JPH05232009A - コンピュータ画像解析システムによる接触角測定法と接触角測定装置 - Google Patents
コンピュータ画像解析システムによる接触角測定法と接触角測定装置Info
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- JPH05232009A JPH05232009A JP6928292A JP6928292A JPH05232009A JP H05232009 A JPH05232009 A JP H05232009A JP 6928292 A JP6928292 A JP 6928292A JP 6928292 A JP6928292 A JP 6928292A JP H05232009 A JPH05232009 A JP H05232009A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 撥水・撥油性の評価試験などに用いる接触角
を迅速簡便に測定する。 【構成】 接写テレビカメラとコンピュータ画像解析シ
ステムを使用し、試料表面に体積が既知の液滴を１個以
上複数個並べたものを、上方向から接写テレビカメラで
観測撮影し、コンピュータ画像解析して液滴像の直径を
算出した後、この値と液滴の体積の値とから試料表面に
おける液滴の接触角を立体幾何学的に計算する方法、お
よびこの方法を用いた接触角測定装置。
を迅速簡便に測定する。 【構成】 接写テレビカメラとコンピュータ画像解析シ
ステムを使用し、試料表面に体積が既知の液滴を１個以
上複数個並べたものを、上方向から接写テレビカメラで
観測撮影し、コンピュータ画像解析して液滴像の直径を
算出した後、この値と液滴の体積の値とから試料表面に
おける液滴の接触角を立体幾何学的に計算する方法、お
よびこの方法を用いた接触角測定装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は撥水・撥油性の評価試験
などに用いる接触角測定法の改良と、その自動化に関す
るものである。
などに用いる接触角測定法の改良と、その自動化に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、撥水・撥油性は試料表面に置か
れた水滴や油滴の接触角の値によって評価される。接触
角とは液滴と空気と固体表面の三者の接する点におい
て、液滴の接線と固体表面の作る角度の大きさをいう。
従来の接触角測定法は、ゴニオメータと呼ばれる長さや
角度の読み取れる特殊な顕微鏡を用い、試料表面のへり
の部分に並べた液滴を横から観察し測定していた。
れた水滴や油滴の接触角の値によって評価される。接触
角とは液滴と空気と固体表面の三者の接する点におい
て、液滴の接線と固体表面の作る角度の大きさをいう。
従来の接触角測定法は、ゴニオメータと呼ばれる長さや
角度の読み取れる特殊な顕微鏡を用い、試料表面のへり
の部分に並べた液滴を横から観察し測定していた。
【０００３】このゴニオメータを用いる接触角測定法に
は二種類の方法がある。直接角度を読み取るという方法
に対し、液滴像の外縁部を円弧の一部とみなして特定の
点を結ぶ長さを測定し、それから幾何学的に角度を計算
する方法とである。前者は主観的な判断によるため精度
に問題があり、後者は測定と計算に手間取る。
は二種類の方法がある。直接角度を読み取るという方法
に対し、液滴像の外縁部を円弧の一部とみなして特定の
点を結ぶ長さを測定し、それから幾何学的に角度を計算
する方法とである。前者は主観的な判断によるため精度
に問題があり、後者は測定と計算に手間取る。
【０００４】後者の測定方法については作業の手間を軽
減するため、コンピュータ画像解析システムと組み合わ
せた装置が考案され（特開昭６０−８５３５３）、市販
されている。市販のものは液滴を横から顕微鏡テレビカ
メラで撮影し、操作者がテレビ画面を見ながら、液滴と
空気と固体表面の三者の接する点と液滴の頂点をテレビ
画面上で指示し、あとはコンピュータがを接触角を計算
するものである。従って、基本となる測定原理それ自体
は先の幾何学的に角度を計算する方法と共通している。
減するため、コンピュータ画像解析システムと組み合わ
せた装置が考案され（特開昭６０−８５３５３）、市販
されている。市販のものは液滴を横から顕微鏡テレビカ
メラで撮影し、操作者がテレビ画面を見ながら、液滴と
空気と固体表面の三者の接する点と液滴の頂点をテレビ
画面上で指示し、あとはコンピュータがを接触角を計算
するものである。従って、基本となる測定原理それ自体
は先の幾何学的に角度を計算する方法と共通している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の測定方法は、ど
れも横から観測するため、試料表面と観測軸を完全に平
行にする必要がある。これがずれると、液滴と空気と固
体表面の三者の接する点が判別しにくくなる。また、試
料表面と観測軸を完全に平行にしたとしても、現実には
多くの試料表面が粗さを持っており、これがやはり液滴
と空気と固体表面の三者の接する点の判別を困難にして
いる。
れも横から観測するため、試料表面と観測軸を完全に平
行にする必要がある。これがずれると、液滴と空気と固
体表面の三者の接する点が判別しにくくなる。また、試
料表面と観測軸を完全に平行にしたとしても、現実には
多くの試料表面が粗さを持っており、これがやはり液滴
と空気と固体表面の三者の接する点の判別を困難にして
いる。
【０００６】従来法では顕微鏡の前に試料を置いて横か
ら観測するため、試料は扱いやすい数センチ角の小片に
加工していた。切断する時、金属板などでは試料の変形
が起りやすく、塊状試料や大型製品の場合は作業に手間
取る不便さがある。
ら観測するため、試料は扱いやすい数センチ角の小片に
