面向直拉法的不规则晶棒截面尺寸在线检测方法研究

作     者：杜洋 陈松航 王森林 陈豪 

作者机构：福建师范大学计算机与网络空间安全学院 中国科学院福建物质结构研究所 中国科学院大学福建学院 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：中国科学院海西研究院2023年度“前瞻跨越”计划杰出青年项目(CXZX-2023-JQ05) 

主　　题：直拉法 半径序列 在线检测 灰狼优化算法 Nd:YVO4晶体 

摘      要：在使用直拉法生长晶体过程中，等径生长对晶体质量至关重要，目前主要依赖人工目视，存在主观性强和精度低等问题。为此，本文提出一种基于图像监控的不规则晶棒截面尺寸在线检测方法：首先，对实时采集的晶体生长监控数据转换为图像序列并进行去噪、提高对比度等预处理；然后，利用加权像素值和梯度确定晶棒边缘，以不同方向记录的半径序列的相似性作为待定中心点的适应度值，并应用灰狼优化算法搜索截面中心点；最后，绘制截面形状，结合相机标定将像素尺寸换算为物理尺寸，实现晶棒截面尺寸在线检测。以掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)晶体为例的实验结果表明，该方法在晶棒截面长、短轴方向尺寸检测的平均绝对误差可达0.3mm和0.1mm，平均检测时间为1.07s，能够辅助甚至替代人工费时费力的晶体生长监控。