CN108872021B - 一种水滴角测试仪及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种水滴角测试仪及测试方法，包括外壳、储存部、滴液部、平台部、光照部、摄像部、处理部、温控部，平台部包括微调装置，测试试件通过微调装置固定在样品台上；调整部与平台部对应平行设置，调整部与微调装置调整放置在平台部上的样品的平整度，设置在摄像部一侧的转向部，调整平台部的倾斜角度，使摄像部和平台部始终处于同一水平线。本发明通过采用自动化控制的方式，解决了现有需要人工控制导致测试精度低的问题，到达了高精度、适用范围广等效果。

Description

一种水滴角测试仪及测试方法

技术领域

本发明属于测试装置的技术领域，具体涉及一种水滴角测试仪及测试方法。

技术背景

目前的水滴角测试仪，一般都是人工放置并夹紧样品，这就会导致试件摆放位置不精确，并且夹紧力不强，造成样品表面没有处于水平状态，导致滴落液体的角度不精确，影响测试结果。此外，目前的装置，只能单独的测试静态水滴角或者是动态水滴角，不能够同时对样品进行这两种测试，造成效率低下。此外，目前的设备不能够自动调整摄像头的高度，仅能使用一种厚度的样品，或者通过人工方式调整高度，造成测试结果不准确。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种水滴角测试仪及测试方法，通过自动调整水平位置以及转向位置，便于精确控制，提高效率。

本发明提供的技术方案如下：

一种水滴角测试仪，包括：外壳；用于储存测试液体的储存部，所述储存部位于外壳内；用于将定量液体滴落在测试试件上的滴液部，所述滴液部与所述储存部连通，且所述滴液部可移动地设置在所述外壳中；用于放置所述样品的平台部，所述平台部包括样品台、微调装置、设于样品台下方的移动装置以及连接底座，所述测试试件通过微调装置固定在样品台上；用于提供光源的光照部；用于记录测试图像的摄像部，所述摄像部包括摄像装置和连接底座；用于处理摄像部传输的图像以及所述测试仪各信号的处理部；用于控制所述测试仪内部温度的温控部，所述温控部包括温度感应器；所述测试仪还包括：设置在所述外壳内的位于顶部的调整部，所述调整部与平台部对应平行设置，所述调整部与微调装置调整放置在平台部上的测试试件的平整度，使测试试件的表面处于水平状态；设置在所述摄像部一侧的转向部，所述转向部调整平台部的倾斜角度，且使摄像部和平台部始终处于同一水平线。

优选地，所述微调装置包括位于样品台上的呈矩阵排列的吸嘴，所述吸嘴贯穿样品台且突出样品台上表面；所述调整部包括呈矩阵排列的激光仪；其中，每个所述激光仪的位置与吸嘴的位置对应，所述激光仪对样品表面进行激光测距，并调整相应吸嘴的吸力。

优选地，某一所述激光仪位置的激光距离大于或小于其他位置，相应地降低或加大该位置处吸嘴的吸力，直到该位置的激光距离与其他位置相同。

优选地，所述转向部包括电机、与电机连接的输出轴、套设在所述输出轴上的旋转齿轮以及与所述旋转齿轮啮合的旋转轴，所述旋转轴连接摄像部和平台部，且控制所述摄像部和平台部一同转向。

