CN110231254A - 一种用于接触角测量仪的内置计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及精密仪器技术领域，且公开了一种用于接触角测量仪的内置计算方法，包括以下计算步骤：从图像获取轮廓线与基线，并以轮廓线与基线交点建立直角坐标系；由上述直角坐标系获取液滴宽高以判定固体的亲疏性能；从直角坐标系的原点出发建立过相邻像素点的直线函数；从直角坐标系的原点出发，至轮廓线最大宽度处获取以横坐标等分n个轮廓线坐标点；将直线函数的斜率以预设单位向下修正直线斜率。本发明通过在液‑固交点建立直角坐标系与切点直线，且通过设备的单个像素点逐步修正切点直线的斜率，并以轮廓点获取的等分坐标点为参考基准，正确获得切点斜率，从而获得接触角，同时，可由测量人员对于轮廓点数目的设定以控制测量精度。

Description

一种用于接触角测量仪的内置计算方法
技术领域
本发明涉及精密仪器技术领域，具体为一种用于接触角测量仪的内置计算方法。
背景技术
接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。对于接触角的测量有多种方法，现多采用接触角测量仪，由自动旋转平台、视频采集卡、CCD摄像头、高级变焦镜头、自动电控温***、自动精确进样、自动影像分析、全自动三维平台，其中，对于静态接触角的内置算法通常是采用软件拟合，如圆拟合法、椭圆拟合法、Laplace-Young方法、正切拟合法等，由于液滴在平面的亲疏性以及自身重力效果，往往获得拟合的线性模态均难以达到高度融合，对于拟合精度难以做到人为控制，出现拟合精度低或过拟合的情况。为此，提出一种内置算法，旨在解决精度控制问题。
发明内容
针对背景技术中提出的现有接触角测量仪内置算法在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种用于接触角测量仪的内置计算方法，具备算法结果更符合实际、精度受测量人员的控制程度高的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
本发明提供如下技术方案：一种用于接触角测量仪的内置计算方法，包括以下计算步骤：
S1、从图像获取轮廓线与基线，并以轮廓线与基线交点建立直角坐标系；
S2、由上述直角坐标系获取液滴宽高以判定固体的亲疏性能；
S3、从所述直角坐标系的原点出发建立过相邻像素点的直线函数；
S4、从所述直角坐标系的原点出发，至轮廓线最大宽度处获取以横坐标等分n个轮廓线坐标点；
S5、将所述直线函数的斜率以预设单位向下修正直线斜率；
S6、判定修正的直线斜率是否满足精度要求，若是，结束算法并输出接触角，若否，则继续执行步骤S5。
优选的，所述步骤S2中，判定固体的亲疏性能包括：分别获取轮廓线上横坐标与纵坐标的最大值和最小值，将所述最大值与最小值的差值比较，横坐标差值较大，则判定亲水，否则判定为疏水。
优选的，所述步骤S5中，向下修正直线斜率的单位为一个像素点。
优选的，所述判定修正的直线斜率是否满足精度要求包括：
基于轮廓点横坐标，计算直线上的纵坐标并比较是否小于该轮廓点纵坐标。
优选的，在所述判定修正的直线斜率是否满足精度要求之后，若无小于轮廓点纵坐标，则开始将所述直线函数的斜率以预设单位向上修正直线斜率。
优选的，在将所述直线函数的斜率以预设单位向上修正直线斜率之后，判定最小横坐标轮廓点是否位于直线下方，若是，则取上一次修正结果，若否，继续执行向上修正直线斜率。
优选的，所述步骤S6中，结束算法是以所有轮廓线坐标点恰好位于直线上方为参数。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过在液-固交点建立直角坐标系与切点直线，且通过设备的单个像素点逐步修正切点直线的斜率，并以轮廓点获取的等分坐标点为参考基准，正确获得切点斜率，从而获得接触角，同时，可由测量人员对于轮廓点数目的设定以控制测量精度。
2、本发明通过直接在接触点附近建立切线并进行修正，可使得测量获得的接触角更符合实际，相比较曲线拟合，本发明避免了液滴顶部对曲线拟合影响大的因素，可简化计算过程并提高精度与可控性。
附图说明
图1为本发明计算方法逻辑框图。
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，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种用于接触角测量仪的内置计算方法，包括以下计算步骤：
