具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，其示出了能够实施本发明实施例技术方案的拉晶炉设备10，如图1所示，在该拉晶炉设备10中，导流筒101的底部设置有L型石英柱102，其中，石英柱102的底端1021竖直向下垂直于待测液面103，且低于导流筒101的最低点，同时在安装石英柱102时，如图1所示，石英柱102的底端1021与导流筒101的最低点之间的距离为L0。利用拉晶炉设备10进行单晶硅棒的拉制时，籽晶104会下降至与待测液面103接触，并且在待测液面103的表面形成亮环，通过观察窗口105可以实时观察该亮环。拉晶炉设备10还包括了与石英坩埚107相连接的升降控制装置108，具体来说升降控制装置108可以为坩埚升降机构，其主要用于在单晶硅棒拉制过程中控制石英坩埚107的升降以使得待测液面103下降或上升。可以理解地，在实际的拉晶炉设备中，图1所示的拉晶炉设备10还可以包括其他图1中未示出的结构，本发明实施例不作具体赘述。

基于拉晶炉设备10，参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种监测熔体液面位置的方法，该方法应用于图1所示的拉晶炉设备10进行单晶硅棒的制备过程，该方法包括：

S201、从所述待测液面与所述石英柱底端接触开始，按照设定的单次下降距离多次下降所述待测液面后，获取所述待测液面和所述石英柱底端的距离与籽晶在所述待测液面上形成的亮环之间的像素间距离的对应关系；

S202、在单晶硅棒生长过程中，获取所述单晶硅棒的尾端在熔体液面上形成的亮环之间的实测像素间距离；

S203、基于所述实测像素间距离以及所述对应关系，确定所述熔体液面与所述石英柱的底端的实测距离；

S204、基于所述实测距离与所述石英柱底端和所述导流筒的最低点的间距，获取所述熔体液面的实测位置。

对于图2所示的技术方案，需要说明的是，如图3所示，在观察窗口105设置的CCD相机106在具体实施过程中用于观察籽晶104在待测液面103形成的亮环；该CCD相机106能够将石英柱102、籽晶104末端、待测液面103清晰地调整至视野内。

此外，在具体实施过程中，如图1所示，可以将能够进行数据处理的数据处理装置109与CCD相机106相连接，从而可以通过数据处理装置109实现执行图2所示的技术方案中除像素采集和控制石英坩埚107升降以外的步骤或任务。

对于上述技术方案，步骤S201可以认为是在实际测量熔体液面与石英柱底端间距之前预先通过测试以生成对应关系K的过程。需要说明的是，该对应关系K的精度不仅取决于待测液面103的下降次数，还取决于每次下降所设定的距离L1。而步骤S202、步骤S203以及步骤S204则可以被认为是实际测量熔体液面与导流筒底部之间间距的过程，由此可知，通过控制生成对应关系K的精度，就可以控制实测过程中的精度。

对于图2所示的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述从所述待测液面与所述石英柱底端接触开始，按照设定的单次下降距离多次下降所述待测液面后，获取所述待测液面和所述石英柱底端的距离与籽晶在所述待测液面上形成的亮环之间的像素间距离的对应关系，包括：

从所述待测液面与所述石英柱底端接触开始，按照所述设定的单次下降距离L1多次下降所述待测液面，并在每次下降后获取所述待测液面与所述石英柱底端的距离H_i，其中，i为下降的次数；

每次所述待测液面下降后，下降籽晶与所述待测液面接触，并获取所述籽晶在所述待测液面上形成的亮环之间的像素间距离h_i；

根据每次下降后所述待测液面与所述石英柱底端的距离H_i以及所述亮环之间的像素间距离h_i，获取所述待测液面与所述石英柱底端的距离H和所述亮环之间的像素间距离h之间的对应关系K。

对于上述具体实现方式，在一些示例中，所述从所述待测液面与所述石英柱底端接触开始，按照所述设定的单次下降距离L1多次下降所述待测液面，并在每次下降后获取所述待测液面与所述石英柱底端的距离H_i，包括：

