數(shù)控制造系統(tǒng)中的安全流化方法及安全數(shù)控制造系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)控制造系統(tǒng)，包括通過(guò)添加和去除方法快速制造和成型的機(jī)器及其系統(tǒng)，包括3D打印設(shè)備，其用于操作制造機(jī)的指令從安全流服務(wù)器出發(fā)，穿過(guò)連接通道，到達(dá)制造機(jī)的安全流化，并且具體地，涉及這種系統(tǒng)中流化數(shù)據(jù)的方法和協(xié)議。
【背景技術(shù)】
[0002]快速制造和快速成型是一種相對(duì)較新的技術(shù)種類，這種技術(shù)能夠根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)數(shù)據(jù)自動(dòng)構(gòu)造物理3D物體。通常這些方法利用添加制造技術(shù)，如3D打印機(jī)。
[0003]3D打印或添加制造(AM)是一種加入材料以從3D模型數(shù)據(jù)制造物體的工藝，通常是逐層添加，與去除制造方法正好相反，諸如傳統(tǒng)機(jī)器中通過(guò)去除材料使物體成型。有若干種技術(shù)可用于工業(yè)用途，包括用于快速成型和快速制造，但也越來(lái)越多地為家庭和愛(ài)好者使用。3D打印正在快速地得到廣泛應(yīng)用，就像很久以前就普及的2D打印一樣。
[0004]已知的，如W02004/006087，公開(kāi)了一種在傳統(tǒng)(2D)打印環(huán)境中的安全打印方法，其中打印工作，如PDL打印文件，例如PostScript文件，用打印機(jī)生成的密鑰鍵進(jìn)行加密，然后送至打印機(jī)進(jìn)行解密和打印工作。雖然此方法對(duì)禁止網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備攔截打印工作有幫助，但該方法不能避免打印機(jī)自身打印工作的誤操作，并且因此，文檔所有人的權(quán)利得不到保護(hù)。
[0005]帶有3D掃描的3D打印使3D復(fù)印成為可能，例如，一種工藝，首先，通過(guò)3D掃描一個(gè)物體來(lái)制造該物體的3D數(shù)字模型，然后通過(guò)3D再現(xiàn)該物體來(lái)制造3D物體的3D復(fù)制品，此過(guò)程與數(shù)字2D復(fù)印相似。
[0006]眾所周知，2D打印和復(fù)印可用于制作具有著作權(quán)的材料或受到其他類型的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的其他材料的復(fù)制品。然而，一些技術(shù)存在禁止復(fù)制，比如，具有安全特征的文件，如水印、全息圖、條碼、UV或IR發(fā)光等；但是，不存在普遍適用的技術(shù)，以控制再現(xiàn)和復(fù)印具有著作權(quán)的材料或其他受保護(hù)的材料。
[0007]這個(gè)問(wèn)題在3D打印和復(fù)印中變得尤其重要。例如，3D物體可以受到相互獨(dú)立的各種不用類型的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，包括著作權(quán)(如雕刻品、雕塑、建筑體等)、工業(yè)設(shè)計(jì)(已知的，在美國(guó)為外觀專利，如產(chǎn)品的新型外形，例如花瓶或椅子)、3D商標(biāo)、專利(在美國(guó)為發(fā)明專利)或3D實(shí)用新型，或者人權(quán)(如個(gè)人肖像)。雖然在著作權(quán)法中存在某些合理使用條款(或外觀專利或發(fā)明專利中的相似條款)，允許某些情況下為非商業(yè)的個(gè)人目的制作復(fù)制品，但是如果事先沒(méi)有從所有權(quán)人取得明確允許(許可)，至少禁止為商業(yè)目的復(fù)制受到知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的3D物品。
