CN105938569A - 用于生成和打印三维条形码的方法和系统 - Google Patents

用于生成和打印三维条形码的方法和系统 Download PDF

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Abstract

包括三维3D打印装置、处理器和计算机可读存储器的系统通过以下打印包含嵌入3D条形码中的信息的三维对象：i)接收要嵌入3D条形码中的信息；ii)确定条形码符号体系，其中，条形码符号体系包括z维度的至少一个符号字符；iii)生成构建序列，该构建序列引起3D打印装置打印根据条形码符号体系将所接收的信息嵌入3D条形码中的3D条形码；以及iv)使用构建序列打印3D对象，使得要出现在z维度上的符号体系的每个符号字符打印为3D对象上z维度上的物理表示。

Description

用于生成和打印三维条形码的方法和系统
背景技术
条形码已经成为存储关于对象的信息(诸如标识信息、零件、价格、序号和许多其它数据位)的广泛认可的方法。一维和/或二维条形码符号通常是直接打印于对象表面上或附着到对象表面的标签上的编码元件的机器可读阵列。条形码符号通常通过光学技术读取，诸如通过执行扫描激光束的阅读器、手持扫描笔或移动电话照相机读取。条形码符号通常包括条和空白，可变宽度的条表示二进制1的字符串，可变宽度的空白表示二进制0。一维条形码101的示例示于图1中。
QR代码是一种类型的二维或矩阵条形码，其可以由具有照相机的电子装置(例如智能电话、计算装置、专用扫描器等等)读取。矩阵条形码可以包括在相对白色背景的模式中排列的黑块或黑模块。矩阵条形码内编码的信息可以是文本、统一资源定位器(URL)、字母数字、数字和其它数据。二维条形码102的示例示于图1B中。
现有技术的方法将颜色加入到传统的一维条形码和二维条形码(使用二维打印机打印的)，以便提高数据容量。然而，有颜色的条形码的数据容量仍是非常有限的，因此可以存储于条形码中的信息量局限于跟踪信息、标识信息等。而且，现有方法不能够使条形码包括用户不容易访问或看到的信息。
随着三维(3D)打印技术的出现，可能期望引入提高条形码的数据容量并包括敏感的非公共信息的新方式，使得条形码可以存储更多信息，诸如制造信息、用于制造零件的跟踪信息和对象的3D设计文件。此文档描述了针对上文描述的至少一些问题的方法和系统。
发明内容
在一个实施例中，包括三维(3D)打印装置、处理器和计算机可读存储器的系统通过以下打印包含嵌入3D条形码中的信息的三维对象：(i)接收要嵌入3D条形码中的信息；(ii)确定条形码符号体系，其中，条形码符号体系包括z维度的至少一个符号字符；(iii)生成构建序列，该构建序列引起3D打印装置打印根据条形码符号体系将所接收的信息嵌入3D条形码中的3D条形码；以及(iv)使用构建序列打印3D对象，使得要出现在z维度上的符号体系的每个符号字符打印为3D对象上z维度的物理表示。
可选地，系统还可以将所接收的信息排序成公共信息和非公共信息。如果这样，系统可以确定所述条形码符号体系，使得所述非公共信息嵌入所述z维度上的至少一个符号字符中。系统可以将公共信息打印为对象的表面上的二维符号字符。公共信息可以包括例如：零件号、零件标识信息、库存信息、用户手册、安全信息和/或许可信息。所述非公共信息可以包括例如：与对象的打印有关的信息，与对象的零件的打印有关的信息，辅助制造信息和/或定义制造对象时零件的顺序的信息。
可选地，系统还可以对三维条形码内条形码符号体系的至少一个副本编码。替代性地或者另外，系统可以在三维条形码外部的位置存储条形码符号体系的至少一个副本，对三维条形码内至少一个位置链接编码。
在一些实施例中，如果所接收的信息包括具有条和空白的一维条形码，则在确定条形码符号时，系统可以将条转换成第一高度表示，将空白转换成第二高度表示。然后，在生成构建序列时，系统可以生成3D打印装置使用单个颜色来在与第一高度表示对应的第一高度打印条在与第二高度表示对应的第二高度打印空白使得第一高度和第二高度对人的肉眼不可察觉的指令。
