採用真實液滴法的可攜式接觸角測試裝置的製作方法
2023-08-11 05:44:11
專利名稱：採用真實液滴法的可攜式接觸角測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種接觸角測試儀器，具體為採用真實液滴法的可攜式接觸角測
I式O
背景技術：
液-液界面張力、液-氣表面張力以及固-液接觸角值等基本指標是表徵物質物理化學性質的基本參數，接觸角是指在固體水平平面上滴上一小滴液滴，固體表面上的固-液-氣三相交界點處，其氣-液界面和固-液界面兩切線把液相夾在其中時所形成的角度。接觸角測試是分析固-液界面物理化學性質的最主要手段，通過測試所得到的接觸角值，經過Equation of state算法，僅使用一種液滴就可以非常準確的分析得出固體的表面張力值(達因值)。目前，接觸角測試儀器通常均是標準設計的儀器，體積大，需要市電供電，不利於攜帶或野外作業，也利於複雜樣品、大尺寸樣品的測值；如專利號為200610050811.8 和200620103753.6的專利提供的一種基於高速圖像處理的液體表界面動態特性測量分析儀，專利號為201010600278. 4的專利提供的接觸角及表面能測量裝置，專利號為 200710142656. 7的專利提供的測量接觸角裝置。
發明內容為了解決現有技術中存在的不足及問題，本實用新型提供了一種採用真實液滴法的可攜式接觸角測試裝置，可以通過筆記本電腦的鋰電池供電，採用特殊設計的小傾角鏡頭和簡化的機械結構，真正實現了便攜的目標，應用範圍廣泛，具有相當高的推廣價值。本實用新型的目的是通過如下的技術方案來實現的採用真實液滴法的可攜式接觸角測試裝置，主要結構包括頂針夾具、帶螺紋的導杆、帶內螺紋的旋鈕A、固定連接杆及微量進樣器夾具、帶內螺紋的旋鈕B及固定塊、頂針、 微量進樣器、帶外螺紋的導杆、LED背光板、垂直導槽固定連接塊、帶傾角調整的固定連接塊、USB相機、小傾角小口徑光學鏡頭、儀器箱體。帶內螺紋的旋鈕B通過固定塊固定在儀器箱體上，旋鈕B內部裝有帶外螺紋的導杆，導杆的一端連接帶微量進樣器夾具的固定連接杆，導杆的上端固定有帶內螺紋的旋鈕 A，旋鈕A內裝上一個帶螺紋的導杆，此導杆的上端裝有一個固定頂針的夾具，微量進樣器的主體部分固定在微量進樣器夾具上，儀器箱體的一側裝有一個背光板，另一側裝有一支架，支架上固定一可垂直移動的導槽固定連接塊，導槽固定連接塊的下端通過螺絲固定一可調整鏡頭傾角連接塊，可調傾角連接塊內部裝有一由USB供電的USB相機，在相機的前端安裝有一小傾角小口徑光學鏡頭。所述可調傾角連接塊傾角角度小於3度，小傾角小口徑光學鏡頭放大倍率為IX， 通過鏡頭口徑大小與物距尺寸的綜合設計，實現小傾角目的。所述背光板採用3. 3V電壓供電的LED背光板，3. 3V電壓取自於電腦的USB通訊接口的5V，通過串連電阻的方式使其降壓至3. 3V後使用。所述USB相機為低照度USB數字相機。本儀器的分析方法為採用一定的數學算子自動查找實時捕捉的圖片中接觸角形成的液滴的輪廓邊緣；自動記錄下邊緣點的坐標位置；按設置的曲線方程將查找的邊緣點通過最小二乘法等算法實現自動擬合成曲線，並得出曲線方程；根據曲線與實際坐標點位置進行匹配判斷，計算得出擬合度因子；自動求解固-液接觸點位置的斜率K值，並進而自動計算得出接觸角的角度值。本實用新型體積小型，且採用簡單的供電方式即可實現裝置的正常運行，可實現對大樣品、在線測值、野外測值、特殊規格接觸角的測試，非常值得在薄膜、PDP、LCD、石油石化、晶片、陶瓷等行業的應用，具有非常高的推廣價值。
