一种手动式接触角测量装置

1.本发明属于接触角测量的技术领域，特别涉及一种手动式接触角测量装置。


背景技术：

2.近年来，仿生微纳米材料受到广泛关注，通过模仿自然界中具有超疏水、自清洁、抗粘附功能的动植物表面，如荷叶、芋头叶、弹尾虫等，对其生物特征参数进行提取和定量统计，通过与现实情况进行对比对照，从而进行演化计算，建立以生物体表形状、数量、尺度和分布等参数为基础的仿生形态模型，最后引入材料表面，可使材料获得优异的防水、防污及脱附性能。
3.液滴接触角和滚动角的测量在新材料性能研究、材料防护、医药、半导体、化妆品、生命科学、油墨工业及其他领域都有重要应用。液滴的静态接触角(ca)和滚动角(sa)是评价材料表面是否具有超疏水、自清洁等功能的重要参数。静态接触角是指液滴在气、液、固三相交点处所作的气-液界面在液体一方的切线与固-液交界线之间的夹角；滚动角是指液滴在倾斜表面上刚好发生滚动时，倾斜表面与水平面所形成的临界角度。可通过测量静态接触角和滚动角来比较不同材料的疏水性，一般当水滴的ca》150
°
和sa《10
°
时可认为该材料具有超疏水性，接触角越大、滚动角越小，代表材料的疏水性越好。目前市场上已经存在许多方案成熟的接触角测量平台，如上海中晨公司生产的jc2000d1型接触角测量仪。大部分接触角测量仪能够实现固定位置的接触角测量，小部分测量仪载物台有高度位移，但是对于测量精度要求较高或者要求对待测材料不同部位进行测量的状况，这些测量仪无法完成工作，且这些测量仪结构刚度太高，不便于实验人员进行操作，且在运输及清洁也有较大问题。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种可以解决现有技术问题的手动式接触角测量装置。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种手动式接触角测量装置，包括：移动载物台模块，光源支架及微量进样支架模块，图像系统支座模块。所述移动载物台模块包括一块所述载物台，控制所述载物台升降运动、纵向运动、横向运动的所述移动载物台模块的移动控制结构，若干连接及支撑零件；所述光源支架及微量进样支架模块包括所述光源支架，微量进样支架，所述伸缩结构以及与伸缩结构相连的所述微量进样滴液装置，若干连接及支撑零件；所述图像系统支座模块包括所述图像系统，固定所述图像系统的固定支架，控制所述图像系统的固定支架升降运动、纵向运动、横向运动的所述图像系统支座模块的移动控制装置，以及若干连接及支撑零件。
6.进一步地，所述移动载物台模块的所述载物台连接固定在所述载物台支持架上，所述载物台支持架连接在所述载物台上升套筒内部，所述载物台上升套筒连接在所述载物台上升外套筒内部；所述移动载物台模块的移动控制结构包括控制所述载物台升降运动的
齿轮齿条结构、控制纵向运动的螺纹丝杠结构、控制横向运动的螺纹丝杠与齿轮结构。
7.进一步地，所述光源支架一端连接在底座上，另一端连接在所述微量进样支架底部，所述光源放置在所述光源支架上端、微量进样支架底部；所述伸缩结构一端连接在所述微量进样滴液装置横向移动固定板上，另一端连接在所述进样架上，所述微量进样滴液装置横向移动固定板连接在所述微量进样支架上端，所述微量进样滴液装置安装在所述进样架上的所述微量进样丝杠螺母结构上，所述伸缩结构控制所述微量进样滴液装置横向移动，所述微量进样丝杠螺母结构控制所述微量进样滴液装置高度位移。
8.进一步地，所述图像系统固定支架连接在所述图像系统支座模块的移动控制装置的横向移动结构上，用于固定所述图像系统的摄像头；所述图像系统支座模块的移动控制装置包括控制横向运动的导轨滑块结构、控制纵向移动的丝杠与导轨滑块结构、控制升降运动的丝杠螺母结构；所述控制升降运动的丝杠螺母结构底部安装在底座上。