在一些实施例中，如果所接收的信息包括具有条和空白的一维条形码连同一组补充数据，则在确定条形码符号体系时，系统可以将条转换成第一高度表示，将空白转换成第二高度表示，并将补充数据转换成颜色表示。然后，在生成构建序列时，系统可以生成3D打印装置使用第一颜色来在与第一高度表示对应的第一高度打印条在与第二高度表示对应的第二高度打印空白，以及用第二颜色增强至少一些条或空白以表示颜色表示的指令。
在一些实施例中，如果所接收的信息包括具有呈现不同颜色的第一和第二像素的二维条形码，则在确定条形码符号时，系统可以将第一像素转换成第一高度表示，将第二像素转换成第二高度表示。然后，在生成构建序列时，系统可以生成3D打印装置使用单一颜色来在与第一高度表示对应的第一高度打印第一像素在与第二高度表示对应的第二高度打印第二像素使得第一高度和第二高度对人的肉眼不可察觉的指令。
在一些实施例中，如果所接收的信息包括具有呈现不同颜色的第一和第二像素的二维条形码以及一组补充数据，则在确定条形码符号体系时，系统可以将第一像素转换成第一高度表示，将第二像素转换成第二高度表示，并将补充数据转换成颜色表示。然后，在生成构建序列时，系统可以生成3D打印装置使用第一颜色来在与第一高度表示对应的第一高度打印第一像素在与第二高度表示对应的第二高度打印第二像素，以及用第二颜色增强至少一些第一像素或第二像素以表示颜色表示的指令。
附图说明
图1相应描绘了一维和二维条形码的现有技术的示例。
图2图解说明根据实施例用于产生三维条形码的系统的示意表示。
图3描绘根据实施例用于生成三维条形码的过程的流程图示例。
图4描绘根据实施例用于确定条形码符号体系的过程的流程图示例。
图5描绘用于生成3D对象的构建序列并在对象上打印3D条形码的过程的流程图示例。
图6A-6D图解说明根据实施例产生的三维条形码的示例性结构。
图7图解说明根据实施例可以用来包含或执行程序指令的示例性硬件的框图。
具体实施方式
出于本文档的目的，以下词语具有以下含义：
如本文档使用的，除非上下文明确指示为相反，否则英语单数形式“一”和“该”包括复数引用。除非另外定义，否则本文中使用的所有技术和科学词语具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。如在本文档中使用的词语“包括”表示“包括，但不限于”。
“计算装置”或“电子装置”指包括处理器和非暂态计算机可读存储器的装置。存储器可以包含编程指令，编程指令由处理器执行时引起计算装置或电子装置根据编程指令执行一个或多个操作。如本描述中使用的“计算装置”或“电子装置”可以是单个装置，或具有相互通信并共享数据和/或指令的一个或多个处理器的任何数目的装置。除非上下文明确指示为相反，否则词语“处理器”包括具有单个处理器的实施例以及多个处理器共同执行过程的各个步骤的实施例。计算装置和/或电子装置的示例包括个人计算机、服务器、主机、游戏系统、电视和便携式电子装置，诸如智能手机、个人数字助理、照相机、平板计算机、膝上型计算机、媒体播放器等。
如本文中使用的，传统的一维条形码是x方向或y方向上打印的或结构或显示元件的数据表示。二维条形码诸如数据矩阵和QR代码包括在x方向和y方向上打印的或结构或显示元件。词语“三维条形码”和“3D条形码”指包括作为附加维度合并到编码元件阵列中的不同高度组成(z方向)的一维和/或二维条形码(在此上下文中，x、y和z方向是相互垂直的)。
在一些实施例中，产生3D条形码可以指直接在对象的表面上创建或雕刻3D条形码。替代性地和/或另外，产生3D条形码可以指在可以附着到对象的基板上创建或雕刻3D条形码。基板的示例可以包括但不局限于金属板、纸、衣服、塑料或其它适合使一个或多个符号字符打印或形成于其上的柔性或刚性材料。
条形码符号体系指数据和条形码之间的映射，他指特定于条形码的基于条形码符号中的条或元件的特定排列和特征定义由条形码符号表示的数据或信息的一组规则和定义。排列和特征可以包括但不限于元件的尺寸、形状、高度、颜色和宽度以及由所使用的符号体系确定的元件之间的空白。例如，在传统的条形码中，窄条或空白可以表示0，而宽条或空白可以表示1，或者长条可以表示0，而短条可以表示1。而且，“符号字符”指条形码符号体系中使用的表示具体的数据字符的唯一的几何结构形状或条和空白模式或元件。例如，在16位字符编码标准统一代码中，数据字符“A”在16进制记数法中由16位代码“0041”表示，在10进制中由“65”表示。数据字符“A”在传统的条形码符号体系类型代码93中表示为“10”。代码93中的10的表示(一维)对应于这样的符号字符，其具有模式：二模块宽度条，之后是：单模块宽度空白，单模块宽度条，单模块宽度空白，单模块宽度条和三模块宽度空白。此申请描述了唯一的第三维度，其中，符号字符可以包括高度维度。
