[发明专利]面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法与系统

权利要求书

1.一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤(1)：获取包含待制造纹理的图片；

步骤(2)：对图片进行平滑处理以及灰度化；

步骤(3)：对图片进行多种形状的分割；

步骤(4)：接收输入的制造参数，以控制幅面大小及打印参数；

步骤(5)：对获取的图片像素点进行采样，同时映射到相应的幅面形状及大小上；

步骤(6)：将图片的灰度值映射到高度场并进行平滑优化，形成平滑三维纹理面模型；添加无纹理面点及支撑，同时嵌入罗马数字编号，生成模型；

所述步骤(6)中包含以下步骤：

步骤(6-1)：将输入的纹理与获得的采样点相对应，将图片的灰度值按一定比例转换为三维空间中的点的高度坐标，获得三维纹理坐标，进行偏移形成输入的纹理效果，形成三维纹理面模型；

所述一定比例a的计算方法具体为：比例值a＝H/(gmax-gmin)，

其中，H表示最大偏移高度，gmax表示最大灰度值，gmin表示最小灰度值；

步骤(7)：进行路径规划，并且生成带有输入纹理的模型G-code文件，根据所述模型G-code文件进行3D打印。

2.如权利要求1所述的一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法，其特征是：所述步骤(3)中对规则图形进行分割包括以下步骤：

步骤(3-1-1)正方形分割，对输入的图片像素点根据确定的单块大小，进行图像的分割；

步骤(3-1-2)六边形分割，根据输入边长参数控制六边形块的大小，对六边形的边界进行处理，以获得完整的六边形切割。

3.如权利要求1所述的一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法，其特征是：所述步骤(3)中对随机形状进行分割包括以下步骤：

步骤(3-2-1)利用Wang Tiles平铺的原理生成随机矩形分割，通过建立边颜色标记与特定纹理的映射关系，将纹理平铺问题转换为Wang Tiles的边着色问题，通过设计相应的边着色算法生成随机矩形纹理；

步骤(3-2-2)利用Voronoi图产生的随机划分，取N个平面上不同的点，按照最近邻原则划分平面，每个点与它的最近邻区域相关联，获得基于Voronoi图对输入图片进行随机划分的结果。

4.如权利要求1所述的一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法，其特征是：所述步骤(4)中包含以下步骤：

步骤(4-1)：获取输入控制幅面大小的长、宽、无纹理的初始高度，以及最大偏移高度；

步骤(4-2)：获取输入制造参数，用于控制打印参数。

5.如权利要求1所述的一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法，其特征是：所述步骤(5)中包含以下步骤：

步骤(5-1)：对输入的图片像素点进行采样；

步骤(5-2)：根据用户输入的控制每一块砖块大小的参数对每一块在输入图片上进行采样，同时通过用户输入的图片像素数与幅面大小确定需要进行缩放的比例，进行分别处理；

步骤(5-3)：将采样点映射到用户输入的幅面大小。

6.如权利要求5所述的一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法，其特征是：所述步骤(5-2)中，若比例等于1，直接对图像分割结果进行采样；若比例大于1，即输入的像素数大于幅面大小，进行稀疏化；若比例小于1，即输入的像素数小于幅面大小，通过加点或调整打印参数来进行处理。

7.如权利要求5所述的一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法，其特征是：所述步骤(5-3)中，若幅面大小与输入图片像素数的比例c为1：1时，提取切割后的像素点作为纹理面的点即可；若幅面大小与输入图片像素数的比例c大于1，对切割后的结果图片进行间隔采样，其间隔点数即为幅面大小与输入图片像素数的比例c，然后再将采样点作为纹理面的点；若比例c小于1，将现有切割结果的点间距增大c倍；如果选择加点，取当前采样点u的上下2个相邻的采样点的位置的中点坐标以及左右2个相邻采样点的位置的中点坐标来进行加点操作。