基于高速圖像處理的液體表界面動態(tài)特性測量分析儀制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)涉及基于高速圖像處理的液體表界面動態(tài)特性測量分析儀，包括通用平臺，采取的技術(shù)措施包括：通用平臺配裝有經(jīng)結(jié)構(gòu)模塊化組裝的光學(xué)系統(tǒng)、視頻成像系統(tǒng)、精度定位精密加液進(jìn)樣控制系統(tǒng)、樣品旋轉(zhuǎn)平臺、ＬＥＤ單色冷光源及電腦控制調(diào)光系統(tǒng)和嵌入在控制柜內(nèi)的控制組件。其借助最新的計算機(jī)圖象處理技術(shù)對不同的測量技術(shù)方法進(jìn)行了綜合研究整合，基于結(jié)構(gòu)模塊概念自主設(shè)計研制了一套靈活滿足懸滴法、座滴法、振蕩滴法和液體橋法等四種不同測量方法測量的分析儀器，使設(shè)備“緊湊，便攜，通用”，具有廣適用性、多功能、高速度、低成本和高精度、高可靠性的自動測量分析的特點(diǎn)。（*該技術(shù)在2016年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
?基于高速圖像處理的液體表界面動態(tài)特性測量分析儀
本技術(shù)涉及科學(xué)分析儀器、檢測儀器領(lǐng)域，尤其涉及基于高速圖像處理的液體表界面動態(tài)特性測量分析儀。
技術(shù)介紹
在表界面科學(xué)領(lǐng)域，測量液體/流體表界面張力、自由能、接觸角和分析鋪張濕潤性、黏性和吸附過程等特性是非常重要的，可廣泛用于科學(xué)研究、專業(yè)研發(fā)，以及制造、表面處理、質(zhì)量控制等不同領(lǐng)域：比如納米材料科學(xué)與工程已經(jīng)成為世界性的研究熱點(diǎn)，在研究納米材料的表面改性時，往往要涉及潤濕接觸角這個概念。目前最常見的測量表面張力等特性的實驗方法可以分為三大類：①、天平法：通過測量作用在某一固體表面的力(薄板、圓環(huán)，圓柱體等幾何外形)來計算表面界面張力，這類方法的好處是不需要另外測量液體的密度，缺點(diǎn)是所需的液體量大(幾十毫升以上)，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、精確度就差；固體表面每次測量前要進(jìn)行清潔處理，需要時常進(jìn)行儀器的校正，必須保證所測液體能完全潤濕固體表面(即接觸角為0)，由于使用的天平精度很高，所以常常需要較長的穩(wěn)定時間；要實現(xiàn)高溫高壓下的測量比較困難，不適合于一些高黏度的液體(如分子量較高粘結(jié)劑和高分子熔體)。②、測壓力法：這些方法包括毛細(xì)管高度法，最大氣泡壓力法等，前者目前一般只限于教學(xué)示范用，后者常用來測量低粘度液體(如水溶液)的動態(tài)表面張力，二者的優(yōu)點(diǎn)也是不需要待測液體的密度值，后者的缺點(diǎn)是只適用于很低粘度的液體，所需的液體量也較大，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，精確度就差，所以一般只用來進(jìn)行低粘度的液體的動態(tài)表面張力的測量。③、界面形狀光學(xué)法：如液滴法，座滴，液橋法等。這一方法也可稱為光學(xué)法，因為一般都是基于光學(xué)成像來測定界面的形狀的，光學(xué)法的一大優(yōu)點(diǎn)是觀察(看)，不接觸、不干擾，所以是一種“無擾法”。實驗和測試方法簡單，可進(jìn)行高溫高壓測試，速度很高，可成批測試，設(shè)備可以加入準(zhǔn)確的自動化控制部分，可以整合到生產(chǎn)流程中。此類方法的缺陷是需要事先了解液體的密度。這類測量方法的原理早就建立，但直到上世紀(jì)80年代計算機(jī)技術(shù)發(fā)達(dá)后，尤其是數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展后，才使此類方法真正進(jìn)入了實用階段，世界上第一批基于計算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)的此類方法(懸滴、座滴法等)儀器是上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的。目前，國內(nèi)的表面張力儀多基于前述第①、②類方法，此類方法儀器存在的缺陷前已表述，主要是數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、精確度比較差，不適合一些高粘度的液體測量和一些特定要求(如高溫高壓)條件的測量分析，另外在測量自動化程度、操作的便捷等方面也存在明顯缺陷；國內(nèi)基于計算機(jī)圖像處理技術(shù)的第③類開發(fā)的單位極少，目前這方面的產(chǎn)品由于開發(fā)的不多，開發(fā)歷史不長，與國外同類產(chǎn)品相比在許多方面還存在著明顯的-->差距，主要體現(xiàn)在測量技術(shù)方法、計算機(jī)圖像分析軟件、儀器硬件三個層面，導(dǎo)致儀器測量分析的便捷可靠、多功能方面存在缺陷：(1)、測量技術(shù)/軟件/硬件三方面缺乏綜合整合，測量便捷可靠、多功能方面存在缺陷，尤其在要求瞬間對動態(tài)界面特性進(jìn)行快速可靠測量分析上有缺陷。