加工していた。切断する時、金属板などでは試料の変形
が起りやすく、塊状試料や大型製品の場合は作業に手間
取る不便さがある。
【０００７】また、表面処理した製品を切断加工して試
料にする時、表面が汚染する危険が伴う。これについて
は、あらかじめ切断加工した試料小片を、目的の製品と
同様に表面処理することで対処できるが全く同じ表面に
なるとはいえない。
料にする時、表面が汚染する危険が伴う。これについて
は、あらかじめ切断加工した試料小片を、目的の製品と
同様に表面処理することで対処できるが全く同じ表面に
なるとはいえない。
【０００８】従来法では測定対象物の一部を取り出して
小片に加工した試料が、測定対象物全体の面としての広
がりを代表するものと仮定していた。しかし実際には、
試料の表面は撥水・撥油性にばらつきがあり、一部分が
全面を代表しているとはいえない。これは液滴の液体
が、測定前に均一に撹拌できることと対照的である。
小片に加工した試料が、測定対象物全体の面としての広
がりを代表するものと仮定していた。しかし実際には、
試料の表面は撥水・撥油性にばらつきがあり、一部分が
全面を代表しているとはいえない。これは液滴の液体
が、測定前に均一に撹拌できることと対照的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】従来法のように試料を横
から観測するのではなく、試料表面に置いた体積が既知
の液滴を、真上からテレビカメラで接写撮影すること
で、前項の課題は解決される。すなわち十分小さな液滴
は、平面上に置かれた球体の一部とみなしうるので、立
体幾何学的に接触角の値は、体積の値と上方向から観測
された液滴像の直径の値とから計算できる。
から観測するのではなく、試料表面に置いた体積が既知
の液滴を、真上からテレビカメラで接写撮影すること
で、前項の課題は解決される。すなわち十分小さな液滴
は、平面上に置かれた球体の一部とみなしうるので、立
体幾何学的に接触角の値は、体積の値と上方向から観測
された液滴像の直径の値とから計算できる。
【００１０】接触角の値をθとすると、図２（ａ）のよ
うなθ＞９０°の場合、液滴像の直径値ｄと液滴の体積
値Ｖにより、次の数１を用いてθが計算できる。
うなθ＞９０°の場合、液滴像の直径値ｄと液滴の体積
値Ｖにより、次の数１を用いてθが計算できる。
【００１１】
【数１】
【００１２】図２（ｂ）のようなθ＜９０°の場合、液
滴像の直径値ｄと液滴の体積値Ｖにより次の数２を用い
てθが計算できる。なおθ＝９０°の場合は数１と数２
の双方が同時に成立する。
滴像の直径値ｄと液滴の体積値Ｖにより次の数２を用い
てθが計算できる。なおθ＝９０°の場合は数１と数２
の双方が同時に成立する。
【００１３】
【数２】
【００１４】θ＝９０°であるか、θが９０°以上かそ
れ以下かについては、液滴像の直径値ｄと液滴の体積値
Ｖにより、次の数３と数４によって判別できる。
れ以下かについては、液滴像の直径値ｄと液滴の体積値
Ｖにより、次の数３と数４によって判別できる。
【００１５】
【数３】
【００１６】
【数４】
【００１７】また、液滴像の直径値ｄと液滴の体積値Ｖ
については、常に次の数５の関係が成り立つので、これ
以外の場合については、測定もしくは入力にミスがあっ
たものと判定できる。これらの数式を組み合わせた計算
手順は、図３のフローチャートの形となる。
については、常に次の数５の関係が成り立つので、これ
以外の場合については、測定もしくは入力にミスがあっ
たものと判定できる。これらの数式を組み合わせた計算
手順は、図３のフローチャートの形となる。
【００１８】
【数５】
【００１９】本測定法による測定装置の構成を図１に示
す。全体は、接写テレビカメラ１とコンピュータ画像解
析システム４とからなる。
す。全体は、接写テレビカメラ１とコンピュータ画像解
析システム４とからなる。
【００２０】
【作用】接写テレビカメラ１は試料表面にある１個以上
複数個の液滴を撮影し、その液滴像はコンピュータ画像
解析システム４に送られて解析され、液滴像の直径値ｄ
が計算される。続いて、図３のフローチャートの手順に
従い、直径値ｄと体積値Ｖとから接触角θが計算され
る。
複数個の液滴を撮影し、その液滴像はコンピュータ画像
解析システム４に送られて解析され、液滴像の直径値ｄ
が計算される。続いて、図３のフローチャートの手順に
従い、直径値ｄと体積値Ｖとから接触角θが計算され
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明による接触角測定において次のよ
うな利便性が生ずる。複数個の液滴についての接触角
を、まとめて測定できるので作業が迅速簡便になる。コ
ンピュータ画像解析システムを用いるので、客観的で再
現性に優れた測定値が得られる。試料上面に接写テレビ
カメラを設置して接触角測定するため、対象となる試料
の大きさに制限されない。すなわち従来法のように、試
料の変形や表面汚染の危険を考慮しながら試料を小片に
加工するという手間が省ける。また試料表面の任意の場
所についての接触角が測定できる。
うな利便性が生ずる。複数個の液滴についての接触角
を、まとめて測定できるので作業が迅速簡便になる。コ
ンピュータ画像解析システムを用いるので、客観的で再
現性に優れた測定値が得られる。試料上面に接写テレビ
カメラを設置して接触角測定するため、対象となる試料
の大きさに制限されない。すなわち従来法のように、試
料の変形や表面汚染の危険を考慮しながら試料を小片に
加工するという手間が省ける。また試料表面の任意の場
所についての接触角が測定できる。
【００２２】
【実施例】次に実施例によって、この発明をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【００２３】実施例１ 接触角θ＞９０°の場合の例として、テフロン板上にお