S1、从图像获取轮廓线与基线，并以轮廓线与基线交点建立直角坐标系；
通过直接在接触点附近建立切线并进行修正，可使得测量获得的接触角更符合实际，相比较曲线拟合，本发明避免了液滴顶部对曲线拟合影响大的因素，可简化计算过程并提高精度与可控性。
S2、由上述直角坐标系获取液滴宽高以判定固体的亲疏性能；
其中，在步骤S2中，判定固体的亲疏性能包括：分别获取轮廓线上横坐标与纵坐标的最大值和最小值，将最大值与最小值的差值比较，横坐标差值较大，则判定亲水，否则判定为疏水。
此处之后，若判定为疏水，则继续按照S3～S6步骤计算，若判定为亲水，则需要将步骤S5中的向下修正直线斜率执行向上修正直线斜率，同时执行步骤S6时，为判定轮廓线坐标点是否位于直线下方。
S3、从直角坐标系的原点出发建立过相邻像素点的直线函数；
S4、从直角坐标系的原点出发，至轮廓线最大宽度处获取以横坐标等分n个轮廓线坐标点；
S5、将直线函数的斜率以预设单位向下修正直线斜率；
其中，步骤S5中，向下修正直线斜率的单位为一个像素点。
S6、判定修正的直线斜率是否满足精度要求，具体地，基于轮廓点横坐标，计算直线上的纵坐标并比较是否小于该轮廓点纵坐标，若是，结束算法并输出接触角，若否，则继续执行步骤S5。
通过在液-固交点建立直角坐标系与切点直线，且通过设备的单个像素点逐步修正切点直线的斜率，并以轮廓点获取的等分坐标点为参考基准，正确获得切点斜率，从而获得接触角，同时，可由测量人员对于轮廓点数目的设定以控制测量精度。
其中，在步骤S6中，判定修正的直线斜率是否满足精度要求之后，若无小于轮廓点纵坐标，则开始将直线函数的斜率以预设单位向上修正直线斜率。此为考虑测量人员设定的精度不足，致使设定直线一开始就会出现算法合格情况，此时实际上，可能存在斜率过小的情况，因此需要向上修正。
其中，在将直线函数的斜率以预设单位向上修正直线斜率之后，判定最小横坐标轮廓点是否位于直线下方，若是，则取上一次修正结果，若否，继续执行向上修正直线斜率。此是考虑对于亲水情况的考虑。
其中，步骤S6中，结束算法是以所有轮廓线坐标点恰好位于直线上方为参数。按设定精度，将所有轮廓点均控制在切线之上，则该直线即达到精度要求内的接触角计算，同时，此处的“恰好”是指在其中一个轮廓点还在直线之下时，做一次斜率修正之后，则所有点就在直线之上。
要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于接触角测量仪的内置计算方法，其特征在于，包括以下计算步骤：
S1、从图像获取轮廓线与基线，并以轮廓线与基线交点建立直角坐标系；
S2、由上述直角坐标系获取液滴宽高以判定固体的亲疏性能；
S3、从所述直角坐标系的原点出发建立过相邻像素点的直线函数；
S4、从所述直角坐标系的原点出发，至轮廓线最大宽度处获取以横坐标等分n个轮廓线坐标点；
S5、将所述直线函数的斜率以预设单位向下修正直线斜率；
S6、判定修正的直线斜率是否满足精度要求，若是，结束算法并输出接触角，若否，则继续执行步骤S5。
2.根据权利要求1所述的一种用于接触角测量仪的内置计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，判定固体的亲疏性能包括：分别获取轮廓线上横坐标与纵坐标的最大值和最小值，将所述最大值与最小值的差值比较，横坐标差值较大，则判定亲水，否则判定为疏水。
3.根据权利要求1所述的一种用于接触角测量仪的内置计算方法，其特征在于：所述步骤S5中，向下修正直线斜率的单位为一个像素点。
4.根据权利要求1所述的一种用于接触角测量仪的内置计算方法，其特征在于，所述判定修正的直线斜率是否满足精度要求包括：
基于轮廓点横坐标，计算直线上的纵坐标并比较是否小于该轮廓点纵坐标。
5.根据权利要求4所述的一种用于接触角测量仪的内置计算方法，其特征在于：在所述判定修正的直线斜率是否满足精度要求之后，若无小于轮廓点纵坐标，则开始将所述直线函数的斜率以预设单位向上修正直线斜率。
6.根据权利要求5所述的一种用于接触角测量仪的内置计算方法，其特征在于：在将所述直线函数的斜率以预设单位向上修正直线斜率之后，判定最小横坐标轮廓点是否位于直线下方，若是，则取上一次修正结果，若否，继续执行向上修正直线斜率。
7.根据权利要求1所述的一种用于接触角测量仪的内置计算方法，其特征在于：所述步骤S6中，结束算法是以所有轮廓线坐标点恰好位于直线上方为参数。
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