词语“三维打印”和“3D打印”指通常在计算装置的控制下，由模型或其它电子数据源通过形成和固化多层构建材料层的工艺形成三维对象的各种过程中的一种。3D打印过程的示例包括但不限于立体平版印刷、选择性激光烧结、熔融沉积成型和分层对象制造。
词语“三维打印装置”和“3D打印装置”指能够执行3D打印过程的装置或系统。3D打印装置将包括处理器。处理器将通常使用来自数据文件的参数，执行编程指令，引起装置的敷抹器选择性沉积构建材料(诸如光聚合物或粉末)层，引起辐射生成装置(诸如激光或热源)选择性施加能量以帮助固化构建材料的沉积层。如本申请中使用的词语“三维打印系统”、“三维打印机”、“3D打印装置”、“3D打印系统”和“3D打印机”指任何现在或以后已知的3D打印系统或打印机。
词语“三维扫描装置”和“3D扫描器”指能够执行对3D条形码中编码的数据进行扫描的装置或系统。3D打印装置包括处理器和可以感测对象的物理属性的一个或多个传感器。传感器可以包括例如图像传感器(照相机)、声波传感器(声纳)、材料或化学性质传感器、磁传感器、X射线装置、红外照相机与红外光源的组合、气刀类型的阅读器或其它传感器。处理器通常使用来自数据文件的参数，执行编程指令，引起传感器采集嵌入3D条形码中的数据。如本申请中使用的词语“三维打印系统”、“三维扫描器”、“3D扫描装置”、“3D扫描系统”和“3D扫描器”指任何现在或以后已知的3D打印系统或打印机。
图2示出使用3D打印装置202制造具有3D条形码(这里未示出)的(若干)3D对象的系统实施例的示意表示。3D打印装置202可以与计算装置201通信，计算装置201具有用于存储能够设计和引起3D打印装置通过3D打印创建对象的计算机辅助设计(后面称作“CAD”)的存储装置。在一些实施例中，计算装置201可以与3D打印装置202集成在一起。替代性地，计算装置201和3D打印装置202可以是通过一个或多个通信网络或通过物理或人工文件传递过程共享数据文件的单独装置。通常，CAD文件包含一些规格，从这些规格生成对象的几何结构，这又允许生成对象的表示。几何结构和表示可以存储在单个CAD文件或多个文件中。CAD软件模块包括用于将建模对象呈现给设计者的图形工具。这些工具专用于复杂对象的显示。CAD系统管理存储于电子文件中的对象的模型。本文中公开的方法还可以实现为不依赖现有的CAD软件或CAD框架的独立软件。这种程序可以执行其自己的图形用户界面(“GUI”)，并且可以使用用于3D模型生成的标准3D软件库。替代性地，这种程序可以执行其自己的用于生成3D模型的库。在本申请中CAD软件的使用是作为示例，本领域技术人员会理解在不偏离本申请的原理下可以使用其它软件和/或设计工具。
计算装置还可以包括用于增强原始CAD软件的功能使得可以允许用户根据本文中公开的原理创建3D条形码的一个或多个模块。(若干)模块可以是包括允许用户由信息生成数据、确定条形码符号体系和将形式为3D条形码的数据和/或信息嵌入对象和/或基板中的功能的软件应用。在一些实施例中，模块可以存储在计算装置201的存储器装置中。替代性地，模块可以提供于单独的装置(诸如存储棒)上或以可以通过一个或多个通信网络或者通过物理或人工文件传递过程与CAD软件共享数据文件、指令或两者的基于云的软件应用提供。在某些实施例中，数据可以从一维和/或二维条形码提取，并嵌入3D条形码中。
参照图3的流程图，公开了通过给计算装置的处理器提供指令来创建3D条形码的方法。在步骤301，系统可以接收要包括于3D条形码中的信息。在一个实施例中，用户可以通过用户接口提供信息。在某些实施例中，处理器可以自动地从与将雕刻有和/或附着有3D条形码的对象有关的数据库中提取信息。在一些实施例中，信息本身可以嵌入3D条形码中。在某些其它的实施例中，信息的至少一部分可以存储在外部位置和(若干)指针，外部位置可以嵌入在3D条形码中。指针可以是网站超链接的形式或其它类似形式。
