一种石英坩埚气泡分层计数装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种石英坩埚气泡分层计数装置及方法，该装置包括数据处理控制器、微型投影仪和图像采集装置，所述图像采集装置包括机械臂和电子放大镜，所述微型投影仪投射的光为蓝紫光；该方法包括以下步骤：一、石英坩埚图像的采集及传输；二、石英坩埚放大图像的去噪与均衡；三、石英坩埚气泡图像分层；四、石英坩埚气泡分层图像气泡轮廓获取。本发明专利技术设计合理，通过电子放大镜获取石英坩埚中透明层的气泡图像，并对气泡图像进行分层处理，以便于判断石英坩埚生产过程是否达到标准，节省人力、物力和财力，提高石英坩埚检验的自动化程度。

A Quartz Crucible Bubble Layer Counting Device and Method

The invention discloses a stratified bubble counting device and method for a quartz crucible, which comprises a data processing controller, a micro projector and an image acquisition device. The image acquisition device comprises a manipulator and an electronic magnifying glass, and the light projected by the micro projector is blue-violet; the method comprises the following steps: 1. acquisition and transmission of the image of a quartz crucible; 2. quartz crucible; Denoising and equalization of enlarged image of crucible; 3. Bubble image stratification of quartz crucible; 4. Bubble contour acquisition of stratified image of quartz crucible bubble. The invention has reasonable design, obtains the bubble image of the transparent layer in the quartz crucible through an electronic magnifying glass, and stratifies the bubble image, so as to judge whether the production process of the quartz crucible meets the standard, save manpower, material and financial resources, and improve the automation degree of the quartz crucible inspection.

【技术实现步骤摘要】
一种石英坩埚气泡分层计数装置及方法
本专利技术属于石英坩埚气泡检测
，尤其是涉及一种石英坩埚气泡分层计数装置及方法。
技术介绍
石英坩埚在很多重要领域被广泛的运用着，特别是在制造半导体电子元件制造材料的单晶硅中，石英坩埚是主要的设备，而石英坩埚透明层气泡极大的影响了拉晶结果，因此选取气泡数量较少的实验石英坩埚极为重要。石英坩埚的横截面通常具有双层结构：内层为无色，称之为透明层，特点为透明，气泡含量较少，气泡呈球形且分布均匀；外层为白色，称为不透明层，特点为不透明，含有大量气泡，复合气泡密集且明显大于透明层。在石英坩埚的横截面中，可以明显观察到两层之间有一条特别明显的界线，利用放大镜，可以观察到气泡在不透明层和透明层有着明显差异，从不透明层的大气泡直至透明层变为小气泡。传统的拉晶法中使用的石英坩埚通常都是石英坩埚。在晶体生长过程中，石英坩埚内部侧壁与高温硅熔体的长时间暴露，导致硅熔体与石英坩埚的反应，并导致石英坩埚侧壁内表面的溶解。这会使石英坩埚侧壁中的气泡暴露出来，结果，硅熔体继续溶解到石英坩埚的壁中，并因此溶解到气泡的壁中。在某些时候，气泡的壁被破坏，并且硅熔体可能陷入壁中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石英坩埚气泡分层计数装置，其特征在于：包括数据处理控制器(1)、微型投影仪和与数据处理控制器(1)相接的图像采集装置，所述图像采集装置包括机械臂(2)和夹装在所述机械臂(2)上的电子放大镜(3)，所述电子放大镜(3)和机械臂(2)均与数据处理控制器(1)相接，所述微型投影仪投射的光为蓝紫光。

