本设计利用CCD、步进电机等，经数据采集、机械控制系统的制作，光路、电路的设计，装配成测量仪的硬件，仪器将USB接口采集到的图像经CCD图像传感器转换为可用输出信号；使用VB.2010开发了仪器软件，利用计算机并口发送步进电机控制指令，实现仪器载物台的计算机精确控制，对聚焦所得的清晰图像进行分析，利用长度法计算接触角，误差小于0.05°，以不同探测液下的接触角值为基础可计算出材料表面能。

采用软件硬件相结合的方法，本设计利用步进电机、CCD等，经过数据采集、机械控制系统的制作，光路、电路的设计，多次校正、调整，装配成测量仪的硬件，该仪器将USB接口采集到的图像经CCD图像传感器转换为可用输出信号；使用Microsoft Visual Basic 2010开发了Windows操作环境下的软件，利用计算机并口发送步进电机控制指令，实现仪器载物台的计算机控制，精确聚焦，对聚焦所得的清晰图像进行分析，利用长度法计算接触角平均值。以市售标准测量仪所测数据为标准值，本仪器的误差小于0.05°。以不同探测液下的接触角值为基础，利用接触角和表面能中极性分量和非极性分量的关系为基础理论进行代码编译，通过解方程组的方法得出极性分量和非极性分量，两者相加得材料表面自由能。
本仪器有如下特点：
（1）小巧精致，重量0.6 kg，三维尺寸100mm*110mm*135mm，使用方便。
（2）软件硬件结合。硬件部分利用并口传输信号，USB供电，安全稳定；利用高精密CCD结合非对称透镜组来获取高保真、高清晰度图像；LED得到均匀高亮的面光源，成像效果好，更节能。软件部分采用计算机编程，实现自动三维度控制载物台，操作更方便快捷；利用计算机自动处理数据，正确无误，无需人工计算，实验效率高。
（3）制作材料少，来源广，制备工具简单，制作成本为80元，预算投资回报率492.1%，经济效益显著。
（4）耗电量低，节约电能。本仪器运行功率2.5W，而市售测量仪的功率平均为660W，全国高校每年可节约19.5万度电能。
（5）以市售精密仪器的测量结果为准确值，本仪器误差小于0.05°。
（6）简单实用，性能优良且造价低廉，适于推广使用。目前该仪器已用于本校实验教学及科研前期工作中。

第十二届“挑战杯”作品 二等奖
2011年5月获省级“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。