ける蒸留水の水滴についての接触角測定を行った結果を
図４に示す。装置構成は、同軸落射照明装置を付けた接
写テレビカメラをスタンド固定したものと、画面の解析
精度が縦５１２画素×横５１２画素のコンピュータ画像
解析システムを用いた。同軸落射照明するのは、蒸留水
の水滴が透明であり、通常の散乱光照明ではコンピュー
タ画像解析に適した明瞭な液滴像が得られないからであ
る。
ける蒸留水の水滴についての接触角測定を行った結果を
図４に示す。装置構成は、同軸落射照明装置を付けた接
写テレビカメラをスタンド固定したものと、画面の解析
精度が縦５１２画素×横５１２画素のコンピュータ画像
解析システムを用いた。同軸落射照明するのは、蒸留水
の水滴が透明であり、通常の散乱光照明ではコンピュー
タ画像解析に適した明瞭な液滴像が得られないからであ
る。
【００２４】テレビモニター画面上の縦４００画素×横
４００画素の領域を、実際の試料表面における８ｍｍ×
８ｍｍの領域に対応させた。この中に液滴を複数個置い
てテレビモニター画面で観察し、画像解析して液滴像の
直径値ｄを測定した後、本測定法によって接触角θを計
算した。液滴の体積値は０．００１ｃｍ3、０．００２
ｃｍ3、０．００５ｃｍ3、０．０１ｃｍ3と変化させ、
それぞれについて１００個づつ測定した。
４００画素の領域を、実際の試料表面における８ｍｍ×
８ｍｍの領域に対応させた。この中に液滴を複数個置い
てテレビモニター画面で観察し、画像解析して液滴像の
直径値ｄを測定した後、本測定法によって接触角θを計
算した。液滴の体積値は０．００１ｃｍ3、０．００２
ｃｍ3、０．００５ｃｍ3、０．０１ｃｍ3と変化させ、
それぞれについて１００個づつ測定した。
【００２５】図４には、比較のためにゴニオメータを用
いた従来法による測定結果を併記する。従来法は横から
直接角度を読み取る方法と、横から観察して幾何学的に
角度を計算する方法で、それぞれ本測定法による場合と
同一条件で測定した。幾何学的に角度を計算する方法
は、横から見た液滴像の高さｈと、横から見た際に液滴
が試料表面に接している長さの半分の値ｘとから、次に
示す数６を用いて計算した。
いた従来法による測定結果を併記する。従来法は横から
直接角度を読み取る方法と、横から観察して幾何学的に
角度を計算する方法で、それぞれ本測定法による場合と
同一条件で測定した。幾何学的に角度を計算する方法
は、横から見た液滴像の高さｈと、横から見た際に液滴
が試料表面に接している長さの半分の値ｘとから、次に
示す数６を用いて計算した。
【００２６】
【数６】
【００２７】実施例２ 接触角θ＜９０°の場合の例として、白金板上における
オクタデカノールの液滴についての接触角測定を行った
結果を図５に示す。装置構成と測定方法、および従来法
との比較については、接触角θ＞９０°の場合と同様で
ある。
オクタデカノールの液滴についての接触角測定を行った
結果を図５に示す。装置構成と測定方法、および従来法
との比較については、接触角θ＞９０°の場合と同様で
ある。
【００２８】
【発明の効果】本発明を用いることで自動車ワックスの
性能試験、レインコートやテント地の撥水性試験、塗装
面の撥水性試験などにおいて、試料を加工することなく
そのままの状態で、任意の場所についての迅速簡便な接
触角測定が可能となる。
性能試験、レインコートやテント地の撥水性試験、塗装
面の撥水性試験などにおいて、試料を加工することなく
そのままの状態で、任意の場所についての迅速簡便な接
触角測定が可能となる。
【００２９】
【図１】当該測定法による接触角測定装置の構成を示す
図である。
図である。
【図２】接触角θ＞９０°の場合と、接触角θ＜９０°
の場合の試料表面の液滴を示す図である。
の場合の試料表面の液滴を示す図である。
【図３】液滴の直径の値ｄから接触角θを計算するフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図４】接触角θ＞９０°の場合の例として、テフロン
板上の蒸留水の液滴１００個についての接触角測定結果
を示す図である。
板上の蒸留水の液滴１００個についての接触角測定結果
を示す図である。
【図５】接触角θ＜９０°の場合の例として、白金板上
のオクタデカノール液滴１００個についての接触角測定
結果を示す図である。
のオクタデカノール液滴１００個についての接触角測定
結果を示す図である。
１ 接写テレビカメラ ２ 試料 ３ 液滴 ４ コンピュータ画像解析システム ５ テレビモニター画面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年２月１７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】実施例２ 接触角θ＜９０°の場合の例として、白金板上における
オクタノールの液滴についての接触角測定を行った結果
を図５に示す。装置構成と測定方法、および従来法との
比較について、接触角θ＞９０゜の場合と同様である。
オクタノールの液滴についての接触角測定を行った結果
を図５に示す。装置構成と測定方法、および従来法との
比較について、接触角θ＞９０゜の場合と同様である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】接触角θ＜９０°の場合の例として、白金板上
のオクタノール液滴１００個についての接触角測定結果
を示す図である。
のオクタノール液滴１００個についての接触角測定結果
を示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
Claims (2)
- 【請求項１】 コンピュータ画像解析システムを使用
し、体積が既知の液滴を１個以上複数個、試料表面に並
べ、これを接写テレビカメラを用いて、上方向から観測
して液滴像の直径を測定したのち、この直径値と体積値
