Intégrer des informations dans un objet imprimé. Crédit :Optical Media Interface Lab, NAIST
Une équipe du Nara Institute of Science and Technology (NAIST), composé de Ph.D. Étudiant Arnaud Delmotte, Professeur Yasuhiro Mukaigawa, Professeur agrégé Takuya Funatomi, Professeur adjoint Hiroyuki Kubo, et professeur adjoint Kenichiro Tanaka, a développé une nouvelle méthode pour intégrer des informations dans un objet imprimé en 3D et les récupérer à l'aide d'un scanner de documents grand public. Des informations telles qu'un identifiant de série peuvent être intégrées sans modifier la forme de l'objet, et être simplement extrait d'une seule image d'un scanner de documents disponible dans le commerce.
Il existe plusieurs technologies pour l'impression 3D, mais le plus couramment utilisé consiste à déposer des couches de plastique fondu les unes sur les autres. Cette méthode est connue sous le nom de modélisation par dépôt de fusion (FDM). Généralement, le dépôt plastique est réalisé avec des couches d'épaisseur constante. Cependant, dans la méthode proposée, des paires de couches verticalement adjacentes sont sélectionnées, et leur bilan d'épaisseur est modifié en fonction des informations à enfouir. Cette modification de l'équilibre des épaisseurs a peu d'effet sur la forme extérieure de l'objet.
En outre, l'épaisseur des couches imprimées peut être mesurée avec précision en scannant l'objet avec un scanner de documents. La méthode développée permet la détection des changements d'épaisseur de couche et l'extraction des informations embarquées.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue académique internationale Transactions IEEE sur le multimédia (TMM) le 25 décembre 2019.
Contexte et objectif :
Le "Digital Watermarking" est une technologie qui intègre des informations dans des contenus numériques tels que des images, l'audio, vidéo, et modèles 3D. Certaines méthodes, tels que le code-barres et le code QR, intégrer les informations de manière visible. D'autres méthodes l'intègrent secrètement, avec les informations supplémentaires cachées dans le contenu et non perceptibles par l'utilisateur. Depuis 2010, La technologie d'impression 3D a de plus en plus gagné en popularité, conduisant à un intérêt croissant pour la technologie de filigrane pour les objets imprimés en 3D. Dans cette recherche, nous avons proposé une nouvelle méthode pour incruster un filigrane lors de l'impression d'un objet, et nous nous sommes concentrés sur la minimisation de la distorsion sur la forme extérieure pour éviter toute perturbation sur la fonction d'origine de l'objet.
Objet imprimé en 3D (FDM) avec informations intégrées à l'aide de notre méthode. Crédit :Optical Media Interface Lab, NAIST
Comparaison de normal et de notre méthode. Gauche :impression normale. A droite :imprimez avec une épaisseur de couche modifiée en utilisant notre méthode. En haut :objet imprimé. En bas :image numérisée avec un scanner de documents. Crédit :Optical Media Interface Lab, NAIST
Caractéristiques:
Il existe plusieurs technologies pour l'impression 3D. Parmi eux, La modélisation par dépôt en fusion (FDM) est la plus couramment utilisée. Il consiste à déposer des couches de plastique fondu les unes sur les autres. La forme souhaitée est obtenue en contrôlant précisément la position et le débit d'une buse d'impression de telle sorte que les couches de plastique déposées aient un trajet et une épaisseur contrôlés. Généralement, le flux de plastique est contrôlé pour produire une épaisseur de couche constante. Cependant, dans notre méthode, le flux plastique est modifié lors de l'impression pour changer localement l'épaisseur de la couche afin d'incruster des informations supplémentaires. Afin d'éviter la dégradation de la surface externe de l'objet, des paires de couches adjacentes verticalement sont sélectionnées et le rapport de leurs épaisseurs respectives est modifié en maintenant constante la somme des deux épaisseurs de couche. Étant donné qu'une épaisseur de couche standard est d'environ 0,2 mm, l'information peut être intégrée dans une zone relativement petite allant de plusieurs millimètres à quelques centimètres.
Pour récupérer les informations intégrées, il faut mesurer l'épaisseur des couches. Cependant, notre méthode peut faire cette mesure en utilisant uniquement un scanner de document commun, et ne nécessite aucun équipement spécial. Le processus d'impression FDM produit naturellement des artefacts de superposition qui sont visibles dans les images obtenues par un scanner de documents. Ces artefacts nous permettent de mesurer l'épaisseur des couches et d'en extraire l'information.
Perspective d'avenir
Avec cette méthode, il est possible d'intégrer différents types d'informations comme une URL pouvant être liée à des services Web; un identifiant unique qui peut être utilisé pour le traçage des produits ; et l'ID de l'imprimante et la date d'impression pour la gestion de la qualité des lots.
