河北工业大学土木与交通工程学院王里和马国伟教授团队提出了一种基于中轴分解和多分支区域超限映射的自适应路径规划方法。采用中轴法辅助形态学参数化和分解模型。打印路径通过基于模板路径的超限映射生成,并自动连接以导出连续的全局打印路径。结合实际的3D打印结构,该研究详细介绍了固体和网格填充的打印路径,并通过多个案例进行了验证。打印结果表明:对于固体填充,该方法可以消除不连续行为,减少急转弯时的速度跳跃,避免产生缺陷。而对于网格填充来讲,该方法可以支持多种类型的网格生成,并具有良好的全局连续性。该研究方法的实现包括五个步骤:(1)中轴细化:通过Voronoi图方法将模型转换为中轴和距离函数。(2)结构识别:利用图论将边界曲线和中轴线有序数字化为无向图。(3)形态分解:根据中轴曲线(T型和V型)的交点分类生成分解点,然后根据中轴曲线(T-T、T-V、O-V、O-T型)的形态生成子区域。(4)路径映射:采用超限映射法,根据实体填充或网格填充的模板路径,将子区域的路径计算为子路径。(5)路径连接:将子路径按照子区域结构确定的顺序,采用不同的连接方式(直接连接、之字形连接、等)进行连接,构成连续路径。相关研究成果以“Global continuous path planning for 3D concrete printing multi-branched structure”为题发表在国际著名期刊Additive Manufacturing上。