[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

说明书

本发明提供了一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法与系统，本发明在可选择形状的瓷砖表面直接生成用户输入的纹理，同时进行路径规划与制造适配，最终输出的结果可直接用于陶瓷3D打印数字制造，且失真小,保持了瓷砖模型的美观性，满足了交互式的设计、空间及时间负载小的设计需求。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法与系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

陶瓷具有优异的耐腐蚀、耐高温、硬度高、机械强度高、密度低、吸水率低等优点，已在日用生活、建筑卫生、化工电气等各领域得到广泛应用。传统陶瓷制品种类繁多、性能各异，随着高新技术工业的兴起，各种新型特种陶瓷也获得较大发展。陶瓷已日渐成为卓越的结构材料和功能材料。

中国是陶瓷的故乡，在古代制陶技术不断成熟后，陶器也不再局限于各种生活用品，古人开始将陶器用于建筑中，如将陶器用于建筑的排水道和铺设地面。现代瓷砖生产基本实现了机械化，瓷砖的样式，图案也变得越来越多，瓷砖也几乎是建筑装修的主要材料。

陶瓷制品的成形，就是采用不同方法将坯料制成具有一定形状和尺寸的坯件。根据坯料含水率和性能的差异，陶瓷的成形方法分为可塑法、注浆法和压制法。从生产过程来说，其生产周期长，手工操作多，劳动强度大，占地面积大，模型消耗多。并且，目前多数较为精美的带有雕花或纹理的瓷砖仍由手工雕刻或手工开模制作完成，耗费时间长、所需人力大，且生成的墙砖规模不易控制，成功率往往与制作经验也有密切的关系。

随着数字设计和制造技术的日益发展，3D打印精度与打印速度逐渐提高，3D打印设备与打印材料也逐渐多样化。这些技术通过数字建模，仿真以及物理过程的日益数字化增强，赋予了设计人员力量。陶瓷3D打印等材料相关技术的创造性应用也引发了有关数字装饰、建筑等方面的探索。

G-code(G代码)，是最为广泛使用的数控(numerical control)编程语言，主要用于控制自动机床，例如3D打印机等。在典型的线成型制造方式如熔融沉积成型(FDM)打印机中，用来设置坐标系统、控制挤出量及喷头移动速度等。基于G-code进行路径规划生成的模型可以直接应用于制造过程。然而对于网格模型在添加纹理时往往需要进行复杂的网格处理与计算，需要较大的时空开销。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法与系统，本发明在可选择形状的瓷砖表面直接生成用户输入的纹理，同时进行路径规划与制造适配，最终输出的结果可直接用于陶瓷3D打印数字制造，且失真小,保持了瓷砖模型的美观性，满足了交互式的设计、空间及时间负载小的设计需求。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种面向陶瓷3D打印的拼贴墙砖设计与制造一体化方法，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；

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。

作为可选择的实施方式，所述步骤(3)中对规则图形进行分割包括以下步骤：