当所述待测液面与所述石英柱底端恰好接触时，设置所述待测液面位置为零位位置；

当所述待测液面下降i次后，根据所述待测液面的下降次数i以及所述设定的单次下降距离L1，获取每次下降后所述待测液面与所述石英柱底端的距离H_i＝i×L1。

具体来说，由于步骤S201被认为是预先测试以生成对应关系的过程，因此在预先测试过程中，可以在石英坩埚107内盛放用于进行预先测试的待测液面103，并且首先通过升降控制装置108沿竖直方向移动石英坩埚107直至待测液面103与石英柱102的底端1021相接触，此时，待测液面103与石英柱102的底端1021之间的距离为0；随后，每次按照设定的单次下降距离L1，比如2mm，通过升降控制装置108多次控制石英坩埚107下降，由此可得，每次下降后，待测液面103与石英柱102的底端1021之间的距离为2×i mm，其中，i表示当前下降次数，因此，每次下降后待测液面103与石英柱102的底端1021之间的距离H_i＝i×L1。

对于上述具体实现方式，在一些示例中，所述每次所述待测液面下降后，下降籽晶与所述待测液面接触，并获取所述籽晶在所述待测液面上形成的亮环之间的像素间距离h_i，包括：

每次所述待测液面下降所述设定的单次下降距离L1后，通过下降籽晶与所述待测液面相接触，采集所述籽晶在所述待测液面上形成的亮环的像素；

根据采集的所述亮环的像素，获取所述亮环对应的拟合圆区域中心坐标(x_i，y_i)；

根据所述亮环对应的拟合圆区域中心坐标(x_i，y_i)，获取所述亮环之间的像素间距离其中，1≤i≤n。

对于上述具体实现方式，在一些示例中，所述根据采集的所述亮环的像素，获取所述亮环对应的拟合圆区域中心坐标(x_i，y_i)，包括：

当每次所述籽晶在所述待测液面上形成所述亮环后，利用工业相机采集所述亮环的像素；

根据采集的所述亮环的像素，拟合所述亮环对应的圆区域；

获取所述亮环对应的圆区域的中心坐标(x_i，y_i)。

可以理解地，参见图3，当待测液面103下降后，通过下降籽晶104与待测液面103相接触，籽晶104在待测液面103上形成的亮环可以近似看作圆形区域(图中所示椭圆形)。因此，根据CCD相机106采集的亮环的像素，通过索贝尔Sobel算法提取亮环拟合圆形像素边缘，并同时采用霍夫Hough变换和拟合得到亮环的中心坐标(x_i，y_i)；当每次待测液面103下降后，籽晶104与待测液面103接触都会形成亮环并能够获得亮环拟合圆区域的中心坐标，根据这些拟合圆区域的中心坐标就能够获得籽晶104在待测液面103上形成的亮环之间的像素间距离h_i。举例来说，当待测液面103第一次下降了2mm时，籽晶104在待测液面103上形成的亮环的拟合圆区域的中心坐标为(x₁，y₁)，相应地，再次将待测液面103下降2mm，此时籽晶104在待测液面103上形成的亮环的拟合圆区域的中心坐标为(x₂，y₂)，获取到上述两个中心坐标之后，可以计算获得两个中心坐标的像素间距离而此时以石英柱102的底端1021为参照，待测液面103的位置为H₂＝2×2mm。

相应于前述实现方式，详细来说，首先通过升降控制装置108沿竖直方向移动石英坩埚107直至待测液面103与石英柱102的底端1021相接触，此时，石英柱102的底端1021与待测液面103的距离为0；接着，每次按照设定的单次下降距离L1，比如2mm，通过升降控制装置108多次控制石英坩埚107下降，从而每次下降后，都可以基于CCD摄像机所拍摄到的测试像素通过上述示例内容获得当前下降次数所对应的像素间距离h_i，其中，i表示当前下降次数。

