CN204831203U - 一种单晶棒测量设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及单晶棒测量技术领域,具体公开了一种单晶棒测量设备，包括由平行导轨、放置板和可移动支架构成的长度测量装置和设于平行导轨之间并能够随支架移动的直径测量装置，支架上设有激光位移传感器，能够测量支架位移；直径测量装置由位于同一圆的三个四等分点上设置的三个激光测距传感器实现对单晶棒截面直径的测量，激光位移传感器和激光测距传感器均与单片机电连接，单片机与显示屏电连接，测量数据由显示屏读出。本实用新型一次操作能够同时测量出单晶棒直径和长度数据，使用方便，精度高，能够显著提高工作效率。

Description

一种单晶棒测量设备

技术领域

本实用新型涉及单晶棒测量技术领域。

背景技术

单晶棒进行切片工序前必须测量其直径、长度等外观数据，以确定单晶棒是否符合正常使用。目前单晶棒直径和长度的测量分别采用游标卡尺和直尺，晶棒的直径测量需要在单晶棒不同截面多次测量，检测人员采用游标卡尺测量时，易受人为因素干扰，如测量人员的熟练程度、测量操作方法等，测量精度低、偏差大，且每次测量均需调整游标卡尺，工作效率低。单晶棒长度和直径的测量分开测量，测量用时长。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种单晶棒测量设备，能够方便、快速的测量出单晶棒的直径和长度，受人为干扰少，具有测量精度高，测量效率高的优点。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种单晶棒测量设备，包括一对平行导轨，所述导轨之间设有放置板，用于放置单晶棒，所述导轨与单晶棒的轴向平行；所述每个平行导轨上各设有一个能够在所述导轨上滑动的支架，其中一个支架上设有激光位移传感器，能够测量支架位移，所述激光位移传感器与单片机电连接，所述单片机与显示屏电连接，所测得位移数据由显示屏显示；所述放置板的上方设有直径测量装置，包括壳体，所述壳体的两侧分别对称设有一个向外伸出的水平杆，所述水平杆的端部卡扣在同侧的支架上；所述壳体的下部为测量端，呈拱桥形状，位于待测单晶棒上方，所述测量端底面上设有三个激光测距传感器，分别位于同一圆的三个四等分点上，且所述三个激光测距传感器的测量面为同平面，测量方向均指向所述圆的圆心；所述激光测距传感器与单片机电连接，所述三个激光测距传感器将测量得到的数据传送至所述单片机，所述单片机将数据计算处理得到测量直径，由显示屏显示。

进一步地，所述单片机、显示屏均固定在壳体的上部。

进一步地，所述壳体下部测量端的底面为内凹弧面。

进一步地，所述支架下方设有滚轮，其两侧设有连杆，所述连杆一端固定在所述支架上，另一端连接同侧的滚轮轴；所述导轨为与滚轮形状相匹配的凹形槽，包括底部的滑槽轨道和两侧的卡槽轨道，所述滚轮轴位于所述卡槽轨道内。

进一步地，所述支架下方设有前后两个滚轮。

进一步地，所述激光位移传感器位于支架内，其所在的支架与水平杆卡扣处设有电子插头，所述水平杆对应位置设有电子插口，所述电子插头与激光位移传感器电连接，所述电子插口与所述单片机电连接。

测量时，单晶棒置于放置板上，直径测量装置的测量端罩于单晶棒上，支架从单晶棒的一端向另一端移动测量，直径测量装置实时测量出单晶棒不同截面的直径，由显示屏显示读出，支架移动到单晶棒末端时，激光位移传感器测测量出的位移距离即为单晶棒的长度。

直径测量装置中三个激光测距传感器测量出单晶棒相应截面内三个测量点到相应激光测距传感器的距离，由于测量端激光测距传感器所在圆的半径已知，通过建立二维坐标系确定测量点的坐标，这3个坐标能确定一个三角形，三角形的外接圆即为单晶棒此处截面的直径，由单片机通过三角形外接圆半径公式计算得到该直径。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本实用新型采用激光测距传感器和激光位移传感器测量数据，测量精度高、速度快，能够显著提高测量工作效率，降低了人为操作原因的干扰；测量出的数据经单片机计算得到的直径和长度通过显示屏直接显示，相对于现有技术游标卡尺测量读值，人员读值更方便，效率更高。