圖1為本實用新型一實施例結構示意圖圖中1-頂針夾具；2-帶螺紋的導杆；3-帶內螺紋的旋鈕A ；4-固定連接杆及微量進樣器夾具；5-帶內螺紋的旋鈕B ；6-頂針；7-微量進樣器；8-帶外螺紋的導杆；9-LED背光板；10-垂直導槽，11-固定螺絲，12-垂直導槽固定連接塊；13-帶傾角調整的固定連接塊；14-由USB供電的USB相機；15-小傾角光學鏡頭；16-儀器箱體。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型進一步進行說明如圖1所示實施例，採用真實液滴法的可攜式接觸角測試裝置，主要結構包括頂針夾具、帶螺紋的導杆、帶內螺紋的旋鈕A、固定連接杆及微量進樣器夾具、帶內螺紋的旋鈕 B、頂針、微量進樣器、帶外螺紋的導杆、LED背光板、垂直導槽固定連接塊、帶傾角調整的固定連接塊、USB相機、小傾角光學鏡頭、儀器箱體。帶內螺紋的旋鈕B通過固定塊固定在儀器箱體上，旋鈕B內部裝有帶外螺紋的導杆，導杆的一端連接帶微量進樣器夾具的固定連接杆，導杆的上端固定有帶內螺紋的旋鈕 A，旋鈕A內裝上一個帶螺紋的導杆，此導杆的上端裝有一個固定頂針的夾具，微量進樣器的主體部分固定在微量進樣器夾具上，儀器箱體的一側裝有一個背光板，另一側裝有一支架，支架上固定一可垂直移動的導槽固定連接塊，導槽固定連接塊的下端通過螺絲固定一可調整鏡頭傾角連接塊，可調傾角連接塊內部裝有一 USB相機，在相機的前端安裝有一小傾角小口徑光學鏡頭。進一步地，所述可調傾角連接塊傾角角度小於3度，小傾角小口徑光學鏡頭放大倍率為IX，通過鏡頭口徑大小與物距尺寸的綜合設計，實現小傾角目的。進一步地，所述背光板採用3. 3V電壓供電的LED背光板，3. 3V電壓取自於電腦的 USB通訊接口的5V，通過串連電阻的方式使其降壓至3. 3V後使用。進一步地，所述USB相機為低照度USB數字相機。利用本實用新型設備進行真實液滴法測試接觸角的方法(1)實施真實液滴法時，通過軟體系統控制光學成像系統(CXD)，將液滴的實時影像捕捉到電腦中；[0023](2)軟體系統自動分析實時影像資料(如AVI、MPG等格式)的液滴輪廓線邊緣或自動分析連續捕捉的圖片資料(如BMP、JPG等圖片格式)，並利用圖像算法(如CANNY算子等)，分析液滴輪廓線邊緣；(3)軟體自動記錄下邊緣點坐標值；(4)軟體自動按用戶設置好的一項或幾項曲線擬合輪廓邊緣的曲線方程，如圓曲線方程r2= (x-dx)2+ (y-dy)2橢圓曲線方程:r2= (x-dx)2- (y-dy)2多項式曲線方程y= kArray + Σ (kArray [j] (χ-XShift)J)插值法曲線標值插值以及平滑插值法(5)將擬合點的坐標與記錄的邊緣點的坐標進行二次匹配，並通過最小二乘法等算法，計算得出擬合因子，根據擬合因子調整擬合效果；(6)對液滴進行曲線擬合以後，在接觸點出求微分獲取斜率K，並計算得出接觸角值，計算辦法如下財⑶)丨 X = X0
