一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器

本发明涉及接触角测试，特别涉及一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器。

背景技术：

1、接触角是指在一水平的平面上滴一滴液体，在固－液－气三项交界处形成的夹角；接触角测试仪采用计算机多媒体技术，将光学系统与高速相机相结合，使液滴的影像清晰的显示在计算机屏幕上。接触角的测试不局限于液体在平面上的静止状态，液滴在悬挂状态及倾斜状态的接触角同样重要，具有倾斜功能的测试仪就具备多种状态测试的能力；现有技术中的接触角测试仪通常无法对倾斜状态的接触角进行测量，同时无法更换测试用的液体，且无法实现自动测试不同倾斜情况下的接触角，同时无法全自动无飞溅地将液体挤出到待测件上。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器，包括支撑装置，所述的支撑装置包括底架，所述的支撑装置上设置有测试装置和平衡装置，所述的测试装置包括转杆，转杆转动安装在底架上，所述的测试装置用于测试待测件与液体形成的接触角，所述的平衡装置包括底滑块，底滑块滑动安装在底架上，所述的平衡装置用于调节支撑装置的水平状态。

2、进一步地，所述的支撑装置包括固定安装在底架上的驱动电机，驱动电机的电机轴上固定安装有电机齿轮，底架上转动安装有立齿轮轴，立齿轮轴上固定安装有下传动轮、中间齿轮和上齿轮，电机齿轮与中间齿轮啮合，底架上固定安装有三个电子水平仪，底架上固定安装有四个内螺纹套。

3、进一步地，所述的底架上设置有拨动机构，所述的拨动机构包括转动安装在底架上的拨动传动轮，拨动传动轮上固定安装有拨动杆，拨动传动轮和下传动轮外缠绕有下传动带。

4、驱动电机转动带动电机齿轮转动，通过中间齿轮带动立齿轮轴、下传动轮和上齿轮转动，下传动轮通过下传动带带动拨动传动轮和拨动杆转动。

5、进一步地，所述的测试装置包括固定安装在转杆上的转动框，转动框上固定安装有灯架，灯架上固定安装有照灯，灯架与底架转动安装，转动框上固定安装有支撑座，支撑座上固定安装有高速相机，转动框上固定安装有透镜，透镜位于照灯前方。

6、进一步地，所述的转动框上固定安装有伸出杆，伸出杆上转动安装有上齿轮轴，上齿轮轴上固定安装有上传动轮和下对接齿轮，伸出杆上转动安装有凸轮，凸轮上固定安装有侧锥齿轮，转动框上转动安装有中间轮，中间轮上固定安装有下锥齿轮，下锥齿轮与侧锥齿轮啮合，转动框上转动安装有外齿轮，外齿轮、中间轮和上传动轮外缠绕有上传动带，下对接齿轮与上齿轮啮合。

7、进一步地，所述的转动框上设置有放置机构，所述的放置机构包括固定安装在转动框上的升降筒，升降筒上滑动安装有升降架，升降架上固定安装有放置板和调节螺纹柱，升降筒上转动安装有调节旋钮，调节旋钮内壁设置有内螺纹，调节旋钮与调节螺纹柱形成螺纹传动，放置板上固定安装有四个弹簧夹。

8、进一步地，所述的转动框上设置有滴入机构，所述的滴入机构包括滑动安装在转动框上的升降滑架，升降滑架上固定安装有上弹簧座，升降滑架与转动框之间设置有升降弹簧，升降滑架上固定安装有下推柱，下推柱与凸轮配合，升降滑架上固定安装有滴管，滴管上固定安装有阀门管，阀门管上固定安装有进液管，进液管与外部进液管相连，上弹簧座上固定安装有扭转圈弹簧的外圈，扭转圈弹簧的内圈上固定安装有推杆齿轮，推杆齿轮与外齿轮啮合，推杆齿轮上固定安装有螺纹杆，滴管上管口处设置有内螺纹，螺纹杆与滴管形成螺纹传动，螺纹杆上固定安装有下推块，下推块在滴管中滑动和转动。

9、进一步地，所述的滴管内设置有滴出孔，滴管内滑动安装有单向片，单向片与滴管之间设置有压缩弹簧，初始状态下，单向片将滴出孔封闭，阀门管内设置有进液孔，阀门管内滑动安装有侧单向片，侧单向片与阀门管之间设置有侧压弹簧，初始状态下，侧单向片将进液孔封闭。

10、将待检测的材料放置在放置板上，通过弹簧夹对材料进行夹持，手动转动调节旋钮，在调节螺纹柱与调节旋钮螺纹配合的作用下，可带动升降架和放置板沿着升降筒升降，从而调节放置板的高度，使得待检测的材料高度与高速相机的高度相匹配。

