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JPH0474661B2 - - Google Patents
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JPH0474661B2 - - Google Patents

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JPH0474661B2
JPH0474661B2 JP1107238A JP10723889A JPH0474661B2 JP H0474661 B2 JPH0474661 B2 JP H0474661B2 JP 1107238 A JP1107238 A JP 1107238A JP 10723889 A JP10723889 A JP 10723889A JP H0474661 B2 JPH0474661 B2 JP H0474661B2
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surface tension
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coordinates
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、表面張力測定装置に関するもので
ある。さらに詳しくは、この発明は、画像データ
入力および表面張力算定の演算を自動的に、かつ
精度を向上させて行うことができ、接触角および
密度の表面張力に関する基礎的な物性データをも
同時に算出でき、しかも表面張力の局所的な相違
も検出でき、傾斜している固体平板上の液滴の表
面張力をも算定することのできる表面張力測定装
置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a surface tension measuring device. More specifically, the present invention can automatically input image data and calculate surface tension with improved accuracy, and can also simultaneously calculate basic physical property data regarding surface tension such as contact angle and density. The present invention relates to a surface tension measurement device that can detect local differences in surface tension and also calculate the surface tension of a droplet on an inclined solid plate.

(従来の技術とその課題) 表面張力は、融体の基本的な物性の一つであ
り、これまでに様々な測定法が行われてきてい
る。静滴法は、その一つとして従来より知られて
いるもので、金段属などのような融点の高い物質
を非接触で、その表面張力を測定できる方法とし
て冶金等の分野で広く用いられてきている。
(Prior art and its problems) Surface tension is one of the basic physical properties of a molten material, and various measurement methods have been used so far. The sessile drop method is one of the well-known methods, and is widely used in fields such as metallurgy as a method for measuring the surface tension of materials with high melting points, such as metal plates, without contact. It's coming.

このような静滴法においては、通常、静滴を写
真乾板もしくは印画紙上に、たとえば第1図に示
したように写し取り、この映像の所定の部位の長
さを人手により、メジヤーで測定し、Bashforth
−Adamsの数表と対照して表面張力を求めてい
る。
In this type of sessile drop method, a sessile drop is usually copied onto a photographic plate or photographic paper, for example as shown in Figure 1, and the length of a predetermined part of this image is measured manually using a measuring tape. , Bashforth
- Find the surface tension by comparing it with Adams' table of numbers.

第1図に示した静滴の輪郭曲線上の点P(x,
y)においては、重力と表面張力とによつて生ず
る圧力とのバランスから次のような関係が成立す
ることが知られている。
Point P(x,
In y), it is known that the following relationship holds true from the balance between the pressure caused by gravity and surface tension.

γ(1/R+1/R′)=ρg(h−y)+2γ/b (1) γは液滴の表面張力、ρは液滴の密度、gは重
力加速度、hは液滴の頂点Tの高さ、bは液滴の
頂点における輪郭曲線の曲率半径、Rは点Pにお
ける輪郭曲線の曲率半径、R′は点Pにおける輪
郭面に垂直な液滴の主曲率半径を示すものであ
る。また、R′は点Pにおける法線ベクトルのな
す角度φを用いて R′=x/sinφ (2) と表されることも知られている。
γ(1/R+1/R')=ρg(h-y)+2γ/b (1) γ is the surface tension of the droplet, ρ is the density of the droplet, g is the gravitational acceleration, and h is the peak T of the droplet. The height, b, is the radius of curvature of the contour curve at the apex of the droplet, R is the radius of curvature of the contour curve at point P, and R' is the principal radius of curvature of the droplet perpendicular to the contour surface at point P. It is also known that R' can be expressed as R'=x/sinφ (2) using the angle φ formed by the normal vector at point P.

しかしながら、第1図に例示したような映像か
ら、輪郭曲線の微変化に係るR,b,φの3種の
値を測定することは不可能であり、上記した(1)お
よび(2)式を用いて、直接、表面張力を求めること
はできない。そこでBashforth−Adamsの数表を
用い、逆算して表面張力を求めている。
However, it is impossible to measure the three values of R, b, and φ related to slight changes in the contour curve from the image illustrated in Fig. 1, and the above equations (1) and (2) Surface tension cannot be directly determined using . Therefore, the Bashforth-Adams table is used and the surface tension is calculated backwards.

このBashforth−Adamsの数表は、所定の表面
張力γに対するR,b,φの値を数値的に解き、
所定の法線角度φを有する点Pにおけるxとh−
yとの関係を表したものである。
This Bashforth-Adams table numerically solves the values of R, b, and φ for a given surface tension γ,
x and h− at a point P with a predetermined normal angle φ
This represents the relationship with y.

表面張力の算出の手順としては、一般に、曲線
上の法線角度φを正確に測定することは困難であ
るため、まず、φ=90゜の点Bの値、すなわち、
第1図図中のBCおよびTCの長さを測定し、次い
で、EOとTOとの値で補正してBashforth−
Adamsの数表と対照し、表面張力γを算出する。
As a procedure for calculating surface tension, since it is generally difficult to accurately measure the normal angle φ on a curve, first, the value at point B at φ = 90°, that is,
Measure the lengths of BC and TC in Figure 1, then correct them with the values of EO and TO, and
Calculate the surface tension γ by comparing it with the Adams table.

しかしながら、上述したような表面張力の算出
は、その手続が煩雑であり、しかも第1図に示し
たような平面上の2次曲線から人手を介して所定
の部位を測定するために、読み取り誤差が拡大す
るという欠点がある。すなわち、輪郭曲線の頂点
Tおよびφ=90゜の点Bの決定は、ともに作図に
よつて行われるため、これらの基準となる点の決
定自体の精度は極めて悪く、またBC,TC,EO,
TO等の所定の部位の長さの測定においても、曲
面を有する発光体もしくは被写体の光学的特性と
して必然的に発生する輪郭のぼやけにより、それ
らの部位を厳密に測定することは不可能であるた
め、基準点の曖昧さと相まつて、誤差を拡大する
要因となつていた。しかも、人手を介るが故に読
み取りの個人差が発生するのが避けられなかつ
た。
However, calculating the surface tension as described above is a complicated procedure, and furthermore, since a predetermined region is manually measured from a quadratic curve on a plane as shown in Figure 1, there is a possibility of reading error. The disadvantage is that it expands. That is, since the apex T of the contour curve and the point B at φ=90° are both determined by drawing, the accuracy of determining these reference points itself is extremely poor, and BC, TC, EO,
Even when measuring the length of a predetermined part such as a TO, it is impossible to accurately measure the part due to the blurring of the outline that inevitably occurs due to the optical characteristics of a light emitting body or subject that has a curved surface. This, combined with the ambiguity of the reference point, was a factor that increased the error. Moreover, since it requires manual intervention, individual differences in reading cannot be avoided.

このような人手を介しての表面張力の測定にお
ける上記したような欠点を解消するために、近
年、コンピユータを用いた静滴法による表面張力
の測定が試みられてきている。たとえば、グラフ
イツクデジタイザを用いたcurve−fitting法等が
提案されている。
In order to overcome the above-mentioned drawbacks of manually measuring surface tension, attempts have been made in recent years to measure surface tension using a sessile drop method using a computer. For example, a curve-fitting method using a graphic digitizer has been proposed.

しかしながら、この場合にも、輪郭を読み取る
際に、グラフイツクデジタイザを操作する人間の
読み取り誤差や個人差が介在し、従来法の欠点を
解消することはできず、またその測定を自動化す
るまでに至つてもいない。一方、デジタル化した
映像信号を画像記憶装置上で二値に量子化して領
域分割を行ない、境界画素を検出することにより
輪郭を抽出する方法も行われている。しかしなが
ら、この方法においては、画素の分解能が映像信
号のデジタル化能力および画像記憶装置の能力に
よつて決定されるため、平面上の2次曲線から曲
線上の2点間の距離、曲率等を正確に測定し、精
度よく表面張力を算出することは困難であるのが
実状であつた。
However, even in this case, reading errors and individual differences of the person operating the graphic digitizer intervene when reading the outline, and the drawbacks of conventional methods cannot be overcome, and it is not possible to automate the measurement. I haven't even reached it yet. On the other hand, there is also a method in which a digitized video signal is quantized into binary values on an image storage device, divided into regions, and a contour is extracted by detecting boundary pixels. However, in this method, the resolution of pixels is determined by the digitization ability of the video signal and the ability of the image storage device, so the distance, curvature, etc. between two points on a curve from a quadratic curve on a plane can be calculated. The reality is that it is difficult to accurately measure and accurately calculate surface tension.

