弱憎水表面静态接触角测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种弱憎水表面静态接触角测量方法及系统，包括：获取液滴静置于待测弱憎水表面的图像；根据液滴静置于待测弱憎水表面的图像，确定所液滴的轮廓线和液滴与待测弱憎水表面的基线；根据基线与轮廓线，确定三相接触点的位置；识别在轮廓线上的多个关键点；根据多项式拟合法，局部拟合多个关键点形成拟合曲线；根据拟合曲线、基线、三相接触点的位置，得到待测弱憎水表面的静态接触角。本发明专利技术通过对液滴滴在弱憎水性表面的图像，对滴入的局部轮廓线进行了局部多项式拟合，通过局部拟合得到弱憎水性表面静态接触角的测量值，有效的提高了弱憎水性表面静态接触角的测量值的精度。且本发明专利技术构思巧妙，设计新颖，实用性强。

Measurement method and system of static contact angle on weak hydrophobic surface

【技术实现步骤摘要】
弱憎水表面静态接触角测量方法及系统
本专利技术涉及表面及界面测量的方法创新
，特别涉及一种弱憎水表面静态接触角测量方法及系统。
技术介绍
随着中国电力系统的发展，复合绝缘子被广泛的应用于特高压交、直流输电系统中。目前运行中的复合绝缘全部为硅橡胶复合绝缘子。硅橡胶材料能够广泛的应用主要是由于其憎水性和憎水性迁移特性。但是，复合绝缘子出现的主要问题，例如：老化，主要表现为外绝缘材质的劣化，一般并不直接导致绝缘子承担电气或机械负荷功能的丧失。对于绝缘子的老化测量和表征的主要方法为测量材料的憎水性参数，静态接触角是一种有效的测量液滴憎水性的方法。目前主要的静态接触角的测量和拟合方法有，圆拟合法、椭圆拟合法、Laplace-Young方法、正切拟合法等。但是目前这些方法在测量弱憎水性表面静态接触角的过程中，存在拟合精度低或过拟合的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种弱憎水表面静态接触角测量方法。该弱憎水表面静态接触角测量方法通过对液滴滴在弱憎水性表面的图像，对滴入的局部轮廓线进行了局部多项式拟合，通过局部拟合得到弱憎水性表面静态接触角的测量值，有效的提高了弱憎水性表面静态接触角的测量值的精度。且本专利技术构思巧妙，设计新颖，实用性强。本专利技术的另一个目的在于提出一种弱憎水表面静态接触角测量系统。为了实现上述目的，本专利技术的一方面公开了一种弱憎水表面静态接触角测量方法，包括：获取液滴静置于待测弱憎水表面的图像；根据所述液滴静置于待测弱憎水表面的图像，确定所述液滴的轮廓线和所述液滴与待测弱憎水表面的基线；根据基线与所述轮廓线，确定三相接触点的位置；识别在轮廓线上的多个关键点；根据多项式拟合法，局部拟合所述多个关键点形成拟合曲线；根据所述拟合曲线、基线、三相接触点的位置，得到待测弱憎水表面的静态接触角。根据本专利技术的弱憎水表面静态接触角测量方法，通过对液滴滴在弱憎水性表面的图像，对滴入的局部轮廓线进行了局部多项式拟合，通过局部拟合得到弱憎水性表面静态接触角的测量值，有效的提高了弱憎水性表面静态接触角的测量值的精度。且本专利技术构思巧妙，设计新颖，实用性强。另外，根据本专利技术上述实施例的弱憎水表面静态接触角测量方法还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述根据拟合曲线、基线、三相接触点的位置，得到待测弱憎水表面的静态接触角的步骤具体包括：根据拟合曲线得到拟合曲线的表达式和多项式系数；根据拟合曲线的表达式和多项式系数，计算三相接触点的位置处的切线；根据切线和基线，计算所述待测弱憎水表面的静态接触角。进一步地，还包括：根据多项式阵列计算多项式系数，其中，所述多项式阵列的公式为：其中，k是拟合多项式的次数，(xn,yn)是关键点的位置。进一步地，还包括：对比所述拟合曲线和轮廓线，调整拟合多项式的阶数以优化拟合结果。本专利技术的另一方面公开了一种弱憎水表面静态接触角测量系统，包括：获取模块，用于获取液滴静置于待测弱憎水表面的图像；确定参数模块，所述确定参数模块与所述获取模块相连，用于根据所述液滴静置于待测表面的图像，确定所述液滴的轮廓线和所述液滴与待测弱憎水表面的基线，进一步根据基线与所述轮廓线，确定三相接触点的位置；识别模块，所述识别模块与所述确定参数模块相连，用于识别在轮廓线上的多个关键点；拟合模块，所述拟合模块与所述识别模块相连，用于根据多项式拟合法，局部拟合所述多个关键点形成拟合曲线；处理模块，所述处理模块分别与所述确定参数模块和拟合模块相连，用于根据所述拟合曲线、基线、三相接触点的位置，得到待测弱憎水表面的静态接触角。根据本专利技术的弱憎水表面静态接触角测量系统，通过对液滴滴在弱憎水性表面的图像，对滴入的局部轮廓线进行了局部多项式拟合，通过局部拟合得到弱憎水性表面静态接触角的测量值，有效的提高了弱憎水性表面静态接触角的测量值的精度。且本专利技术构思巧妙，设计新颖，实用性强。另外，根据本专利技术上述实施例的弱憎水表面静态接触角测量系统还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述处理模块具体用于根据拟合曲线得到拟合曲线的表达式和多项式系数，根据拟合曲线的表达式和多项式系数，计算三相接触点的位置处的切线，根据切线和基线，计算所述待测弱憎水表面的静态接触角。进一步地，所述处理模块还用于根据多项式阵列计算多项式系数，其中，所述多项式阵列的公式为：其中，k是拟合多项式的次数，(xn,yn)是关键点的位置。进一步地，还包括：优化模块，所述优化模块与所述拟合模块相连，用于对比所述拟合曲线和轮廓线，调整拟合多项式的阶数以优化拟合结果。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的弱憎水表面静态接触角测量方法的流程图；图2是根据本专利技术一个实施例的弱憎水性表面静态接触角测量图；图3是根据本专利技术一个实施例的弱憎水性表面基线拟合及轮廓线拟合、关键点识别的结果图；图4是根据本专利技术一个实施例的弱憎水性表面的局部轮廓线多项式拟合的结果图；图5是根据本专利技术一个实施例的弱憎水性表面的切线计算及接触角测量结果的结果图；图6是根据本专利技术一个实施例的弱憎水表面静态接触角测量方法的结构图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的弱憎水表面静态接触角测量方法及系统。图1是根据本专利技术一个实施例的弱憎水表面静态接触角测量方法的流程图。如图1所示，根据本专利技术一个实施例的弱憎水表面静态接触角测量方法，包括：S110：获取液滴静置于待测弱憎水表面的图像。作为一个示例，结合图2所示，为液滴静置于待测弱憎水表面的示意图。首先，将待测弱憎水表面的物质放置在测量使用的载物台上。然后，利用微量注射器以零动能方式将液滴平稳的定量的滴定在待测弱憎水表面，测量的载物台可以处于任意角度。利用微距镜头和相机从液滴的侧面捕捉液滴的轮廓，通过背光光源和柔光的系统使得获得的图像能够清晰的看到液滴的边缘轮廓。通过调整焦距，使得相机的焦点位于液滴的最大轮廓处。将得到的液滴图片进行二值化处理，得到如图2所示的图像。S120：根据液滴静置于待测弱憎水表面的图像，确定液滴的轮廓线和液滴与待测弱憎水表面的基线。结合图3所示，将液滴的局部放大，在图像中识别液滴和待测弱憎水表面的接触线，利用液滴在表面的投影作为辅助信息，确定液滴和表面的接触线的位置，将该位置定位基线C1。S130：根据基线与轮廓线，确定三相接触点的位置。三相接触点为待测弱憎水表面、液滴和空气的三相接触的点，或者，三相接触点也可以说成为基线和轮廓线相交的点。结合图3所示，三相接触点为K1的位置。S140：识别在轮廓线上的多个关键点。结合图3所示，对液滴的轮廓进行图像识别，确定5-6个关键点的位置，关键点为：K1、K2、K3、K4、K5。其中，三相接触点的位置也可以当做关键点。S150本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弱憎水表面静态接触角测量方法，其特征在于，包括：获取液滴静置于待测弱憎水表面的图像；根据所述液滴静置于待测弱憎水表面的图像，确定所述液滴的轮廓线和所述液滴与待测弱憎水表面的基线；根据基线与所述轮廓线，确定三相接触点的位置；识别在轮廓线上的多个关键点；根据多项式拟合法，局部拟合所述多个关键点形成拟合曲线；根据所述拟合曲线、基线、三相接触点的位置，得到待测弱憎水表面的静态接触角。