信息可以提供指令，并包括与将雕刻有和/或附着有3D条形码的对象有关的细节。信息类型可以包括但不局限于打印对象的副本所需的信息；标识信息；制造许可信息；知识产权信息；质量控制信息；成分信息；安全信息；与构建后操作相关的信息；用于客户使用的信息；用于商业功能的信息；用于消费者安全的信息；备件列表；安全功能的信息和其组合。
打印3D对象的副本所需的信息的示例可以包括但不限于结构参数、设计文件、CAD文件和/或用于制造对象的副本的其它这种信息(如参照参考信息在上文讨论的)。制造信息还可以包括授权制造对象所需的信息和/或购买授权所需的信息。例如，3D条形码可以保存到用于打印对象的CAD文件、版权服务器、授权服务器的链接和/或到可以实现将资金转移到设计所有人的银行帐户中的服务器的通路的链接。
对于对象，标识信息的示例可以包括客户标识(序列号)、批号、购买信息、作业队列排序、制造日期、工厂和其它类似类型的标识细节。在一个实施例中，信息还可以提供用于在完成构建操作之后处理所产生的3D对象的指令。
质量控制信息可以包括与制造年份、型号、制造计划和制造选择有关的信息。在一些实施例中，质量控制信息还可以包括诸如打印机序号、介质的化学方程式、批号、湿度、温度、制造时间、操作员编号、校验编号和常见故障及其严重性的信息。
信息还可以包括与打印对象的副本所需的各个部件有关的信息。示例可以包括但不限于零件号、定单信息、网站数据、机构信息或定购、打印或定制零件所需的其它这种信息。此信息的至少一部分可以包括于要直接雕刻和/或附着到相应零件的3D条形码中。
接着，在步骤302，处理器可以应用排序规则，以对接收到可方便用于用户的信息(公共信息)中和不可方便用于用户的信息(非公共信息)中的信息进行排序。在一个实施例中，模块可以通过用户接口从用户处接收排序规则，命令处理器基于由用户提供的逻辑对信息进行排序。在某些其它实施例中，处理器可以基于预先编程到系统中的逻辑或可以从数据文件检索的逻辑对信息排序。这种逻辑的示例可以包括(i)要求与对象和/对象的零件的制造或打印有关的信息(诸如对象和/或零件的设计文件，零件的CMYK组成，辅助制造操作和制造日期)是非公共信息的规则集，(ii)要求诸如用户手册、安全信息和许可信息的分配给顾客和用户的信息是公共信息的规则，(iii)要求与零件的定购或定制有关的信息(诸如零件号、零件标识信息、库存信息和零件定单信息)是公共信息的规则集，和(iv)要求定义零件号和/或制造过程的顺序的信息是非公共信息的规则集。上述逻辑是示例性的，其它排序逻辑也在本申请的范围内。在一些实施例中，用户或许能够定制默认排序规则。
在某些实施例中，系统还可以使用本领域技术人员已知的加密技术加密信息的至少一部分。
在步骤303，处理器可以由接收的信息通过以可以由条形码表示的格式编码信息来生成数据。任何已知的方法和应用(诸如XML)可以用来创建数据。数据还可以包括用于促进将数据转换回信息的元数据。
所生成的数据的格式或类型可以取决于但不局限于信息的体积、数据的体积、用来从3D条形码提取数据的扫描器的类型或定义用来表示数据使用的条形码元件的类型的条形码符号体系(下文讨论)。数据类型可以包括但不局限于美国标准信息交换代码(ASCII)字符集、整数(16位、32位等)、布尔(二进制、八进制等)、字母数字字符串、文本信息或其组合。在一些实施例中，诸如8、八、100-92、64的平方根等的数字是可以用来表示数字的符号。
在一些实施例中，用户可以输入与具体信息关联的多个字符，以便生成数据。
在某些实施例中，所接收的信息的至少一部分可以不转换成数据，可以用或近似3D条形码打印为文本信息本身。这种信息的示例可以包括但不限于制造日期、零件号和序列号。
在步骤304，系统可以确定用于创建3D条形码的条形码符号体系，如图4进一步描述的。
如图4中所示，在步骤401，系统可以接收用于确定条形码符号体系的至少一部分的用户指令。这种用户指令的示例可以包括但不限于用于表示x方向和/或y方向的数据的条形码符号体系的类型、条形码数目、要在x、y或z方向编码的数据的类型、符号字符的类型或其它这种信息。
