CN109791580B - 3d打印机接口封锁 - Google Patents

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Abstract

用于认证3D打印机的用户以阻止未经授权使用3D打印机的方法包括从一组用户简档中获得用户简档，每个用户简档对应于用户并包括所存储的多位数字；通过3D打印机的触摸屏接口提示用户输入个人标识码（PIN）；如果PIN与所存储的多位数字不匹配，则阻止使用3D打印机；以及如果PIN与所存储的多位数字相匹配，则认证用户。该方法包括提示用户向触摸屏接口施加力；检测所施加的力；将所施加的力与力阈值进行比较；以及如果所施加的力小于力阈值，则阻止使用3D打印机。

Description

3D打印机接口封锁
技术领域
本发明一般涉及认证3D打印机的用户，并且更具体地涉及阻止未经授权使用3D打印机。
背景技术
3D打印或增材制造是基于由数字文件提供的蓝图制作三维立体物的过程。通过在3D打印机的平台上以模式策略性地生成添加材料的连续层直到创建整个物体来实现期望的3D立体物的合成。3D物体的合成由数字文件驱动，数字文件提供描述如何创建用于生成物体的材料和层的模式的规范。规定设计的数字文件由用户提供，并且由3D打印机读取的数字文件的示例包括G代码文件、计算机辅助设计(“CAD”)文件、STereoLithography(“STL”)CAD文件、以及通常用于增材制造过程中的其他文件类型。在一些情况下，数字文件指代新物体的3D模型，但是替代地，数字文件可以指代从3D扫描仪的使用导出的物体的副本。
添加材料的连续层的生成可以例如根据以下中的任何一个来执行：(1)容器内光聚合(Vat Photopolymerisation)，(2)材料喷射，(3)粘合剂喷射，(4)方向能量沉积，(5)粉末床熔融，(6)片材层压，或(7)材料挤压。用于生成连续层的材料挤压的具体过程可以涉及使用熔融沉积建模(“FDM”)、熔丝制造(“FFF”)或直接墨水书写(“DIW”)来进行顺序沉积。
用作3D打印机的“墨水”以生成3D物体的材料可以包括例如以下任何材料：粉末材料、聚合物材料、热塑性塑料、共晶金属、可食用材料、橡胶、造型粘土、橡皮泥、金属粘土、陶瓷材料、金属合金、纸张、由陶瓷和金属材料组成的复合材料(“金属陶瓷”)、金属基质复合物、陶瓷基质复合物、光聚合物、石膏、不锈钢、铝、塑料薄膜和金属箔。
3D打印机通常通过构建笼被保护免受外部影响，并且在构建笼内，3-D打印机通常包括以下：(1)至少一个挤压器，(2)导轨系统，(3)构建平台，(4)至少一个丝线轴，(5)和用于操纵至少一个挤压器的至少一个电机。此外，挤压器可以包括冷却系统以调节挤压器的温度。
通常，在FFF 3D打印机的操作期间，塑料丝从丝卷轴展开并供应到挤压器。挤压器在特定温度下将热施加到丝，热熔化塑料丝而开始材料流动。一旦塑料丝开始流动，用于操纵挤压器的电机使用导轨系统来相对于构建平台(水平和竖直两者)定位挤压器，以将3D物体的第一层施加到构建平台。由于丝的特性和挤压器的冷却系统，丝在其被挤压后不久冷却。一旦已经施加第一层，就重新定位挤压器，并在第一层的表面上施加第二层。重复该过程直到完全构造3D物体。
一些3D打印机包括触摸屏接口，其允许用户容易地与3D打印机交互。触摸屏接口通常包括：可以是具有触敏表面的透明面板的触摸传感器面板、可以位于面板之后使得触敏表面基本上覆盖显示设备的可视区域的显示设备、以及用于解译来自触敏表面的信号的计算机处理器。触摸屏接口允许用户通过在由显示设备显示的用户接口规定的位置处使用手指、触控笔或其他物体触摸触摸传感器面板来向3D打印机提供各种类型的输入。该交互可以包括例如输入命令、调整设置、查看信息等。
通常，触摸屏接口可以识别触摸事件(即，用户交互)并且触摸传感器面板上的触摸事件的位置然后可以根据在触摸事件时出现的显示来解译触摸事件，此后可以基于触摸事件执行一个或多个动作。
发明内容
本发明的示例实施例提供了用于阻止未经授权使用3D打印机并验证成人正在操作3D打印机的方法和系统。
3D打印在打印过程期间要求精确，因为每层必须相对于其他层(例如，先前打印的层)精确定位。因此，期望阻止用户在打印过程期间干扰3D打印机。具体而言，重要的是在打印3D物体时没有外力干扰电机、导轨系统、挤压器或构建平台。
此外，有利的是，从在打印过程期间发生的危险状况保护用户，因为挤压器的操作温度可以达到397°F以上，这可能对用户造成严重伤害。因此，期望3D打印机阻止用户在打印过程期间无意接触电机、导轨系统、挤压器或构建平台。