本实用新型通过单晶棒直径测量过程同时能够测量出单晶棒的长度，节约了一次测量步骤，减少测量用时，工作效率更高。

本实用新型与单晶棒无接触，可方便的移动，能够实时测量单晶棒不同部位直径，使用方便、适用性好。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例的前视图；

图3是图2中A部分结构的放大示意图；

图4是图1所示实施例的俯视图；

图5是支架的结构示意图；

图6是直径测量装置的结构示意图；

图7是直径测量装置的俯视图；

图8是直径测量装置的仰视图；

图9是直径测量装置测量单晶棒直径的原理图；

图10是本实用新型的电气控制系统框图。

其中，1、直径测量装置；2、支架；3、导轨；4、放置板；5、单晶棒；11、测量端；12、激光测距传感器；13、壳体的上部；14、水平杆；15、显示屏；16、电源开关；17、数据转换按钮；18、电子插口；21、卡扣处；22、电子插头；23、连杆；24、滚轮；25、滚轮轴；26、激光位移传感器。

具体实施方式

针对现有技术单晶棒直径和长度测量需分次进行，测量时间长、效率低，和现有技术采用游标卡尺测量单晶棒直径操作不方便、测量易受人为干扰导致精度低的技术问题，本实用新型提供了一种单晶棒测量设备，包括由平行导轨、放置板和可移动支架构成的长度测量装置和设于平行导轨之间并能够随支架移动的直径测量装置，支架上设有激光位移传感器，能够测量支架位移；直径测量装置由位于同一圆的三个四等分点上设置的三个激光测距传感器实现对单晶棒截面直径的测量，激光位移传感器和激光测距传感器均与单片机电连接，单片机与显示屏电连接，测量数据由显示屏读出。本实用新型一次操作能够同时测量出单晶棒直径和长度数据，使用方便，精度高，能够显著提高工作效率。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

一种单晶棒测量设备，包括一对平行导轨3，所述导轨3之间设有放置板4，用于放置单晶棒5，所述导轨3与单晶棒5的轴向平行；所述每个平行导轨3上各设有一个能够在所述导轨3上滑动的支架2，其中一个支架2上设有激光位移传感器26，能够测量支架2位移，所述激光位移传感器26与单片机电连接，所述单片机与显示屏15电连接，所测得位移数据由显示屏15显示；所述放置板4的上方设有直径测量装置1，包括壳体，所述壳体的两侧分别对称设有一个向外伸出的水平杆14，所述水平杆14的端部卡扣在同侧的支架2上；所述壳体的下部为测量端11，呈拱桥形状，位于待测单晶棒5上方，所述测量端11底面上设有三个激光测距传感器12，分别位于同一圆的三个四等分点上，且所述三个激光测距传感器12的测量面为同平面，测量方向均指向所述圆的圆心；所述激光测距传感器12与单片机电连接，所述三个激光测距传感器12将测量得到的数据传送至所述单片机，所述单片机将数据计算处理得到测量直径，由显示屏15显示。

测量时，单晶棒5置于放置板4上，直径测量装置1的测量端11罩于单晶棒5上，支架2从单晶棒5的一端向另一端移动测量，直径测量装置1实时测量出单晶棒5不同截面的直径，由显示屏15显示读出，支架2移动到单晶棒5末端时，激光位移传感器26测测量出的位移距离即为单晶棒5的长度。

直径测量装置1的测量原理如下。

将直径测量装置1的测量端11罩于单晶棒5上，参见图9，三个激光测距传感器12测算出单晶棒5上A、B、C三点到相应激光测距传感器12的距离，分别为a1、a2、a3，测量端111底面弧面的半径已知，设为110mm。以测量端11底面弧面的圆心为原点，分别穿过三个激光测距传感器122的直线为X轴和Y轴，建立二维坐标系，确定A、B、C三个点的坐标，即A(0，110-a1)，B(a2-110，0)，C(110-a3，0)。单晶棒5截面内接三角形的三边分别为AB，AC，BC，其中

单晶棒5的直径=2R。

对本技术方案的进一步改进，所述单片机、显示屏15均固定在壳体的上部13。显示屏15设于壳体上部的顶面，方便读值，单片机固定安装在壳体内，使得整个单晶棒5测量设备布置更为简洁，方便使用，相关线路布置在壳体内，减少干扰。

