CN110081981A - 温度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的温度测量方法，包括步骤：利用测温仪获得待测表面某测量点的温度值；利用摄像头同时获取该待测表面的图像；对获取的图像进行处理得到测量点的灰度值；获得温度测量值与灰度值之间的对应关系；以及获取待测点某时刻的图像，利用对应关系得到待测点该时刻的温度测量值。本发明的温度测量方法利用某测量点不同时段测量的温度值及图像灰度值建立对应关系，然后可移除测温仪，将待测点某时刻的图像灰度值代入对应关系中，即可算出该时刻温度值。并且，无需对每个炉台配备测温仪，本发明根据待测点的图像测其温度，无测量距离干扰，且测量范围仅为待测点周围小范围区域，反应灵敏且测量误差小，有助于提升测量精度。
Description
技术领域
本发明属于为温度测量技术领域，具体涉及一种温度测量方法。
背景技术
光伏发电作为绿色能源以及人类可持续发展的主要能源之一，日益受到世界各国的重视并得到大力发展。单晶硅片作为光伏发电的一种基础材料的，有着广泛的市场需求。一种常见的单晶硅生长方法是直拉法，即，在单晶炉中，使籽晶浸入容置于坩埚的熔体，在转动籽晶及坩埚的同时提拉籽晶，以在籽晶下端依次进行引晶、放肩、转肩、等径及收尾，获得单晶硅棒。
为确保拉晶稳定进行，在拉晶过程中需要对炉台中熔体液面的温度进行测量及控制。一种常见的熔体表面温度测量方法是利用外接的测温仪，以一定的频率，对熔体液面温度进行测量。控制系统根据测温仪的测量结果调节加热功率，以确保熔体表面温度在预定范围内。利用外接测温仪进行液面温度测量，测温仪与待测表面的距离较远，抗干扰能力差，导致测量精度较低。并且，每个炉台均需配备专门的测温仪，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种温度测量方法，以解决现有的测温结果精度有待提高、测温设备成本高的问题。
本发明所采用的技术方案是：温度测量方法，包括步骤：
提供测温仪，利用所述测温仪测量待测表面某测量点的温度，得到温度测量值；
提供摄像头，利用该摄像头同时获取该待测表面的图像；
对获取的所述图像进行处理，获得所述测量点的灰度值；
获得所述温度测量值与灰度值之间的对应关系；以及
获取所述待测点某时刻的图像，利用所述对应关系得到所述待测点该时刻的温度测量值。
进一步的，获得所述温度测量值与灰度值之间的对应关系，包括步骤：在待测表面持续升温或持续降温的过程中，每隔固定时间，获取一组所述测量点的温度测量值及对应的灰度值；以及根据多组温度测量值及对应的灰度值，建立所述温度测量值与相应的灰度值之间的对应关系。
优选的，所述温度测量值与相应的灰度值之间为线性关系。
进一步的，对获取的所述图像进行处理包括提取图像中所述测量点的颜色特征值的步骤，所述颜色特征值为红色R值。
更进一步的，所述提取图像中测量点的颜色特征值的步骤中，提取所述图像的R通道像素成灰度图像，并获取所述灰度图像中该测量点的灰度值。
优选的，所述提取图像中测量点的颜色特征值的步骤中，提取所述图像的R通道像素成灰度图像，并获取所述灰度图像中该测量点及其周围像素点的灰度值的平均值。
进一步的，对获取的所述图像进行处理，提取图像中测量点的颜色特征值之前，还包括对所述图像进行平滑过滤的步骤。
进一步的，利用所述对应关系得到所述待测点的温度测量值之前，包括对获取的测量点的图像提取颜色特征值的步骤。
优选的，所述测温仪具有激光指示器，利用所述测温仪测量所述测量点的温度时，所述激光指示器发出激光指示所述测量点的位置。
本发明的有益效果是：本发明的温度测量方法对某测量点持续升温或降温过程中不同时间点测量的温度值及图像灰度值建立对应关系，然后可移除测温仪，将待测点某时刻的图像灰度值代入对应关系中，即可算出该时刻温度值。要测量另一炉台中待测点的温度时，重新建立温度值与测量点灰度之间的对应关系即可用于待测点温度的测算。因此，不必对每个炉台均配置专用的测温仪。可节省大量设备成本。并且，本发明根据待测点的图像测其温度，无测量距离干扰，且测量范围仅为待测点周围小范围区域，反应灵敏且测量误差小，有助于提升测量精度。
附图说明
图1是本发明温度测量方法的流程图；
图2为本发明实施例获得的某待测点温度测量值与灰度值之间的对应关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的温度测量方法，包括以下步骤：
第一步，提供测温仪，利用该测温仪测量待测物体表面某测量点的温度，得到温度测量值。
本实施例中，待测物体表面为直拉单晶炉中的熔体表面。测温仪可选用红外测温仪。该测温仪具有激光指示器。利用该测温仪测量某点的温度时，激光指示器发出激光指示该点的位置。
任选待测表面的某点作为测量点，利用测温仪对准该待测表面的测量点，测温仪得到温度测量值并输出。
第二步，提供摄像头，利用该摄像头获取测温时间点时该待测表面的图像。
摄像头可为CCD摄像头，以分辨率高的测量精度为佳。摄像头对准待测表面，获取该待测表面的图像。具体的，获取待测表面的图像中测量点的像素点。
第三步，对获取的所述图像进行处理，获得该测量点的灰度值。
本实施例中，对获取的图像进行处理主要在工控机中完成，由工控机的图像处理程序对图像进行处理，可分为以下几步实施：
首先，对所述图像进行平滑过滤，以消除图像噪声干扰。本实施例中为取均值的平滑过滤。
