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技術(shù)文章

上海梭倫視頻光學(xué)接觸角測量儀采用的3D接觸角鏡頭

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自2015年美國科諾支持下,上海梭倫在世界上提出3D接觸角概念,用于評估基于接觸角滯后的真實接觸角以來,美國科諾團(tuán)隊一直在3D接觸角的研發(fā)的道路上努力,并界面化學(xué)測試的技術(shù)發(fā)展。2017年,經(jīng)過美國科諾和上海梭倫團(tuán)隊的執(zhí)著研發(fā),我們在*創(chuàng)新性的發(fā)明了一個3D接觸角測試鏡頭,可以實現(xiàn)同一張圖片中實時分析多個視角條件下的3D或4D接觸角值。

視頻光學(xué)3D接觸角測量儀視頻光學(xué)3D接觸角測量儀

360度3D接觸角鏡頭結(jié)構(gòu)圖及棱鏡實拍照片

通過3D接觸角鏡頭,可以實現(xiàn)如下PS效果圖出現(xiàn)的全景、多視角條件下的接觸角成像,用以分析基于化學(xué)多樣性、表面粗糙度、異構(gòu)性等造成的接觸角滯后,評估更為真實的情況下的材料的界面化學(xué)性質(zhì)提供更為科學(xué)、可靠的分析數(shù)據(jù),進(jìn)而為新材料的研發(fā)、功能材料的開發(fā)、表面清潔度分析、仿生材料的研究等等提供為的測試工具。

視頻光學(xué)3D接觸角測量儀視頻光學(xué)3D接觸角測量儀

左圖:360環(huán)視條件下的3D/4D接觸角示意圖                     

右圖:180度條件下的3D接觸角示意圖

2015年美國科諾授權(quán)上海梭倫的3D接觸角中,我們在*提出了3D接觸角的概念,并提供了技術(shù)的ADSA-RealDrop算法,基于Young-Laplace方程算法擬合非軸對稱條件下的液滴的接觸角值。本算法區(qū)別于圓擬合、橢圓擬合或切線法(幾何曲線方程)等量角器算法,基于界面化學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)公式Y(jié)oung-Laplace方程,以擬合得到的接觸角值更為科學(xué)、可信而被真正學(xué)者所接受。同時,因其沒有液滴量控制精度要求,自動修正重力系數(shù)的影響,重復(fù)性好而被企業(yè)品質(zhì)控制部門所廣泛采用。3D接觸角測量技術(shù)采用了多AOI算法,同時結(jié)合ADSA-RealDrop算法,真正實現(xiàn)了非軸對稱接觸角分析、本征接觸角測量(基于Rafael Tadmor算法),技術(shù)于世界。

 在硬件的結(jié)構(gòu)組成上,上海梭倫團(tuán)隊創(chuàng)新性提出了一個基于多棱鏡結(jié)構(gòu)的3D接觸角鏡頭。此3D接觸角測試的多棱鏡折轉(zhuǎn)光路的3D接觸角鏡頭,包括了一套180度多棱鏡折轉(zhuǎn)光路的3D接觸角鏡頭和360度多棱鏡折轉(zhuǎn)光路的3D接觸角鏡頭。其原理為:基于多棱鏡光路結(jié)構(gòu)所組成的結(jié)構(gòu),通過將多個棱鏡圍繞一個直徑在相機(jī)視野范圍內(nèi)的圓均勻分布,形成180度或360度觀測的兩種多棱鏡光路結(jié)構(gòu)的3D接觸角鏡頭,從而為終測試全景式3D或4D接觸角創(chuàng)造了條件。

視頻光學(xué)3D接觸角測量儀

180度全反棱鏡3D接觸角鏡頭結(jié)構(gòu)圖,可以提供3D接觸角圖像的成像質(zhì)量。

3D接觸角鏡頭可以安裝于目前任一家商業(yè)化的接觸角測量儀生產(chǎn)廠的接觸角儀上。上海梭倫研制的鏡頭可以提供配套的安裝孔以及安裝連接結(jié)構(gòu)。同時,在美國科諾授權(quán)權(quán),取得上海梭倫授權(quán)許可的接觸角儀生產(chǎn)廠也可以取得ADSA-RealDrop的數(shù)據(jù)接口,真正將接觸角測量儀提升至3D及4D水平。

本3D接觸角鏡頭以及3D接觸角測試技術(shù)均已經(jīng)在中國申請。

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