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文檔簡介
1、在電子與光伏產(chǎn)業(yè)中,多晶硅是一種主要生產(chǎn)原材料,主要用于制造集成電路、傳感器、太陽能電池等。前些年,我國新的高純度硅生產(chǎn)工程不斷上馬,老工藝舊設備也在不斷進行技改更新。至2011年,中國所占比例已占世界總產(chǎn)量的60%以上。但是,由于技術難度大,先進的生產(chǎn)工藝還是被掌握在外國大企業(yè)手中,國內(nèi)企業(yè)需花去大量經(jīng)費購買國外專利。鑒于此,開發(fā)了一種對多晶硅棒表面溫度、直徑及生長率等參量在線監(jiān)測的系統(tǒng),填補了國內(nèi)多晶硅還原爐多參量的在線監(jiān)測方面的技
2、術空白,為建立具有自主知識產(chǎn)權的控制模型提供了科學依據(jù)。
實踐證明,要想提高多晶硅的生產(chǎn)質(zhì)量,除了優(yōu)化生產(chǎn)工藝以外,還要做好硅棒表面溫度及直徑的測量工作。比如,升高溫度,可以增加氣體在硅芯上的沉積速率,但同時也會造成硅沉積的不均勻性,并帶來過多的能源消耗;反之,降低溫度,硅的沉積速率雖然會變慢,但當溫度低到一定程度的時,又會引起硅棒斷裂,影響硅棒的繼續(xù)生長;另外,硅棒的直徑隨時間的變化情況,也是進行溫度調(diào)節(jié)以及研究進料氣體
3、組成份比例的重要依據(jù),不合理的配比會使硅棒生長速率下降,大量消耗能源。但目前在多晶硅的實際生產(chǎn)過程中,對硅棒表面溫度的測量采用的是紅外測溫儀,只能以點帶面;而對直徑的測量,則完全依靠工人的工作經(jīng)驗通過目測進行大概估計。顯而易見,這些方法會帶有一定的片面性、主觀性與偶然性。因此,就迫切需要一種能在還原爐內(nèi)部對多晶硅進行溫度、直徑及生長率等參量的在線監(jiān)測,為還原爐的優(yōu)化控制奠定基礎。
本課題通過對多晶硅生產(chǎn)工藝和環(huán)境的調(diào)研,開
4、發(fā)了一種基于比色測溫和雙目視覺技術的還原爐多參量在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用近紅外CCD成像技術,以比色測溫原理和雙視覺測量原理為基礎,以數(shù)字圖像處理為手段,來完成對硅棒表面溫度、直徑及生長率等參量的在線測量,為進一步結合先進的閉環(huán)控制技術,實現(xiàn)多晶硅還原爐的優(yōu)化控制奠定基礎。對多晶硅生長圖像進行了圖像預處理,以減少噪聲干擾,比如分析直方圖、中值濾波;用經(jīng)典邊緣提取算子和Hough變換對圖像中硅棒邊緣進行檢測和定位。通過輻射原理分析了比色測
5、溫的理論基礎,推導了圖像亮度和表面溫度之間的關系式,給出比色測溫的流程圖。介紹了雙視覺測量原理,建立了攝像機成像模型,闡述了攝像機標定作的原理,并在Matlab開發(fā)環(huán)境下,按照算法流程對其進行了模擬,實現(xiàn)了還原爐內(nèi)硅棒表面溫度、直徑及生長率等參量的在線測量。本項目致力于研制一種能在還原爐內(nèi)監(jiān)測多種重要參量的系統(tǒng),并能根據(jù)所測結果結合當時反應條件以及工況建立最優(yōu)控制模型。該系統(tǒng)能提供實時可靠的參數(shù)數(shù)據(jù),為硅棒生長過程中的工藝調(diào)整提供可靠的
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