【技术特征摘要】
1.一种石英坩埚气泡分层计数装置，其特征在于：包括数据处理控制器(1)、微型投影仪和与数据处理控制器(1)相接的图像采集装置，所述图像采集装置包括机械臂(2)和夹装在所述机械臂(2)上的电子放大镜(3)，所述电子放大镜(3)和机械臂(2)均与数据处理控制器(1)相接，所述微型投影仪投射的光为蓝紫光。2.按照权利要求1所述的一种石英坩埚气泡分层计数装置，其特征在于：所述数据处理控制器(1)为计算机。3.按照权利要求1所述的一种石英坩埚气泡分层计数装置，其特征在于：所述机械臂(2)为六自由度机械臂，所述电子放大镜(3)的放大倍数范围为1倍～500倍，所述电子放大镜(3)通过USB传输线与所述数据处理控制器(1)相接，所述机械臂(2)由数据处理控制器(1)进行控制。4.一种利用如权利要求1所述的装置对石英坩埚进行分层计数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、石英坩埚图像的采集及传输：步骤101、数据处理控制器(1)控制机械臂(2)转动，机械臂(2)转动带动电子放大镜(3)移动，使电子放大镜(3)的竖直中心线垂直于待测石英坩埚内壁；并在待测石英坩埚侧边设置微型投影仪，微型投影仪水平投射蓝紫光至待测石英坩埚的边口；步骤102、手动调节电子放大镜(3)对焦，直至人为能清楚察看石英坩埚内壁气泡；步骤103、数据处理控制器(1)控制电子放大镜(3)对待测石英坩埚内壁的气泡图像进行拍摄，并将拍摄到的石英坩埚内壁气泡放大图像发送至数据处理控制器(1)；其中，电子放大镜(3)的放大倍数不小于30倍；步骤二、石英坩埚放大图像的去噪与均衡：步骤201、采用所述数据处理控制器(1)调取灰度处理模块，对石英坩埚内壁气泡放大图像进行灰度处理，得到石英坩埚气泡灰度图像；步骤202、采用所述数据处理控制器(1)调取加权均值滤波模块，对石英坩埚气泡灰度图像进行滤波，得到去噪后的石英坩埚气泡灰度图像；步骤203、采用所述数据处理控制器(1)调用灰度值均衡模块，对去噪后的石英坩埚气泡灰度图像进行灰度值均衡，得到石英坩埚气泡均衡化图像；步骤三、石英坩埚气泡图像分层：步骤301、采用所述数据处理控制器(1)调用Otsu算法模块，对石英坩埚气泡均衡化图像进行一次图像分割，得到第一层气泡图像；其中，一次图像分割的灰度值阈值为122～195；步骤302、采用所述数据处理控制器(1)调用Otsu算法模块，对石英坩埚气泡均衡化图像进行二次图像分割，得到第二层气泡图像；其中，二次图像分割的灰度值阈值为196～230；步骤303、采用所述数据处理控制器(1)调用Otsu算法模块，对石英坩埚气泡均衡化图像进行三次图像分割，得到第三层气泡图像；其中，三次图像分割的灰度值阈值为231～255；其中，所述第一层气泡图像、所述第二层气泡图像以及所述第三层气泡图像中气泡区域为白色区域，所述第一层气泡图像、所述第二层气泡图像以及所述第三层气泡图像中背景区域为黑色区域；步骤四、石英坩埚气泡分层图像气泡轮廓获取：采用所述数据处理控制器(1)对所述第一层气泡图像、所述第二层气泡图像以及所述第三层气泡图像中气泡轮廓进行获取的方法均相同，采用所述数据处理控制器(1)对第l层气泡图像气泡轮廓进行获取，具体如下：步骤401、采用所述数据处理控制器(1)调取二值图像边缘跟踪滤波算法模块，对第l层气泡图像进行边缘提取，得到第l层气泡边缘轮廓图像；步骤402、采用所述数据处理控制器(1)调取形态学算法中开运算，对第l层气泡边缘轮廓图像进行开运算处理，得到开运算后第l层气泡轮廓图像；其中，l为正整数，且l的取值为1、2和3。5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤四中获取开运算后第层气泡轮廓图像之后，进行步骤五气泡非重叠区域和气泡重叠区域的判断，采用所述数据处理控制器(1)对所述第一层气泡图像、所述第二层气泡图像以及所述第三层气泡图像中气泡非重叠区域和气泡重叠区域的判断方法均相同，采用所述数据处理控制器(1)对第l层气泡图像中气泡非重叠区域和气泡重叠区域进行判断，具体如下：步骤501、采用所述数据处理控制器(1)采用区域生长法，对第l层气泡图像进行气泡轮廓连通区域标记，得到多个气泡轮廓连通区域；其中，气泡轮廓连通区域的数量为fl，f1表示所述第一层气泡图像中气泡轮廓连通区域的数量，f2表示所述第二层气泡图像中气泡轮廓连通区域的数量，f3表示所述第三层气泡图像中气泡轮廓连通区域的数量；步骤502、采用所述数据处理控制器(1)调取最小矩形提取模块，对第n个气泡轮廓连通区域进行处理，得到第n个气泡轮廓连通区域的最小外接矩形；其中，所述最小外接矩形的一个边长与所述第一层气泡图像、所述第二层气泡图像或者所述第三层气泡图像的行方向平行，n为正整数，且n的取值范围为1～fl，fl为不小于1的正整数；步骤503、采用所述数据处理控制器(1)调取像素坐标提取模块，得到最小外接矩形的左上角像素点、右上角像素点、左下角像素点和右下角像素点的像素坐标；采用所述数据处理控制器(1)调取像素坐标转换图像坐标模块，对所述最小外接矩形的左上角像素点、右上角像素点、左下角像素点和右下角像素点的像素坐标进行转换，得到所述最小外接矩形的左上角像素点的图像坐标右上角像素点的图像坐标左下角像素点的图像坐标和右下角像素点的图像坐标步骤504、所述数据处理控制器(1)根据公式得到第n个气泡轮廓连通区域的圆形度En；步骤505、采用所述数据处理控制器(1)判断0.5<En≤1是否成立，当0.5<En≤1成立时，说明该气泡轮廓连通区域为非重叠气泡轮廓；否则，当0.5<En≤1不成立时，说明该气泡轮廓连通区域为重叠气泡轮廓；步骤506、多次重复步骤501至步骤505，直至完成第l层气泡图像中fl个气泡轮廓连通区域的判断，得到第l层气泡图像中的重叠气泡轮廓和非重叠气泡轮廓；其中，第l层气泡图像中重叠气泡轮廓的数量为Cdl，第l层气泡图像中非重叠气泡轮廓的数量为Fcl；Fcl和Cdl均为正整数。6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤五气泡非重叠区域和气泡重叠区域的判断完成之后，进行步骤六气泡数量的获取，采用所述数据处理控制器(1)对所述第一层气泡图像、所述第二层气泡图像和所述第三层气泡图像中的气泡数量分别进行获取的方法均相同，采用所述数据处理控制器(1)对第l层气泡图像中的气泡数量进行获取的方法具体如下：步骤601、采用所述数据处理控制器(1)调取像素坐标提取模块，对第l层气泡图像中第m个重叠气泡轮廓上各个像素点的像素坐标进行提取，得到第l层气泡图像中第m个重叠气泡轮廓上各个像素点的像素坐标；其中，所述第l层气泡图像中第m个重叠气泡轮廓上第i个像素点的像素坐标为Plm,i(ulm,i,vlm,i)；其中，所述第l层...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵谦，史凌云，李蓉蓉，李小龙，唐振华，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61