また、これまでのコンピユータを用いた表面張
力の測定法は、液滴の左右対称性と固体平板の完
全な水平性とを前提としており、これらを設定す
るためには装置に様々な工夫を施さなければなら
ず、その作業は極めて面倒であり、かつ、これに
よつて測定の精度が向上するような決定的な方策
は、未だ見出されてはいない状況にある。
In addition, conventional methods for measuring surface tension using computers assume the left-right symmetry of the droplet and the perfect horizontality of the solid plate, and in order to set these, various improvements have been made to the equipment. The work involved is extremely troublesome, and no definitive measure for improving measurement accuracy has yet been found.

さらには、コンピユータを用いた表面張力の測
定法においては、いずれも静滴の輪郭全体にわた
る座標データを用いて表面張力を算定するため、
化学反応や拡散などが進行し、融体中の組織に不
均一な部分が生じ、表面張力が局所的に変化する
場合には、その変化をとらえることができないば
かりか、かえつてそれが測定における誤差発生の
原因にもなるという問題があつた。
Furthermore, in all methods of measuring surface tension using a computer, surface tension is calculated using coordinate data over the entire contour of a sessile drop.
If a chemical reaction or diffusion progresses, creating non-uniform areas in the structure of the melt, and locally changing the surface tension, not only will this change not be able to be detected, but it will also affect the measurement. There was a problem that this could cause errors.

この局所領域における表面張力の測定は、複合
材料における溶融金属とセラミツクとの界面の反
応や、高純度雰囲気下における融体とガスとの反
応などの時間的に遷移する反応過程を明らかにす
る上で貴重な情報をもたらすものと期待されてい
るものであり、表面張力の局所的相違にも充分対
処し得る表面張力の測定装置の実現が望まれてい
た。
Measuring the surface tension in this local area is useful for clarifying reaction processes that change over time, such as the reaction at the interface between molten metal and ceramic in composite materials, and the reaction between molten material and gas in a high-purity atmosphere. This is expected to provide valuable information in the field of surface tension, and it has been desired to realize a surface tension measuring device that can sufficiently deal with local differences in surface tension.

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされ
たものであり、従来の表面張力測定における精
度、自動化および局所領域の測定の欠点を解消
し、画像データ入力および表面張力算定の演算を
自動的に、かつ精度を向上させて行うことがで
き、接触角および密度の表面張力に関連する基礎
的な物理データをも同時に算出でき、しかも表面
張力の局所的な相違も検出でき、傾斜している固
体板上の液滴の表面張力をも測定することのでき
る新しい表面張力測定装置に関するものである。
This invention was made in view of the above circumstances, and eliminates the drawbacks of accuracy, automation, and local area measurement in conventional surface tension measurements, and automatically performs image data input and surface tension calculation calculations. It is possible to calculate basic physical data related to surface tension of contact angle and density at the same time, and it is also possible to detect local differences in surface tension. This invention relates to a new surface tension measurement device that can also measure the surface tension of droplets on a solid plate.

(課題を解決するための手段) この発明は、上記の課題を解決するものとし
て、固体平板上に静置した融体液滴の形状を二次
元的に入力する光学入力装置と、映像情報をデジ
タル化して演算装置に供給する供給装置と、デジ
タル化した画像データを記憶する画像記憶装置
と、演算装置により演算処理されたデータを記憶
する演算記憶装置とを有してなる表面張力測定装
置において、画像記憶装置に入力した液滴像デー
タから輪郭座標データを抽出する際に、画像記憶
装置に有している輪郭座標データ近傍の画像強度
データを用いて単位画素以上の分解能で補正し、
輪郭座標を求め、この輪郭座標データより輪郭曲
線を演算記憶装置に線図形として記憶させ、この
線図形上の各点に対して、隣接する複数の点の座
標データを用い、これらの点との距離の自乗和を
最小とする2次曲線を演算により求め、その輪郭
座標における曲率と法線ベクトル方向とを算定
し、輪郭座標の各点に対応する曲率および法線ベ
クトル方向からLaplaceの式に基づいたプロツト
回帰直線を求め、この直線の傾斜より表面張力を
算出し、表示装置に表示することを特徴とする表
面張力測定装置を提供する。
(Means for Solving the Problems) The present invention solves the above problems by providing an optical input device that two-dimensionally inputs the shape of a molten droplet placed on a solid flat plate, and an optical input device that digitally inputs image information. A surface tension measuring device comprising: a supply device for supplying digitized image data to an arithmetic device; an image storage device for storing digitized image data; and an arithmetic storage device for storing data processed by the arithmetic device. When extracting contour coordinate data from droplet image data input to the image storage device, image intensity data near the contour coordinate data stored in the image storage device is used to correct the data at a resolution of a unit pixel or higher;
Obtain the contour coordinates, store the contour curve in an arithmetic storage device as a line figure from this contour coordinate data, and calculate the relationship between each point on this line figure using the coordinate data of multiple adjacent points. Calculate the quadratic curve that minimizes the sum of squares of the distances, calculate the curvature and normal vector direction at the contour coordinates, and use Laplace's formula from the curvature and normal vector direction corresponding to each point in the contour coordinates. To provide a surface tension measuring device, which calculates a plot regression line based on the plot, calculates the surface tension from the slope of this straight line, and displays the calculated surface tension on a display device.

この発明においては、算定した法線ベクトルの
値を輪郭座標の高さ=0の点に外挿する演算機能
および輪郭座標の水平方向の値を高さ=0の位置
まで外挿する演算機能を有し、外挿値から接触角
および外挿値を用い、輪郭の回転体として体積を
積分し、予め測定しておいた液滴重量値により液
滴の密度を、各々、算出し、また、輪郭曲線上の
各点の座標と、その位置での線素の微変化および
輪郭頂点の曲率とを計測し、これらにより輪郭曲
線上の各点における比表面張力を算出する表面張
力測定装置を包含するものである。
In this invention, a calculation function that extrapolates the value of the calculated normal vector to the point where height = 0 of the contour coordinates and a calculation function that extrapolates the horizontal value of the contour coordinates to the position where height = 0 are provided. The contact angle and the extrapolated value are used to integrate the volume as a rotating body of the contour, and the density of the droplet is calculated from the droplet weight value measured in advance, respectively. Includes a surface tension measuring device that measures the coordinates of each point on the contour curve, minute changes in the line elements at that position, and the curvature of the contour apex, and calculates the specific surface tension at each point on the contour curve based on these. It is something to do.

また、この発明は、輪郭座標の水平方向の最大
値と最小値との範囲で基準座標を変化させ、輪郭
線図形の対称性を補正して、輪郭座標の各点に対
応する局所的曲率および法線ベクトル方向から
Laplaceの式に基づいたプロツト回帰直線を求
め、この直線の傾斜より表面張力を算定し、表示
装置に表示することを特徴とする表面張力測定装
置をも提供するものである。
Further, the present invention changes the reference coordinates in the range between the horizontal maximum value and the minimum value of the contour coordinates, corrects the symmetry of the contour figure, and adjusts the local curvature corresponding to each point of the contour coordinates. From the normal vector direction
The present invention also provides a surface tension measuring device characterized in that a plotted regression line is determined based on the Laplace equation, the surface tension is calculated from the slope of this straight line, and the surface tension is displayed on a display device.

(実施例) 以下図面に沿つて実施例を示し、この発明の表
面張力測定装置についてさらに詳しく説明する。
(Example) The surface tension measuring device of the present invention will be described in more detail below by showing examples along with the drawings.

第2図は、この発明の表面張力測定装置の構成
例を示した構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the surface tension measuring device of the present invention.

この例においては、表面張力測定装置は、液滴
撮影部A、映像デジタル信号記憶部B、演算部C
および表示部Dの構成を有している。
In this example, the surface tension measuring device includes a droplet imaging section A, a video digital signal storage section B, and a calculation section C.
and a display section D.