11、滴管内装有用来测试的液体，液体被单向片隔断在上半部分，上齿轮转动带动下对接齿轮、上齿轮轴和上传动轮转动，通过上传动带带动下锥齿轮和外齿轮转动，外齿轮转动带动推杆齿轮转动，推杆齿轮转动带动螺纹杆转动，扭转圈弹簧被扭转，螺纹杆在滴管内螺纹的作用下开始螺旋下降，从而带动下推块和推杆齿轮螺旋下降，下推块下降将液体向下推，液体将推动单向片，压缩弹簧被压缩，使得单向片不再封闭滴出孔，液体通过滴出孔流到滴管底部，同时中间轮转动会带动下锥齿轮转动，从而带动侧锥齿轮和凸轮转动，从而带动下推柱和升降滑架下降，进而带动滴管下降，升降弹簧被压缩，使得从滴管滴出的液体与待检测材料接触并将液体放置在材料上，同时此时拨动杆开始与转动框接触，并推动转动框转动，同时此时推杆齿轮与外齿轮脱离啮合，扭转圈弹簧回弹，使得推杆齿轮和下推块螺旋上升复位，压缩弹簧回弹，单向片重新将滴出孔关闭，同时下推块上升会抽动侧单向片向内滑动，侧压弹簧被压缩，外部液体通过进液管和阀门管进入到滴管中，当下推块回到初始位置时，侧压弹簧回弹，使得侧单向片关闭，当扭转圈弹簧回弹时，由于拨动杆已经开始推动转动框转动，此时上齿轮已经与下对接齿轮脱离啮合，外齿轮处于自由状态，不会影响推杆齿轮和凸轮复位，升降弹簧回弹带动升降滑架复位。

12、通过照灯和透镜将光照射在待测材料和液体上，并配合拨动杆带动转动框的转动，通过高速相机检测液体与待测材料形成的接触角。

13、进一步地，所述的平衡装置包括滑动安装在底滑块内的内滑架，内滑架内固定安装有内电机，内电机的电机轴上固定安装有内传动轮，内滑架上转动安装有两个对接齿轮，对接齿轮上固定安装有外传动轮，内传动轮和两个外传动轮外缠绕有底传动带，内滑架与底滑块之间设置有滑架弹簧，内电机与电子水平仪电连接。

14、进一步地，所述的内螺纹套内通过螺纹转动安装有内螺纹柱，内螺纹柱与内螺纹套形成螺纹传动，内螺纹柱上固定安装有调节齿轮和支腿。

15、通过底架上的电子水平仪来观测和监测底架是否水平。

16、当底架不平时，底滑块将倾斜，朝着底架低的一侧滑动，同时内滑架也朝着低位的内螺纹套滑动，使对接齿轮与最低点的内螺纹套处的调节齿轮啮合，随后内电机转动带动内传动轮转动，通过底传动带带动外传动轮和对接齿轮转动，从而带动最低点内螺纹套处的调节齿轮转动，从而带动内螺纹柱和支腿转动，在内螺纹套内螺纹的作用下，使得支腿升高或降低，从而将底架调平，当底架调平后，滑架弹簧带动内滑架复位，使得对接齿轮与调节齿轮脱离，滑架弹簧的弹力极小，仅仅在底架水平时起到将内滑架进行复位的作用。

17、本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明设置的平衡装置能够在电子水平仪检测到支撑装置不水平时，自动将支撑装置调节到水平状态，保证测试的精度；（2）本发明设置的测试装置能够自动将待测液体推出并将待测液体接放置到待测件上，降低液体飞溅，同时配合拨动杆拨动转动框，对液体和待测件的接触角进行不同倾斜情况下的测试，测试范围广，测试精度高；（3）本发明设置的放置机构的高度可以调节，使得放置的待测件与高速相机的位置相匹配，提高测试精度，且通过一个动力源来实现液体的滴出、滴管的下降、拨动杆的拨动，自动化程度高，连续性好。

技术特征：

1.一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器，包括支撑装置，其特征在于：所述的支撑装置包括底架（101）和下传动轮（107），所述的支撑装置上设置有测试装置和平衡装置，所述的测试装置包括转杆（201），转杆（201）转动安装在底架（101）上，所述的测试装置用于测试待测件与液体形成的接触角，所述的平衡装置包括底滑块（301），底滑块（301）滑动安装在底架（101）上，所述的平衡装置用于调节支撑装置的水平状态；

2.根据权利要求1所述的一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器，其特征在于：所述的支撑装置包括固定安装在底架（101）上的驱动电机（104），驱动电机（104）的电机轴上固定安装有电机齿轮（105），底架（101）上转动安装有立齿轮轴（106），立齿轮轴（106）上固定安装有下传动轮（107）、中间齿轮（108）和上齿轮（109），电机齿轮（105）与中间齿轮（108）啮合，底架（101）上固定安装有三个电子水平仪（102），底架（101）上固定安装有四个内螺纹套（103）。

