[发明专利]一种三维运动物体的磁场正演系统和方法

说明书

本发明的三维运动物体的磁场正演系统，包括用于建立磁性物体的三维模型的三维建模模块、打印预处理模块、打印控制模块和磁场正演模块；通过三维建模模块建立三维运动物体的三维模型并将三维模型的数据保存为STL文件；通过打印预处理模块对三维模型进行切片，并将生成G‑code文件；打印控制模块对G‑code文件进行解码，并在打印路径上取插值点；磁场正演模块通过计算磁偶极子的磁场效应并将各磁偶极子的效应叠加完成磁场正演；操作步骤简单，正演所耗时间和内存与运动方式和运动的复杂程度无关。

技术领域

本发明涉及磁场正演技术领域，具体涉及一种三维运动物体的磁场正演系统和方法。

背景技术

对三维磁性物体的磁场正演方法可分为解析法和数值模拟方法，对于形状和分布规则的三维磁源，可用解析法得到磁场分布的解析解；而对于形状和分布复杂的磁源，计算磁场解析解较为困难，需要通过数值模拟的方法计算，有限元法是目前常用的数值模拟计算方法之一。

三维磁性物体可以认为是大量形状和磁矩大小不同的基本磁体单元的组合，这些基本磁体单元可以是：磁偶极子、直角棱柱、薄片或多面体等。当磁体单元的最大外形尺寸远小于磁体到磁场测点之间的距离时，基本磁体单元可视作磁偶极子。使用磁偶极子公式计算所有单元在测点的磁场，根据磁场矢量叠加原理即可得三维磁源在测点处的磁场。

目前，可以利用COMSOL Multiphysics、Ansoft Maxwell等有限元分析软件计算三维磁源的磁场，这些软件需要运用移动网格或重新剖分网格的技术，或者没有自适应网格解决方法，因此在利用上述软件计算三维运动物体周围空间的磁场分布时操作复杂，且需要耗费大量的计算内存和计算时间。

针对利用有限元分析软件进行三维运动物体的磁场正演中存在的问题，提出一种基于3D打印技术的三维运动物体的磁场正演方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维运动物体的磁场正演系统和方法，用以解决现有计算三维运动物体周围空间的磁场分布时操作复杂，且需要耗费大量的计算内存和计算时间的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为

一种三维运动物体的磁场正演系统，其特征在于，包括用于建立磁性物体的三维模型的三维建模模块、打印预处理模块、打印控制模块、和磁场正演模块。

其中，所述三维建模模块包括第一建模单元、第二建模单元和第三建模单元；

所述第一建模单元通过UG NX、AutoCAD、PROE或者3DMAX建立磁性物体的三维模型，并将所述三维模型的网格和纹理数据保存为STL文件；

所述第二建模单元通过逆向工程建立磁性物体的三维模型，并将所述三维模型的网格和纹理数据保存为STL文件；

所述第三建模单元通过医学扫描建立磁性物体的三维模型，并将所述三维模型的网格和纹理数据保存为STL文件。

其中，所述打印预处理模块包括切片单元、打印设置单元、材料设置单元、打印机设置单元和代码生成单元；

所述切片单元通过Slic3r或者Cura并且根据STL文件的数据对所述三维模型进行切片以生成层片和层片信息；所述层片信息包括层高；

所述打印设置单元用于设置层高、轮廓、填充方式、密度、填充频率、打印速度、环边、裙边、支撑材料、输出选项并且对被打印的物体的各部分挤出宽度进行高级设置；

所述材料设置单元用于对打印材料的直径进行设置；

所述打印机设置单元用于设置打印区域、多喷头打印和G-code代码个性化；