液滴撮影部Aは、液滴の光学像を撮影する部分
である。撮影室1内には、測定対象となる液滴2
を平滑な固体平板3上に静置している。撮影室1
は、雰囲気制御装置4、温度制御装置5に接続し
ており、液滴2の温度および雰囲気を任意にコン
トロールすることができるようにしている。光学
入力装置6は、固体平板3と略同一の水平位置に
配置しており、水平な光軸を有している。この光
学入力装置6は液滴2の光学像を入力するもの
で、たとえば、光学写真機、ビデオカメラ等を用
いることできる。液滴2が発光する温度に満たな
い場合には、液滴2に対して、光学入力装置6と
反対側の位置に発光装置7を設け、液滴2のシル
エツト像を光学入力装置6に撮影することもでき
る。この場合、発光装置7にはレーザー発光装置
等の任意のものを用いることができる。また、液
滴2が発光する温度で測定する場合には、撮影室
1の乱反射を抑止するために、光学入力装置6の
直前にフイルター8を設けてもよい。
The droplet photographing unit A is a part that photographs an optical image of a droplet. Inside the photography room 1, there are droplets 2 to be measured.
is placed on a smooth solid flat plate 3. Photography room 1
is connected to an atmosphere control device 4 and a temperature control device 5, so that the temperature of the droplet 2 and the atmosphere can be controlled as desired. The optical input device 6 is arranged at substantially the same horizontal position as the solid flat plate 3, and has a horizontal optical axis. This optical input device 6 inputs an optical image of the droplet 2, and for example, an optical camera, a video camera, etc. can be used. If the temperature is lower than that at which the droplet 2 emits light, a light emitting device 7 is provided at a position opposite to the optical input device 6 with respect to the droplet 2, and a silhouette image of the droplet 2 is photographed on the optical input device 6. You can also. In this case, any light emitting device such as a laser light emitting device can be used as the light emitting device 7. Further, when measuring at a temperature at which the droplet 2 emits light, a filter 8 may be provided immediately before the optical input device 6 in order to suppress diffused reflection in the photographing room 1.

映像デジタル信号記憶部Bは、液滴撮影部Aか
らの液滴2の映像信号をデジタル化して、画像記
憶装置9に記憶する部分である。映像情報のデジ
タル化は、光学入力装置6を直接、画像デジタイ
ザ10に接続し、その出力信号を画像記憶装置9
に導入する方式と、一旦、画像記録メデイア11
に退避させて、画像入力装置12を介して画像デ
ジタイザ10に導入する方式のいずれをも採用す
ることができる。画像記録メデイア11について
は特に制限はなく、写真フイルム、写真乾板、印
画紙、ビデオテープなどの任意のものを用いるこ
とができ、画像入力装置12についても格別の制
限はなく、撮像管、ドラムスキヤナ、フライング
スポツトスキヤナ、イメージスキヤナ、固体撮像
素子等の適宜なものを用いることができる。画像
記憶装置9には、液滴像の水平方向と垂直方向に
各々対応するx軸とy軸を持つ2次元の画像論理
空間があり、この空間の各座標上に画像強度デー
タが記憶される。
The video digital signal storage section B is a section that digitizes the video signal of the droplet 2 from the droplet imaging section A and stores it in the image storage device 9. To digitize video information, the optical input device 6 is directly connected to the image digitizer 10, and the output signal is sent to the image storage device 9.
Once the image recording media 11 is introduced,
It is also possible to adopt any method in which the image is evacuated to the image input device 12 and introduced into the image digitizer 10 via the image input device 12. There are no particular limitations on the image recording media 11, and any media such as photographic film, photographic plates, photographic paper, and video tapes can be used. There are also no particular limitations on the image input device 12, including image pickup tubes, drum scanners, etc. An appropriate device such as a flying spot scanner, an image scanner, or a solid-state image sensor can be used. The image storage device 9 has a two-dimensional image logical space having an x-axis and a y-axis corresponding to the horizontal and vertical directions of the droplet image, respectively, and image intensity data is stored on each coordinate of this space. .

演算部Cには、CPU13、演算制御メモリA
14、演算制御メモリH15、演算制御メモリB
16、演算制御メモリC17、演算制御メモリD
18、演算制御メモリE19、演算制御メモリF
20および演算記憶装置21を配備している。
The calculation unit C includes a CPU 13 and a calculation control memory A.
14, Arithmetic control memory H15, Arithmetic control memory B
16, arithmetic control memory C17, arithmetic control memory D
18, arithmetic control memory E19, arithmetic control memory F
20 and an arithmetic storage device 21 are provided.

CPU13は、演算制御メモリA14に有して
いる制御情報に基づいて画像記憶装置9にアクセ
スし、画像強度データを演算記憶装置21の情報
に変換する。また、CPU13は、演算制御メモ
リH15の制御情報に基づき、演算記憶装置21
にアクセスして、その情報を変換し、表面張力値
を算出し、演算記憶装置21に記録させる。演算
制御メモリB16から演算制御メモリF20まで
の各演算制御メモリには、種々の制御処理情報が
格納されており、CPU13にその制御情報を伝
達するようにしている。
The CPU 13 accesses the image storage device 9 based on the control information stored in the arithmetic control memory A14, and converts the image intensity data into information in the arithmetic storage device 21. Further, the CPU 13 controls the arithmetic storage device 21 based on the control information of the arithmetic control memory H15.
is accessed, the information is converted, the surface tension value is calculated, and the result is recorded in the arithmetic storage device 21. Various control processing information is stored in each arithmetic control memory from the arithmetic control memory B16 to the arithmetic control memory F20, and the control information is transmitted to the CPU 13.

表示部Dに設けている表示装置22については
特に制限はなく、CRTデイスプレイ、プリンタ
ーなどの人間が直接数値として読みとることので
きる装置、もしくは、ブロツター、グラフイツク
デイスプレイなどの数値を図表化して表示する装
置、もしくは磁気デイスク、磁気ドラム、磁気テ
ープ、光デイスクなどの外部記憶装置に記録可能
な装置、これらのいずれかもしくはこの組合せを
適宜採用することができる。
There are no particular restrictions on the display device 22 provided in the display section D, and it may be a device that can be directly read by humans such as a CRT display or a printer, or a device that can graphically display numerical values such as a blotter or graphic display. A device capable of recording on an external storage device such as a magnetic disk, a magnetic drum, a magnetic tape, or an optical disk, or any one or a combination thereof can be appropriately employed.

第3図は、第2図に例示した制御メモリA14
による制御処理をシステムフローとして示したブ
ロツク図である。
FIG. 3 shows the control memory A14 illustrated in FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing a system flow of control processing according to the present invention.

まず、画像記憶装置9上の画像データにフイル
タリング処理を行い、ノイズを除去する。次い
で、デジタル勾配計算を行うことによつて画像強
度の変化データを得、メジアンフイルタによりご
ま塩雑音を除去した後、画像強度勾配の峰部の座
標を順次探索し、演算記憶装置21の対応する論
理空間上の標本点座標として記憶させる。このと
き、必要に応じて、第4図に例示したシステムフ
ローのように、画像強度の中間値などを用いてし
きい値強度を決め、このしきい値を境界値とし
て、二値化を行う手法を採用することもできる。
First, filtering processing is performed on the image data on the image storage device 9 to remove noise. Next, image intensity change data is obtained by performing digital gradient calculation, salt-and-pepper noise is removed by a median filter, and then the coordinates of the peaks of the image intensity gradient are sequentially searched, and the corresponding logic in the arithmetic storage device 21 is Store as sample point coordinates in space. At this time, if necessary, as in the system flow illustrated in Figure 4, a threshold intensity is determined using the intermediate value of the image intensity, etc., and binarization is performed using this threshold value as a boundary value. method can also be adopted.

次いで、第3図に示したように演算記憶装置2
1上の論理空間において境界を追跡し、境界画素
のラベル付を行う。ラベル付された境界画素の標
本点の座標と、画像記憶装置9上の対応する標本
点の画素と、その近傍の画素との強度データを用
いて輪郭上に位置する点の座標を算出し、二次元
の位置ベクトルの並びとして演算記憶装置21上
に記憶させる。
Next, as shown in FIG.
1, and label the boundary pixels. Calculate the coordinates of a point located on the contour using the coordinates of the sample point of the labeled boundary pixel, the intensity data of the corresponding sample point pixel on the image storage device 9, and its neighboring pixels, It is stored on the arithmetic storage device 21 as a two-dimensional array of position vectors.