9.进一步地，所述载物台上升外套筒一端安装所述载物台上升齿轮，另一端固定于所述载物台纵向移动丝杠螺母上，所述载物台上升齿条安装在所述载物台支持架上；所述载物台纵向移动螺纹丝杠安装在所述载物台丝杠定位块上，所述载物台纵向移动丝杠螺母一侧安装载物台纵向移动螺纹丝杠，另一侧安装所述载物台丝杠同步移动轴，起辅助运动的作用；所述载物台横向移动手动齿轮安装在所述载物台横向移动螺纹丝杠上，与所述载物台横向移动手动齿轮配合的所述载物台横向移动齿轮安装在所述载物台横向移动齿轮位置板上，所述载物台横向移动齿轮位置板固定在所述载物台横向移动挡板上，所述载物台横向移动螺纹丝杠与固定于所述载物台底座上的所述载物台横向移动丝杠螺母螺纹配合，所述载物台丝杠横向移动轴穿过固定于所述载物台底座安装在所述载物台横向移动挡板上，起辅助运动的作用。
10.进一步地，所述伸缩结构有两组，对侧安装；所述微量进样丝杠上端安装有所述进样升降丝杠旋钮与防滑螺母，所述光源支架及微量进样支架模块的底座包括四根两种规格铝型材，若干连接角铁、螺栓、螺母、垫片。
11.进一步地，所述图像系统固定支架包括所述图像系统上固定支架和图像系统下固定支架；所述图像系统支座模块横向运动导轨安装在所述图像系统支座模块纵向运动丝杠螺母上，所述图像系统支座模块横向运动滑块安装在所述图像系统下固定支架上；所述图像系统支座模块纵向运动导轨安装在所述图像系统支座纵向移动导轨床上，所述图像系统支座模块纵向运动滑块安装在所述图像系统支座模块纵向运动丝杠螺母上，所述图像系统支座模块纵向运动丝杠安装在所述图像系统支座模块纵向运动挡板上，所述图像系统支座模块纵向运动挡板安装在所述图像系统支座模块升降运动上底板上，所述图像系统支座纵向移动导轨床安装在所述图像系统支座模块升降运动上底板上，所述图像系统支座模块纵向运动导轨滑块起结构辅助运动的作用；所述图像系统支座模块升降运动丝杠螺母结构包括所述图像系统支座模块升降运动上底板、所述图像系统支座模块升降运动下底板，所述图像系统支座模块升降运动丝杠及丝杠螺母，所述图像系统支座模块运动臂，若干连接及支撑零件。
12.进一步地，所述载物台上升齿轮轴穿过所述载物台上升齿轮；所述载物台上升旋钮有两个、对侧安装，安装在所述载物台上升齿轮轴上；所述载物台丝杠定位块有两个、对侧安装，固定在所述载物台底座上；所述载物台横向移动挡板有两个、对侧安装，一个安装
在所述图像系统支座模块的底座上，另一个安装在所述光源支架及微量进样支架模块的底座上。
13.进一步地，所述图像系统支座模块纵向运动挡板有两个，对侧安装；所述图像系统支座模块纵向运动丝杠一端安装有所述图像系统支座模块纵向运动旋钮；所述图像系统支座模块运动臂一侧为不完全齿轮，所述图像系统支座模块运动臂有四个、两种不同规格，同规格所述图像系统支座模块运动臂通过不完全齿轮啮合以及运动。
14.进一步地，所述载物台底座包括四根两种规格的铝型材，所述载物台横向移动丝杠螺母以及若干规格的t型连接板、连接角铁、螺栓、螺母、垫片；所述载物台底座底部安装有同种规格四个万向轮，所述万向轮起辅助运动与支撑作用；所述载物台纵向移动螺纹丝杠一侧安装有载物台纵向移动丝杠旋钮；所述载物台横向移动齿轮轴穿过所述载物台横向移动齿轮，所述载物台横向移动齿轮轴上安装有所述载物台横向移动旋钮。
15.进一步地，所述图像系统支座模块的底座包括十根三种规格的铝型材，若干连接角铁、螺栓、螺母、垫片。
16.本发明旨在通过实现搭载实验样品台的载物台三个方向的移动，来满足测量精度要求较高或者需要样品台发生位移的情况；通过实现微量进样装置的高度位移及横向运动，减小试验仪器的高度，便于操作与清洁；通过实现图像系统的摄像机三个方向的移动来满足待测材料不同部位的测量。减小传统手动式接触角测量装置对接触角测量实验的实验精度影响，提出一种新的手动式接触角测量装置，避免了因测量装置位置限制而影响测量结果。
附图说明
17.图1是本发明的整体结构示意图；
18.图2是本发明的移动载物模块示意图；
19.图3是本发明的图像系统支座模块示意图；
20.图4是本发明的光源支架及微量进样支架模块示意图。
21.其中；2-1、载物台；2-2、载物台支持架；2-3、载物台上升套筒；2-4、载物台上升外套筒；2-5载物台上升旋钮；2-6、载物台上升齿轮；2-7、载物台上升齿条；2-8、载物台上升齿轮轴；2-9、载物台纵向移动丝杠螺母；2-10、载物台丝杠定位块；2-11、载物台丝杠同步移动轴；2-12、载物台纵向移动螺纹丝杠；2-13、载物台纵向移动丝杠旋钮；2-14、载物台横向移动旋钮；2-15、载物台横向移动齿轮；2-16、载物台横向移动齿轮位置板；2-17、载物台横向移动挡板；2-18、载物台横向移动手动齿轮；2-19、载物台横向移动螺纹丝杠；2-20、载物台横向移动丝杠螺母；2-21、载物台丝杠横向移动轴。
