Ett team från Nara Institute of Science and Technology (NAIST), sammansatt av Ph.D. Student Arnaud Delmotte, Professor Yasuhiro Mukaigawa, Docent Takuya Funatomi, biträdande professor Hiroyuki Kubo, och biträdande professor Kenichiro Tanaka, har utvecklat en ny metod för att bädda in information i ett 3-D-utskrivet objekt och hämta det med en konsumentdokumentskanner. Information som ett seriellt ID kan bäddas in utan att ändra formen på objektet, och enkelt extraheras från en enda bild av en kommersiellt tillgänglig dokumentskanner.

Det finns flera tekniker för 3D-utskrift, men det vanligaste är att lägga lager av smält plast ovanpå varandra. Denna metod är känd som Fused Deposition Modeling (FDM). Rent generellt, plastavsättning utförs med lager av konstant tjocklek. Dock, i den föreslagna metoden, par av vertikalt intilliggande lager väljs, och deras tjockleksbalans modifieras i enlighet med informationen som ska bäddas in. Denna modifiering av tjockleksbalansen har liten effekt på föremålets yttre form.

Dessutom, tjockleken på de utskrivna lagren kan mätas exakt genom att skanna objektet med en dokumentskanner. Den utvecklade metoden möjliggör detektering av förändringar i lagertjocklek och extrahering av den inbäddade informationen.

Resultaten av denna forskning publicerades i den internationella akademiska tidskriften IEEE-transaktioner på multimedia (TMM) den 25 december, 2019.

Bakgrund och syfte:

"Digital Watermarking" är en teknik som bäddar in information i digitalt innehåll som bilder, audio, video, och 3D-modeller. Vissa metoder, såsom streckkod och QR-kod, bädda in information på ett synligt sätt. Andra metoder bäddar in det i hemlighet, med ytterligare information gömd i innehållet och inte kan uppfattas av användaren. Sedan 2010, 3D-utskriftsteknik har blivit alltmer populär, vilket leder till ett växande intresse för vattenmärkningsteknik för 3D-tryckta objekt. I denna forskning, vi föreslog en ny metod för att bädda in en vattenstämpel under utskrift av ett objekt, och vi fokuserade på att minimera distorsion på den yttre formen för att förhindra störning av objektets ursprungliga funktion.

Egenskaper:

Det finns flera tekniker för 3D-utskrift. Bland dem, Fused Deposition Modeling (FDM) är den mest använda. Den består av att lägga lager av smält plast ovanpå varandra. Den önskade formen erhålls genom att exakt styra läget och flödet av ett tryckmunstycke så att de avsatta plastskikten har en kontrollerad bana och tjocklek. Rent generellt, plastflödet styrs för att ge en konstant skikttjocklek. Dock, i vår metod, plastflödet modifieras under utskriften för att lokalt ändra skikttjockleken för att bädda in ytterligare information. För att förhindra nedbrytning av föremålets yttre yta, par av vertikalt intilliggande skikt väljs och förhållandet mellan deras respektive tjocklekar modifieras samtidigt som summan av de två skikttjocklekarna hålls konstant. Eftersom en standardskikttjocklek är cirka 0,2 mm, information kan bäddas in i ett relativt litet område som sträcker sig från flera millimeter till några centimeter.

För att hämta den inbäddade informationen, det är nödvändigt att mäta tjockleken på lagren. Dock, vår metod kan göra denna mätning med endast en vanlig dokumentskanner, och kräver ingen speciell utrustning. FDM-utskriftsprocessen producerar naturligtvis några lagerartefakter som är synliga i bilderna som erhålls av en dokumentskanner. Dessa artefakter tillåter oss att mäta tjockleken på lagren och extrahera informationen.

Framtidsperspektiv

Med denna metod, det är möjligt att bädda in olika typer av information såsom en URL som kan länkas till webbtjänster; ett unikt ID som kan användas för produktspårning; och skrivar-ID och utskriftsdatum för batchkvalitetshantering.