在界面化學(xué)領(lǐng)域，許多過程都是動態(tài)過程，且多是很快的動態(tài)過程(時間半衰期在1-100毫秒范圍)，如：噴墨打印中的染料液滴遇到了不同的紙張表面的潤濕過程，水滴遇到了紙巾，表面活性劑在液體界面的擴(kuò)散等許多情況下，人們需要了解具體的動態(tài)過程。因此，需要開發(fā)出能在瞬間(軟件預(yù)設(shè)條件觸發(fā))對大批量高速圖像(往往在幾百幀到上萬幀)的自動可靠處理，顯得尤其重要。(2)、儀器硬件設(shè)計相對固定，不是基于模塊化設(shè)計，不能根據(jù)不同用戶的測量要求進(jìn)行靈活的組合配置，浪費(fèi)了儀器的固有功能和資源。儀器的多功能性是當(dāng)前發(fā)展的一大趨勢，因為高精度儀器大量配備了一些很貴重的組件，如何盡可能地發(fā)揮這一些貴重組件的功能大大提高儀器的性能/價格比，對客戶有很大的吸引力。與國內(nèi)目前已商品化的同類產(chǎn)品相比，新開發(fā)的產(chǎn)品無論在哪方面都具有顯著的創(chuàng)新。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足而提供一種結(jié)構(gòu)模塊化組裝，體積小重量輕的多功能便攜式的基于高速圖像處理的液體表界面動態(tài)特性測量分析儀；其具有測量穩(wěn)定性高，精確度準(zhǔn)，自動化操作便捷，能適合高粘度的液體測量和滿足特定條件下使用，適合要求瞬間對動態(tài)界面特性進(jìn)行快速可靠測量分析。本技術(shù)解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：基于高速圖像處理的液體表界面動態(tài)特性測量分析儀，包括通用平臺，采取的技術(shù)措施包括：通用平臺配裝有經(jīng)結(jié)構(gòu)模塊化組裝的光學(xué)系統(tǒng)、視頻成像系統(tǒng)、精度定位精密加液進(jìn)樣控制系統(tǒng)、樣品旋轉(zhuǎn)平臺、LED單色冷光源及電腦控制調(diào)光系統(tǒng)和嵌入在控制柜內(nèi)的控制組件。采取的技術(shù)措施還包括：通用平臺包括能靈活配置和組裝的調(diào)平底腳、底板、相機(jī)鏡頭支架、第三手輪、圓棒導(dǎo)軌、左右滑動塊、松緊螺栓和控制柜；光學(xué)系統(tǒng)包括配裝高性能的光學(xué)相機(jī)鏡頭，光學(xué)相機(jī)鏡頭安裝在相機(jī)鏡頭支架上端的圓孔中，第三手輪、圓棒導(dǎo)軌、左右滑動塊控制光學(xué)相機(jī)鏡頭的X軸移動；視頻成像系統(tǒng)包括數(shù)字或模擬及圖像采集卡模塊，該數(shù)字或模擬及圖像采集卡模塊裝配在相機(jī)鏡頭支架上端的圓孔中，并與光學(xué)相機(jī)鏡頭相配合能高分辨力實現(xiàn)高速圖像處理、連續(xù)批次圖像處理，松緊螺栓位于相機(jī)鏡頭支架上端，用于控制數(shù)字或模擬及圖像采集卡模塊的拆裝。精度定位精密加液進(jìn)樣控制系統(tǒng)配裝在控制柜外側(cè)，其包括配裝的第五手輪、第二調(diào)節(jié)螺栓、調(diào)節(jié)絲桿、絲桿固定座、進(jìn)樣管、進(jìn)樣管固定座、液滴管支架、液滴針管、第一調(diào)節(jié)螺栓、上下移動滑塊、第四手輪，第五手輪微旋和調(diào)節(jié)絲杠的逐漸推進(jìn)能精確推進(jìn)進(jìn)樣管內(nèi)的液體到液滴針管；液滴針管規(guī)格的選擇，能實現(xiàn)懸滴法、液體橋法測量，通過第一調(diào)節(jié)螺栓的松調(diào)能實現(xiàn)振蕩滴法測量。-->樣品旋轉(zhuǎn)平臺Y、Z軸能自由位移、水平旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，能實現(xiàn)座滴法測量，前進(jìn)/后退角同步測量和液滴啟示滾動角的測量，也能進(jìn)行鋪張濕潤性、黏性和吸附過程分析；該樣品旋轉(zhuǎn)平臺由第二手輪、前后移動滑塊、轉(zhuǎn)盤、樣品旋轉(zhuǎn)平臺、第三調(diào)節(jié)螺栓、第一手輪部件組成；其中，由第一手輪控制Y軸升降，第二手輪和前后移動滑塊控制樣品旋轉(zhuǎn)平臺沿Z軸前后位移，轉(zhuǎn)盤控制控制樣品旋轉(zhuǎn)平臺水平轉(zhuǎn)動，第三調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)樣品旋轉(zhuǎn)平臺水平或翻轉(zhuǎn)傾角。