优选地，所述摄像部还包括水平调整部，所述水平调整部设置在摄像装置上，通过检测测试试件的表面高度，调整摄像装置的高度。

优选地，所述滴液部还包括伸缩杆和套设在所述伸缩杆端部的滴管，所述伸缩杆带动滴管在平台部的上方移动。

一种水滴角测试仪的测试方法，包括如下步骤：

S1、测试试件固定在平台部上，调整样品的水平度；

S2、调整摄像部的高度；

S3、滴液部移动到平台部上方，向测试试件表面滴落液体；

S4、摄像部在光照部的光照下，收集图像，反馈处理部；

S5、变化平台部的位置，滴液部在样品表面的不同位置滴落液体，摄像部收集图像，反馈处理部；

S6、取下样品，滴液部移动到初始位置，得到液体在测试试件表面的水滴角，停止测试。

优选地，所述S1步骤进一步包括以下步骤：

S11、测试试件放置在平台部的样品台上；

S12、温控部确定所述测试仪的内部温度；

S13、通过微调装置将测试试件固定在样品台上；

S14、调整部对测试试件表面进行测距，并将各位置处的差值反馈到处理部；

S15、微调装置相应地调整各吸嘴的吸力；

S16、重复步骤S14和S15，直到调整部对测试试件表面的测距相同，测试试件的完成水平度调整。

优选地，所述S3步骤进一步包括以下步骤：

S31、滴液部的伸缩杆伸出，将滴管移动到样品台中心处，；

S32、确定滴管上电子阀门的开口大小；

S33、储存部将定量的液体通过连接管线泵送到滴管；

S34、将定量体积的液体滴落到测试试件的表面上。

优选地，所述S4步骤进一步包括以下步骤：

S41、电极的输出轴带动旋转齿轮旋转，旋转轴由于与旋转齿轮啮合，平台部和摄像部在0-90°范围内进行定向转动；

S42、摄像部在光照部的光照下，收集图像，反馈处理部，计算水滴角。

与现有技术相比，本发明的水滴角测试仪及测试方法，通过采用自动化控制的方式，解决了现有需要人工控制导致测试精度低的问题，到达了高精度、自动化记录等效果。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明予以进一步说明。

图1所示为本发明水滴角测试仪的初始结构示意图；

图2所示为本发明水滴角测试仪的工作结构示意图；

图3所示为本发明水滴角测试仪的微调装置的结构示意图；

图4所示为本发明水滴角测试仪的调整部的结构示意图；

图5所示为本发明水滴角测试仪的转向部的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

下面以具体实施例详细介绍本发明的技术方案。

实施例

本发明的水滴角测试仪如图1至图5所示，水滴角测试仪包括外壳1、用于储存测试液体的储存部2、与储存部2连通的滴液部3、用于放置测试试件10的平台部4、对水滴角测试仪提供光源的光照部5、记录测试图像的摄像部6、控制水滴角测试仪内部温度的温控部7以及处理摄像部6传输的图像以及水滴角测试仪各信号的处理部(图未示)。其中，储存部2、滴液部3、平台部4、光照部5、摄像部6、温控部7以及处理部均固定在外壳1内部；滴液部3用于将定量液体滴落在待测试试件10上；平台部4包括样品台41、微调装置42、设于样品台下方的移动装置43以及与外壳1连接的连接底座44，移动装置43通过万向球(图未示)与连接底座44相连，样品台41、微调装置42以及移动装置43可以一同旋转；摄像部6包括摄像装置61和连接底座62，摄像部6与光照部5分别设置在平台部4的两侧；温控部7包括温度感应器(图未示)。

水滴角测试仪还包括调整部8，调整部8设置在外壳1内部的顶部，与平台部4的位置相对应平行设置，并且调整部8的大小与平台部4的样品台41尺寸相同。如图4所示，调整部8具有呈矩阵排列的多个激光仪81，激光仪81的数量根据测试仪的精度以及样品台41的尺寸决定。测试试件10放置在样品台41后，调整部8检测测试试件10表面的平整度，并将调整信号传回处理部，再有处理部指示平台部4的微调装置42对测试试件10的水平位置进行调整，从而能够确保测试试件10的表面基本处于水平状态。