此外，操作3D打印机需要成人监督。因此，期望3D打印机具有阻止无人监督的孩子操作3D打印机的能力。特别地，期望3D打印机能够在孩子用户和成人用户之间进行区分。
根据本发明的示例实施例，一种用于认证3D打印机的用户以阻止未经授权使用3D打印机的方法包括：响应于用于操作3D打印机的触摸屏接口的用户操作，从一组用户简档中获得用户简档，每个用户简档对应于相应的用户并且包括所存储的多位数字；通过3D打印机的触摸屏接口提示用户输入个人标识码(PIN)；如果PIN与所存储的多位数字不匹配，则阻止使用3D打印机；以及如果PIN与所存储的多位数字相匹配，则继续进行用于认证用户的认证过程。
在示例实施例中，用户简档包括用户的联系信息和对至少一个验证问题的回答中的至少一个。在示例实施例中，如果PIN与所存储的多位数字不匹配，则该方法包括使用联系信息向用户通知错误输入PIN；以及利用经更新的所存储的多位数字来更新用户简档。另外，如果PIN与所存储的多位数字相匹配，则在示例实施例中，该方法继续进行认证过程，在示例实施例中，该认证过程包括提示用户输入对至少一个验证问题的响应，其中如果响应与所存储的对至少一个验证问题的回答相匹配，则用户被认证并且处理器允许用户操作3D打印机，但是，如果响应与所存储的对至少一个验证问题的回答不匹配，则该方法将用户封锁在使用3D打印机之外。
在示例实施例中，在由于输入对安全问题的不正确回答而封锁用户使用3D打印机的情况下，处理器使用所存储的联系信息(例如电子邮件地址)，例如，通过向所存储的电子邮件地址发送电子邮件来向用户通知已经发生了尝试使用3D打印机并输入对所存储的安全问题的不正确回答的事件，先前存储的PIN已被禁用，并且已分配临时PIN(并存储在用户简档中)。然后，用户可以例如经由计算机终端来访问接口以修改用户简档，例如，通过设置新PIN，设置新的安全问题，和/或设置对安全问题的新回答。在示例实施例中，在由于输入对安全问题的不正确回答而封锁用户使用3D打印机的情况下，处理器还在触摸屏接口上显示消息，该消息指出用户已被封锁使用3D打印机和/或新PIN已被重新分配。在示例实施例中，新PIN已被重新分配被显示在触摸屏上而不显示新PIN，使得用户访问新PIN经由所存储的联系信息的联系媒介。即使在正确输入PIN之后的认证过程也是特别有利的，因为可能发生与被分配了PIN的用户有关系的人(例如，孩子)例如基于亲密了解用户的生活、特征等而获得对用户的PIN的访问，但尽管这种关系由于安全原因而不应操作打印机，例如未成年孩子。认证过程可以用作封锁这样的人(例如未成年孩子)的预防措施，并且向用户提供将PIN重置为未经授权人未知的PIN的机会。
在示例实施例中，该方法包括通过触摸屏接口检测施加到触摸屏接口以操作3D打印机的力；将施加力与力阈值进行比较；以及如果施加力小于力阈值，则阻止使用3D打印机。此外，该方法包括通过触摸屏接口检测用于施加该施加力的输入的数量；如果用于施加该施加力的输入的数量大于1，其中每个单独输入的分别施加的力不满足力阈值，则阻止使用3D打印机；以及如果1)施加力大于或等于力阈值并且2)用于施加该施加力的输入的数量等于1，则认证用户为成人。例如，力阈值对应于成人用户可以使用单个输入施加的平均力。在另一示例中，力阈值对应于大于孩子可以使用单个输入施加的平均力的值。认证过程是特别有利的，因为它阻止孩子(对于孩子，操作3D打印机是不安全的)使用3D打印机，例如即使使用3D打印机不需要认证特定用户。
根据示例实施例，触摸屏接口包括一个或多个压力传感器(即，力传感器)，其被配置成检测与在触摸屏的表面上施加力的对象对应的力信号。以这种方式，触摸屏接口可以确定触摸事件创建大力还是小力。例如，在示例实施例中，触摸屏接口包括布置在触摸传感器面板之后的多个力传感器，其中每个传感器在发生触摸事件时提供基于触摸传感器面板的挠度(deflection)的电信号。
在以下结合某些示例性实施例的详细描述中并且鉴于附图描述了本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中遍及附图，相同的符号表示相同的部分。然而，详细描述和附图仅描述和图示本发明的特定示例实施例，并因此不应认为是对其范围的限制，因为本发明可以包含其他同等有效的实施例。
附图说明
图1是对应于根据本发明的示例实施例的生成PIN的方法的图。