对于上述具体实现方式，在一些示例中，所述根据每次下降后所述待测液面与所述石英柱底端的距离H_i以及所述亮环之间的像素间距离h_i，获取所述待测液面与所述石英柱底端的距离H和所述亮环之间的像素间距离h之间的对应关系K，包括：

所述待测液面总共下降n次后，根据式(1)获取所述待测液面与所述石英柱底端的距离H和所述亮环之间的像素间距离h之间的对应关系K：

其中，1≤i≤n。

可以理解地，通过上述实现方式，在预先测试以生成对应关系K的过程中，获得了每次下降后的待测液面103与石英柱102的底端1021的距离H_i以及像素间距离h_i，由于上述两个距离值之间具有线性关系，所以，可以根据整个过程所获得的n次下降后的待测液面103与石英柱102的底端1021的距离H_n以及像素间距离h_n来拟合该线性关系，如图4所示，从而得到待测液面103与石英柱102的底端1021的距离H与像素间距离h之间的对应关系K。

对于图2所示的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述基于所述实测像素间距离以及所述对应关系，确定所述熔体液面与所述石英柱的底端的实测距离，包括：

根据所述实测像素间距离h′与所述对应关系K的乘积，获取所述熔体液面与所述石英柱的底端的实测距离H′。

需要说明的是，对于上述图2所示的技术方案及其实现方式，通过预先测试过程所获得的对应关系K，在单晶硅棒生长的实际测量过程中，基于该预先获得的对应关系K以及实际测量获得的单晶硅棒的尾端在熔体液面形成的亮环之间的实测像素间距离h′，可以实时获得熔体液面与石英柱102底端1021的实测距离H′＝K×h′。

这样在获得了熔体液面与石英柱102底端1021的实测距离H′后，就能够获得熔体液面距离导流筒101的最低点的间距为H′+L0，进而将该间距反馈至拉晶炉设备10以实现闭环控制，有助于在单晶硅棒生长过程中实时控制熔体液面的位置以提高硅单晶生长的成晶率和生产效率。

基于前述技术方案相同的发明构思，参见图5，其示出了本发明实施例提供的一种监测熔体液面位置的系统50，所述系统50可以包括第一获取部分501，第二获取部分502，第一确定部分503，以及第三获取部分504；其中，

所述第一获取部分501，经配置为从所述待测液面与所述石英柱底端接触开始，按照设定的单次下降距离多次下降所述待测液面后，获取所述待测液面和所述石英柱底端的距离与籽晶在所述待测液面上形成的亮环之间的像素间距离的对应关系；

所述第二获取部分502，经配置为在单晶硅棒生长过程中，获取所述单晶硅棒的尾端在熔体液面上形成的亮环之间的实测像素间距离；

所述第一确定部分503，经配置为基于所述实测像素间距离以及所述对应关系，确定所述熔体液面与所述石英柱的底端的实测距离；

所述第三获取部分504，经配置为基于所述实测距离与所述石英柱底端和所述导流筒的最低点的间距，获取所述熔体液面的实测位置。

在上述方案中，第一获取部分501，经配置为：

从所述待测液面与所述石英柱底端接触开始，按照所述设定的单次下降距离L1多次下降所述待测液面，并在每次下降后获取所述待测液面与所述石英柱底端的距离H_i，其中，i为下降的次数；

每次所述待测液面下降后，下降籽晶与所述待测液面接触，并获取所述籽晶在所述待测液面上形成的亮环之间的像素间距离h_i；

根据每次下降后所述待测液面与所述石英柱底端的距离H_i以及所述亮环之间的像素间距离h_i，获取所述待测液面与所述石英柱底端的距离H和所述亮环之间的像素间距离h之间的对应关系K。