在步骤402，系统可以选择用于在x方向和/或y方向表示数据的条形码符号体系的类型。如上文讨论的，用户可以通过输入(诸如响应于由系统生成的提示)定义用于在x方向和/或y方向表示数据的条形码符号体系的类型。在某些实施例中，处理器可以基于诸如图形位置、标记标准、组织协议、可用的足迹尺寸、条形码的尺寸限制和其它类似因素的因素，选择x方向和/或y方向上的条形码符号体系的类型。X方向和/或y方向上条形码符号体系的类型的示例可以包括Plessey，通用产品代码(UPC、)，Codabar，Code 11，Pharmacode，POSTNET，PostBar等。
条形码符号体系的确定还可以包括对要嵌入每个方向中的数据和/或信息403排序。在一些实施例中，系统可以接收用于对数据和/或信息排序的一组规则。在某些其它的实施例中，处理器可以基于预先编程到系统中的逻辑或可以从数据文件检索的逻辑对数据和/或信息排序。这种逻辑的示例可以包括但不限于：(i)定义要在每个方向上编码的信息类型的规则集(例如非公共信息只在z方向编码)；(ii)要求未加密信息在z方向上编码的规则集；(iii)要求首先在x方向上编码非公共信息然后在x方向上的数据容量已满再在y方向编码，最后在y方向的数据容量已满后在z方向编码信息的规则集。上述逻辑只是作为示例，其它排序逻辑也在本申请的范围内。在一些实施例中，用户或许能够定制默认排序规则。
在一些实施例中，条形码符号体系的确定还可以包括定义404要用在3D条形码中以提供数据容量的颜色模式。例如，不同颜色可以包括于用于编码除了空白、高度、宽度和其它这些因素之外的不同数据类型的符号字符中。颜色模式可以基于诸如扫描器类型、颜色和/或对象类型和/或基板、数据容量、信息类型(公共或非公共)以及信息量的因素进行选择。要认识到在本文档中使用词语“颜色”时，他可以包括明显不同的颜色(即CMY的不同组合)或单个颜色(例如CMYK)的不同明暗度。例如，灰度的不同明暗度可以用来增加将附加数据编码到条形码的能力或者提高编码附加数据的当前符号体系的能力。
在步骤405，系统可以为每个数据字符或值分配z方向的符号字符。在一个实施例中，z方向的符号字符可以包括表示物理表示的特征的一个或多个元素，物理表示的特征诸如物理表示的高度和/或深度，物理表示的形状(圆形、方形、矩形、圆柱形等)，物理表示的维度和物理表示之间的间隔。物理表示的示例可以包括但不限于对象和/或要附着于对象的基板的表面上的凹陷和突起区域。
可以基于诸如x方向和/或y方向上的条形码符号体系的类型和他们相应的尺寸限制、地理位置、标记标准、可用的足迹尺寸、颜色模式、要在z方向编码的信息量、信息类型(公共或非公共，和/或加密或非加密)、3D打印机的类型、扫描器的类型、对象和/或基板的类型、可见或不可见的z维度和其它类似因素的因素分配符号字符。处理器可以基于预先编程到系统中的逻辑或可以从数据文件检索的逻辑分配符号字符。这种逻辑的示例可以包括但不限于这样的规则集：(i)基于信息量和可用的足迹定义元件的最大数目和每个符号字符的最大空白；(ii)至少基于要使用的扫描器的类型和其分辨率定义符号字符中的物理表示的高度、深度、宽度或间隔的范围，(iii)至少基于3D打印机的分辨率定义符号字符中物理表示的高度、深度、宽度或间隔的范围；(iv)至少基于数据是否对人眼可见定义符号字符中物理表示的高度、深度、宽度或间隔的范围；(v)基于x方向和/或y方向上的符号体系，定义符号字符中物理表示的高度、深度、宽度或间隔的范围；和(vi)对物理表示的形状、尺寸和颜色的组合强制约束。上述逻辑是通过示例，其它排序逻辑也在本申请的范围内。在一些实施例中，用户或许能够定制默认排序规则。
z方向的符号字符的一些示例可以包括表示数字二进制值，使得具有至少阈值深度或宽度的凹陷的出现表示0，具有至少阈值高度或宽度的突起区域的出现表示1，或反之亦然。或者他们可以是相对的，其中第一深度、宽度或高度范围的凹陷或突起区域表示0；第二深度、宽度或高度范围的凹陷或突起区域表示1。在非二进制系统中，附加深度或高度范围可以表示附加值。例如，诸如“A”的数据字符可以对应于模式为0.1mm深和0.1mm宽的一对矩形凹陷的符号字符，其在x方向与0.1mm高和0.1mm直径的圆形突起区域距离0.2mm。可以包括附加的颜色元素以提高数据容量。例如，红颜色的上述符号字符可以对应于数据字符“A”，蓝颜色的符号字符可以对应于二进制字符“0”，绿颜色的符号字符可以对应于数据字符“B”，以此类推。上述符号字符的分配是任意的，只是出于示例目的给出的。
