视野标定方法及标定用辅具技术

本发明专利技术提供一种视野标定方法及标定用辅具，视野标定方法包括：在坩埚托盘承载衔接件且与对中件同轴的情况下，工业相机实时拍摄标定用辅具以获得跟踪影像；在跟踪影像中识别对中件的特征元素，确定特征元素在工业相机的画面视野中的位置；根据特征元素在工业相机的画面视野中的位置，确定对中件的像素轮廓的位态偏差；调节工业相机的位姿，消除对中件的像素轮廓的位态偏差以获得标准视野的跟踪影像；对中件的像素轮廓的位态偏差包括：对中件的像素轮廓在工业相机的画面视野内的居中度偏差、对中件的像素轮廓在工业相机的画面视野内的角度偏差。度偏差。度偏差。

【技术实现步骤摘要】
视野标定方法及标定用辅具


[0001]本专利技术涉及晶体制造
，尤其涉及一种视野标定方法及标定用辅具。

技术介绍

[0002]针对直拉法单晶硅棒的制备，为了获得高质量低缺陷的硅棒，需要实时测量硅棒直径和熔融硅液的液面高度。目前普遍利用工业相机拍摄硅棒的图像，根据图像分析计算得到真实硅棒直径和硅液高度，在制备单晶硅棒过程中会涉及到工业相机的画面视野调整，旨在使硅棒的图像能够完整、清晰地呈现于拍摄画面中。行业内在晶体发育的熔接阶段调整工业相机的视野，调节视野时以晶体炉内的导流筒为基准，熔接阶段下晶体炉内的高温熔融硅液为工业相机的视野调节提供光照。然而，导流筒的安装误差和形状会影响视野调节的准确性，难以获得理想的画面视野，而且在熔接阶段调节工业相机的视野会占用额外的工时，影响晶棒成型出件和交付的及时率。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，有必要提供一种能够获得理想画面视野、且不受标定基准的形位误差而影响视野准确性的视野标定方法。
[0004]本专利技术提供的视野标定方法用于标定晶体制备设施中的工业相机的视野，视野标定方法包括：
[0005]步骤B、在坩埚托盘承载衔接件并且与对中件同轴的情况下，工业相机实时拍摄标定用辅具以获得跟踪影像；
[0006]步骤C、在跟踪影像中识别对中件的特征元素，确定特征元素在工业相机的画面视野中的位置；
[0007]步骤D、根据特征元素在工业相机的画面视野中的位置，确定对中件的像素轮廓的位态偏差；
[0008]步骤E、调节工业相机的位姿，消除对中件的像素轮廓的位态偏差以获得标准视野的跟踪影像；
[0009]对中件的像素轮廓的位态偏差包括：
[0010]对中件的像素轮廓在工业相机的画面视野内的居中度偏差；及，对中件的像素轮廓在工业相机的画面视野内的角度偏差。
[0011]本专利技术的视野标定方法借助了标定用辅具，标定用辅具和举升装置同步运动，以标定用辅具的对中件取代导流筒作为视野标定基准，与现有技术相比，本专利技术的视野标定方法具有以下有益效果：
[0012]1)在根据实拍图像评估标定结果的精确性方面，对中件作为工业相机的视野标定基准有显著优势，标定过程中对中件的轴线方向即为理想化的晶棒轴线方向，排除了现有的视野标定基准因安装偏差和形状偏差对视野标定造成的干扰，以对中件作为视野标定基准，可以确保工业相机此后所拍摄到的每张晶棒图像都不会产生晶棒像素轮廓的位态偏
差，基于这些晶棒图像分析计算得到的晶棒直径和硅液高度结果真实且精确；
[0013]2)在满足不同直径规格的晶棒生产要求的普适性方面，对中件作为工业相机的视野标定基准有显著优势，标定过程中对中件的轴线方向即为理想化的晶棒轴线方向，排除了因晶棒直径规格变化而造成现有视野标定基准不统一，且不同视野标定基准不完全一致的影响，利用一个对中件一次性地完成标定，此后工业相机可以对不同直径规格的晶棒进行拍摄，真正实现了多个晶棒生产批次下的视野标定基准统一，无论生产何种直径规格的晶棒，工业相机均能够获得标准化视野的晶棒图像；