第5図は、上述した輪郭点の座標の算出方法の
一例を示した概念図である。図中の点線で形成し
ている格子の交点は、標本点を示すものであり、
白丸は境界画素を示している。一見して分かる通
り、境界画素をもつて輪郭点を表したのでは、x
方向、y方向ともに離散的な標本点の間隔以上の
分解能を持つた精度は出し得ない。そこで、境界
画素Bn(x1,y1)の座標およびその近傍の第5図
図中にひし形で示した領域外画素Eo(xj,yj)の
座標を用い、それぞれの画素の強度IBo,IEoとし
きい値強度Isを用いることにより、次の式で輪郭
上に位置する点Poの座標(xo,yo)を求める。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of the method for calculating the coordinates of the contour points described above. The intersection points of the grid formed by dotted lines in the figure indicate sample points.
White circles indicate boundary pixels. As you can see at first glance, if we represent the contour points using boundary pixels, then x
It is impossible to achieve accuracy that has a resolution greater than the interval between discrete sample points in both the direction and the y direction. Therefore, using the coordinates of the boundary pixel Bn (x 1 , y 1 ) and the coordinates of the nearby out-of-area pixel E o (x j , y j ) shown as a diamond in FIG. 5, we can calculate the intensity of each pixel. By using I Bo , I Eo and the threshold intensity I s , the coordinates (x o , y o ) of the point P o located on the contour are determined using the following formula.

xo=Is−IBo/IEo−IBo(xj−x1)+x1 (3) yo=Is−IBo/IEo−IBo(yj−y1)+y1 (4) こうして得られた点Poを第5図図中に黒丸で
示している。強度の階調をL(現在一般に画像処
理に用いられている階調は256階調である。)とす
れば分解能は座標精度がL倍増し、点Poを連結
することにより本来の輪郭曲線に近い滑らかな輪
郭線図形が得られる。この一例を示したものが第
12図である。なお、この例以外に、境界画素近
傍の一画素ではなく、境界画素に隣接する複数個
の画素の強度を用いて同様に輪郭点を算出するこ
ともでき、精度を向上させる場合には有効とな
る。
x o =I s −I Bo /I Eo −I Bo (x j −x 1 )+x 1 (3) y o =I s −I Bo /I Eo −I Bo (y j −y 1 )+y 1 ( 4) The point P o obtained in this way is indicated by a black circle in Fig. 5. If the intensity gradation is L (the gradation currently generally used in image processing is 256 gradations), the resolution and coordinate accuracy will be multiplied by L, and by connecting the points P o , the original contour curve A smooth contour figure close to . FIG. 12 shows an example of this. In addition to this example, it is also possible to calculate contour points in the same way using the intensities of multiple pixels adjacent to a boundary pixel instead of one pixel near the boundary pixel, which is effective when improving accuracy. Become.

このような輪郭線図形は局所的な曲率の計算を
可能にするものである。デジタル画像のような線
図形の曲率は次のように定義されることが知られ
ている。すなわち、曲線上の画素Poから曲線に
沿つてm番目の画素Po+nへの方向とm画素前の
画素Po-nへの方向の差をCn(Po)とすると、適当
な正整数K(一般的に3から5が用いられる。)に
対して C(Po)=max(C1(Po), C2(Po),…,CK(Po)) (5) と定義される。このとき、画素が離散的な標本座
標上にしか位置しないならば、取り得る曲率の値
の数は2K×2Kの空間で取り得るベクトル方向の
数未満であり、同一方向のベクトルを考慮すると
K=3で31、K=4で47,K=5で79個という少
ないレベルで曲率が量子化されてしまう。一方、
この発明で用いる輪郭座標の算出演算による線図
形は、ベクトルの取り得る空間の大きさが
(2KL)×(2KL)に増加しているため、ほぼ連続
的な曲率の値を得ることができる。さらには、こ
の線図形は後述する局所的な曲率の算定方法へと
拡張することを可能としてもいる。
Such a contour figure allows calculation of local curvature. It is known that the curvature of a line figure such as a digital image is defined as follows. In other words, if the difference between the direction from the pixel P o on the curve to the m-th pixel P o+n along the curve and the direction m pixels earlier to the pixel P on is C n (P o ), then an appropriate correction C(P o )=max(C 1 (P o ), C 2 (P o ), ..., C K (P o )) (5 ) is defined as At this time, if pixels are located only on discrete sample coordinates, the number of possible curvature values is less than the number of vector directions that can be taken in a 2K x 2K space, and considering vectors in the same direction, K The curvature is quantized at as few levels as 31 at =3, 47 at K=4, and 79 at K=5. on the other hand,
In the line figure obtained by calculating the contour coordinates used in this invention, the size of the space in which the vector can take is increased to (2KL)×(2KL), so it is possible to obtain almost continuous curvature values. Furthermore, this line diagram can be extended to a method for calculating local curvature, which will be described later.

第6図から第10図までの各図は、第2図に例
示した演算制御メモリH15による制御処理の例
をシステムフローとして示したブロツク図であ
る。なお、第6図および第7図に示した制御処理
は、従来のBashforth−Adamsの手法の精度を向
上させる単純な方法を示したものである。
Each of the figures from FIG. 6 to FIG. 10 is a block diagram showing, as a system flow, an example of control processing by the arithmetic control memory H15 illustrated in FIG. Note that the control processing shown in FIGS. 6 and 7 shows a simple method for improving the accuracy of the conventional Bashforth-Adams method.

第6図は、最も簡単な例で、前述したような方
法で得られる演算記憶装置上の輪郭線図形に対し
て、高さを最大とする点と輪郭の幅を最大とする
2点とを求め、各々を第1図に示したT,A,B
とし、固体平板の面に接する輪郭線の端点を、同
じ第1図に示したD,Eとしてこれらの座標より
第1図のCB,TC,TO,ODの距離を求め、予
め演算制御メモリH15に有しているγ/ρをパ
ラメータとして(1)式を解いた数値解の並び、すな
わちBashforth−Adamsの数表と対照および内挿
することにより、表面張力を算出する例を示した
ものである。
FIG. 6 is the simplest example, in which two points are set for the contour figure on the arithmetic storage device obtained by the method described above: the point with the maximum height and the point with the maximum width of the contour. and T, A, and B shown in Figure 1.
Assuming that the end points of the contour line in contact with the surface of the solid flat plate are D and E shown in the same Figure 1, the distances of CB, TC, TO, and OD in Figure 1 are calculated from these coordinates and stored in advance in the arithmetic control memory H15. This example shows how to calculate surface tension by comparing and interpolating with the sequence of numerical solutions obtained by solving equation (1) using γ/ρ as a parameter, that is, the Bashforth-Adams numerical table. be.

第7図は、第1図に示したT,A,Bの各点の
決定に曲率と法線ベクトルの方向を用いる例を示
したものである。
FIG. 7 shows an example in which the curvature and the direction of the normal vector are used to determine the points T, A, and B shown in FIG. 1.

第1図において、Tは曲率が最小となる点、A
およびBは法線ベクトルの方向が±90゜となる点
である。これらの点が、前述の方法により得られ
たT,A,Bの諸点と異なる点の場合には、各々
の中間点を用いて計測の精度を向上させることが
できる。このとき、曲率の算定は演算制御メモリ
B16によつて制御される。
In Figure 1, T is the point where the curvature is minimum, A
and B are points where the direction of the normal vector is ±90°. If these points are different from the points T, A, and B obtained by the method described above, the accuracy of measurement can be improved by using the respective intermediate points. At this time, calculation of the curvature is controlled by the calculation control memory B16.

演算制御メモリB16の機能は、量子化されず
かつ輪郭線図形上で線素に沿つて滑らかに変化す
る曲率と法線ベクトルを算出する演算をCPUに
行わせることである。その第一は、演算記憶装置
上にある輪郭線図形ベクトル、すなわち演算制御
メモリA14により制御された演算結果にアクセ
スする機能である。これによつて、曲率値の量子
化を防ぐことができる。第二の機能は、線素に沿
つて滑らかに変化する曲率と法線ベクトルとを求
める演算をCPUに行わせることである。
The function of the calculation control memory B16 is to cause the CPU to perform calculations for calculating curvatures and normal vectors that are not quantized and change smoothly along line elements on the contour figure. The first is a function of accessing the contour graphic vectors on the arithmetic storage device, that is, the arithmetic results controlled by the arithmetic control memory A14. This prevents quantization of the curvature values. The second function is to have the CPU perform calculations to obtain the curvature and normal vector that smoothly change along the line element.

これについて、第11図を用いて説明する。 This will be explained using FIG. 11.

