本发明涉及光伏装备技术领域，尤其涉及一种钨丝绳晃晶测试系统及其方法。
背景技术：
随着太阳能光伏行业高速发展，当前光伏行业直拉法单晶硅棒单棒增长增重，造成单晶硅生长时晃晶及引晶偏问题日益严重，严重影响晶体生长品质，已成为行业技术瓶颈，其中用于单晶硅生长过程中提拉单晶硅棒的钨丝绳产品本身直线度和垂直度性能已成为影响晃晶的主要因素之一，在钨丝绳产品使用于单晶硅生长炉时上端与收绳电机紧固后自然垂落下端与配套重锤连接，靠人眼观察钨丝绳与重锤是否垂直，若不垂直对单晶生长炉提拉系统进行微调，是靠单晶炉设备本身调整保证，而钨丝绳产品本身的直线度和直线性未有检测设施，从而在产生晶棒晃晶现象时重要因素之一钨丝绳没有数据及技术指标判断，造成晃晶现象分析的不全面和不准确。在以直拉法生产单晶实践中，出现的晶体晃动现象，简称晃晶。其实质是生长系统受到某些干扰后的一种运动形式。晃动会引起生长瞬间微观扩散层的变化，造成有效分凝系数的变动，导致微观参杂剂浓度分布的径向不均匀性。引起溶液对流不稳定，固液界面过冷度的变化，产生枝晶生长。从而较大影响晶体生长的稳定性，单晶形体，电阻率和微缺陷等。
技术实现要素：
针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种钨丝绳晃晶测试系统及其方法，能够测量钨丝绳本身在使用状态时自身的直线度和垂直度性能。
为达到以上目的，本发明的技术方案为：
一种钨丝绳晃晶测试系统，包括长晶模拟机构和测量反馈机构；其中，所述长晶模拟机构用于模拟钨丝绳及重锤在单晶硅生长过程中的悬挂转动模式；测量反馈机构包括采集模块、测量模块和显示模块，其中，采集模块用于获取钨丝绳及重锤转动过程中的图像，并将图像放大通过显示模块显示；测量模块用于测量转动中重锤的轴心偏移量，并将轴心偏移量通过显示模块显示。
所述长晶模拟机构包括设置于高处的电机，所述电机上吊挂有钨丝绳，钨丝绳上配套安装有重锤。
所述采集模块包括摄像头，所述摄像头用于拍摄电机旋转后钨丝绳及重锤转动图像。
所述摄像头为ccd高频捕捉摄像头。
所述测量模块包括位移传感器，位移传感器用于测量转动中钨丝绳和重锤的轴心偏移量，并且记录后并生成曲线，用于记录钨丝绳晃动量和偏移情况，以反馈其直线度和垂直度性能。
所述位移传感器为红外位移传感器。
一种钨丝绳晃晶测试方法，包括：
1)、将长晶模拟机构设置完成，通过测量模块测量静止重锤时的距离，并将测距归零；
2)、启动长晶模拟机构，使得钨丝绳及重锤均速转动，并通过采集模块获取钨丝绳及重锤转动过程中的图像，并将图像放大通过显示模块显示；测量模块测量转动中重锤的轴心偏移量；
3)、实时记录测量的轴心偏移量，并将重锤的轴心偏移量生成曲线，用于记录钨丝绳系统晃动量和偏移情况，以反馈其直线度和垂直度性能。
所述采集模块、测量模块以及显示模块均安装于控制台上。
所述钨丝绳及重锤均速转动速率为3n/min～20n/min。
与现有技术比较，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种钨丝绳晃晶测试系统及其方法，由长晶模拟机构和测量反馈机构组成，通过长晶模拟机构模拟钨丝绳及重锤在单晶硅生长过程中的悬挂转动模式，然后通过采集模块、测量模块和显示模块获取钨丝绳及重锤在旋转状态下的偏心量，该装置填补了钨丝绳在使用状态下直线度和垂直度的检测项目及方法，能够及时检测出重心偏移的不合格重锤，检测出钨丝绳的直线度垂直度，检测出重锤和钨丝绳的轴心配合度，避免了光伏行业晶体生长过程中由钨丝绳直线度垂直度差而产生的晃晶及引晶偏等问题，提升了单晶硅棒单棒质量和品质。
附图说明
图1是本发明钨丝绳晃晶测试系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在单晶硅培养过程中，出现晃晶及引晶偏问题，但无法判断问题产生原因是否和钨丝绳本身直线度垂直度有关。为了解决该问题，如图1所示，本发明提供了一种钨丝绳晃晶测试系统，包括长晶模拟机构和测量反馈机构；其中，所述长晶模拟机构用于模拟钨丝绳及重锤在单晶硅生长过程中的悬挂转动模式；测量反馈机构包括采集模块、测量模块和显示模块，其中，采集模块用于获取钨丝绳及重锤转动过程中的图像，并将图像放大通过显示模块显示；测量模块用于测量转动中重锤的轴心偏移量，并将轴心偏移量通过显示模块显示。
具体的，本发明中，所述长晶模拟机构包括设置于高处的电机1，所述电机1上吊挂有钨丝绳2，钨丝绳2上配套安装有重锤3。电机1上连接有控制模块，用于控制台电控启动关闭、旋转方向及旋转速度。优选地，所述钨丝绳的长度为8米。显示模块设置于控制台上。