[0014]3)本专利技术的视野标定方法可以在向晶体炉投放晶体原料前的冷炉状态下实施，减少了在熔接阶段的工时占用，不会影响晶棒成型出件和及时交付。
[0015]在其中一个实施方式中，晶体制备设施还包括连接工业相机的图像识别处理单元，步骤C包括：
[0016]步骤C1、图像识别处理单元获取跟踪影像，并且在工业相机的画面视野内建立平面直角坐标系；
[0017]步骤C2、图像识别处理单元识别跟踪影像中关于对中件的特征元素，确定特征元素在平面直角坐标系的像素坐标；
[0018]步骤C3、根据特征元素在平面直角坐标系的像素坐标，生成特征元素在平面直角坐标系的数学表达式；
[0019]其中，工业相机的画面视野为矩形视野，平面直角坐标系的第一轴平行于矩形视野长度方向，平面直角坐标系的第二轴平行于矩形视野宽度方向。
[0020]如此设置，图像识别处理单元所获取的特征元素在画面视野中的位置信息更加精确，因此能得到更为精确的对中件的像素轮廓的位态偏差，将所述对中件的像素轮廓的位态偏差作为调节工业相机的位姿的调节位移量，有利于充分消除对中件的像素轮廓的位态偏差。
[0021]在其中一个实施方式中，对中件为柱状件，对中件的外周壁为圆柱面，跟踪影像中关于对中件的特征元素包括：
[0022]对中件远离衔接件的一端所形成的第一椭圆弧曲线；以及，对中件外周壁所形成的第一直线段和第二直线段；
[0023]步骤D包括：
[0024]步骤D1、根据第一椭圆弧曲线的数学表达式，图像识别处理单元确定对中件的像素轮廓在工业相机的画面视野内的居中度偏差；
[0025]步骤D2、根据第一直线段的数学表达式和第二直线段的数学表达式，图像识别处理单元确定对中件的像素轮廓在工业相机的画面视野内的角度偏差。
[0026]如此设置，对中件的像素轮廓的位态偏差能够以定量形式确定下来，从而为下一步调节工业相机的位姿的调节量提供准确可信的依据；此外，对中件能够等效模拟理想化晶棒，以柱状对中件作为标定基准所标定的工业相机，其拍摄到的晶棒图像更接近标准视野，以所述晶棒图像分析计算晶棒直径和硅液高度位置，误差更小，结果可信度更高。
[0027]在其中一个实施方式中，步骤D1包括：
[0028]步骤D11、图像识别处理单元求得第一椭圆弧曲线的椭圆中心坐标，并在跟踪影像上标记出对应椭圆中心坐标的目标像素点；
[0029]步骤E包括：
[0030]步骤E1、移动工业相机并改变工业相机的画面视野，以使平面直角坐标系的坐标原点移动至目标像素点。
[0031]在其中一个实施方式中，步骤D2包括：
[0032]步骤D21、图像识别处理单元求得第一直线段和第二直线段在平面直角坐标系的交点坐标，并在跟踪影像上标记出对应交点坐标的交点像素点；
[0033]步骤D22、图像识别处理单元求解坐标原点和交点坐标的连线方程，并在跟踪影像上标记出经过目标像素点和交点像素点的目标交线；
[0034]步骤E包括：
[0035]步骤E2、转动工业相机并改变工业相机的画面视野，以使平面直角坐标系的其中一条坐标轴重合于目标交线。
[0036]如此设置，对中件的像素轮廓的居中度偏差被率先消除，在此基础上对中件的像素轮廓的角度偏差被消除，对中件的像素轮廓的位态偏差的消除操作过程更加高效，减少了人员调节工业相机的位姿的频次。
[0037]在其中一个实施方式中，步骤D1还包括：
[0038]步骤D12、图像识别处理单元求得椭圆中心坐标和平面直角坐标系的坐标原点之间的坐标偏差，并输出坐标偏差值；