の相関から、測定もしくは入力のミスを判定し、次に接
触角θが９０°以上であるかそれ以下であるかを判別
し、９０°以上と以下の場合のそれぞれに対応する立体
幾何学的計算方法を用いて、この直径値と体積値から接
触角を算出する接触角測定方法。 - 【請求項２】 請求項１の測定原理にもとづき、試料上
面に接写テレビカメラを設置して測定することを特徴と
する接触角測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6928292A JPH05232009A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | コンピュータ画像解析システムによる接触角測定法と接触角測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6928292A JPH05232009A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | コンピュータ画像解析システムによる接触角測定法と接触角測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05232009A true JPH05232009A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=13398118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6928292A Pending JPH05232009A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | コンピュータ画像解析システムによる接触角測定法と接触角測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05232009A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006131568A1 (de) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zum prüfen einer oberflächengüte |
| JP2010060379A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Fujifilm Corp | 接触角測定システム及び接触角測定方法 |
| JP2010107493A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Espec Corp | 露形状分布測定装置及び露形状分布測定方法 |
| DE10022503B4 (de) * | 1999-05-15 | 2010-12-30 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Bestimmen des Randwinkels eines auf einer Unterlage liegenden Tropfens |
| JP2011064586A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Nick Corp | ぬれ性の評価装置 |
| JP2012208075A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | ＳＡＷ＆ＳＰＲ−Ｔｅｃｈ有限会社 | 固体表面の接触角測定方法及びその装置 |
| CN105372165A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-03-02 | 东南大学 | 一种基于疏水材料的液滴直径分布测量方法 |
| CN109060607A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-12-21 | 山东理工大学 | 一种基于视觉反馈的柔顺操作装置和液桥力自动检测方法 |
| JP7274808B1 (ja) * | 2023-01-31 | 2023-05-17 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 接触角特定方法、接触角特定システムおよびプログラム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01126523A (ja) * | 1987-11-11 | 1989-05-18 | Hitachi Ltd | 接触角測定装置 |
-
1992
- 1992-02-18 JP JP6928292A patent/JPH05232009A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01126523A (ja) * | 1987-11-11 | 1989-05-18 | Hitachi Ltd | 接触角測定装置 |
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| JP7274808B1 (ja) * | 2023-01-31 | 2023-05-17 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 接触角特定方法、接触角特定システムおよびプログラム |
| WO2024161492A1 (ja) * | 2023-01-31 | 2024-08-08 | 国立大学法人名古屋工業大学 | 接触角特定方法、接触角特定システムおよびプログラム |
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