然后，提取图像中测量点的颜色特征值。本实施例中，提取的颜色特征值为红色R值。具体地，先提取图像的R通道像素成灰度图像，然后从该灰度图像中获取灰度值。从灰度图像中获取灰度值时，可直接获取该测量点的灰度值。本实施例中，获取的是该测量点及其周围像素点的灰度值的平均值。如此，可进一步去除噪声干扰，获得更接近图像实际的灰度值。
第四步，获得所述温度测量值与灰度值之间的对应关系。
具体地，在熔体持续升温或持续降温的过程中，每隔固定时间，重复如前所述的第一步至第三步，即可获取一组温度测量值及对应的灰度值。利用该温度计测量该测量点的温度值的同时，获取的该待测表面的图像，为一组关系对应的温度测量值及待测表面图像。提取该待测表面的图像中的测量点的灰度值，即为与该温度测量值相对应的灰度值。
根据多组温度测量值及对应的灰度值，建立温度测量值与相应的灰度值之间的对应关系。
本实施例中，在熔体持续升温或持续降温的一个时间段中，如，约3个小时，以一定频次，如，以10分钟每次的频次获取某固定测量点的多组温度测量值及对应的灰度值，具体如表1所示：
表1某测量点温度值与对应灰度值对应表
| 灰度值x | 62 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 |
| 温度测量值y/℃ | 1420 | 1430 | 1434 | 1439 | 1446 | 1450 | 1455 | 1460 |
| 灰度值x | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 |
| 温度测量值y/℃ | 1466 | 1471 | 1475 | 1480 | 1486 | 1491 | 1490 | 1500 |
对表1中的数据进行拟合，得到线性方程y＝5.0709x+1105.3，即如图2所示的对应关系图。
第五步，获取待测点的图像，利用所述对应关系得到所述待测点的温度测量值。
如，在该单晶炉中，升温或降温的某时刻，对某待测点取像，经与第三步基本相同的图像处理之后，获得该待测点的灰度值为63，将x＝63代入步骤四中得到的线性方程，得到该待测点测量的温度y为1424.8℃。
本发明提供的温度测量方法针对同一炉台，获得该对应关系之后，可移除测温仪，将待测点的灰度值代入对应关系中，即可算出温度测量值。要测量另一炉台中待测点的温度时，重新建立温度值与测量点灰度之间的对应关系即可用于待测点温度的测算。因此，不必对每个炉台均配置专用的测温仪。可节省大量设备成本。并且，本发明方法根据待测点的图像测其温度，无测量距离干扰，且测量范围仅为待测点周围小范围区域，反应灵敏且测量误差小，有助于提升测量精度。可以理解，本发明的温度测量方法不仅限于直拉单晶技术领域的应用，还可适用于其它有特殊压力或气氛要求的、不便直接进行温度测量的技术领域中。
Claims (9)
1.温度测量方法，其特征在于，包括步骤：
提供测温仪，利用所述测温仪测量待测表面某测量点的温度，得到温度测量值；
提供摄像头，利用所述摄像头同时获取该待测表面的图像；
对获取的所述图像进行处理，获得所述测量点的灰度值；
获得所述温度测量值与灰度值之间的对应关系；以及
获取所述待测点某时刻的图像，利用所述对应关系得到所述待测点该时刻的温度测量值。
2.根据权利要求1所述的温度测量方法，其特征在于，获得所述温度测量值与灰度值之间的对应关系，包括步骤：在待测表面持续升温或持续降温的过程中，每隔固定时间，获取一组所述测量点的温度测量值及对应的灰度值；以及根据多组温度测量值及对应的灰度值，建立所述温度测量值与相应的灰度值之间的对应关系。
3.根据权利要求2所述的温度测量方法，其特征在于，所述温度测量值与相应的灰度值之间为线性关系。
4.根据权利要求3所述的温度测量方法，其特征在于，对获取的所述图像进行处理包括提取图像中所述测量点的颜色特征值的步骤，所述颜色特征值为红色R值。
5.根据权利要求4所述的温度测量方法，其特征在于，所述提取图像中测量点的颜色特征值的步骤中，提取所述图像的R通道像素成灰度图像，并获取所述灰度图像中该测量点的灰度值。
6.根据权利要求4所述的温度测量方法，其特征在于，所述提取图像中测量点的颜色特征值的步骤中，提取所述图像的R通道像素成灰度图像，并获取所述灰度图像中该测量点及其周围像素点的灰度值的平均值。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的温度测量方法，其特征在于，对获取的所述图像进行处理，提取图像中测量点的颜色特征值之前，还包括对所述图像进行平滑过滤的步骤。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的温度测量方法，其特征在于，利用所述对应关系得到所述待测点的温度测量值之前，包括对获取的测量点的图像提取颜色特征值的步骤。
9.根据权利要求1所述的温度测量方法，其特征在于，所述测温仪具有激光指示器，利用所述测温仪测量所述测量点的温度时，所述激光指示器发出激光指示所述测量点的位置。
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| GR01 | Patent grant | ||
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