【技术特征摘要】
1.一种弱憎水表面静态接触角测量方法，其特征在于，包括：获取液滴静置于待测弱憎水表面的图像；根据所述液滴静置于待测弱憎水表面的图像，确定所述液滴的轮廓线和所述液滴与待测弱憎水表面的基线；根据基线与所述轮廓线，确定三相接触点的位置；识别在轮廓线上的多个关键点；根据多项式拟合法，局部拟合所述多个关键点形成拟合曲线；根据所述拟合曲线、基线、三相接触点的位置，得到待测弱憎水表面的静态接触角。2.根据权利要求1所述的弱憎水表面静态接触角测量方法，其特征在于，所述根据拟合曲线、基线、三相接触点的位置，得到待测弱憎水表面的静态接触角的步骤具体包括：根据拟合曲线得到拟合曲线的表达式和多项式系数；根据拟合曲线的表达式和多项式系数，计算三相接触点的位置处的切线；根据切线和基线，计算所述待测弱憎水表面的静态接触角。3.根据权利要求2所述的弱憎水表面静态接触角测量方法，其特征在于，还包括：根据多项式阵列计算多项式系数，其中，所述多项式阵列的公式为：其中，k是拟合多项式的次数，(xn,yn)是关键点的位置。4.根据权利要求1所述的弱憎水表面静态接触角测量方法，其特征在于，还包括：对比所述拟合曲线和轮廓线，调整拟合多项式的阶数以优化拟合结果。5.一种弱憎水表面静态接触角测量系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取液滴静置于待测弱憎水表面的图像；确...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎志鹏，梁曦东，李少华，罗兵，何子兰，张福增，
申请(专利权)人：清华大学，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11