一般に曲線f(x,y)=0の点x,yにおける
曲率半径Rは R=(fx 2+fy 23/2/2fxyfxfy−fxxfy 2−fyyfx 2 (6) と表されることが知られている。なお、ここで添
え字x,yはxおよびyの微分を表わしている。
しかしながら、(x,y)座標がデジタル化され
ている場合、上記の式のように高次微分を含む計
算は微分ノイズのために満足な値が得られないこ
とも知られている。そこで一般にはデジタル線図
形の曲率として前述の式(5)が用いられる。この方
式は、短い区間の間に急激に線ベクトルの方向が
変化する場合には変化の度合を反映した量として
有効であるが、表面張力の測定のように緩やかに
曲率が変化する場合にはデジタル化にともなう微
妙な誤差を拾つて不正確な曲率を示すという欠点
がある。すなわち、第11図において、点Po
曲率を求める際、最もPo+n,Po,Po-nの角度が
鋭くなるのはこの例ではm=1の時であるが、そ
の場合、曲率の正負も、値も実際とはかけ離れた
ものとなる。また、Po+n,,Po,Po-nの角度を最
大とするmを採用しても、図中のm=2の場合の
ように3点が直線上に位置する点が存在すると、
mをそれ以上増やしても180゜で曲率が代表されて
しまう。しかも、この方法による曲率はあくまで
デジタル線分の曲率とは異なつた概念のものであ
り、アナログ化して表面張力の計算に用いること
はできない。また、曲線が円の一部をなす図形の
結合によつてなると考えて、その単位円の曲率を
求め、その点での曲率とする円近似法も知られて
いるが、この場合においても、実際の曲率を反映
しない場合が多いのが実状である。
Generally, the radius of curvature R at points x and y of the curve f(x, y) = 0 is R = (f x 2 + f y 2 ) 3/2 / 2f xy f x f y −f xx f y 2 −f yy f It is known to be expressed as x 2 (6). Note that the subscripts x and y here represent the differentials of x and y.
However, it is also known that when the (x, y) coordinates are digitized, calculations involving higher-order differentials, such as in the above equation, do not yield satisfactory values due to differential noise. Therefore, the above-mentioned equation (5) is generally used as the curvature of the digital line figure. This method is effective as a quantity that reflects the degree of change when the direction of the line vector changes rapidly over a short period of time, but when the curvature changes slowly, such as when measuring surface tension, The drawback is that it picks up subtle errors associated with digitalization and shows inaccurate curvature. That is, in Fig. 11, when finding the curvature of point P o , the angles of P o+n , P o , and P on are the sharpest in this example when m = 1; Both the sign and the value of the value will be far from the actual value. Furthermore, even if m is adopted that maximizes the angles of P o+n , , P o , and P on , if there is a point where three points are located on a straight line, as in the case of m=2 in the figure,
Even if m is increased further, the curvature will be represented by 180°. Moreover, the curvature obtained by this method is a concept different from the curvature of a digital line segment, and cannot be converted into an analog and used for calculating surface tension. There is also a circle approximation method, which assumes that a curve is a combination of figures that form part of a circle, finds the curvature of the unit circle, and uses it as the curvature at that point. The reality is that it often does not reflect the actual curvature.

この発明においては、2次曲線 fo(x,y)=aox2+boxy+Coy2十dox +eoy+1=0 (7) をそれぞれの点Poについて考え、点Poの近傍±
mの個の点(m≧3)に対し、それぞれの点から
曲線までの距離の総和が最も小さくなるようにパ
ラメータao,bo,co,do,eoを求め、 R=((2ax+by+d)2+(2cy+bx+e)23/2/2b
(2ax+by+d)(2cy+bx+e)−2a(2cy+bx+e)2
−2c(2ax+by+d)2(8) (添え字n略) および φo=arctan(2aoxo+boyo+do/2coyo+boxo+eo)(9) の演算を行なうことによりRo,φoの値を求める。
In this invention, a quadratic curve f o (x, y) = a o x 2 + b o xy + C o y 2 d o x + e o y + 1 = 0 (7) is considered for each point P o , and the point P o The neighborhood of ±
For m points (m≧3), find the parameters a o , bo , c o , d o , e o so that the sum of the distances from each point to the curve is the smallest, and calculate R = ( (2ax+by+d) 2 + (2cy+bx+e) 2 ) 3/2 /2b
(2ax+by+d)(2cy+bx+e)-2a(2cy+bx+e) 2
−2c (2ax+by+d) 2 (8) (subscript n omitted) and φ o = arctan (2a o x o + b o y o + d o /2c o y o + b o x o + e o ) (9). The values of R o and φ o are determined by this.

第13図にその結果の一例を示し、これの対比
として従来法によつて計算した結果を第14図に
示した。第14図には、不正確な曲率が表われて
いるが、2次曲線を用いた第13図では、曲率の
不正確さが著しく低減していることが確認され
る。なお、パラメータao,bo,Co,do,eoの算定
には最小自乗近似法や、摂動法などの任意の方法
を用いることができる。
An example of the results is shown in FIG. 13, and for comparison, FIG. 14 shows the results calculated by the conventional method. Although an inaccurate curvature appears in FIG. 14, it is confirmed that the inaccuracy of the curvature is significantly reduced in FIG. 13 using a quadratic curve. Note that any method such as the least squares approximation method or the perturbation method can be used to calculate the parameters a o , b o , C o , d o , and e o .

第8図は、演算制御メモリH15から演算制御
メモリB16および演算制御メモリC17にアク
セスし、得られた制御情報に基づいてCPUで演
算し、表面張力を算出する一例を示したものであ
る。演算制御メモリC17に有している制御情報
は、以下の機能を有するものである。
FIG. 8 shows an example of accessing the arithmetic control memory B16 and the arithmetic control memory C17 from the arithmetic control memory H15, and calculating the surface tension by the CPU based on the obtained control information. The control information held in the arithmetic control memory C17 has the following functions.

演算制御メモリB16に基づく演算結果として
演算記憶装置上に記憶した曲率半径Ro、および
法線ベクトルの方向φoの並びにアクセスし、以
下の演算を行い、得られた並び(uo,vo)を演算
記憶装置上に記憶する。
The arrangement of the radius of curvature R o and the direction φ o of the normal vector stored in the calculation storage device as the calculation result based on the calculation control memory B16 is accessed, and the following calculations are performed to obtain the obtained arrangement (u o , v o ) is stored on the arithmetic storage device.

uo=g(h−yo) (10) vo=1/Ro+sin(φo)/xo (11) この(uo,vo)の並びに対して、演算制御メモリ
C17は直線回帰演算を行い、 v=Au+B (12) で示される回帰直線を求める。Aは比表面張力
(γ/ρ)の逆数に対応しており、このAより、
予め演算制御メモリC17に与えられている既知
の密度値ρを用いて、 γ=ρ/A (13) を求め、表面張力値を演算記憶装置上に記憶させ
る。
u o = g (h - y o ) (10) v o = 1/R o + sin (φ o )/x o (11) For this arrangement of (u o , v o ), the arithmetic control memory C17 Perform a regression calculation to find a regression line expressed as v=Au+B (12). A corresponds to the reciprocal of specific surface tension (γ/ρ), and from this A,
Using the known density value ρ given in advance to the arithmetic control memory C17, γ=ρ/A (13) is determined, and the surface tension value is stored on the arithmetic storage device.

この方法は、以下の原理に基づくものである。
すなわち、(1)式の曲率に関する項を左辺にもつて
くると、 γ(1/R+1/R′−2/b)=ρg(h−y) (14) さらに、γを右辺に移し、(2)式の関係を用いる
と、 1/R+sin(φ)/x−2/b=(ρ/γ)g(h−
y)(15) となる。ここで、bは頂点の曲率であるため、点
Poの位置に依存しない。また、(ρ/γ)が液滴
の全体にわたつて均一であると仮定すると、これ
もまた点Poに依存しない。そこで、 A=(ρ/γ),B=2/b (16) とし、(x,y)における、R,φの値を変換し
て、 u=g(h−y),v=1/R+sin(φ)/x (17) とすると、 v=Au+B (18) の関係が成立する。すなわち、このA,Bが(12)式
の回帰直線の傾きと切片に対応することとなる。
This method is based on the following principle.
That is, if we bring the term related to curvature in equation (1) to the left side, we get γ(1/R+1/R'-2/b)=ρg(hy) (14) Furthermore, by moving γ to the right-hand side, we get ( Using the relationship of formula 2), 1/R+sin(φ)/x-2/b=(ρ/γ)g(h-
y) (15). Here, b is the curvature of the vertex, so the point
Does not depend on the position of P o . Also, assuming that (ρ/γ) is uniform throughout the droplet, it also does not depend on the point P o . Therefore, by setting A=(ρ/γ), B=2/b (16) and converting the values of R and φ at (x, y), u=g(h-y), v=1/ When R+sin(φ)/x (17), the relationship v=Au+B (18) holds true. That is, A and B correspond to the slope and intercept of the regression line in equation (12).

