拼贴砖,起源于错落有致而又丰富多样的拼贴艺术,因其蕴含着艺术灵感碰撞的美感而广泛应用于艺术家居、建筑外观等方向。陶瓷材料具有独特的物理特性和强度,已成为生活装饰、建筑航天等领域的重要材料之一,引发了关于陶瓷拼贴砖的探索。近年来,3D打印作为一种典型的增材制造技术获得了广泛的发展。3D打印制造精度和技术稳步提升,制造设备种类和材料也日益多样化。陶瓷3D打印相关技术的出现及创造性应用也引发了有关数字装饰、建筑艺术等方面的全新探索。基于3D打印的定制化、环保性等优点,通过计算机辅助设计赋予设计人员力量,陶瓷3D打印制造产生的拼贴砖可以兼具个性化和美感。然而,因陶瓷材料所固有的特性,面向陶瓷3D打印的相关可打印性优化及单一路径生成仍然是一个需要解决的问题。由于几何纹理的复杂性,传统建模方法生成带有几何纹理的模型并进行切片处理的过程需要大量的计算和时空开销,且对用户来说需要较大的学习成本,因此,如何生成快速轻量化的几何纹理并形成完整的可直接应用于陶瓷3D打印的拼贴砖模型从而真正实现设计与制造一体化,也是需要解决的问题。鉴于以上所述的原因,本文提出并实现了一种面向陶瓷3D打印的个性化拼贴砖设计与制造系统,用户通过系统输入二维纹理图像,系统对用户输入图像进行去噪、灰度化、灰阶聚类等预处理操作,然后为了解决大幅面打印的问题,系统提出对预处理后的图像进行多样化分割操作,用户可选择多样化分割方式。系统在可选择形状样式的陶瓷砖体模型表面基于G-code路径层面直接生成相应的几何纹理。为了保证系统的实用性及制造友好性,本文所述工作提出了面向陶瓷3D打印的轻量化设计及局部优化,同时进行单一路径规划与制造适配,使生成路径满足可打印约束,最终输出的结果可直接应用于陶瓷3D打印数字制造。系统可生成批量打印的G-code系列文件,提高制造效率。本文所述系统设计和实现了系统基本交互界面,实现输入图片的二维可视化及生成三维模型和路径的三维可视化,方便用户交互控制。通过测试与评估,本文所述系统能够满足用户的需求,交互逻辑正确,可用于一体化生成满足用户定制需求的个性化拼贴砖系列打印文件,生成结果失真小且满足可打印性,保持了拼贴砖模型的美观性,满足了交互式的设计、空间及时间负载小的设计需求。并呈现一定的艺术观赏价值,为陶瓷艺术爱好者及设计师提供支持。