基于三维重建的液滴接触角测量方法

来源：电子测量技术杂志2024年第19期北京时间：

作者：许武，田汉民，刘维龙，王纪伟，曹蕊

单位：河北工业大学电子信息工程学院 天津 300401

摘要：针对不均匀材料表面的液滴2D投影接触角存在误差，且仅有少数国际设备商提供三维接触角测量方案。本文提出一种基于三维重建的液滴接触角测量方法，旨在提供一个完整且效果可行的的三维接触角测量解决方案。该系统利用阵列圆点结构光进行三维检测，适用于接触角小于90°且具良好漫反射的液体。主要步骤包括：特征区域筛选、三维点云获取、液滴曲面拟合和接触角测量。其中，图像预处理部分，提出了基于HSV空间结合形态学操作的方法；在特征区域筛选中，提出一种面积筛选法；通过几何计算完成二维点云到三维点云的转换；提出点云匹配算法以优化点云融合。与二维测量方法对比，实验结果表明，本文方法在测量精度和可靠性上均有显著提升，实现了最大误差小于1°，大部分误差小于0.5°，并能进一步分析材料的物理特性及表面均匀性。

关键词：接触角测量;图像处理;三维重建;结构光

基金资助：中国中车重大项目（2023CKA362-1）资助