在使用3D打印机制作的对象中嵌入数据

时间：2021-09-10 14:52:16 来源：

将信息嵌入打印对象中。

由奈良科技学院（NAIST）组成的团队，由博士组成。学生Arnaud Delmotte教授Yasuhiro Mukaigawa教授Takuya Funatomi，Hiroyuki Kubo助理教授和Kenichiro Tanaka助理教授，已经开发出一种新的方法来嵌入3D打印对象中的信息，并使用消费者文档扫描仪检索它。可以嵌入诸如串行ID的信息而不修改对象的形状，并且简单地从商业上可用的文档扫描仪的单个图像中提取。

有几种用于3D打印的技术，但最常用的是，最常用的是将熔融塑料层彼此顶部储存。该方法称为融合沉积建模（FDM）。通常，用恒定厚度的层进行塑料沉积。然而，在所提出的方法中，选择对垂直相邻的层对，并且根据要嵌入的信息修改它们的厚度平衡。该厚度平衡修改对物体的外部形状几乎没有影响。

3D打印对象（FDM）使用此方法具有嵌入式信息。

另外，可以通过用文档扫描仪扫描物体来精确地测量印刷层的厚度。开发方法允许检测层厚度的变化并提取嵌入信息。

本研究的结果于2019年12月25日在多媒体（TMM）的国际学术期刊IEEE交易中公布。

背景和目的：

“数字水印”是一种嵌入数字内容内的信息，如图像，音频，视频和3D模型。某些方法，例如条形码和QR码，以可见的方式嵌入信息。其他方法嵌入它隐蔽的，附加信息隐藏在内容中，而不是用户不可感知。自2010年以来，3D打印技术越来越受欢迎，导致对3D印刷物体的水印技术的兴趣日益增长。在这项研究中，我们提出了一种新方法来在印刷物体期间嵌入水印，并且我们专注于最小化外形上的失真，以防止对物体的原始功能的扰动。

正常的比较和这种方法。左：正常打印。右：使用此方法打印具有修改的层厚度。顶部：打印对象。底部：带文档扫描仪的扫描图像。

3D打印有几种技术。其中，融合沉积建模（FDM）是最常用的。它包括将熔融塑料层彼此顶部的层组成。通过精确地控制印刷喷嘴的位置和流动来获得所需的形状，使得所吸附的塑料层具有受控路径和厚度。通常，控制塑料流动以产生恒定层厚度。然而，在我们的方法中，在打印期间修改塑料流动以局部改变层厚度以嵌入一些附加信息。为了防止物体的外表面的劣化，选择垂直相邻的层对并且它们各自的厚度的比率被修改，同时保持恒定的两个层厚度的总和。由于标准层厚度为约0.2mm，因此可以将信息嵌入到从几毫米到几厘米的相对较小的区域中。

要检索嵌入信息，有必要测量层的厚度。但是，我们的方法可以仅使用公共文档扫描仪进行此测量，并且不需要任何特殊设备。FDM打印过程自然地产生一些分层伪像，其在由文档扫描仪获得的图像中可见。这些伪影允许我们测量层的厚度并提取信息。

未来的视角：

利用这种方法，可以嵌入各种类型的信息，例如可以链接到Web服务的URL，该唯一ID可以用于产品跟踪，以及批量质量管理的打印机ID和打印日期。

参考：“通过本地修改层厚度盲目的3D印刷物体的水印”由Arnaud Delmotte，Kenichiro Tanaka，Hiroyuki Kubo，Takuya Funatomi和Yasuhiro Mukaigawa，2019年12月25日，Multimedia.doi上的IEEE交易：
10.1109 / tmm.2019.2962306

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