第9図に示した例においては、演算制御メモリ
H15はCPUを制御して、第8図に例示した例
と同様に、演算制御メモリB16および演算制御
メモリC17に配備している制御情報から比表面
張力(γ/ρ)の値を算定し、演算記憶装置に記
憶させるが、この例においては、密度のρの値を
予め与えることなく、演算制御メモリD18の制
御情報に基づいて装置内で密度ρを算出するよう
にしている。また、これと同時に、演算制御メモ
リE19の制御情報に基づき、接触角の算出をも
行えるようにしている。
In the example shown in FIG. 9, the arithmetic control memory H15 controls the CPU, and similarly to the example illustrated in FIG. The value of surface tension (γ/ρ) is calculated and stored in the arithmetic storage device. In this example, the value of the density ρ is not given in advance, but the value is calculated in the device based on the control information in the arithmetic control memory D18. The density ρ is calculated. At the same time, the contact angle can also be calculated based on the control information in the arithmetic control memory E19.

演算制御メモリD18の制御原理は、以下に示
す原理に従うものである。
The control principle of the arithmetic control memory D18 follows the principle shown below.

曲率半径Rは曲率の定義により、線素dsを用い
て、 R=ds/dφ (19) と表される。また、線素と法線ベクトルの方向の
関係も、線素の定義より、 dx/dφ=(ds/dφ)cosφ (20) dy/dφ=−(ds/dφ)sinφ (21) すなわち、 dx=Rcosφdφ (22) dy=−Rsinφdφ (23) の関係があり、(12)式により得られたA,Bを用い
て、(1)式より得られる R=1/Ag(h−y)+B−(sinφ/x) (24) の関係を用い、φの微小変化△φに対して逐次△
x,△yを求め、 xoew=x+△x,yoew=y+△y, φoew=φ+△φ で得られるXoew,yoew,φoewを(24)式に代入して、
Roewの値を求める。このRoewは再度逐次計算さ
れていく。これらの処理によつて輪郭の形状が固
体平板に接するところまで求めることができ、こ
れを用いて、回転体として積分することにより、
液滴の体積を求めることができる。予め解つてい
る重量の値より、密度ρが計算される。また、こ
の方法で、同時に、固体平板に接する位置でのφ
も求めることができるので、その値より、接線の
角度として、接触角が求まる。これらは、従来の
方法では特に固体平板付近の反射等による光学像
のぼやけのために、正確な値を得ることができな
かつたが、この発明により可能となる。接触角を
求める演算の制御方式は、演算制御メモリE19
に格納されている。
According to the definition of curvature, the radius of curvature R is expressed as R=ds/dφ (19) using a line element ds . Also, from the definition of a line element, the relationship between the direction of a line element and the normal vector is as follows: dx/dφ=(ds/dφ)cosφ (20) dy/dφ=−(ds/dφ)sinφ (21) That is, dx =Rcosφdφ (22) dy=-Rsinφdφ (23) Using A and B obtained from equation (12), R=1/Ag(h-y)+B obtained from equation (1) −(sinφ/x) (24) Using the relationship, △
Find x, △y, and substitute X oew , y oew , φ oew obtained from x oew = x + △ x , y oew = y + △y, φ oew = φ + △ φ into equation (24),
Find the value of R oew . This R oew is sequentially calculated again. Through these processes, it is possible to find the shape of the contour up to the point where it touches the solid flat plate, and by using this and integrating it as a rotating body,
The volume of the droplet can be determined. The density ρ is calculated from the weight value that has been determined in advance. In addition, with this method, at the same time, φ at the position touching the solid plate
can also be determined, and from that value, the contact angle can be determined as the angle of the tangent. With conventional methods, accurate values could not be obtained due to blurring of the optical image due to reflections, etc. particularly near the solid flat plate, but this invention makes it possible. The control method for calculating the contact angle is controlled by the calculation control memory E19.
is stored in.

第10図に例示した演算制御メモリH15の制
御機能は、まず演算制御メモリB16の制御情報
に基づき、演算記憶装置上に入力された演算制御
メモリA14の制御情報に基づく演算結果、すな
わち、輪郭線図形ベクトルの並びから輪郭線図形
上の各点における曲率と法線ベクトルを算出し、
輪郭図形上の各点Poに対応する並びRoおよびφo
として演算記憶装置上に記憶させることであり、
また、演算制御メモリF20の制御情報を基に、
演算記憶装置上のPo(xo,yo),Ro,φoにアクセ
スしてCPUに演算を行わせ、それぞれのPoに対
する比表面張力(γ/ρ)oを算定することであ
る。演算制御メモリF20の機能は、輪郭線図形
上のある点Po(xo,yo)に対して後述するような
演算を行うことにより、その位置における液滴の
局部的な比表面張力(γ/ρ)oを求めるものであ
る。すなわち、演算制御メモリBの制御に基づく
演算結果として演算記憶装置に記憶している各輪
郭線図形上の点Poに対応する座標(xo,yo)、曲
率Roおよび法線ベクトルφoにアクセスし、以下
の式に基づく演算を行い、その結果を比表面張力
の並びとして、演算記憶装置に記憶させる。
The control function of the arithmetic control memory H15 illustrated in FIG. Calculate the curvature and normal vector at each point on the contour figure from the arrangement of figure vectors,
The sequences R o and φ o corresponding to each point P o on the contour figure
is stored on the arithmetic storage device as
Also, based on the control information of the calculation control memory F20,
By accessing P o (x o , y o ), R o , and φ o on the arithmetic storage device and having the CPU perform calculations, the specific surface tension (γ/ρ) o for each P o can be calculated. be. The function of the calculation control memory F20 is to calculate the local specific surface tension ( γ/ρ) o . That is, the coordinates (x o , y o ), curvature R o and normal vector φ corresponding to the point P o on each contour figure stored in the arithmetic storage device as the calculation result based on the control of the arithmetic control memory B o , perform calculations based on the following formula, and store the results in the calculation storage device as a sequence of specific surface tensions.

(γ/ρ)=g(h−yo)/1/R+1/R′−2/b (25) だだし、 R′=x/sinφ (26) であり、この式は(1)式を変形することによつて得
られるが、その際、φが0に近づく場合には、
R′の値が無限大となるため、R′=Rを用いる。
(γ/ρ)=g(h−y o )/1/R+1/R′−2/b (25) However, R′=x/sinφ (26), and this equation converts equation (1) It can be obtained by deforming, but in that case, if φ approaches 0,
Since the value of R' is infinite, R'=R is used.

以上の演算結果は、一旦、演算記憶装置に格納
した後、表示装置に表示する。表示に際し、輪郭
線図形と表面張力、密度および接触角とを同時に
あるいは各々を別々に表示することができる。
The above calculation results are once stored in the calculation storage device and then displayed on the display device. When displaying, the contour figure, surface tension, density, and contact angle can be displayed simultaneously or separately.

また、この発明の表面張力測定装置において
は、演算制御メモリH15に液滴の左右の非対称
を補正する機能を有する上述したものとは別個の
制御メモリを設けることもできる。液滴の左右両
側に対して、曲率Roが極大となるxr、法線ベク
トルφが0となるx〓および高さが極大となるxy
探索し、その水平方向の最大値および最小値の範
囲で、xの基準座標を変化させて回帰直線の偏差
を最小にするxtを算出し、液滴の対称性を改善す
る。
Further, in the surface tension measuring device of the present invention, a control memory separate from the above-mentioned one having a function of correcting the left-right asymmetry of the droplet can be provided in the arithmetic control memory H15. On both the left and right sides of the droplet, search x r where the curvature R o is maximum, x 〓 where normal vector φ is 0, and x y where height is maximum, and find the maximum and minimum values in the horizontal direction. Calculate x t that minimizes the deviation of the regression line by changing the reference coordinate of x within a range of values to improve the symmetry of the droplet.

このようにして、たとえば、液滴を静置する固
体板が傾斜していて、液滴の対称性がくずれてい
る場合にも水平面上での液適の輪郭曲線を求める
ことができ、表面張力測定の精度を向上させるこ
とができる。
In this way, for example, even if the solid plate on which the droplet is placed is tilted and the symmetry of the droplet is broken, the contour curve of the droplet on the horizontal plane can be determined, and the surface tension Measurement accuracy can be improved.

もちろんこの発明は以上の例によつて限定され
るものではない。装置の構成、構造および配置等
の細部については様々な態様が可能である。
Of course, the invention is not limited to the above examples. Various aspects are possible with respect to details such as the configuration, structure, and arrangement of the device.