对本技术方案的进一步改进，所述壳体下部测量端11的底面为内凹弧面。内凹弧面相对于不规则平面与单晶棒外形相配，测量端11下方测量空间更大，适用性更强，同时弧面也能够避免对单晶棒造成磕碰，防止直径测量装置1固定不牢掉落碰坏单晶棒。

对本技术方案的进一步改进，所述支架2下方设有滚轮24，其两侧设有连杆23，所述连杆23一端固定在所述支架2上，另一端连接同侧的滚轮轴25；所述导轨3为与滚轮24形状相匹配的凹形槽，包括底部的滑槽轨道和两侧的卡槽轨道，所述滚轮轴25位于所述卡槽轨道内。滚轮24上设有向两侧突出的滚轮轴25，滚轮轴25限定在卡槽轨道内运动，使得支架2运动稳定水平，降低运动对测量的干扰。

对本技术方案的进一步改进，所述支架2下方设有前后两个滚轮24。支撑性更好，更稳定。

对本技术方案的进一步改进，所述激光位移传感器26位于支架2内，其所在的支架2与水平杆14卡扣处21设有电子插头22，所述水平杆14对应位置设有电子插口18，所述电子插头22与激光位移传感器26电连接，所述电子插口18与所述单片机电连接。电路集成在支架2和壳体内，实现可拆卸式连接，方便使用。

对本技术方案的进一步改进，所述单片机与外部电源连接，壳体上设有电源开关16，方便操作。

对本技术方案的进一步改进，壳体上设有数据转换按钮17，由单片机控制，单片机控制显示屏15上一次只显示一种测量数据，如直径数据，支架2到达单晶棒5末端时，触摁数据转换按钮17，使显示屏15显示长度数据，数据显示更有针对性，便于读值，同时有助于减小显示屏15的尺寸，设备结构更加合理紧凑。

Claims (6)

1.一种单晶棒测量设备，其特征在于，包括一对平行导轨（3），所述导轨（3）之间设有放置板（4），用于放置单晶棒（5），所述导轨（3）与单晶棒（5）的轴向平行；所述每个平行导轨（3）上各设有一个能够在所述导轨（3）上滑动的支架（2），其中一个支架（2）上设有激光位移传感器（26），能够测量支架（2）位移，所述激光位移传感器（26）与单片机电连接，所述单片机与显示屏（15）电连接，所测得位移数据由显示屏（15）显示；所述放置板（4）的上方设有直径测量装置（1），包括壳体，所述壳体的两侧分别对称设有一个向外伸出的水平杆（14），所述水平杆（14）的端部卡扣在同侧的支架（2）上；所述壳体的下部为测量端（11），呈拱桥形状，位于待测单晶棒（5）上方，所述测量端（11）底面上设有三个激光测距传感器（12），分别位于同一圆的三个四等分点上，且所述三个激光测距传感器（12）的测量面为同平面，测量方向均指向所述圆的圆心；所述激光测距传感器（12）与单片机电连接，所述三个激光测距传感器（12）将测量得到的数据传送至所述单片机，所述单片机将数据计算处理得到测量直径，由显示屏（15）显示。

2.根据权利要求１所述的一种单晶棒测量设备，其特征在于所述单片机、显示屏（15）均固定在壳体的上部（13）。

3.根据权利要求１所述的一种单晶棒测量设备，其特征在于所述壳体下部测量端（11）的底面为内凹弧面。

4.根据权利要求１所述的一种单晶棒测量设备，其特征在于所述支架（2）下方设有滚轮（24），其两侧设有连杆（23），所述连杆（23）一端固定在所述支架（2）上，另一端连接同侧的滚轮轴（25）；所述导轨（3）为与滚轮（24）形状相匹配的凹形槽，包括底部的滑槽轨道和两侧的卡槽轨道，所述滚轮轴（25）位于所述卡槽轨道内。

5.根据权利要求4所述的一种单晶棒测量设备，其特征在于所述支架（2）下方设有前后两个滚轮（24）。

6.根据权利要求1所述的一种单晶棒测量设备，其特征在于所述激光位移传感器（26）位于支架（2）内，其所在的支架（2）与水平杆（14）卡扣处设有电子插头（22），所述水平杆（14）对应位置设有电子插口（18），所述电子插头（22）与激光位移传感器（26）电连接，所述电子插口（18）与所述单片机电连接。