Een team van het Nara Institute of Science and Technology (NAIST), samengesteld uit Ph.D. Student Arnaud Delmotte, Professor Yasuhiro Mukaigawa, Universitair hoofddocent Takuya Funatomi, Universitair docent Hiroyuki Kubo, en assistent-professor Kenichiro Tanaka, heeft een nieuwe methode ontwikkeld om informatie in een 3D-geprint object in te bedden en op te halen met een consumentendocumentscanner. Informatie zoals een seriële ID kan worden ingesloten zonder de vorm van het object te wijzigen, en eenvoudig worden geëxtraheerd uit een enkele afbeelding van een in de handel verkrijgbare documentscanner.

Er zijn verschillende technologieën voor 3D-printen, maar de meest gebruikte bestaat uit het op elkaar afzetten van lagen gesmolten plastic. Deze methode staat bekend als Fused Deposition Modeling (FDM). Over het algemeen, plastische depositie wordt uitgevoerd met lagen van constante dikte. Echter, in de voorgestelde methode, paren verticaal aangrenzende lagen worden geselecteerd, en hun diktebalans wordt aangepast aan de informatie die moet worden ingebed. Deze aanpassing van de diktebalans heeft weinig effect op de uitwendige vorm van het object.

Aanvullend, de dikte van de afgedrukte lagen kan nauwkeurig worden gemeten door het object te scannen met een documentscanner. De ontwikkelde methode maakt het mogelijk veranderingen in laagdikte te detecteren en de ingebedde informatie te extraheren.

De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het internationale wetenschappelijke tijdschrift IEEE-transacties op multimedia (TMM) op 25 december, 2019.

Achtergrond en Doel:

"Digital Watermarking" is een technologie die informatie insluit in digitale inhoud, zoals afbeeldingen, geluid, video, en 3D-modellen. Sommige methoden, zoals barcode en QR-code, informatie op een zichtbare manier insluiten. Andere methoden sluiten het heimelijk in, met de aanvullende informatie verborgen in de inhoud en niet waarneembaar voor de gebruiker. Sinds 2010, 3D-printtechnologie wint steeds meer aan populariteit, wat leidde tot een groeiende interesse in watermerktechnologie voor 3D-geprinte objecten. In dit onderzoek, we hebben een nieuwe methode voorgesteld om een ​​watermerk in te sluiten tijdens het afdrukken van een object, en we hebben ons gericht op het minimaliseren van vervorming van de buitenste vorm om verstoring van de oorspronkelijke functie van het object te voorkomen.

Kenmerken:

Er zijn verschillende technologieën voor 3D-printen. Onder hen, Fused Deposition Modeling (FDM) wordt het meest gebruikt. Het bestaat uit het op elkaar afzetten van lagen gesmolten plastic. De gewenste vorm wordt verkregen door de positie en stroom van een printmondstuk nauwkeurig te regelen, zodat de afgezette kunststoflagen een gecontroleerde baan en dikte hebben. Over het algemeen, de kunststofstroom wordt gecontroleerd om een ​​constante laagdikte te produceren. Echter, in onze methode, de plastic stroom wordt tijdens het printen aangepast om lokaal de laagdikte te veranderen om wat extra informatie in te bedden. Om de degradatie van het buitenoppervlak van het object te voorkomen, paren verticaal aangrenzende lagen worden geselecteerd en de verhouding van hun respectieve diktes wordt gewijzigd terwijl de som van de twee laagdiktes constant wordt gehouden. Aangezien een standaard laagdikte ongeveer 0,2 mm is, informatie kan worden ingebed in een relatief klein gebied van enkele millimeters tot enkele centimeters.

Om de ingesloten informatie op te halen, het is noodzakelijk om de dikte van de lagen te meten. Echter, onze methode kan deze meting doen met alleen een gewone documentscanner, en vereist geen speciale uitrusting. Het FDM-afdrukproces produceert natuurlijk enkele gelaagde artefacten die zichtbaar zijn in de afbeeldingen die door een documentscanner worden verkregen. Met deze artefacten kunnen we de dikte van de lagen meten en de informatie extraheren.

Toekomstperspectief

Met deze methode, het is mogelijk om verschillende soorten informatie in te bedden, zoals een URL die kan worden gekoppeld aan webservices; een unieke ID die kan worden gebruikt voor producttracering; en de printer-ID en afdrukdatum voor batchkwaliteitsbeheer.