22.3-1、图像系统摄像头；3-2、图像系统下固定支架；3-3、图像系统上固定支架；3-4、图像系统支座模块横向运动滑块；3-5、图像系统支座模块横向运动导轨；3-6、图像系统支座模块纵向运动丝杠螺母；3-7、图像系统支座模块纵向运动滑块；3-8、图像系统支座模块纵向运动导轨；3-9、图像系统支座纵向移动导轨床；3-10、图像系统支座模块升降运动上底板；3-11、3-12、3-17、3-20、图像系统支座模块运动臂；3-13、图像系统支座模块升降运动下底板；3-14、图像系统支座模块纵向运动旋钮；3-15、图像系统支座模块纵向运动丝杠；3-16、图像系统支座模块纵向运动挡板；3-18、图像系统支座模块升降运动丝杠螺母；3-19、图
像系统支座模块升降运动丝杠。
23.4-1、光源支架；4-2、光源；4-3微量进样支架；4-4、微量进样滴液装置横向移动固定板；4-5、伸缩结构；4-6、微量进样丝杠螺母；4-7、进样架；4-8、进样升降丝杠旋钮；4-9、防滑螺母；4-10、微量进样丝杠。
具体实施方式
24.下面对本发明的实施例作详细说明，下述的实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
25.如图1所示的一种手动式接触角测量装置包括移动载物台模块，光源支架及微量进样支架模块，图像系统支座模块；
26.所述移动载物台模块包括一块所述载物台2-1，控制所述载物台2-1升降运动、纵向运动、横向运动的所述移动载物台模块的移动控制结构；所述光源支架及微量进样支架模块包括所述光源支架4-1，微量进样支架4-3，所述伸缩结构4-5以及与伸缩结构相连的所述微量进样滴液装置；所述图像系统支座模块包括所述图像系统，固定所述图像系统的固定支架，控制所述图像系统的固定支架升降运动、纵向运动、横向运动的所述图像系统支座模块的移动控制装置。
27.所述移动载物台模块的所述载物台2-1连接固定在所述载物台支持架2-2上，所述载物台支持架2-2连接在所述载物台上升套筒2-3内部，所述载物台上升套筒2-3连接在所述载物台上升外套筒2-4内部，载物台上升套筒连同所述载物台、载物台支持架、载物台上升齿条一同运动，起支持连接作用；所述移动载物台模块的移动控制结构包括控制所述载物台升降运动的齿轮齿条结构、控制纵向运动的螺纹丝杠结构、控制横向运动的螺纹丝杠与齿轮结构。
28.所述光源支架4-1一端连接在底座上，另一端连接在所述微量进样支架4-3底部，所述光源4-2放置在所述光源支架4-1上端、微量进样支架4-3底部，为光源提供安装位置，使整体结构更加紧凑；所述伸缩结构4-5一端连接在所述微量进样滴液装置横向移动固定板4-4上，另一端连接在所述进样架4-7上，所述微量进样滴液装置横向移动固定板4-4连接在所述微量进样支架4-3上端，所述微量进样滴液装置安装在所述进样架4-7上的所述微量进样丝杠螺母结构上，所述伸缩结构4-5控制所述微量进样滴液装置横向移动，所述微量进样丝杠螺母结构控制所述微量进样滴液装置高度位移。
29.所述图像系统固定支架连接在所述图像系统支座模块的移动控制装置的横向移动结构上，用于固定所述图像系统的摄像头3-1；所述图像系统支座模块的移动控制装置包括控制横向运动的导轨滑块结构、控制纵向移动的丝杠与导轨滑块结构、控制升降运动的丝杠螺母结构；所述控制升降运动的丝杠螺母结构底部安装在底座上。
30.所述载物台上升外套筒2-4一端安装所述载物台上升齿轮2-6，另一端固定于所述载物台纵向移动丝杠螺母2-9上，所述载物台上升齿条2-7安装在所述载物台支持架2-2上；所述载物台纵向移动螺纹丝杠2-12安装在所述载物台丝杠定位块2-10上，所述载物台纵向移动丝杠螺母2-9一侧安装载物台纵向移动螺纹丝杠2-12，另一侧安装所述载物台丝杠同步移动轴2-11，起辅助运动的作用；所述载物台横向移动手动齿轮2-18安装在所述载物台