图2是描绘根据本发明的示例实施例的创建用户简档的方法的流程图。
图3是描绘根据本发明的示例实施例的认证用户的方法的流程图。
图4是描绘根据本发明的示例实施例的认证用户的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了用于使用3D打印机的触摸屏接口101生成PIN的PIN生成方法100。在示例实施例中，触摸屏接口101在处理器和非暂时性存储介质的控制下操作，在非暂时性存储介质上存储可由处理器执行的程序指令，并且所述指令当由处理器执行时，使得该过程执行操作触摸屏接口101的方法，诸如下面关于图1-4描述并在图1-4中描绘的示例方法。
在示例实施例中，触摸屏接口101包括压力传感器，其被配置成检测与由对象施加在触摸屏接口101的表面上的力对应的力信号。
在示例实施例中，PIN生成方法100包括通过触摸屏接口101显示主屏幕102，其包括例如用户可选选项103、104、105和106。选项103、104、105和106例如包括“构建”选项、“丝”选项、“级别”选项和“工具”选项。例如，选项106可以对应于“工具”选项，响应于其选择，触摸屏接口101显示工具屏幕107。
工具屏幕107包括例如用户可选选项108、109、110、111、112、113、114和115。选项108、109、110、111、112、113、114和115包括例如“服务”选项、“Wi-Fi”选项、“校准”选项、“点动模式(Jog Mode)”选项、“设置”选项、“预热”选项、“关于”选项、以及“后退”选项。例如，选项112可以对应于“设置”选项，并且选项115可以对应于“后退”选项，响应于其选择，触摸屏接口101显示主屏幕102。如果用户选择“设置”选项112，则触摸屏接口101显示设置屏幕116。
设置屏幕116包括例如用户可选选项117、118、119、115和120，其中选项115对应于“后退”选项，响应于其选择而显示工具屏幕107。选项117、118、119和120可以包括例如“设置Pin码”选项、“在_分钟后封锁”选项、“换新令牌”选项和“主页”选项。例如，选项117可以对应于“设置Pin码”选项，并且选项120可以对应于“主页”选项，响应于其中后者的选择，触摸屏接口101显示主屏幕102。在示例实施例中。如果用户选择“设置Pin码”选项117，则触摸屏接口101显示Pin创建屏幕121，用户可以经由其来设置向前需要其输入以使用3D打印机的PIN。
在示例实施例中，Pin创建屏幕121包括例如数字小键盘122，其允许用户生成PIN123。PIN 123可以是例如多位数字。替代示例实施例支持字母数字PIN。Pin创建屏幕121还包括例如“后退”选项115(以用于重新显示设置屏幕116)和“主页”选项120(以用于重新显示主屏幕102)。Pin创建屏幕121还包括例如“输入”选项124，其允许用户将在那以前输入的数字设置为所选择的PIN 123。在示例实施例中，一旦用户输入了PIN 123，则触摸屏接口101显示例如Pin验证屏幕125。
在示例实施例中，Pin验证屏幕125包括数字小键盘122、用于重新显示PIN创建屏幕121的“后退”选项115、用于重新显示主屏幕102的“主页”选项120、以及选项126，其例如是“完成”选项。例如，Pin验证屏幕125提示用户使用数字小键盘122输入先前在PIN创建屏幕121中设置的PIN 127。一旦用户输入了PIN 127并选择了“完成”选项126，则触摸屏接口101在步骤128处验证PIN 127是否与PIN 123相匹配。如果PIN 127与PIN 123相匹配，则触摸屏接口101确认用户已正确地输入PIN 123，并且例如重新显示主屏幕102，例如其中通知成功设置PIN。另一方面，如果所比较的PIN不匹配，则该方法重新显示PIN创建屏幕121以新输入PIN 123。
图2是图示根据本发明的示例实施例的用于使用3D打印机的触摸屏接口101创建用户简档204的方法200的流程图。方法200开始于步骤201。