相应地，如图3所示，微调装置42包括位于样品台41上的同样呈矩阵排列的可调节吸力大小的吸嘴421以及对吸嘴421提供真空吸力的真空泵(图未示)，吸嘴421高出样品台41的表面并且贯穿样品台41设置。每个吸嘴421的位置与每个激光仪81的位置相对应。在对测试试件10水平度进行调整时，每个吸嘴421提供相同的吸附力将测试试件10吸附固定在样品台41上，调整部8的激光仪81对样品表面进行激光测距，若某一激光仪81位置的距离大于其他位置，则降低该位置处的吸嘴421的吸力，直到该位置的激光距离与其他位置相同；若某一激光仪81位置的距离小于其他位置，则加大该位置处的吸嘴421的吸力，直到该位置的激光距离与其他位置相同。因此，通过微调装置42和调整部8的共同作用，微调每个测试试件10的不同位置，可以确保测试试件10的表面处于水平状态，从而避免造成水滴角的测试误差。此外，由于微调装置42是通过真空吸力吸附固定测试试件10，因此水滴角测试仪可以不必单独设置夹持部对测试试件10进行夹持固定，精简了工序；同时，对于不同材质的测试试件10，不必考虑更换夹具或调整加持力，都可以通过微调装置42进行吸附固定，提高了水滴角测试仪的适用性。

平台部4的移动装置43包括水平移动装置和垂直移动装置，移动装置43可以是丝杆移动装置、电机移动装置等，可以使滴液部3将液体滴落在测试试件10表面的不同位置，并且进行多次的水滴角测量，提高测试数据的准确性。

水滴角测试仪还包括转向部9，转向部9设置在摄像部6的一侧，用于调整平台部4的倾斜角度，便于对测试试件10进行动态水滴角的测试。具体地，如图5所示，转向部9包括电机91、与电机91连接的输出轴92、套设在输出轴92上的旋转齿轮93以及与旋转齿轮93啮合的旋转轴94。旋转轴94穿过平台部4和摄像部6，具体地，平台部4的移动装置43和摄像部6的连接底座62上均设有一连接孔，该连接孔是花键孔，旋转轴94在至少位于连接孔内的部分是花键轴，因此，旋转轴94穿过平台部4和摄像部6上的连接孔，并通过花键固定，使平台部4和摄像部6始终处于同一水平线，并且能够一同转向。转向部9工作时，电极91输出一扭矩，输出轴92带动旋转齿轮93旋转，旋转轴94由于与旋转齿轮93啮合，进行定向转动，在旋转轴94的转动下，平台部4和摄像部6一同以一定角度进行转向，确保摄像部6的摄像装置61始终与平台部4的样品台41上的测试试件10处以同一水平线，确保图像输出正确。通过转向部9控制平台部4的转向，可以使水滴角测试仪除了测试静态水滴角外还能测试动态水滴角，从而提高了水滴角测试仪的可用性，便于对测试试件10进行全面的测试。

优选地，摄像部6还包括水平调整部(图未示)，水平调整部设置在摄像装置61上，对测试试件10调整好在样品台41上的水平度后，水平调整部通过检测样品表面高度，将调整信号传递给处理部，并由处理部控制调整摄像装置61的高度，使得在不同测试试件10的情况下，摄像装置61均能够完整摄制图像。

优选地，如图1和图2所示，滴液部3还包括伸缩杆31和滴管32，滴管32套设在伸缩杆31的端部，当水滴角测试仪未工作时，滴液部3的伸缩杆31收缩，使滴管32位于调整部8的工作区域外侧；当水滴角测试仪工作时，调整部8对测试试件10完成水平度调整后，向处理部发出信号，处理部控制伸缩杆31伸出，将滴管32移动到样品台41初始位置的中心处，等待指令滴落液体；当对测试试件10完成水滴角测试后，处理部发出信号，控制伸缩杆31收缩，将滴管32收回到初始位置，便于测试试件10的拿取或更换。优选地，滴管32上还设置有电子阀门(图未示)，处理部能够控制电子阀门的开口尺寸，从而根据可以控制液体的滴落量。

优选地，储存部2还包括压力泵(图未示)，滴管32通过管线与储存部2连通，压力泵用于配合滴管32上的电子阀门，将定量的液体泵送出滴管32，并滴落到测试试件10的表面上。

优选地，水滴角测试仪包括多个滴液部3，多个滴液部3通过安装盘设置在伸缩杆31上，优选地，2个滴液部3呈夹角90°的设置在安装盘上，相应地，2对光照部5和摄像部6也呈90°垂直设置，从而可以一次获取两张图像，提高测试效率。

