本，以及对应标记的已熔化区域标签和未熔化区域标签训练得到；

根据熔料图像，由所述熔化识别模型输出熔料图像中的未熔化区域和已熔化区域。

8.一种加料时机确定装置，其特征在于，包括：

图像获取模块，用于获取直拉单晶设备的熔料图像；

区域识别模块，用于识别熔料图像中的未熔化区域；

信息获取模块，用于获取所述未熔化区域的亮度信息；

时机确定模块，用于根据所述亮度信息和预设加料规则，确定所述直拉单晶设备的加料时机。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如方法权利要求1-7中一个或多个所述的加料时机确定方法。