[0008]已知的Jung的US8286236，名稱為制造控制系統(tǒng)，公開(kāi)了一種可以控制物體生產(chǎn)權(quán)的安全制造方法，該方法包括，識(shí)別至少一個(gè)物體數(shù)據(jù)文件，配置為用制造機(jī)制作一個(gè)物體；確認(rèn)一個(gè)物體數(shù)據(jù)文件與一個(gè)授權(quán)碼相關(guān)聯(lián)，授權(quán)碼被配置為由制造機(jī)接收，制造機(jī)適用于接收授權(quán)碼；并且僅當(dāng)授權(quán)碼滿足一個(gè)或更多預(yù)先確定的條件時(shí)，使得制造機(jī)能夠與物體數(shù)據(jù)文件接口，其中，制造機(jī)被配置為以下中的至少一個(gè)或多個(gè):添加制造、去除制造、擠壓制造、熔合制造、凝固制造、噴射制造、硬模鑄造或沖壓工藝。這種方法不足夠安全，因?yàn)?D文件可以被隨意復(fù)制和散布，并且一旦碼損壞，3D文件會(huì)不受控制地散布。
[0009]已知的Within技術(shù)有限公司的W02012/146943，名稱為3D設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)的改進(jìn)，公開(kāi)了一種在3D打印機(jī)處的、根據(jù)描述3D設(shè)計(jì)的加密的3D打印文件來(lái)認(rèn)證對(duì)三維(3D)物品的打印的方法。該方法包括:從與3D打印機(jī)相關(guān)聯(lián)的3D打印服務(wù)器接收認(rèn)證請(qǐng)求，該請(qǐng)求包括與3D設(shè)計(jì)文件相關(guān)聯(lián)的獨(dú)一無(wú)二的設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)符和與3D打印機(jī)相關(guān)聯(lián)的獨(dú)一無(wú)二的3D打印機(jī)標(biāo)識(shí)符，接收的獨(dú)一無(wú)二的3D設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)符根據(jù)第一關(guān)系與接收的3D打印機(jī)標(biāo)識(shí)符相關(guān)；使用接收的至少一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的標(biāo)識(shí)符來(lái)訪問(wèn)驗(yàn)證3D設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)符和驗(yàn)證3D打印機(jī)標(biāo)識(shí)符，驗(yàn)證標(biāo)識(shí)符根據(jù)第二關(guān)系彼此相關(guān)；比較接收的標(biāo)識(shí)符和檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)符之間的第一關(guān)系和第二關(guān)系；如果第一關(guān)系對(duì)應(yīng)于第二關(guān)系，則生成認(rèn)證信號(hào)；響應(yīng)于認(rèn)證信號(hào)，獲取與接收的標(biāo)識(shí)符相關(guān)聯(lián)的解密鑰匙；且將解密鑰匙轉(zhuǎn)移給3D打印服務(wù)器以便認(rèn)證且使能在3D打印機(jī)上打印3D物品。此技術(shù)方案可認(rèn)為是最接近的現(xiàn)有技術(shù)。
[0010]已知的方法建立在如下基礎(chǔ)上:提供具有認(rèn)證碼或標(biāo)識(shí)符的3D文件，以用于確定3D文件的真實(shí)性。3D文件的使用受到使用者訪問(wèn)或打印3D文件權(quán)利的限制。然而這些方法適用于禁止3D文件自身未授權(quán)的使用，事實(shí)上這個(gè)方法用錯(cuò)了地方，因?yàn)槭艿街鳈?quán)、外觀專利權(quán)或其他知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的物體并不是文件，而是3D物體本身。雖然修改文件可以完全合法，但是被禁止的活動(dòng)是3D物體本身未經(jīng)授權(quán)的再現(xiàn)。
[0011]雖然允許使用者和制造商決定對(duì)于再現(xiàn)3D物體是否存在任何限制是很重要的，但是優(yōu)選的情況是，必須存在一個(gè)適當(dāng)?shù)臋C(jī)制，以用于防止3D物體未經(jīng)授權(quán)的再現(xiàn)。由于此方案中代表3D物體的3D文件本身并沒(méi)有必要附加任何手段來(lái)防止3D文件未經(jīng)授權(quán)的使用，已知的方法不能使用。授權(quán)的方法必須與制造的設(shè)備本身結(jié)合為一體，例如，在每項(xiàng)制造工作之前，制造的設(shè)備需要從權(quán)利所有者處獲得授權(quán)或確認(rèn)不存在限制。
