在打印对象中嵌入数据的技术

 
奈良科学技术学院(NAIST)的一个团队，由博士学位组成。学生Arnaud Delmotte，Mukaigawa Yasuhiro教授，Funatomi Takuy​​a副教授，Kuyyuki Kubo助理教授和Tanaka Kenichiro助理教授已经开发出一种将信息嵌入3D打印对象并使用消费者文档扫描仪进行检索的新方法。诸如序列ID之类的信息可以嵌入而无需修改对象的形状，并且可以简单地从市售文档扫描仪的单个图像中提取。
3-D打印有几种技术，但最常用的技术是将熔融塑料层彼此叠置。此方法称为熔融沉积建模(FDM)。通常，塑料沉积是在恒定厚度的层上进行的。然而，在所提出的方法中，选择成对的垂直相邻的层，并且根据要嵌入的信息来修改其厚度平衡。这种厚度平衡的改变对物体的外形几乎没有影响。
另外，可以通过使用文档扫描仪扫描物体来精确地测量印刷层的厚度。开发的方法可以检测层厚度的变化并提取嵌入的信息。
这项研究的结果于2019年12月25日发表在国际学术期刊IEEE Transactions on Multimedia(TMM)上。
背景与目的：
“数字水印”是一种将信息嵌入数字内容(例如图像，音频，视频和3-D模型)中的技术。某些方法(例如条形码和QR码)以可见的方式嵌入信息。其他方法是将其暗中嵌入的，其他信息隐藏在内容中，用户无法感知。自2010年以来，3D打印技术日益普及，这引起了人们对3D打印对象的水印技术的日益增长的兴趣。在这项研究中，我们提出了一种在对象打印过程中嵌入水印的新方法，并且我们专注于使外形变形最小化，以防止对对象的原始功能造成干扰。
特点：
有几种3D打印技术。其中，熔融沉积建模(FDM)是最常用的。它由将熔融塑料层彼此叠置组成。通过精确地控制打印喷嘴的位置和流量来获得所需的形状，以使沉积的塑料层具有受控的路径和厚度。通常，控制塑料流以产生恒定的层厚度。但是，在我们的方法中，在打印过程中修改了塑性流以局部更改层厚度以嵌入一些其他信息。为了防止物体的外表面劣化，选择成对的垂直相邻的层，并且在保持两个层的厚度之和恒定的同时，改变它们各自的厚度的比率。由于标准层的厚度约为0.2毫米，因此信息可以嵌入在几毫米到几厘米的相对较小的区域中。
为了检索嵌入的信息，必须测量层的厚度。但是，我们的方法只能使用普通文档扫描仪进行此测量，并且不需要任何特殊设备。 FDM打印过程自然会产生一些分层伪影，这些伪影在文档扫描仪获得的图像中可见。这些伪像使我们能够测量层的厚度并提取信息。
未来展望
使用这种方法，可以嵌入各种类型的信息，例如可以链接到Web服务的URL;例如，URL。可用于产品跟踪的唯一ID;以及用于批量质量管理的打印机ID和打印日期。