[發(fā)明專利]面向陶瓷3D打印的拼貼墻磚設(shè)計(jì)與制造一體化方法與系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110142471.6
• 申請(qǐng)日: 2021-02-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112936502B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂琳;孫玉璐;閆鑫;劉文強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B28B1/00
• 分類號(hào): B28B1/00;G06F30/17
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種面向陶瓷3D打印的拼貼墻磚設(shè)計(jì)與制造一體化方法，其特征是：包括以下步驟：

步驟(1)：獲取包含待制造紋理的圖片；

步驟(2)：對(duì)圖片進(jìn)行平滑處理以及灰度化；

步驟(3)：對(duì)圖片進(jìn)行多種形狀的分割；

步驟(4)：接收輸入的制造參數(shù)，以控制幅面大小及打印參數(shù)；

步驟(5)：對(duì)獲取的圖片像素點(diǎn)進(jìn)行采樣，同時(shí)映射到相應(yīng)的幅面形狀及大小上；

步驟(6)：將圖片的灰度值映射到高度場(chǎng)并進(jìn)行平滑優(yōu)化，形成平滑三維紋理面模型；添加無(wú)紋理面點(diǎn)及支撐，同時(shí)嵌入羅馬數(shù)字編號(hào)，生成模型；

所述步驟(6)中包含以下步驟：

步驟(6-1)：將輸入的紋理與獲得的采樣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，將圖片的灰度值按一定比例轉(zhuǎn)換為三維空間中的點(diǎn)的高度坐標(biāo)，獲得三維紋理坐標(biāo)，進(jìn)行偏移形成輸入的紋理效果，形成三維紋理面模型；

所述一定比例a的計(jì)算方法具體為：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；

步驟(7)：進(jìn)行路徑規(guī)劃，并且生成帶有輸入紋理的模型G-code文件，根據(jù)所述模型G-code文件進(jìn)行3D打印。

2.如權(quán)利要求1所述的一種面向陶瓷3D打印的拼貼墻磚設(shè)計(jì)與制造一體化方法，其特征是：所述步驟(3)中對(duì)規(guī)則圖形進(jìn)行分割包括以下步驟：

步驟(3-1-1)正方形分割，對(duì)輸入的圖片像素點(diǎn)根據(jù)確定的單塊大小，進(jìn)行圖像的分割；

步驟(3-1-2)六邊形分割，根據(jù)輸入邊長(zhǎng)參數(shù)控制六邊形塊的大小，對(duì)六邊形的邊界進(jìn)行處理，以獲得完整的六邊形切割。

3.如權(quán)利要求1所述的一種面向陶瓷3D打印的拼貼墻磚設(shè)計(jì)與制造一體化方法，其特征是：所述步驟(3)中對(duì)隨機(jī)形狀進(jìn)行分割包括以下步驟：

步驟(3-2-1)利用Wang Tiles平鋪的原理生成隨機(jī)矩形分割，通過(guò)建立邊顏色標(biāo)記與特定紋理的映射關(guān)系，將紋理平鋪問(wèn)題轉(zhuǎn)換為Wang Tiles的邊著色問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的邊著色算法生成隨機(jī)矩形紋理；

步驟(3-2-2)利用Voronoi圖產(chǎn)生的隨機(jī)劃分，取N個(gè)平面上不同的點(diǎn)，按照最近鄰原則劃分平面，每個(gè)點(diǎn)與它的最近鄰區(qū)域相關(guān)聯(lián)，獲得基于Voronoi圖對(duì)輸入圖片進(jìn)行隨機(jī)劃分的結(jié)果。

4.如權(quán)利要求1所述的一種面向陶瓷3D打印的拼貼墻磚設(shè)計(jì)與制造一體化方法，其特征是：所述步驟(4)中包含以下步驟：

步驟(4-1)：獲取輸入控制幅面大小的長(zhǎng)、寬、無(wú)紋理的初始高度，以及最大偏移高度；

步驟(4-2)：獲取輸入制造參數(shù)，用于控制打印參數(shù)。

5.如權(quán)利要求1所述的一種面向陶瓷3D打印的拼貼墻磚設(shè)計(jì)與制造一體化方法，其特征是：所述步驟(5)中包含以下步驟：

步驟(5-1)：對(duì)輸入的圖片像素點(diǎn)進(jìn)行采樣；

步驟(5-2)：根據(jù)用戶輸入的控制每一塊磚塊大小的參數(shù)對(duì)每一塊在輸入圖片上進(jìn)行采樣，同時(shí)通過(guò)用戶輸入的圖片像素?cái)?shù)與幅面大小確定需要進(jìn)行縮放的比例，進(jìn)行分別處理；

步驟(5-3)：將采樣點(diǎn)映射到用戶輸入的幅面大小。

6.如權(quán)利要求5所述的一種面向陶瓷3D打印的拼貼墻磚設(shè)計(jì)與制造一體化方法，其特征是：所述步驟(5-2)中，若比例等于1，直接對(duì)圖像分割結(jié)果進(jìn)行采樣；若比例大于1，即輸入的像素?cái)?shù)大于幅面大小，進(jìn)行稀疏化；若比例小于1，即輸入的像素?cái)?shù)小于幅面大小，通過(guò)加點(diǎn)或調(diào)整打印參數(shù)來(lái)進(jìn)行處理。

7.如權(quán)利要求5所述的一種面向陶瓷3D打印的拼貼墻磚設(shè)計(jì)與制造一體化方法，其特征是：所述步驟(5-3)中，若幅面大小與輸入圖片像素?cái)?shù)的比例c為1：1時(shí)，提取切割后的像素點(diǎn)作為紋理面的點(diǎn)即可；若幅面大小與輸入圖片像素?cái)?shù)的比例c大于1，對(duì)切割后的結(jié)果圖片進(jìn)行間隔采樣，其間隔點(diǎn)數(shù)即為幅面大小與輸入圖片像素?cái)?shù)的比例c，然后再將采樣點(diǎn)作為紋理面的點(diǎn)；若比例c小于1，將現(xiàn)有切割結(jié)果的點(diǎn)間距增大c倍；如果選擇加點(diǎn)，取當(dāng)前采樣點(diǎn)u的上下2個(gè)相鄰的采樣點(diǎn)的位置的中點(diǎn)坐標(biāo)以及左右2個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的位置的中點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行加點(diǎn)操作。