[发明专利]面向针织纹理陶瓷的3D打印控制方法及系统

权利要求书

1.一种面向针织纹理陶瓷的3D打印控制方法，其特征在于：

包括以下过程：

获取针的直径、针织图案以及三维曲面模型的Gcode文件F；

建立基于double-loop的参数化正针打印路径和基于正弦波的参数化反针打印路径，并根据针的直径预测正针打印路径和反针打印路径的参数值；

根据Gcode文件F计算模型的原始打印路径并将针织图案周期性地映射到路径原始打印路径上，用正针打印路径和反针打印路径代替原始打印路径中对应位置采样点之间的直线路径，生成单一连续的可用于陶瓷3D打印的新的打印路径；

根据新的打印路径计算打印机参数，基于得到的参数对带有针织纹理的3D曲面模型进行陶瓷3D打印控制以得到3D曲面实物；

将正针纹理抽象为V形图案，基于double-loop的参数化正针打印路径，包括：

将正针打印路径参数化表示为两个具有相同参数的共面且对称的平行四边形ABCD和A^′B^′C^′D^′，两个平行四边形沿曲面法线方向向外；

AB的长度l，A^′D^′和打印机喷头移动方向的夹角β，AB和AD的夹角γ，A^′B^′和A^′D^′的夹角γ，基于B-Spline按ABCD和A^′B^′C^′D^′插值得到正针纹理打印路径，打印后两个loop在陶泥重力作用下下垂分别形成V形正针纹理的两个边；

V形图案的宽度为L_k，高度为H_k，基于最小二乘法得到L_k关于l、β和γ的回归模型以及H_k关于l和γ的回归模型，将L_k和H_k均设置为针的直径，根据回归模型得到l、β和γ的值；

将反针纹理抽象为半圆形图案，基于正弦波的参数化反针打印路径，包括：

将反针打印路径参数化表示为正弦波曲线，振幅方向为沿曲面法线方向向外，控制该路径的参数为：正弦波周期和振幅，其中相邻打印层对应采样点之间的正弦波曲线相位相差半个周期；

将宽度为L_p高为H_p的半圆形反针图案设置为直径为针的直径的半圆，正弦波周期的值等于针的直径，振幅的值分别为针的直径的一半；

从给定Gcode文件F中按照给定打印机打印层厚提取模型的水平轮廓，并将轮廓中采样点逐层用螺旋状曲线连接生成模型的原始打印路径；

基于给定针的直径对原始打印路径中采样点重采样，并将路径信息图周期性地映射到路径原始打印路径上；

根据映射到原始打印路径上的路径信息图，用正针和反针参数化路径代替原始打印路径中对应位置采样点之间的直线路径，生成单一连续的可用于陶瓷3D打印的新的打印路径。

2.如权利要求1所述的面向针织纹理陶瓷的3D打印控制方法，其特征在于：

路径信息图的生成，包括：

从针织图案中提取最小重复单元后将其中的正针用第一颜色方格表示，反针用第二颜色方格表示，生成路径信息图。

3.一种面向针织纹理陶瓷的3D打印控制系统，执行实现如权利要求1-2任一项所述的面向针织纹理陶瓷的3D打印控制方法，其特征在于：

包括：

数据获取模块，被配置为：获取针的直径、针织图案以及三维曲面模型的Gcode文件F；

打印路径生成模块，被配置为：建立基于double-loop的参数化正针打印路径和基于正弦波的参数化反针打印路径，并根据针的直径预测正针打印路径和反针打印路径的参数值；

打印路径更新模块，被配置为：根据Gcode文件F计算模型的原始打印路径并将针织图案周期性地映射到路径原始打印路径上，用正针打印路径和反针打印路径代替原始打印路径中对应位置采样点之间的直线路径，生成单一连续的可用于陶瓷3D打印的新的打印路径；

打印控制模块，被配置为：根据新的打印路径计算打印机参数，基于得到的参数对带有针织纹理的3D曲面模型进行陶瓷3D打印控制以得到3D曲面实物。