控制組件由LED冷光源、調(diào)光控制系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、環(huán)境溫度傳感器組成；由最新的LED冷光源及電腦控制調(diào)光系統(tǒng)，環(huán)境溫度自動讀入電腦并且在專門液晶屏上顯示構(gòu)成友好的人員操作界面；LED冷光源、調(diào)光控制系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、環(huán)境溫度傳感器嵌入控制柜，控制柜還外接電腦和專門液晶屏插頭。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)通用平臺配裝有經(jīng)結(jié)構(gòu)模塊化組裝的光學(xué)系統(tǒng)、視頻成像系統(tǒng)、精度定位精密加液進(jìn)樣控制系統(tǒng)、樣品旋轉(zhuǎn)平臺、LED單色冷光源及電腦控制調(diào)光系統(tǒng)和嵌入在控制柜內(nèi)的控制組件。其借助最新的計算機(jī)圖象處理技術(shù)對第③類不同的測量方法進(jìn)行了綜合研究整合，基于結(jié)構(gòu)模塊概念自主設(shè)計研制了一套靈活滿足懸滴法、座滴法、振蕩滴法和液體橋法等四種不同測量方法測量的分析儀器，使設(shè)備“緊湊，便攜，通用”，具有廣適用性、多功能、高速度、低成本和高精度、高可靠性的自動測量分析的特點(diǎn)。附圖說明圖1是本技術(shù)實施例正面示意圖；圖2為圖1俯視示意圖；圖3為圖1左視示意圖；圖4為圖1爆炸示意圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖實施例對本技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1～4所示，基于高速圖本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于高速圖像處理的液體表界面動態(tài)特性測量分析儀，包括通用平臺，其特征是：所述的通用平臺配裝有經(jīng)結(jié)構(gòu)模塊化組裝的光學(xué)系統(tǒng)、視頻成像系統(tǒng)、精度定位精密加液進(jìn)樣控制系統(tǒng)、樣品旋轉(zhuǎn)平臺、ＬＥＤ單色冷光源及電腦控制調(diào)光系統(tǒng)和嵌入在控制柜（２４）內(nèi)的控制組件。

【技術(shù)特征摘要】
1、基于高速圖像處理的液體表界面動態(tài)特性測量分析儀，包括通用平臺，其特征是：所述的通用平臺配裝有經(jīng)結(jié)構(gòu)模塊化組裝的光學(xué)系統(tǒng)、視頻成像系統(tǒng)、精度定位精密加液進(jìn)樣控制系統(tǒng)、樣品旋轉(zhuǎn)平臺、LED單色冷光源及電腦控制調(diào)光系統(tǒng)和嵌入在控制柜(24)內(nèi)的控制組件。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高速圖像處理的液體表界面動態(tài)特性測量分析儀，其特征是：所述的通用平臺包括能靈活配置和組裝的調(diào)平底腳(28)、底板(27)、相機(jī)鏡頭支架(7)、第三手輪(4)、圓棒導(dǎo)軌(3)、左右滑動塊(5)、松緊螺栓(8)和控制柜(24)；所述的光學(xué)系統(tǒng)包括配裝高性能的光學(xué)相機(jī)鏡頭(11)，光學(xué)相機(jī)鏡頭(11)安裝在相機(jī)鏡頭支架(7)上端的圓孔中，所述的第三手輪(4)、圓棒導(dǎo)軌(3)、左右滑動塊(5)控制所述的光學(xué)相機(jī)鏡頭(11)X軸移動；所述的視頻成像系統(tǒng)包括數(shù)字或模擬及圖像采集卡模塊(10)，該數(shù)字或模擬及圖像采集卡模塊(10)裝配在相機(jī)鏡頭支架(7)上端的圓孔中，并與光學(xué)相機(jī)鏡頭(11)相配合能高分辨力實現(xiàn)高速圖像處理、連續(xù)批次圖像處理，松緊螺栓(8)位于相機(jī)鏡頭支架(7)上端，用于控制數(shù)字或模擬及圖像采集卡模塊(10)的拆裝。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于高速圖像處理的液體表界面動態(tài)特性測量分析儀，其特征是：所述的精度定位精密加液進(jìn)樣控制系統(tǒng)配裝在控制柜(24)外側(cè)，其包括配裝的第五手輪(21)、第二調(diào)節(jié)螺栓(19)、調(diào)節(jié)絲桿(20)、絲桿固定座(22)、...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋四海，宋浩海，王建平，
申請(專利權(quán))人：寧波迅高智能科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：97[中國|寧波]