3Dプリンターの造形物に電子透かしを埋め込む技術を開発――層の厚みをずらし「0」「1」を表現

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提案手法の概要。3Dプリンタで造形する際、層の厚みを制御することで情報を埋め込む。

奈良先端科学技術大学院大学は2020年1月16日、3Dプリンターで作成した立体的な造形物に密かに製品管理に必要な情報を埋め込み、その情報が必要な時にファックスのような読み取り装置であるドキュメントスキャナを使って取り出す技術を開発したと発表した。製品番号などの情報を埋め込んで市販のスキャナで取り出すなど、実用的な電子透かし技術としての応用が期待できる。

画像や音声などのデジタルコンテンツに付加情報を埋め込む技術は「電子透かし」と呼ばれており、著作権保護や改ざん検出などに役立てられている。近年では3次元モデルに対する電子透かし技術の研究も進み、バーコードやQRコードのように埋め込まれた情報が直接見える方式や、コンテンツそのものに付加情報を紛れさせ、利用者には知覚されず、コンテンツそのものと不可分なものとして情報を埋め込む技術も研究されている。

本研究では、3D印刷物に対しても透かしを埋め込む技術を開発した。熱溶解積層(FDM)方式では層の厚みが一定になるよう樹脂の吐出量を制御するが、開発技術ではあえて層の厚みを変化させるよう吐出量を制御。上下に隣り合った2つの層をペアとして、2層を組み合わせた厚みを一定に保ちながらも、埋め込む情報に応じて両者の厚みのバランスを変化させ、「0」「1」の2進法で表すデジタル情報を表現できるように制御して3Dプリンターで造形を行う。

提案手法により情報を埋め込んだ熱溶解積層(FDM)方式の造形物

層の厚みは0.2mm程度で、数mmから数cmの比較的小さい領域でも情報を埋め込める。表面に情報を刻むのではなく、層の厚みのバランスを制御して情報を持たせるので、造形物の外形そのものにはほとんど影響を与えない。

熱溶解積層(FDM)方式による通常の造形と提案手法で制御した造形

埋め込んだ情報の取り出しに特殊な装置は必要ない。今回の技術では、一般に普及しているドキュメントスキャナを活用した情報取り出し技術を開発。FDM方式の造形物の表面には樹脂の層により微細な凹凸ができるのだが、これをそのドキュメントスキャナで撮影すると凹凸の陰影が捉えられる。そのため、陰影から厚みバランスの変化を検出し、そのパターンから情報を取り出せる。

本技術ではさまざまな付加情報を埋め込むことができ、造形物にURLを埋め込むことでインターネットサービスと連携させたり、固有のIDを埋め込むことで製造/流通管理に役立てたりすることも可能だという。実用的な電子透かし技術として、インターネットサービスとの連携や効率的な製品の製造/流通管理などへの応用が期待できる。

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