3.根据权利要求1所述的一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器，其特征在于：所述的转动框（202）上固定安装有伸出杆（212），伸出杆（212）上转动安装有上齿轮轴（213），上齿轮轴（213）上固定安装有上传动轮（215）和下对接齿轮（214），伸出杆（212）上转动安装有凸轮（220），凸轮（220）上固定安装有侧锥齿轮（219），转动框（202）上转动安装有中间轮（217），中间轮（217）上固定安装有下锥齿轮（218），下锥齿轮（218）与侧锥齿轮（219）啮合，转动框（202）上转动安装有外齿轮（221），外齿轮（221）、中间轮（217）和上传动轮（215）外缠绕有上传动带（216），下对接齿轮（214）与上齿轮（109）啮合。

4.根据权利要求1所述的一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器，其特征在于：所述的转动框（202）上设置有放置机构，所述的放置机构包括固定安装在转动框（202）上的升降筒（207），升降筒（207）上滑动安装有升降架（208），升降架（208）上固定安装有放置板（211）和调节螺纹柱（239），升降筒（207）上转动安装有调节旋钮（209），调节旋钮（209）内壁设置有内螺纹，调节旋钮（209）与调节螺纹柱（239）形成螺纹传动，放置板（211）上固定安装有四个弹簧夹（210）。

5.根据权利要求3所述的一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器，其特征在于：所述的转动框（202）上设置有滴入机构，所述的滴入机构包括滑动安装在转动框（202）上的升降滑架（222），升降滑架（222）上固定安装有上弹簧座（237），升降滑架（222）与转动框（202）之间设置有升降弹簧（223），升降滑架（222）上固定安装有下推柱（238），下推柱（238）与凸轮（220）配合，升降滑架（222）上固定安装有滴管（224），滴管（224）上固定安装有阀门管（229），阀门管（229）上固定安装有进液管（225），进液管（225）与外部进液管相连，上弹簧座（237）上固定安装有扭转圈弹簧（227）的外圈，扭转圈弹簧（227）的内圈上固定安装有推杆齿轮（226），推杆齿轮（226）与外齿轮（221）啮合，推杆齿轮（226）上固定安装有螺纹杆（228），滴管（224）上管口处设置有内螺纹，螺纹杆（228）与滴管（224）形成螺纹传动，螺纹杆（228）上固定安装有下推块（230），下推块（230）在滴管（224）中滑动和转动。

6.根据权利要求5所述的一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器，其特征在于：所述的滴管（224）内设置有滴出孔（235），滴管（224）内滑动安装有单向片（231），单向片（231）与滴管（224）之间设置有压缩弹簧（232），初始状态下，单向片（231）将滴出孔（235）封闭，阀门管（229）内设置有进液孔（236），阀门管（229）内滑动安装有侧单向片（233），侧单向片（233）与阀门管（229）之间设置有侧压弹簧（234），初始状态下，侧单向片（233）将进液孔（236）封闭。

7.根据权利要求2所述的一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器，其特征在于：所述的平衡装置包括滑动安装在底滑块（301）内的内滑架（304），内滑架（304）内固定安装有内电机（307），内电机（307）的电机轴上固定安装有内传动轮（308），内滑架（304）上转动安装有两个对接齿轮（310），对接齿轮（310）上固定安装有外传动轮（309），内传动轮（308）和两个外传动轮（309）外缠绕有底传动带（311），内滑架（304）与底滑块（301）之间设置有滑架弹簧（305），内电机（307）与电子水平仪（102）电连接。

8.根据权利要求7所述的一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器，其特征在于：所述的内螺纹套（103）内通过螺纹转动安装有内螺纹柱（306），内螺纹柱（306）与内螺纹套（103）形成螺纹传动，内螺纹柱（306）上固定安装有调节齿轮（303）和支腿（302）。

技术总结
本发明公开了一种全自动整体倾斜型接触角测试仪器，属于接触角测试技术领域，包括支撑装置，支撑装置上设置有测试装置和平衡装置，测试装置用于测试待测件与液体形成的接触角，平衡装置用于调节支撑装置的水平状态。本发明设置的平衡装置能够自动将支撑装置调节到水平状态，保证测试的精度；测试装置能够自动将待测液体推出并将待测液体接放置到待测件上，配合拨动杆拨动转动框，对液体和待测件的接触角进行不同倾斜情况下的测试，测试范围广，测试精度高；放置机构的高度可以调节，使待测件与高速相机的位置相匹配，提高测试精度，通过一个动力源来实现液体的滴出、滴管的下降、拨动杆的拨动，自动化程度高，连续性好。

技术研发人员：杨剑威,王毅,马翌轩,刘涛
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5