[0039]步骤D2还包括：
[0040]步骤D23、图像识别处理单元求得目标交线和平面直角坐标系的其中一条坐标轴之间的夹角角度，并输出夹角角度值。
[0041]如此设置，对中件的像素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种视野标定方法，该方法用于标定晶体制备设施中的工业相机(30)的视野，其特征在于，所述视野标定方法包括：在坩埚托盘(23)承载衔接件(11)且与对中件(12)同轴的情况下，工业相机(30)实时拍摄对中件(12)以获得跟踪影像；在跟踪影像中识别对中件(12)的特征元素，确定特征元素在工业相机(30)的画面视野中的位置；根据特征元素在工业相机(30)的画面视野中的位置，确定对中件(12)的像素轮廓的位态偏差；调节工业相机(30)的位姿，消除对中件(12)的像素轮廓的位态偏差以获得标准视野的跟踪影像；对中件(12)的像素轮廓的位态偏差包括：对中件(12)的像素轮廓在工业相机(30)的画面视野内的居中度偏差；及，对中件(12)的像素轮廓在工业相机(30)的画面视野内的角度偏差。2.根据权利要求1所述的视野标定方法，其特征在于，所述晶体制备设施还包括连接所述工业相机(30)的图像识别处理单元，在跟踪影像中识别对中件(12)的特征元素，确定特征元素在工业相机(30)的画面视野中的位置包括：图像识别处理单元获取跟踪影像，并且在工业相机(30)的画面视野内建立平面直角坐标系；图像识别处理单元识别跟踪影像中关于对中件(12)的特征元素，确定特征元素在平面直角坐标系的像素坐标；根据特征元素在平面直角坐标系的像素坐标，生成特征元素在平面直角坐标系的数学表达式；其中，工业相机(30)的画面视野为矩形视野，平面直角坐标系的第一轴平行于矩形视野长度方向，平面直角坐标系的第二轴平行于矩形视野宽度方向。3.根据权利要求2所述的视野标定方法，其特征在于，对中件(12)为柱状件，对中件(12)的外周壁为圆柱面，跟踪影像中关于对中件(12)的特征元素包括：对中件(12)远离衔接件(11)的一端所形成的第一椭圆弧曲线；以及，对中件(12)外周壁所形成的第一直线段和第二直线段；根据特征元素在工业相机(30)的画面视野中的位置，确定对中件(12)的像素轮廓的位态偏差包括：根据第一椭圆弧曲线的数学表达式，图像识别处理单元确定对中件(12)的像素轮廓在工业相机(30)的画面视野内的居中度偏差；根据第一直线段的数学表达式和第二直线段的数学表达式，图像识别处理单元确定对中件(12)的像素轮廓在工业相机(30)的画面视野内的角度偏差。4.根据权利要求3所述的视野标定方法，其特征在于，根据第一椭圆弧曲线的数学表达式，图像识别处理单元确定对中件(12)的像素轮廓在工业相机(30)的画面视野内的居中度偏差包括：图像识别处理单元求得第一椭圆弧曲线的椭圆中心坐标，并在跟踪影像上标记出对应椭圆中心坐标的目标像素点；
调节工业相机(30)的位姿，消除对中件(12)的像素轮廓的位态偏差以获得标准视野的跟踪影像包括：移动工业相机(30)并改变工业相机(30)的画面视野，以使平面直角坐标系的坐标原点移动至目标像素点。5.根据权利要求4所述的视野标定方法，其特征在于，根据第一直线段的数学表达式和第二直线段的数学表达式，图像识别处...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建伟，朱亮，高宇，叶钢飞，周铮超，
申请(专利权)人：浙江晶盛机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：