本发明的水滴角测试仪的测试方法如下：

S1、测试试件10放置在平台部4上，调整测试试件10的表面水平度；

S2、调整摄像部6的高度；

S3、滴液部3移动到平台部4的中心上方，向测试试件10表面滴落液体；

S4、摄像部6在光照部5的光照下，收集测试图像，反馈到处理部；

S5、变化平台部4的位置，滴液部3在测试试件10表面的不同位置滴落液体，摄像部6收集测试图像，反馈到处理部；

S6、取下测试试件10，滴液部3移动到初始位置，在处理部对比得到液体在测试试件10表面的水滴角，停止水滴角测试仪。

优选地，步骤S1可以进一步包括以下步骤：

S11、测试试件10放置在平台部4的样品台41上；

S12、温控部7确定水滴角测试仪内部温度；

S13、打开真空泵，通过微调装置42将测试试件10吸附固定在样品台41上；

S14、调整部8的激光仪81对测试试件10的表面进行激光测距，并将各位置处的差值反馈到处理部；

S15、微调装置42接受到处理部的信号，相应地调整各吸嘴的吸力大小；

S16、重复步骤S14和S15，直到各激光仪81对测试试件10表面的激光测距基本相同，完成对测试试件10的水平度调整。

通过上述步骤，使调整部8和微调装置42相配合，既能够将测试试件10真空吸附到样品台41上，节省了单独设置在样品台41上的夹持部，又能确保测试试件10的表面水平度，提高对水滴角的测试精度。

优选地，步骤S2可以进一步包括以下步骤：

S21、水平调整部检测测试试件10表面在样品台41上的高度，反馈到处理部；

S22、水平调整部根据处理部的信号，调整摄像装置61的高度。

通过上述步骤，在对不同厚度、材质的测试试件10进行测试时，均可以对摄像部6的高度位置进行调整，使得在不同测试试件10的情况下，摄像装置61均能够完整摄制图像，从而提高适用性，提高测试的多样性。

优选地，步骤S3可以进一步包括以下步骤：

S31、处理部控制滴液部3的伸缩杆31伸出，将滴管32移动到样品台41初始位置的中心处，；

S32、确定滴管32上电子阀门的开口大小；

S33、储存部2的压力泵将定量的液体通过连接管线泵送到滴管32；

S34、将定量体积的液体滴落到测试试件10的表面上。

通过上述步骤，可以根据不同的测试要求，改变滴落液体的体积，从而可以改变水滴角的测试参数。

优选地，步骤S4可以进一步包括以下步骤：

S41、样品台41处于水平位置，摄像部6在光照部5的光照下，摄像装置61收集测试试件10表面上的液体图像，反馈到处理部，并计算水滴角；

或者，为了测试动态水滴角，步骤S4可以进一步包括以下步骤：

S41、转向部9的电极91输出扭矩，输出轴92带动旋转齿轮93旋转，旋转轴94由于与旋转齿轮93啮合，平台部4和摄像部6进行定向转动，其中转动角度为0-90°；

S42、摄像部6在光照部5的光照下，摄像装置61收集测试试件10表面上的液体图像，反馈到处理部，并计算水滴角；

通过上述步骤，水滴角测试仪既能够进行静态水滴角的测试，又能进行动态水滴角的测试，提高了水滴角测试仪的使用效率，便于对测试试件10进行全面的测试。

本发明通过对待测样品进行真空吸附，既能够固定样品，又能对样品的表面水平度进行微调，确保样品始终处于水平状态。同时，采用了自动化控制模块对水滴角测试仪进行自动化控制，定量滴落液体、精准移动位置等，解决了现有需要人工控制导致测试结果不准确的问题，到达了高精度、自动化记录等效果；同时还能适用于不同材质、厚度的样品，并且能够同时测试静态水滴角和动态水滴角，提供了更广泛的适用范围。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明的技术构思范围内，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些改进、润饰和等同变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水滴角测试仪，包括：