在上述方案中，第一获取部分501，经配置为：

当所述待测液面与所述石英柱底端恰好接触时，设置所述待测液面位置为零位位置；

当所述待测液面下降i次后，根据所述待测液面的下降次数i以及所述设定的单次下降距离L1，获取每次下降后所述待测液面与所述石英柱底端的距离H_i＝i×L1。

在上述方案中，第一获取部分501，经配置为：

每次所述待测液面下降所述设定的单次下降距离L1后，通过下降籽晶与所述待测液面相接触，采集所述籽晶在所述待测液面上形成的亮环的像素；

根据采集的所述亮环的像素，获取所述亮环对应的拟合圆区域中心坐标(x_i，y_i)；

根据所述亮环对应的拟合圆区域中心坐标(x_i，y_i)，获取所述亮环之间的像素间距离其中，1≤i≤n。

在上述方案中，第一获取部分501，经配置为：

当每次所述籽晶在所述待测液面上形成所述亮环后，利用工业相机采集所述亮环的像素；

根据采集的所述亮环的像素，拟合所述亮环对应的圆区域；

获取所述亮环对应的圆区域的中心坐标(x_i，y_i)。

在上述方案中，第一获取部分501，还经配置为：

所述待测液面总共下降n次后，根据式(1)获取所述待测液面与所述石英柱底端的距离H和所述亮环之间的像素间距离h之间的对应关系K。

在上述方案中，第一确定部分503，经配置为：

根据所述实测像素间距离h′与所述对应关系K的乘积，获取所述熔体液面与所述石英柱的底端的实测距离H′。

可以理解地，在本实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。

另外，在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有监测熔体液面位置的程序，所述监测熔体液面位置的程序被至少一个处理器执行实现上述技术方案所述的监测熔体液面位置的方法步骤。

基于上述实时监测熔体液面位置的系统50以及计算机存储介质，参见图1，其示出了实时监测熔体液面位置的系统50的硬件组成结构，可以包括：设置于所述拉晶炉内导流筒101底部的L型石英柱102，工业相机106，升降控制装置108及数据处理装置109；其中，

所述L型石英柱102的底端1021竖直向下垂直于待测液面，且低于所述导流筒的最低点；

所述工业相机106用于在每次所述待测液面下降后采集所述籽晶在所述待测液面上形成的亮环的像素；以及在单晶硅棒生长过程中，采集所述单晶硅棒的尾端在熔体液面上形成的亮环的实测像素；

所述升降控制装置108用于控制石英坩埚下降以保证所述待测液面每次下降设定的距离；

所述数据处理装置109，经配置为：从所述待测液面与所述石英柱底端接触开始，按照设定的单次下降距离多次下降所述待测液面后，获取所述待测液面和所述石英柱底端的距离与籽晶在所述待测液面上形成的亮环之间的像素间距离的对应关系；

以及，在单晶硅棒生长过程中，获取所述单晶硅棒的尾端在熔体液面上形成的亮环之间的实测像素间距离；

以及，基于所述实测像素间距离以及所述对应关系，确定所述熔体液面与所述石英柱的底端的实测距离；

以及，基于所述实测距离与所述石英柱底端和所述导流筒的最低点的间距，获取所述熔体液面的实测位置。

具体来说，所述数据处理装置109可以为无线装置、移动或蜂窝电话(包含所谓的智能电话)、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、视频游戏控制台(包含视频显示器、移动视频游戏装置、移动视频会议单元)、膝上型计算机、桌上型计算机、电视机顶盒、平板计算装置、电子书阅读器、设定或移动媒体播放器等，其具体硬件结构可以如图6所示，包括：通信接口601，存储器602和处理器603；各个组件通过总线系统604耦合在一起。可理解，总线系统604用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统604除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图6中将各种总线都标为总线系统604。其中，

所述通信接口601，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

所述存储器602，用于存储能够在所述处理器603上运行的计算机程序；

所述处理器603，用于在运行所述计算机程序时，执行数据处理装置109中各组成组分所被配置的功能及步骤。

可以理解，本发明实施例中的存储器602可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synch Link DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器602旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

而处理器603可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器603中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器603可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器602，处理器603读取存储器602中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable LogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。