一种面向3D打印的自然纹理合成系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种面向3D打印的自然纹理合成系统及方法，接收包含待制造模型的G‑code文件，接收输入的待嵌入的纹理图案；在约束下构造参数空间，确定输入的待制造模型轮廓的网格；在参数空间内，将纹理图案映射到网格，并进行重叠区域的边界优化和像素值更新，在模型表面形成所需的纹理并且最小化分界接缝间的扭曲及失真；嵌入纹理，生成带有自然纹理的模型G‑code文件。本发明专利技术能够保持物理模型的美观性，满足了交互式的设计、空间及时间负载小的设计需求。

【技术实现步骤摘要】
一种面向3D打印的自然纹理合成系统及方法
本专利技术属于3D打印
，涉及一种面向3D打印的自然纹理合成系统及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。计算机图形学中的纹理，既包括通常意义上物体表面的几何纹理，使物体表面呈现凹凸不平的纹路，同时也包括在物体的光滑表面上的颜色纹理。三维几何纹理在现实生活中非常普遍，其多变的视觉效果和触觉体验受到人们的广泛关注和喜爱。近年来基于三维表面的几何纹理得到了广泛研究，但产生细致的三维纹理需要获得足够细分的网格，这会导致大量的计算和存储开销，影响切片及路径规划的处理速度且对硬件要求较高。随着数字制造的不断发展，3D打印精度与打印速度逐渐提高，3D打印设备与打印材料的价格逐渐降低，3D打印也被广泛应用于各个领域。随着精度的提高，也使得3D打印生成复杂的几何纹理模型成为可能。G-code(G代码)，是最为广泛使用的数控(numericalcontrol)编程语言，有多个版本，主要在计算机辅助制造中用于控制自动机床，例如3D打印机等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向3D打印的自然纹理合成方法，其特征是：包括以下步骤：/n接收包含待制造模型的G-code文件，接收输入的待嵌入的纹理图案；/n在约束下构造参数空间，确定输入的待制造模型轮廓的网格；/n在参数空间内，将纹理图案映射到网格，并进行重叠区域的边界优化和像素值更新，在模型表面形成所需的纹理并且最小化分界接缝间的扭曲及失真；/n嵌入纹理，生成带有自然纹理的模型G-code文件。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向3D打印的自然纹理合成方法，其特征是：包括以下步骤：
接收包含待制造模型的G-code文件，接收输入的待嵌入的纹理图案；
在约束下构造参数空间，确定输入的待制造模型轮廓的网格；
在参数空间内，将纹理图案映射到网格，并进行重叠区域的边界优化和像素值更新，在模型表面形成所需的纹理并且最小化分界接缝间的扭曲及失真；
嵌入纹理，生成带有自然纹理的模型G-code文件。


2.如权利要求1所述的一种面向3D打印的自然纹理合成方法，其特征是：接收输入的待嵌入的纹理图案的具体步骤包括：
接收用户绘制的二维纹理图案，作为嵌入到模型表面的纹理图案；
或，接收用户选择的灰度图像作为嵌入到模型表面的二维纹理图案。


3.如权利要求1所述的一种面向3D打印的自然纹理合成方法，其特征是：在约束下构造参数空间，确定输入的待制造模型轮廓的网格的具体过程包括：
沿切片轮廓方向u和沿着3D打印方向v确定初始轮廓，构成一个轮廓的网格，该网格默认为正方形网格；选择G-code中的第一层作为基本层，将k个采样点放入最底层，并将其均匀分布在每个轮廓线上；
确定每一层轮廓之间的继承关系，来保持层与层之间的采样点的连续性；
对采样点进行优化。


4.如权利要求3所述的一种面向3D打印的自然纹理合成方法，其特征是：对采样点进行优化的具体过程包括：
将所有的轮廓上的采样点投影到它的继承轮廓，当将采样点投影到当前层时，使用投影能量来衡量失真；
定义投影能量使得
其中，q为当前轮廓采样点的个数，表示第i层的轮廓j的采样点，表示的前身的采样点，是他们的投影距离；n表示当前层内的轮廓数，m表示当前轮廓的采样点的个数，表示当前轮廓的长度。
通过能量方程找到每一个满足这个能量方程的设为第i层第j个轮廓的长度；抽样点的个数是nc，则求出通过在范围δ∈[-λ，λ]内调整的位置找到最好的


5.如权利要求3所述的一种面向3D打印的自然纹理合成方法，其特征是：对采样点进行优化的具体过程包括：
对采样点进行平滑操作，利用一个平滑掩模M(x)来平...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕琳，闫鑫，孙玉璐，星宇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37