上海梭倫視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x采用的3D接觸角鏡頭

自2015年美國(guó)科諾支持下，上海梭倫在世界上提出3D接觸角概念，用于評(píng)估基于接觸角滯后的真實(shí)接觸角以來(lái)，美國(guó)科諾團(tuán)隊(duì)一直在3D接觸角的研發(fā)的道路上努力，并界面化學(xué)測(cè)試的技術(shù)發(fā)展。2017年，經(jīng)過(guò)美國(guó)科諾和上海梭倫團(tuán)隊(duì)的執(zhí)著研發(fā)，我們?cè)?創(chuàng)新性的發(fā)明了一個(gè)3D接觸角測(cè)試鏡頭，可以實(shí)現(xiàn)同一張圖片中實(shí)時(shí)分析多個(gè)視角條件下的3D或4D接觸角值。

360度3D接觸角鏡頭結(jié)構(gòu)圖及棱鏡實(shí)拍照片

通過(guò)3D接觸角鏡頭，可以實(shí)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(píng)估更為真實(shí)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(kāi)發(fā)、表面清潔度分析、仿生材料的研究等等提供為的測(cè)試工具。

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(guó)科諾授權(quán)上海梭倫的3D接觸角中，我們?cè)?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(duì)稱(chēng)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(shí)，因其沒(méi)有液滴量控制精度要求，自動(dòng)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(mén)所廣泛采用。3D接觸角測(cè)量技術(shù)采用了多AOI算法，同時(shí)結(jié)合ADSA-RealDrop算法，真正實(shí)現(xiàn)了非軸對(duì)稱(chēng)接觸角分析、本征接觸角測(cè)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(duì)創(chuàng)新性提出了一個(gè)基于多棱鏡結(jié)構(gòu)的3D接觸角鏡頭。此3D接觸角測(cè)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(guò)將多個(gè)棱鏡圍繞一個(gè)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(cè)的兩種多棱鏡光路結(jié)構(gòu)的3D接觸角鏡頭，從而為終測(cè)試全景式3D或4D接觸角創(chuàng)造了條件。

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(cè)量?jī)x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(shí)，在美國(guó)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(cè)量?jī)x提升至3D及4D水平。

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