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接触角测量仪复杂的高数算法
来源:技术文章    发布时间:2017-05-05    浏览:608次
 上期我们讲到接触角测量仪简单的几何算法其优点缺点,本期将讲述接触角测量仪另外一种算法即复杂的高数算法。
复杂的高数算法:圆拟合、椭圆拟合、切线法(二次曲线或复合曲线)等方程拟合法以及Spline曲线拟合、真实液滴法等无方程拟合法等。
高数算法具体测试过程为:拍摄液滴轮廓图像,采用图像识别技术拟合图像的边缘(如Canny算子),提取边缘曲线的坐标,将坐标曲线与曲线方程进行zui小二乘拟合,从而得到zui终的方程曲线。在得到曲线方程后,在接触的两端点处求导并进而得到接触角值。
高数算法的特征在于用曲线算法计算一个曲线的切线角值。因其缺少界面化学相关算法的支撑,其测值仅是计算得出液滴轮廓的表象角度值,即该轮廓的几何意义上的角度值而并非真实的固-液-气或固-液-液三相体系的本征接触角值。事实上,因重力、浮力、化学多样性、异构性的存在,接触角体系非常复杂。
首先介绍下高数算法的缺点:
(1)受液滴大小或重力影响较大,特别是圆拟合法;
(2)无法真实表征界面化学现象,如化学多样性、重力的体现、界面化学的三明治效应等;(5)无法拟合非轴对称图像,除椭圆能够拟合部分非轴对称的图像以及切线法外。
(3)椭圆拟合法拟合10度以内接触角值以及特殊情况下的接触角值(如150度以上超疏水材料的接触角值等,此时的重力影响已经影响到轮廓,特别是中心线以下的轮廓与以上部分不再对称时);
(4)切线法受接触点位置的噪声干扰较大,特别的对于增加、减少液滴法的前进、后退测值时,成功率不高;
高数算法的优点在于:
(1)易被理解和接受。本系列算法涉及的专业知识有限,只涉及简单的几何以及高数知识,所以,易于被使用者所理解;
(2)圆拟合法以及椭圆拟合法不易受背景噪声点影响,自动拟合的成功率较高。特别是圆拟合法,在5度以内的接触角测试时,是算法。
(3)测试精度较高,通常而言,在控制液滴量的情况下,且拟合曲线与轮廓曲线重合度高时,精度可达0.5°(圆拟合或椭圆拟合)。
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