图4中步骤的顺序作为示例，在不偏离本申请的原理下，其它顺序也在本申请的范围内。
再参照图3，处理器可以生成305一组编程指令(或指令模板中使用的数据集)并将其保存306到计算机可读存储器，所述一组编程指令通过基于确定的直接在对象上或在附着于对象的基板上的条形码符号体系来编码数据提供用于创建3D条形码的构建序列。
在一些实施例中，条形码符号体系还可以存储于3D条形码外部的位置，以由扫描器参考，用于使用条形码符号体系创建的3D条形码检索信息。位置链接可以编码于3D条形码内。在某些其它信息中，条形码符号体系可以编码于3D条形码本身中。
在步骤307，系统可以将构建序列发送到任何已知的3D打印机以通过根据预定的符号体系编码数据来创建3D条形码。
最后在步骤308，3D打印机可以根据包括条形码符号体系的构建序列，打印具有编码信息的3D条形码。这可以是任何现在或以后已知的3D打印过程，诸如打印机在基板上使用多层构建材料构建对象。由于打印机从基板向上构建对象，打印机可以在外表面上留下空洞(凹陷)或增加突起区域，以创建除了传统的一维和二维条形码之外的3D条形码。在一些实施例中，3D条形码的z维度可以使用3D打印机打印，x维度和y维度可以使用传统的条形码打印机打印。
在替代性实施例中，系统可以根据图5中描述的方法创建3D条形码。在步骤501，系统可以直接从参考一维和/或二维条形码提取要包括于3D条形码中的数据。系统可以使用任何已知方法来提取数据。这些方法的示例可以包括但不限于用于一维条形码的光学扫描器和具有用于二维条形码的照相机的任何电子装置。
在一些实施例中，系统则可以使用参照图3和图4描述的方法从步骤304开始创建3D条形码，以嵌入所提取的数据。根据上文描述的原理，附加信息可以包括于3D条形码中。
在某些其它的实施例中，系统可以确定条形码符号体系502，使得参考一维和/或二维条形码的元件表示为z方向上的3D条形码的可变高度的元件。例如，一维条形码包括表示为可变厚度的条和条之间空白区的信息(在x方向)。系统可以创建条形码符号体系，使得可变厚度的条可以表示为在对象或基板的表面上创建的3D条形码的不同高度的元件(突起区域和/或凹陷)。突起区域和/或凹陷之间的间隔可以与参考条形码相同。类似地，二维条形码的元件可以转换成3D条形码的高度元件。其示例可以示于图6A和6C中。因此，根据此方法创建的3D条形码可以对人眼不可见，只可以使用3D扫描器阅读。因此，系统可以将可见的一维和/或二维条形码转换成不可见的3D条形码。或者，系统可以创建可见的3D条形码，其包括比典型的1D或2D条形码包括的数据更多的数据。
在某些实施例中，系统可以通过在条形码符号体系中包括颜色元素在3D条形码中嵌入附加信息，正如参照图4在上文讨论的。在其它实施例中，系统可以生成对人的肉眼不可见但可以通过能够检测条形码元件中的高度差的扫描器阅读的单色条形码。
处理器然后可以生成503一组数据和/或指令并将其保存504到计算机可读存储器，所述一组数据和/或指令通过基于确定的直接在对象或附着于对象的基板上条形码符号体系来编码数据，构成用于创建3D条形码的构建序列。在步骤505，系统可以通过根据预定的符号编码数据将构建序列发送到任何已知的3D打印机以创建3D条形码。最后在步骤506，3D打印机可以根据包括条形码符号的构建序列，打印具有编码信息的3D条形码，正如上文讨论的。
图6A-6D图解说明根据当前公开的原理创建的3D条形码的示例。图6A和6B图解说明在z方向上加入到传统一维条形码的具有可变宽度、形状和空间的凹陷和突起区域。在图6A的示例中，系统通过(1)将1D条形码的第一颜色元素(例如黑条)转换成第一高度表示(例如向z方向突出的突起元件603)，(2)将1D条形码的第二颜色元素(例如黑条之间的空白区)转换成第二高度表示(例如凹陷602)，将1D条形码转换成单色的3D条形码。系统可以保持每个元件的相对宽度，以便保存宽度表示的数据。系统可以将此数据存储到数据文件，3D打印机使用该数据文件在3D对象或基板上打印3D条形码。在此上下文中，词语“突起区域”和“凹陷”指两个水平的相对高度。“突起区域”通常打印为齐平或只稍微高于3D对象或基板的表面，“凹陷”可以打印为齐平或只稍微低于3D对象或基板的表面。相对高度差使得对人的肉眼是不可察觉的，但可由3D扫描器检测。以此方式，3D扫描器可以检测每个元件的高度和宽度，并且就像1D条形码一样解码3D条形码。
