[发明专利]多晶硅还原炉多参量在线监测与优化控制装置及方法

权利要求书

1.一种多晶硅还原炉多参量在线监测与优化控制装置，其特征在于，包括有多参量红外监测探头、红外图像处理与视觉测量模块、工艺优化控制模块，所述的多参量红外监测探头包括有近红外光学系统、图像采集模块，多参量红外监测探头外部装有水冷防护罩，水冷防护罩的前端设有水冷型密封耐压观测窗，多参量红外监测探头深入到多晶硅还原炉内；所述的红外图像处理与视觉测量模块包括有红外图像处理模块和视觉测量模块，红外图像处理模块依次相连的数据采集模块、图像处理模块，视觉测量模块包括有比色测温模块、直径测量模块，图像处理模块的输出端分别与比色测温模块、直径测量模块连接，比色测温模块、直径测量模块的输出端均接入数据输出接口、用户接口，数据输出接口外接有工艺优化控制模块，用户接口外接显示器，工艺优化控制模块通过一个数据接口与原控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉多参量在线监测与优化控制装置，其特征在于，所述的工艺优化控制模块为闭环优化控制模型。

3.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉多参量在线监测与优化控制装置，其特征在于，所述的图像采集模块为红外CCD相机。

4.一种多晶硅还原炉多参量在线监测与优化控制的方法，其特征在于，包括以下具体步骤： 

多参量红外监测探头通过选取最优红外波段和高灵敏度的红外CCD相机，通过近红外光学系统、红外CCD相机获得炉内硅棒生长的图像信号，并经过数据采集模块进行A/D转换，获得多晶硅硅棒的红外数字图像；

    2）将上述获得的红外数字图像送入图像处理模块，并经图像处理模块进行图像预处理与分割，结合具体的图像，通过图像去噪算法和平滑滤波算法，最大限度的保护了图像表面温度分布特征；通过进行轮廓跟踪找出封闭的边缘，并进行亚像素级边缘检测和直线拟合，得到较高精度的图像边缘；

3）将上述处理过的图像输送到视觉测量模块的直径测量模块中，首先进行红外CCD相机的标定得到相机的内外参数，根据Hough直线拟合算法进行最初目标图像边缘的选取，然后对图像进行小区域边缘的跟踪；在鲁棒性估计的基本矩阵指导下进行对应点匹配；最后，根据以上算法将测量的像素值与实际单位制尺度进行换算，得到硅棒的实时直径数据；

4）将步骤2中处理的图像输送到比色测温模块中，利用比色测温模块中的图像处理系统对图像进行坏点的修正，对图像进行分割、平滑、分层、灰度转换，然后调用数据库，对灰度曲线进行拟合，对温度进行标定，完成测温；

5）将步骤3、4中获得的硅棒直径和表面温度数据，通过数据输出接口输送到工艺优化控制模块中，结合工况信息建立优化控制模型，以反馈指导硅棒在最合理的工艺条件下进行生长；

6）将上述获得的硅棒直径和表面温度数据输出到终端，得到硅棒的实时直径和生长率，及硅棒表面任一点的实时温度，并在显示器中显示。