(発明の効果) 以上詳しく説明した通り、この発明の表面張力
測定装置によつて、表面張力測定の精度が向上す
るとともに、自動化することができ、画像入力後
の人手を省くことができる。これにより、読み取
り誤差や個人差に起因する誤差およびその拡大を
未然に回避することができる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, the surface tension measuring device of the present invention improves the precision of surface tension measurement, and also enables automation, thereby eliminating the need for manpower after image input. Thereby, errors caused by reading errors and individual differences and their expansion can be avoided.

密度の未知な液滴の表面張力の測定、また、接
触角および密度の測定をも同時に行うことがで
き、しかも曲率を精度よく求めることができるこ
とから、液適の局所的な比表面張力を求めること
も可能となる。
It is possible to measure the surface tension of a droplet with unknown density, as well as the contact angle and density at the same time, and the curvature can be determined with high accuracy, so the local specific surface tension of the droplet can be determined. It also becomes possible.

さらには、液滴を静置する固体平板の水平状態
に依存せずに精度の高い表面張力の測定ができ、
装置への制約および固体平板の水平状態改善のた
めの特別な手段が不要となる。
Furthermore, surface tension can be measured with high precision without depending on the horizontal state of the solid plate on which the droplet is placed.
Restrictions on the equipment and special means for improving the horizontal state of the solid flat plate are not required.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、静滴の輪郭の一例を示した映像図で
ある。第2図は、この発明の表面張力測定装置の
構成の一例を示した構成図である。第3図は、演
算制御メモリAによる制御処理をシステムフロー
として示したブロツク図である。第4図は、演算
制御メモリAによる制御処理の別の例をシステム
フローとして示したブロツク図である。第5図
は、近傍強度補正法による輪郭点座標の算出方法
の一例を示した概念図である。第6図、第7図、
第8図、第9図および第10図は、各々、演算制
御メモリHによる制御処理をシステムフローとし
て示したブロツク図である。第11図は、最適2
次関数回帰法による曲率計算法の一例を示した概
念図である。第12図は、演算制御メモリAの制
御により得られた輪郭線図形を示した画面図であ
る。第13図は、演算制御メモリBの制御により
得られた輪郭線図形上の各点の法線ベクトルと曲
率との関係を示した相関図であり、第14図は、
従来法による法線ベクトルと曲率との関係を示し
た相関図である。 1…撮影室、2…液滴、3…固体平板、4…雰
囲気制御装置、5…温度制御装置、6…光学入力
装置、7…発光装置、8…フイルター、9…画像
記憶装置、10…画像デジタイザ、11…画像記
録メデイア、12…画像入力装置、13…CPU、
14…演算制御メモリA、15…演算制御メモリ
H、16…演算制御メモリB、17…演算制御メ
モリC、18…演算制御メモリD、19…演算制
御メモリE、20…演算制御メモリF、21…演
算記憶装置、22…表示装置。
FIG. 1 is an image diagram showing an example of the outline of a droplet. FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the surface tension measuring device of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing the control processing by the arithmetic control memory A as a system flow. FIG. 4 is a block diagram showing another example of control processing by the arithmetic control memory A as a system flow. FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a method for calculating contour point coordinates using the neighborhood intensity correction method. Figure 6, Figure 7,
FIG. 8, FIG. 9, and FIG. 10 are block diagrams each showing the control processing by the arithmetic control memory H as a system flow. Figure 11 shows the optimal 2
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a curvature calculation method using the next-order function regression method. FIG. 12 is a screen diagram showing a contour figure obtained under the control of the arithmetic control memory A. FIG. 13 is a correlation diagram showing the relationship between the normal vector of each point on the contour figure and the curvature obtained by the control of the arithmetic control memory B, and FIG.
FIG. 2 is a correlation diagram showing the relationship between a normal vector and curvature according to a conventional method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Photography room, 2...Droplet, 3...Solid plate, 4...Atmosphere control device, 5...Temperature control device, 6...Optical input device, 7...Light emitting device, 8...Filter, 9...Image storage device, 10... Image digitizer, 11... Image recording media, 12... Image input device, 13... CPU,
14... Arithmetic control memory A, 15... Arithmetic control memory H, 16... Arithmetic control memory B, 17... Arithmetic control memory C, 18... Arithmetic control memory D, 19... Arithmetic control memory E, 20... Arithmetic control memory F, 21 ...Arithmetic storage device, 22...Display device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 固体平板上に静置した融体液滴の形状を二次
元的に入力する光学入力装置と、映像情報をデジ
タル化して演算装置に供給する供給装置と、デジ
タル化した画像データを記憶する画像記憶装置
と、演算装置により演算処理されたデータを記憶
する演算記憶装置とを有してなる表面張力測定装
置において、画像記憶装置に入力した液滴像デー
タから輪郭座標データを抽出する際に、画像記憶
装置に有している輪郭座標データ近傍の画像強度
データを用いて単位画素以上の分解能で補正し、
輪郭座標を求め、この輪郭座標データより輪郭曲
線を演算記憶装置に線図形として記憶させ、この
線図形上の各点に対して、隣接する複数の点の座
標データを用い、これらの点との距離の自乗和を
最小とする2次曲線を演算により求め、その輪郭
座標における曲率と法線ベクトル方向とを算定
し、輪郭座標の各点に対応する曲率および法線ベ
クトル方向からLaplace式に基づいたプロツト回
帰直線を求め、この直線の傾斜より表面張力を算
出し、表示装置に表示することを特徴とする表面
張力測定装置。 2 画像記憶装置に入力した液滴像のデータから
輪郭座標データを抽出する際に、画像記憶装置に
有している輪郭座標データ近傍の画像強度データ
を用いて単位画素以上の分解能で補正し、輪郭座
標を求め、この輪郭座標データより輪郭曲線を演
算記憶装置に線図形として記憶させ、この線図形
上の各点に対して、隣接する複数の点の座標デー
タを用い、これらの点との距離の自乗和を最小と
する2次曲線を演算により求め、その輪郭座標に
おける曲率と法線ベクトル方向とを算定し、算定
した法線ベクトルの値を輪郭座標の高さ=0の点
に外挿する演算機能および輪郭座標の水平方向の
値を高さ=0の位置まで外挿する演算機能を有
し、外挿値から接触角および外挿値を用い、輪郭
の回転体として体積を積分し、予め測定しておい
た液滴重量値により液滴の密度を、各々、算出
し、表面張力と同時もしくは別に表示装置に表示
する請求項1記載の表面張力測定装置。 3 画像記憶装置に入力した液滴像のデータから
輪郭座標データを抽出する際に、画像記憶装置に
有している輪郭座標データ近傍の画像強度データ
を用いてしきい値強度を決め、このしきい値強度
を境界値として二値化し、輪郭座標を求め、この
輪郭座標データより輪郭曲線を演算記憶装置に線
図形として記憶させ、この線図形上の各点に対し
て、隣接する複数の点の座標データを用い、これ
らの点との距離の自乗和を最小とする2次曲線を
演算により求め、その輪郭座標における曲率と法
線ベクトル方向とを算定し、算定した法線ベクト
ルの値を輪郭座標の高さ=0の点に外挿する演算
機能および輪郭座標の水平方向の値を高さ=0の
位置まで外挿する演算機能を有し、外挿値から接
触角および外挿値を用い、輪郭の回転体として体
積を積分し、予め測定しておいた液滴重量値によ
り液滴の密度を、各々、算出し、表面張力と同時
もしくは別に表示装置に表示する請求項2記載の
表面張力装置。 4 固体平板上に静置した融体液滴の形状を二次
元的に入力する光学入力装置と、映像情報をデジ
タル化して演算装置に供給する供給装置と、デジ
タル化した画像データを記憶する画像記憶装置
と、演算装置により演算処理されたデータを記憶
する演算記憶装置とを有してなる表面張力測定装
置において、画像記憶装置に入力した液滴像デー
タから輪郭座標データを抽出する際に、画像記憶
装置に有している輪郭座標データ近傍の画像強度
データを用いて単位画素以上の分解能で補正し、
輪郭座標を求め、この輪郭座標データより輪郭曲
線を演算記憶装置に線図形として記憶させ、この
線図形上の各点に対して、隣接する複数の点の座
標データを用い、これらの点との距離の自乗和を
最小とする2次曲線を演算により求め、その輪郭
座標における局所的曲率と法線ベクトル方向とを
算定し、輪郭曲線上の各点における比表面張力を
算出し、表示装置に表示することを特徴とする表
面張力測定装置。 5 輪郭曲線上の各点の座標と、その位置での線
素の微変化および輪郭頂点の曲率とを計測し、こ
れらにより輪郭曲線上の各点における比表面張力
を算出する請求項4記載の表面張力測定装置。 6 固体平板上にの静置した融体液滴の形状を二
次元的に入力する光学入力装置と、映像情報をデ
ジタル化して演算装置に供給する供給装置と、デ
ジタル化した画像データを記憶する画像記憶装置
と、演算装置により演算処理されたデータを記憶
する演算記憶装置とを有してなる表面張力測定装
置において、画像記憶装置に入力した液滴像のデ
ータから輪郭座標データを抽出する際に、画像記
憶装置に有している輪郭座標データ近傍の画像強
度データを用いて単位画素以上の分解能で補正
し、輪郭座標を求め、この輪郭座標データより輪
郭曲線を演算記憶装置に線図形として記憶させ、
この線図形上の各点に対して、隣接する複数の点
の座標を用い、これらの点との距離の自乗和を最
小とする2次曲線を演算により求め、その輪郭座
標における曲率と法線ベクトル方向とを算定し、
輪郭座標の水平方向の最大値と最小値との範囲で
基準座標を変化させ、輪郭線図形の対称性を補正
して、輪郭座標の各点に対応する曲率および法線
ベクトル方向からLaplaceの式に基づいたプロツ
ト回帰直線を求め、この直線の傾斜より表面張力
を算定し、表示装置に表示することを特徴とする
表面張力測定装置。 7 輪郭座標の水平方向の最大値と最小値との範
囲で基準座標を変化させ、輪郭座標の各点に対応
する曲率および法線ベクトル方向からLaplaceの
式に基づいたプロツト回帰直線を求め、回帰偏差
を最小にする基準座標を選択して、再度Laplace
の式に基づくプロツト回帰直線を求め、この直線
の傾斜より表面張力を算出し、表示装置に表示す
る請求項6記載の表面張力測定装置。
[Scope of Claims] 1. An optical input device that two-dimensionally inputs the shape of a molten droplet placed on a solid flat plate, a supply device that digitizes video information and supplies it to an arithmetic device, and a digitized image. In a surface tension measurement device having an image storage device for storing data and an arithmetic storage device for storing data processed by a calculation device, contour coordinate data is acquired from droplet image data input to the image storage device. When extracting, image intensity data near the contour coordinate data stored in the image storage device is used to correct the image with a resolution higher than that of a unit pixel.