在图6B的示例中，示出至少两个颜色的3D条形码。在此示例中，系统已经通过(1)将1D条形码的第一颜色元素(例如黑条)转换成第一高度表示(例如突起元件613)，(2)将2D条形码的第二颜色元素(例如黑条之间的空白区)转换成第二高度表示(例如凹陷602)；和(3)用表示附加编码数据的附加颜色(例如凹陷612中的空白区615)增加至少一个高度表示，将1D条形码连同补充数据转换成两个颜色的3D条形码。系统可以保持每个1D条形码元件的相对宽度，以便保存宽度表示的数据，附加颜色元素可以包括于该宽度内(如示出的)或者具有其自己的宽度。系统可以将此数据保存到数据文件，3D打印机可以使用该数据文件来在3D对象或基板上打印3D条形码。以此方式，3D扫描器可以检测每个元件的高度和宽度，并且就像1D条形码一样解码3D条形码，3D扫描器还可以检测附加颜色元素，使用附加颜色元素的位置、宽度和高度来解码附加数据。
在图6C的示例中，系统通过(1)将2D条形码的第一颜色元素(例如黑色像素)转换成第一高度表示(例如向z方向突出的较高高度水平元件623)，(2)将2D条形码的第二颜色元素(例如白色像素)转换成第二高度表示(例如较低高度水平元件622)，将2D矩阵条形码转换成单色的3D条形码。系统可以保持每个元件的相对宽度，以便保存宽度表示的数据。系统可以将此数据保存到数据文件，3D打印机可以使用该数据文件来在3D对象或基板上打印3D条形码。突起(较高水平)元件623和凹陷(较低水平元件)622之间的相对高度差使得它对人的肉眼不可察觉，但可由3D扫描器检测。以此方式，3D扫描器可以检测每个元件的位置，并像2D条形码一样解码3D条形码。
在图6D的示例中，示出至少两个颜色的3D条形码。在此示例中，系统通过(1)将2D条形码的第一颜色元素(例如黑色像素)转换成第一高度表示(例如较高水平元件633)，(2)将2D条形码的第二颜色元素(例如白色像素)转换成第二高度表示(例如较低水平元件632)；和(3)用表示附加编码数据的附加颜色增加至少一个高度表示(例如低水平的黑色像素635)将2D条形码连同补充数据转换成两个颜色的3D条形码。系统因此可以用不同颜色增加一个或多个2D条形码的像素以便向条形码增加更多数据。系统可以将此数据保存到数据文件，3D打印机可以使用该数据文件来在3D对象或基板上打印3D条形码。以此方式，3D扫描器可以检测每个元件的位置，像2D条形码一样解码3D条形码，3D扫描器还可以检测附加颜色元素，使用附加颜色元素的位置来解码附加数据。
图7描绘可以用来包含或执行程序指令的硬件的框图。总线700用作将硬件的其它图示组件互连的主信息高速路。CPU 705是系统的中央处理单元，实现执行程序所需的计算和逻辑操作。CPU 705单独地或者与图7中公开的一个或多个其它元件结合是本申请中使用的电子装置、计算装置或处理器的这些词语的示例。只读存储器(ROM)710和随机存取存储器(RAM)715构成非暂态计算机可读存储介质的示例。
控制器720与一个或多个可选的非暂态计算可读存储介质725接口，连到系统总线700。这些存储介质725可以包括例如外部或内部DVD驱动器、CD ROM驱动器、硬盘驱动器、闪存、USB驱动器等等。如之前指出的，这些不同的驱动器和控制器是可选装置。
用于提供接口并执行与一个或多个数据集关联的任何查询或分析的程序指令、软件或交互模块可以存储在ROM 710和/或RAM 715中。可选地，程序指令可以存储在有形的非暂态计算机可读介质上，诸如光盘、数字磁盘、闪存、存储卡、USB驱动器、光盘存储介质和/或其它记录介质。
可选的显示接口730可以允许来自总线700的信息以音频、可视、图形或字母数字格式显示在显示器735上。与诸如打印装置的外部装置通信可以使用各种通信端口740进行。通信端口740可以附连到通信网络，诸如互联网或内联网。