横向移动螺纹丝杠2-19上，与所述载物台横向移动手动齿轮2-18配合的所述载物台横向移动齿轮2-15安装在所述载物台横向移动齿轮位置板2-16上，所述载物台横向移动齿轮位置板2-16固定在所述载物台横向移动挡板2-17上，所述载物台横向移动螺纹丝杠2-19与固定于所述载物台底座上的所述载物台横向移动丝杠螺母2-20螺纹配合，所述载物台丝杠横向移动轴2-21穿过固定于所述载物台底座安装在所述载物台横向移动挡板2-17上，起辅助运动的作用。
31.所述伸缩结构4-5有两组，对侧安装；所述微量进样丝杠4-10上端安装有所述进样升降丝杠旋钮4-8与防滑螺母4-9，所述光源支架及微量进样支架模块的底座包括四根两种规格铝型材，若干连接角铁、螺栓、螺母、垫片。
32.所述图像系统固定支架包括所述图像系统上固定支架3-3和图像系统下固定支架3-2；所述图像系统支座模块横向运动导轨3-5安装在所述图像系统支座模块纵向运动丝杠螺母3-6上，所述图像系统支座模块横向运动滑块3-4安装在所述图像系统下固定支架3-2上；所述图像系统支座模块纵向运动导轨3-8安装在所述图像系统支座纵向移动导轨床3-9上，所述图像系统支座模块纵向运动滑块3-7安装在所述图像系统支座模块纵向运动丝杠螺母3-6上，所述图像系统支座模块纵向运动丝杠3-15安装在所述图像系统支座模块纵向运动挡板3-16上，所述图像系统支座模块纵向运动挡板3-16安装在所述图像系统支座模块升降运动上底板3-10上，所述图像系统支座纵向移动导轨床3-9安装在所述图像系统支座模块升降运动上底板3-10上，所述图像系统支座模块纵向运动导轨滑块起结构辅助运动的作用；所述图像系统支座模块升降运动丝杠螺母结构包括所述图像系统支座模块升降运动上底板3-10、所述图像系统支座模块升降运动下底板3-13，所述图像系统支座模块升降运动丝杠3-19及丝杠螺母3-18，所述图像系统支座模块运动臂，若干连接及支撑零件。
33.所述载物台上升齿轮轴2-8穿过所述载物台上升齿轮2-6；所述载物台上升旋钮2-5有两个、对侧安装，安装在所述载物台上升齿轮轴2-8上；所述载物台丝杠定位块2-10有两个、对侧安装，固定在所述载物台底座上；所述载物台横向移动挡板2-17有两个、对侧安装，一个安装在所述图像系统支座模块的底座上，另一个安装在所述光源支架及微量进样支架模块的底座上。
34.所述图像系统支座模块纵向运动挡板3-16有两个，对侧安装；所述图像系统支座模块纵向运动丝杠3-15一端安装有所述图像系统支座模块纵向运动旋钮3-14；所述图像系统支座模块运动臂一侧为不完全齿轮，所述图像系统支座模块运动臂(其中3-11与3-12为同一规格且啮合连接，3-17与3-20为同一规格且啮合连接)有四个、两种不同规格，同规格所述图像系统支座模块运动臂通过不完全齿轮啮合以及运动。
35.所述载物台底座包括四根两种规格的铝型材，所述载物台横向移动丝杠螺母2-20以及若干规格的t型连接板、连接角铁、螺栓、螺母、垫片；所述载物台底座底部安装有同种规格四个万向轮，所述万向轮起辅助运动与支撑作用；所述载物台纵向移动螺纹丝杠2-12一侧安装有载物台纵向移动丝杠旋钮2-13；所述载物台横向移动齿轮轴穿过所述载物台横向移动齿轮2-15，所述载物台横向移动齿轮轴上安装有所述载物台横向移动旋钮2-14。
36.所述图像系统支座模块的底座包括十根三种规格的铝型材，若干连接角铁、螺栓、螺母、垫片。
37.本发明使用时，待测样品放在载物台2-1上，手动操作光源支架及微量进样支架模
块的伸缩结构4-5使滴液装置滴管移动到样品待测区域，转动进样升降丝杠旋钮4-8直到滴液装置滴管接近待测区域，滴加试液后转动进样升降丝杠旋钮4-8到合适高度，操作伸缩结构4-5使滴液装置滴管远离样品待测区域。控制载物台上升旋钮2-5、载物台纵向移动丝杠旋钮2-13和载物台横向移动旋钮2-14使载物台到达适当位置。调整图像系统支座模块升降运动丝杠3-19、图像系统支座模块纵向移动旋钮3-14和图像系统支座模块横向运动滑块3-4的位置，使摄像头3-1连接的计算机能显示出待测液滴图形，若无法显示则继续调节。
38.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。