dxX。接觸點的坐標。在供電系統上，考慮到野外測試，本實用新型採用了 USB供電的方式，通過筆記本電腦的USB通訊口供電，在背景光的設計上，採用了低電壓3. 3V LED背光板，並通過串連電阻實現降壓目的，在相機的設計上，採用了由USB供電的低照度USB數字相機，從而一方面保證了成像質量，另一方面實現了野外、便攜測試的目的。小傾角鏡頭的實現方式採用的鏡頭放大率為IX的鏡頭，且通過綜合鏡頭口徑與成像物距兩個指標，運用數學三角公式計算光路設計及鏡頭外形尺寸，從而有效保證傾角為3度以內，從而保證了測試效果。本實用新型裝置可採用真實液滴法，測值時，由於高精度的機械結構設計、控制功能的實現，測值過程完全配合液滴的輪廓形狀分析角度而沒有前提假設，可以大大提高靜態接觸角的測值精度；同時，在機械結構以及電路設計中，充分考慮了便攜和野外測試需求，採用了緊湊型、小傾角光路和低壓供電等設計，有效地保證了設計目的的實現，採用本實用新型技術，可實現對大樣品(如400-無窮大)、在線測值、野外測值(如石油開採)、特殊規格接觸角的測試，非常值得在薄膜、PDP、LCD、石油石化、晶片、陶瓷浴缸等行業的應用， 具有非常高的推廣價值。
權利要求1.採用真實液滴法的可攜式接觸角測試裝置，其特徵在於，主要結構包括頂針夾具、帶螺紋的導杆、帶內螺紋的旋鈕A、固定連接杆及微量進樣器夾具、帶內螺紋的旋鈕B及固定塊、頂針、微量進樣器、帶外螺紋的導杆、LED背光板、垂直導槽固定連接塊、帶傾角調整的固定連接塊、USB相機、小傾角、小口徑光學鏡頭、儀器箱體；帶內螺紋的旋鈕B通過固定塊固定在儀器箱體上，旋鈕B內部裝有帶外螺紋的導杆，導杆的一端連接帶微量進樣器夾具的固定連接杆，導杆的上端固定有帶內螺紋的旋鈕A，旋鈕A內裝上一個帶螺紋的導杆，此導杆的上端裝有一個固定頂針的夾具，微量進樣器的主體部分固定在微量進樣器夾具上，儀器箱體的一側裝有一個背光板，另一側裝有一支架，支架上固定一可垂直移動的導槽固定連接塊，導槽固定連接塊的下端通過螺絲固定一可調整鏡頭傾角連接塊，可調傾角連接塊內部裝有一由USB供電的USB相機，在相機的前端安裝有一小傾角光學鏡頭。
2.根據權利要求1所述的採用真實液滴法的可攜式接觸角測試裝置，其特徵在於，所述可調傾角連接塊傾角角度小於3度，小傾角光學鏡頭放大倍率為IX。
3.根據權利要求1所述的採用真實液滴法的可攜式接觸角測試裝置，其特徵在於，所述背光板採用3. 3V電壓供電的LED背光板。
4.根據權利要求1所述的採用真實液滴法的可攜式接觸角測試裝置，其特徵在於，所述USB相機為低照度USB數字相機。
專利摘要本實用新型公開一種採用真實液滴法的可攜式接觸角測試裝置，該儀器由進樣器及其控制部件、前景光、光學成像系統、機架等部件組成，在測試接觸角值時，通過液滴的真實輪廓擬合曲線取得，可用於測試固-液接觸角值，並進而測試固體表面自由能值，採用本實用新型技術，可實現對大樣品、在線測值、野外測值、特殊規格接觸角的測試，非常值得在薄膜、PDP、LCD、石油石化、晶片、陶瓷等行業的應用，具有非常高的推廣價值。
文檔編號G01B11/26GK202196000SQ201120310388
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月24日 優先權日2011年8月24日
發明者施建輝, 李媛媛 申請人:上海梭倫信息科技有限公司