硬件还可以包括接口745，其允许从诸如键盘750的输入装置或诸如鼠标、游戏杆、触摸屏、远程控制、定位装置、视频输入装置和/或音频输入装置的其它输入装置755接收数据。

Claims (10)

1.一种打印包含嵌入三维条形码中的信息的三维对象的方法，所述方法包括：
通过处理器，接收要嵌入所述三维条形码中的信息；
通过所述处理器，确定条形码符号体系，其中，所述条形码符号体系包括z维度的至少一个符号字符；
通过所述处理器，生成构建序列，所述构建序列会引起三维打印装置打印在所述三维条形码中根据所述条形码符号体系嵌入所接收的信息的三维条形码；以及
通过三维打印装置，使用所述构建序列打印所述三维对象，使得要出现在所述z维度上的所述符号体系的每个符号字符打印为所述三维对象上的所述z维度上的物理表示。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括，通过所述处理器：
将所接收的信息排序成公共信息和非公共信息；以及
确定所述条形码符号体系，使得所述非公共信息嵌入所述z维度上的至少一个符号字符中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述公共信息包括以下的至少一个：零件号、零件标识信息、库存信息、用户手册、安全信息或许可信息；以及
所述方法还包括通过所述三维打印装置将所述公共信息打印为对象的表面上的二维符号字符。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述非公共信息包括以下的至少一个：与对象的打印有关的信息，与对象的零件的打印有关的信息，辅助制造信息或定义制造对象时零件的顺序的信息。
5.一种打印包含嵌入三维条形码中的信息的三维对象的系统，所述系统包括：
三维打印装置；
处理器；以及
存储装置，所述存储装置包含程序指令，所述程序指令被配置成引起所述处理器：
接收要嵌入三维条形码中的信息；
确定包括z维度的至少一个符号字符的条形码符号体系；
生成构建序列，所述构建序列会引起所述三维打印装置打印在所述三维条形码中根据所述条形码符号体系嵌入所接收的信息的三维条形码；以及
引起所述三维打印装置使用所述构建序列打印所述三维对象，使得要出现在所述z维度上的所述符号体系的每个符号字符打印为所述三维对象上的所述z维度上的物理表示。
6.根据权利要求5所述的系统，其中：
接收信息的指令包括接收包括多个条和多个空白的一维条形码的指令；
确定所述条形码符号体系的指令包括将所述条转换成第一高度表示和将所述空白转换成第二高度表示的指令；以及
生成所述构建序列的指令包括生成使用单个颜色打印与所述第一高度表示对应的第一高度的条和打印与所述第二高度表示对应的第二高度的空白的指令的指令，使得所述第一高度和所述第二高度对人的肉眼是不可察觉的。
7.根据权利要求5所述的系统，其中：
接收信息的指令包括接收包括多个第一像素和多个第二像素的二维条形码的指令，其中，所述第一像素呈现与所述第二像素不同的颜色，还接收一组补充数据；
确定所述条形码符号体系的指令包括将所述第一像素转换成第一高度表示，将所述第二像素转换成第二高度表示，以及将所述补充数据转换成颜色表示的指令；以及
生成所述构建序列的指令包括生成使用第一颜色打印与所述第一高度表示对应的第一高度的第一像素和打印与所述第二高度表示对应的第二高度的第二像素以及用第二颜色加强所述第一像素或第二像素中的至少一些以表示颜色表示的指令的指令。
8.一种打印于对象上的三维条形码结构，所述条形码结构包括编码信息，其中，所述信息的至少一部分嵌入z维度上。
9.根据权利要求8所述的条形码结构，其中：
所述编码信息的第一部分包括第一高度的第一条；
所述编码信息的第二部分包括第二高度的第二条；以及
所述第一条和第二条呈现单一颜色，所述第一高度和第二高度相互足够接近，使得所述条形码可以由3D扫描装置检测，但对人的肉眼是不可察觉的。
10.根据权利要求8所述的条形码结构，其中：
所述编码信息的第一部分包括第一高度的第一条；
所述编码信息的第二部分包括第二高度的第二条；
所述第一条和第二条呈现第一颜色；以及
所述编码信息的第三部分包括位于第一高度或第二高度的第二颜色的条。
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