外壳；

用于储存测试液体的储存部，所述储存部位于外壳内；

用于将定量液体滴落在测试试件上的滴液部，所述滴液部与所述储存部连通，且所述滴液部可移动地设置在所述外壳中；

用于放置测试试件的平台部，所述平台部包括样品台、微调装置、设于样品台下方的移动装置以及连接底座，所述测试试件通过微调装置固定在样品台上；

用于提供光源的光照部；

用于记录测试图像的摄像部，所述摄像部包括摄像装置和连接底座；

用于处理摄像部传输的图像以及所述测试仪各信号的处理部；

用于控制所述测试仪内部温度的温控部，所述温控部包括温度感应器；

其特征在于，所述测试仪还包括：

设置在所述外壳内的位于顶部的调整部，所述调整部与平台部对应平行设置，所述调整部与微调装置调整放置在平台部上的测试试件的平整度，使测试试件的表面处于水平状态，其中，所述微调装置包括位于样品台上的呈矩阵排列的吸嘴，所述吸嘴贯穿样品台且突出样品台上表面；所述调整部包括呈矩阵排列的激光仪；其中，每个所述激光仪的位置与吸嘴的位置对应，所述激光仪对样品表面进行激光测距，并调整相应吸嘴的吸力，某一所述激光仪位置的激光距离大于或小于其他位置，相应地降低或加大该位置处吸嘴的吸力，直到该位置的激光距离与其他位置相同；

设置在所述摄像部一侧的转向部，所述转向部调整平台部的倾斜角度，且使摄像部和平台部始终处于同一水平线。

2.根据权利要求1所述的水滴角测试仪，其特征在于，所述转向部包括电机、与电机连接的输出轴、套设在所述输出轴上的旋转齿轮以及与所述旋转齿轮啮合的旋转轴，所述旋转轴连接摄像部和平台部，且控制所述摄像部和平台部一同转向。

3.根据权利要求1所述的水滴角测试仪，其特征在于，所述摄像部还包括水平调整部，所述水平调整部设置在摄像装置上，通过检测测试试件的表面高度，调整摄像装置的高度。

4.根据权利要求1所述的水滴角测试仪，其特征在于，所述滴液部还包括伸缩杆和套设在所述伸缩杆端部的滴管，所述伸缩杆带动滴管在平台部的上方移动。

5.一种如权利要求1-4任一项水滴角测试仪的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、测试试件固定在平台部上，调整测试试件的水平度；

S2、调整摄像部的高度；

S3、滴液部移动到平台部上方，向测试试件表面滴落液体；

S4、摄像部在光照部的光照下，收集图像，反馈处理部；

S5、变化平台部的位置，滴液部在样品表面的不同位置滴落液体，摄像部收集图像，反馈处理部；

S6、取下测试试件，滴液部移动到初始位置，得到液体在测试试件表面的水滴角，停止测试。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述S1步骤进一步包括以下步骤：

S11、测试试件放置在平台部的样品台上；

S12、温控部确定所述测试仪的内部温度；

S13、通过微调装置将测试试件固定在样品台上；

S14、调整部对测试试件表面进行测距，并将各位置处的差值反馈到处理部；

S15、微调装置相应地调整各吸嘴的吸力；

S16、重复步骤S14和S15，直到调整部对测试试件表面的测距相同，测试试件完成水平度调整。

7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述S3步骤进一步包括以下步骤：

S31、滴液部的伸缩杆伸出，将滴管移动到样品台中心处；

S32、确定滴管上电子阀门的开口大小；

S33、储存部将定量的液体通过连接管线泵送到滴管；

S34、将定量体积的液体滴落到测试试件的表面上。

8.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述S4步骤进一步包括以下步骤：

S41、电极的输出轴带动旋转齿轮旋转，旋转轴由于与旋转齿轮啮合，平台部和摄像部在0-90°范围内进行定向转动；

S42、摄像部在光照部的光照下，收集图像，反馈处理部，计算水滴角。