本发明中所述采集模块包括摄像头4，所述摄像头4用于拍摄电机1旋转后钨丝绳2及重锤3转动图像。优选地，所述摄像头4为ccd高频捕捉摄像头。所述摄像头4拍摄通过显示模块对转动实物进行图像放大，更加直观的观测到转动角速度和晃动情况，在实际长晶过程中转动效果的观察也是通过炉外摄像头进行显示，本发明中的观测方式与实际长晶时一致的观测方式。
所述测量模块包括位移传感器5，位移传感器5用于测量转动中钨丝绳和重锤的轴心偏移量，并且记录后并生成曲线，用于记录钨丝绳晃动量和偏移情况，以反馈其直线度和垂直度性能。所述位移传感器5为红外位移传感器。红外位移传感器固定位置后红外光线垂直打在静止重锤表面并将测距归零，长晶模拟系统启动后，用于测量转动中钨丝绳和重锤的轴心偏移量(即晃动量)，能够准确的、实时的测量出重锤在转动过程中的晃动量，控制台与红外位移传感器电路连接，测量信号和数据数显在控制台上，全程记录并生成曲线，用于记录钨丝绳系统晃动量和偏移情况，以反馈其直线度和垂直度性能。红外位移传感器的红外激光一般打在重锤最大直径处进行轴心偏移测量，激光照射方向与静止重锤的轴心线垂直相交。摄像头须拍摄到重锤上红色的激光测距点，拍摄到部分钨丝绳，可清晰表现出重锤的旋转。
本发明还包括一种钨丝绳晃晶测试方法，包括：
1)、将长晶模拟机构设置完成，通过测量模块测量静止重锤时的距离，并将测距归零；
2)、启动长晶模拟机构，使得钨丝绳及重锤均速转动，并通过采集模块获取钨丝绳及重锤转动过程中的图像，并将图像放大通过显示模块显示；测量模块测量转动中重锤的轴心偏移量；
3)、实时记录测量的轴心偏移量，并将重锤的轴心偏移量生成曲线，用于记录钨丝绳系统晃动量和偏移情况，以反馈其直线度和垂直度性能。
所述采集模块、测量模块以及显示模块均安装于控制台上；所述钨丝绳及重锤均速转动速率为3n/min～20n/min。
本发明的实验证明：
利用本发明的钨丝绳晃晶测试系统，以φ4.0钨丝绳产品为例，采用8kg重重锤，净吊挂8米高，设置电机逆时针旋转，转速为7n/min，抽样检测50根钨丝绳后发现钨丝绳吊挂重锤轴心偏移量最大为1.38mm，已超出单晶行业1mm晶棒晃动量的标准要求。经过大量工艺改善后，测试φ4.0钨丝绳新品抽样50根，控制变量测试后，发现钨丝绳吊挂重锤轴心偏移量最大为0.47mm。
本发明检测方法可以彻底解决因钨丝绳问题产生长晶时晃晶及引晶偏，大大减少了晃晶及引晶偏的产生，为直拉法单晶硅生产企业大幅降低了晃晶事故风险，有效保证了单晶硅棒生产品质。为单晶生产行业发展更大尺寸更大重量单晶硅棒奠定了工艺保障条件和基础，有效推动了单晶行业更高产能更高品质的发展。
对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。
1.一种钨丝绳晃晶测试系统，其特征在于，包括长晶模拟机构和测量反馈机构；其中，所述长晶模拟机构用于模拟钨丝绳及重锤在单晶硅生长过程中的悬挂转动模式；测量反馈机构包括采集模块、测量模块和显示模块，其中，采集模块用于获取钨丝绳及重锤转动过程中的图像，并将图像放大通过显示模块显示；测量模块用于测量转动中重锤的轴心偏移量，并将轴心偏移量通过显示模块显示。
2.根据权利要求1所述的钨丝绳晃晶测试系统，其特征在于，所述长晶模拟机构包括设置于高处的电机(1)，所述电机(1)上吊挂有钨丝绳(2)，钨丝绳(2)上配套安装有重锤(3)。
3.根据权利要求2所述的钨丝绳晃晶测试系统，其特征在于，所述采集模块包括摄像头(4)，所述摄像头(4)用于拍摄电机(1)旋转后钨丝绳(2)及重锤(3)转动图像。
4.根据权利要求3所述的钨丝绳晃晶测试系统，其特征在于，所述摄像头(4)为ccd高频捕捉摄像头。
5.根据权利要求3所述的钨丝绳晃晶测试系统，其特征在于，所述测量模块包括位移传感器(5)，位移传感器(5)用于测量转动中钨丝绳和重锤的轴心偏移量，并且记录后并生成曲线，用于记录钨丝绳晃动量和偏移情况，以反馈其直线度和垂直度性能。
6.根据权利要求5所述的钨丝绳晃晶测试系统，其特征在于，所述位移传感器(5)为红外位移传感器。
7.一种基于权利要求1-6任一项权利要求所述的钨丝绳晃晶测试系统的测试方法，其特征在于，包括：
1)、将长晶模拟机构设置完成，通过测量模块测量静止重锤时的距离，并将测距归零；
2)、启动长晶模拟机构，使得钨丝绳及重锤均速转动，并通过采集模块获取钨丝绳及重锤转动过程中的图像，并将图像放大通过显示模块显示；测量模块测量转动中重锤的轴心偏移量；
3)、实时记录测量的轴心偏移量，并将重锤的轴心偏移量生成曲线，用于记录钨丝绳系统晃动量和偏移情况，以反馈其直线度和垂直度性能。
8.根据权利要求7所述的基于钨丝绳晃晶测试系统的测试方法，其特征在在于，所述采集模块、测量模块以及显示模块均安装于控制台上。
9.根据权利要求7所述的基于钨丝绳晃晶测试系统的测试方法，其特征在于，所述钨丝绳及重锤均速转动速率为3n/min～20n/min。
技术总结