Obtain the contour coordinates, store the contour curve in an arithmetic storage device as a line figure from this contour coordinate data, and calculate the relationship between each point on this line figure using the coordinate data of multiple adjacent points. Calculate the quadratic curve that minimizes the sum of squares of the distances, calculate the curvature and normal vector direction at the contour coordinates, and calculate the curvature and normal vector direction corresponding to each point of the contour coordinates based on the Laplace formula. What is claimed is: 1. A surface tension measurement device that calculates a plotted regression line, calculates surface tension from the slope of this straight line, and displays the calculated surface tension on a display device. 2. When extracting contour coordinate data from the droplet image data input to the image storage device, use image intensity data in the vicinity of the contour coordinate data held in the image storage device to correct it with a resolution of more than a unit pixel, Obtain the contour coordinates, store the contour curve in an arithmetic storage device as a line figure from this contour coordinate data, and calculate the relationship between each point on this line figure using the coordinate data of multiple adjacent points. Calculate the quadratic curve that minimizes the sum of squares of the distances, calculate the curvature and normal vector direction at the contour coordinates, and add the calculated normal vector value to the point where the height of the contour coordinates is 0. It has a calculation function to extrapolate and a calculation function to extrapolate the horizontal value of the contour coordinates to the position of height = 0, and uses the contact angle and extrapolation value from the extrapolated value to integrate the volume as a rotating body of the contour. 2. The surface tension measuring device according to claim 1, wherein the density of each droplet is calculated based on the droplet weight value measured in advance and is displayed on a display device simultaneously or separately from the surface tension. 3. When extracting the contour coordinate data from the droplet image data input to the image storage device, the threshold intensity is determined using the image intensity data near the contour coordinate data stored in the image storage device. Binarize the threshold intensity as a boundary value, obtain contour coordinates, store the contour curve in an arithmetic storage device as a line figure from this contour coordinate data, and for each point on this line figure, calculate the number of adjacent points. Using coordinate data of It has a calculation function that extrapolates to the point where height = 0 of contour coordinates and a calculation function that extrapolates the horizontal value of contour coordinates to the position of height = 0, and calculates the contact angle and extrapolated value from the extrapolated value. According to claim 2, the volume is integrated as a rotating body with a contour, and the density of each droplet is calculated based on a droplet weight value measured in advance, and is displayed on a display device at the same time as or separately from the surface tension. surface tension device. 4. An optical input device that two-dimensionally inputs the shape of a molten droplet placed on a solid flat plate, a supply device that digitizes image information and supplies it to a calculation device, and an image memory that stores digitized image data. In a surface tension measurement device comprising a device and a calculation storage device that stores data processed by the calculation device, when extracting contour coordinate data from droplet image data input to the image storage device, image Correction is made at a resolution of more than a unit pixel using image intensity data near the contour coordinate data stored in the storage device,
Obtain the contour coordinates, store the contour curve in an arithmetic storage device as a line figure from this contour coordinate data, and calculate the relationship between each point on this line figure using the coordinate data of multiple adjacent points. A quadratic curve that minimizes the sum of squares of the distances is calculated, the local curvature and normal vector direction at the contour coordinates are calculated, the specific surface tension at each point on the contour curve is calculated, and the display device displays the A surface tension measuring device characterized by displaying. 5. The method according to claim 4, wherein the coordinates of each point on the contour curve, the slight change in line elements at that position, and the curvature of the contour apex are measured, and the specific surface tension at each point on the contour curve is calculated from these. Surface tension measuring device. 6 An optical input device that two-dimensionally inputs the shape of a molten droplet placed still on a solid flat plate, a supply device that digitizes video information and supplies it to a calculation device, and an image that stores digitized image data. In a surface tension measurement device comprising a storage device and an arithmetic storage device that stores data processed by the arithmetic device, when extracting contour coordinate data from droplet image data input to the image storage device, , correct the image intensity data near the contour coordinate data stored in the image storage device at a resolution of more than a unit pixel, obtain the contour coordinates, and store the contour curve from this contour coordinate data as a line figure in the calculation storage device. let me,
For each point on this line figure, use the coordinates of multiple adjacent points to calculate the quadratic curve that minimizes the sum of squares of the distances to these points, and calculate the curvature and normal at the contour coordinates. Calculate the vector direction and
By changing the reference coordinates within the range of the horizontal maximum and minimum values of the contour coordinates, correcting the symmetry of the contour figure, and calculating the Laplace equation from the curvature and normal vector direction corresponding to each point of the contour coordinates. What is claimed is: 1. A surface tension measuring device characterized in that a plot regression line is calculated based on the equation, the surface tension is calculated from the slope of this straight line, and the surface tension is displayed on a display device. 7 Change the reference coordinates within the range of the horizontal maximum and minimum values of the contour coordinates, calculate the plot regression line based on the Laplace formula from the curvature and normal vector direction corresponding to each point of the contour coordinates, and perform the regression. Select the reference coordinate that minimizes the deviation and Laplace again.
7. The surface tension measuring device according to claim 6, wherein a plotted regression line is determined based on the equation, and the surface tension is calculated from the slope of this straight line and displayed on a display device.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4563890B2 (en) * 2004-08-10 2010-10-13 財団法人神奈川科学技術アカデミー Method and apparatus for measuring droplet movement behavior
JP5078160B2 (en) * 2008-09-25 2012-11-21 富士フイルム株式会社 Pattern forming method and pattern forming apparatus
JP5897814B2 (en) * 2011-04-19 2016-03-30 ホソカワミクロン株式会社 Powder deposition layer angle measuring device
CN109916780B (en) * 2019-03-11 2021-07-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 A Surface Tension Measurement Method Based on Axisymmetric Droplet Profile
CN112179813B (en) * 2020-08-26 2021-08-06 清华大学 An online measurement method of liquid contact angle based on experimental images
CN114324071B (en) * 2021-12-31 2023-05-16 四川大学 Method for measuring surface tension coefficient of liquid by breaking liquid drop

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6085353A (en) * 1983-10-17 1985-05-14 Fuji Photo Film Co Ltd Contact angle measuring system
JPS63210748A (en) * 1987-02-27 1988-09-01 Kyowa Kaimen Kagaku Kk Automatic measuring method for contact angle and interfacial tension

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