[0012]此方法與W02012/146943中使用的方法類似，即，所有的3D文件都可以通過(guò)一個(gè)服務(wù)提供商被接收和發(fā)送，該服務(wù)提供商通過(guò)加密并提供具有識(shí)別碼的3D文件而修改3D文件。然而，即使在系統(tǒng)中流化的3D文件被加密，它們?nèi)匀豢梢员粡?fù)制、保存、攔截并且因此被誤用，例如，通過(guò)破壞識(shí)別碼，而后在網(wǎng)上或通過(guò)文件共享方案將3D文件制作成可用文件。因此，需要更加安全的系統(tǒng)。
[0013]因此，我們所需要的是一個(gè)更加安全的方法和系統(tǒng)，其中3D物體的3D模型的未經(jīng)授權(quán)的使用是安全的，但是在一個(gè)數(shù)字控制的制造系統(tǒng)里，3D物體仍然可以被制造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明依靠一種方法和一個(gè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，其中3D物體的原始3D文件，如CAD文件或STL文件，不是發(fā)送到制造機(jī)，而是保存在一個(gè)安全系統(tǒng)里，反而僅僅是控制制造機(jī)的針對(duì)此制造機(jī)的特定指令(例如，所謂的G碼)被流化至制造機(jī)。此外，這樣的指令被保護(hù)，以便只有特定的制造機(jī)能使用它們。這樣的制造機(jī)必須裝備能夠?qū)⑺鲋噶钐幚砘蜣D(zhuǎn)化成適于操作所述制造機(jī)的形式的方法。為了達(dá)到這個(gè)目的，指令集合可被編碼，例如，在安全服務(wù)器上使用服務(wù)器散列表打亂指令，而制造機(jī)具有一個(gè)同步的本地查找散列表，例如，與服務(wù)器的散列表粗略同步，以便將打亂的指令轉(zhuǎn)化回適于操作制造機(jī)的合適指令。例如，基于時(shí)間或一些普通事件或粗略同步的動(dòng)作都可以使用。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)安全制造系統(tǒng)的流化方法，該安全制造系統(tǒng)包括流化服務(wù)器和數(shù)控制造機(jī)，該數(shù)控制造機(jī)通過(guò)通信信道與該流化服務(wù)器連接，該流化方法包括由所述制造機(jī)向所述流化服務(wù)器提供要制造的3D物體的模型(以下稱為3D模型)的步驟，在所述流化服務(wù)器處，將所述3D模型轉(zhuǎn)化成用于操作所述制造機(jī)的指令集合；通過(guò)同時(shí)或順序進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)處理，將所述指令集合編碼成編碼指令集合，例如通過(guò)對(duì)所述指令集合運(yùn)用加密的散列函數(shù)計(jì)算散列指令集合，通過(guò)對(duì)所述指令集合運(yùn)用模糊函數(shù)來(lái)計(jì)算模糊指令集合，對(duì)所述指令集合運(yùn)用算術(shù)編碼，應(yīng)用數(shù)字指紋，計(jì)算校驗(yàn)和，計(jì)算散列值，計(jì)算數(shù)字DNA，加密所述指令集合，以及通過(guò)所述通信信道向所述制造機(jī)輸出所述指令集入口 ο
[0016]3D模型安全流化算法使用單向函數(shù)，即，函數(shù)容易產(chǎn)生用于對(duì)任意給定的流化塊計(jì)算字符串，但是根據(jù)這些字符串不可能生成原始的流化塊。也不可能不修改所述字符串就能修改原始流化塊。而且，找到兩個(gè)對(duì)應(yīng)于相同的字符串的不同的流化塊也是不可行的。加密的散列函數(shù)包括一些公知的函數(shù)，例如，消息摘要算法(MD4，MD5)、安全散列算法(SHA-1，SHA-2，SHA-3)、Skein、Keccak、Rad1Gatun、PANAMA 和許多其他算法。理想的加密散列函數(shù)具有四個(gè)主要