آنالیز پروفایل قطره نامتقارن روی سطوح افقی، شیب‌دار و دارای انحنا با استفاده از پردازش تصویر

یکی از روش‌های متداول برای تعیین خاصیت ترشوندگی سطوح، اندازه‌گیری زاویه تماس قطره روی آن سطح است. اگرچه محاسبه زاویه تماس قطره روی سطوح افقی، مفصل مورد بررسی قرار گرفته است ولی تعیین زاویه تماس برای قطره نامتقارن روی سطوح شیب‌دار و به ویژه دارای انحنا در حال حاضر عمدتاً از روش های مبتنی بر خط مماس انجام می‌شود که این روش‌ از دقت و سرعت کافی برخوردار نیست. هدف اصلی از این مطالعه ارائه الگوریتمی موثر برای تعیین زاویه تماس قطره روی سطوح شیب‌دار و دارای انحنا بدون استفاده از مشخصه‌های سیال از قبیل چگالی و حجم قطره می باشد. بدین منظور از تصاویر واقعی و مصنوعی قطره استفاده شده است. روش توسعه داده شده از تصاویر جانبی قطره استفاده می‌کند و ماتریس دوتایی تصویر را با استفاده از روش اتسو ایجاد می نماید. سپس محل تماس سه فاز جامدسیال-سیال تشخیص داده می‌شود و در ادامه زاویه تماس با کمک تعیین مشتق در سطح تماس سه فاز محاسبه می‌شود. به دلیل مشکلاتی که در تعیین محل تماس سه فاز وجود دارد، بجای محاسبه مشتق تنها در یک پیکسل، از چندین پیکسل و میانگین‌گیری به‌منظور کاهش این اثر برای اندازه‌گیری زاویه تماس استفاده شده است. به‌منظور اعتبارسنجی روش پیشنهادی، تصاویر واقعی قطره چهار سیال مختلف روی سطح کلسیت افقی و همچنین تصاویر مصنوعی ایجادشده به کمک نرم‌افزارهای گرافیکی با زاویه تماس مشخص مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان‌دهنده دقت مناسب روش پیشنهادی برای محاسبه زاویه تماس قطره متقارن و نامتقارن روی سطوح افقی، شیب‌دار و دارای انحنا است.

Analysis of Asymmetric Drop Shape on Horizontal, Inclined and Curved Surfaces by Using Image Process

Contact angle measurement of a drop on surface is known as a common method for determining the surfaces wettability. Although the drop contact angle measurement on horizontal surface is fullydescribed, but contact angle measurement for the asymmetric drop on inclined and specially curved surfaces, mainly is analyzed by tangent line method, suffers from inadequate accuracy and speed. The main objective of this study is to introduce an effective algorithm for determining the contact angle of drops on inclined and curved surfaces without using fluid parameters such as density and drop volume. For this purpose, real and artificial image of drops are used. The developed method uses side view image of drops and creates the binary matrix of the image by using the Otsu method. Then, the solidfluidfluid interface is detected and the contact angle is calculated by means of determining the derivative at the three phases contact point. One problem which contact angle measurement faces with is determination of the location of  threephase contact point, instead of calculating the derivative based on just one pixel, averaging of several pixels are used to reduce effect of this problem. In order to validate the proposed method, real images of the drops of four different fluids on the calcite surface, as well as artificial images created with the aid of graphic software with a specific contact angle, are used. The results show the accuracy of the proposed method for contact angle measurement of the symmetric and asymmetric drop on horizontal, inclined and curved surfaces.