在步骤202处，触摸屏接口101提示用户输入用户简档204的信息，例如用户的电子邮件地址205、多位数字206、对验证问题的回答207、以及其他用户凭证信息207。例如，在第一次使用打印机时，触摸屏接口101可以提示创建简档，包括设置访问信息，通过该访问信息限制打印机对特定用户的未来使用。在示例实施例中，系统允许使用管理员简档，通过其来设置多个用户简档，每个用户简档具有相应的访问凭证。根据替代示例实施例，这些信息元素中的一个或多个可以通过单独的输入方法输入，而不是通过该图示的流程或者作为该流程的附加。例如，已经参考图1描述了用于生成多位数字作为PIN的方法。在示例实施例中，关于图1描述的方法的修改版本可以用于关于图2描述的流程。在图2中，屏幕121是用户简档生成屏幕，通过该屏幕，除了其他用户简档信息之外，还可以生成PIN。其他用户凭证信息207可以包括例如用户的电话号码、生日等。一旦用户输入了用于创建用户简档204的所有所需信息，则方法200在步骤203处结束。在替代示例实施例中，PIN和/或其他用户简档信息可以在通信地耦合到包括其触摸屏接口101的3D打印机的用户终端处远程设置。例如，通信耦合的终端被分配给已经被允许使用3D打印机的相应用户。
图3是根据本发明的示例实施例的使用3D打印机的触摸屏接口101的用户认证方法300的流程图。该方法开始于步骤301。
在步骤302处，例如，响应于开始3D打印机的操作的用户输入，触摸屏接口101获得一个或多个用户简档204。在步骤303处，触摸屏接口101提示用户输入PIN 209。在步骤304处，认证方法300确定PIN 209是否与多位数字206相匹配。如果PIN 209与多位数字206不匹配，则认证方法300进行到步骤307。在步骤307处，认证方法300禁用多位数字206并且例如通过使用用户电子邮件地址205通知与用户简档204相关联的用户。在禁用多位数字206之后，认证方法300提示用户输入利用其用户简档204已经自动更新并且已经在步骤307处发送的通知中指示的经更新的多位数字，或者输入利用其已经例如响应于发送的通知307而手动更新用户简档204的经更新的多位数字。例如，根据示例实施例，通知是电子邮件，其包括响应于其选择而例如在远程终端的屏幕上显示接口的链接，例如在其处显示电子邮件，所述接口包括用于更新用户简档204的多位数字206的输入字段。
如果PIN 209与多位数字206相匹配，则认证方法300进行到步骤305，在步骤305处，触摸屏接口101提示用户向至少一个验证问题中的一个或多个提供响应210。如果响应210与所存储的对验证问题的回答207不匹配，则认证方法300进行到步骤307，其禁用多位数字206并通知用户禁用。
如果响应210与对验证问题的回答207相匹配，则认证方法300进行到步骤308，其将用户认证为被允许操作3D打印机。方法300在步骤308处结束。
在替代示例实施例中，如果在步骤304处，PIN 209与多位数字206相匹配，则认证方法300进行到步骤308，而不要求用户输入对验证问题的响应210。
图4是图示根据本发明的示例实施例的使用3D打印机的触摸屏接口101来阻止由未成年人使用3D打印机的用户认证方法400的流程图，该认证方法可以用于与需要输入PIN码组合或者甚至3D打印机的操作不限于仅通过PIN或其他标识方法而具体标识的人的情况下。用户认证方法400开始于步骤401。
在步骤402处，认证方法400提示用户向触摸屏接口101施加压力。在步骤403处，认证方法400检测由用户施加的施加力404。替代地，代替专用提示施加压力和随后检测响应于提示而施加的压力，检测由用户在经由触摸屏接口101选择请求操作3D打印机的选项时施加的压力，该选项的用户选择使认证方法400开始于步骤403。接下来，在步骤405处，认证方法400确定施加力404是否大于或等于力阈值406。例如，在示例实施例中，力阈值406被设置为普通成人可以通过一个输入(例如，通过按压单个手指)施加在触摸屏接口101上的力。因此，如果施加力404小于力阈值406，则认证方法400确定成人没有向触摸屏接口101施加压力，并且认证方法400返回到步骤401。
如果施加力404大于或等于力阈值406，则认证方法400进行到步骤407。在步骤407处，认证方法400确定用户是否正在使用多于一个输入来施加该施加力404。如果使用多于一个输入来施加该施加力404，则认证方法400确定用户未被认证为成人。在示例实施例中，在检测到多于一个压力点的情况下，传感器检测压力点中的任何单个压力点处的压力是否满足阈值，在该情况下，用户被认证，而否则未被认证。然后，认证方法返回到步骤401。
如果力404被感测为由单个输入(例如，单个手指)施加，则在步骤408处，认证方法400将施加了力404的用户认证为成人。认证方法400在步骤409处结束。
在示例实施例中，用于检测力的传感器包括电容器布置，其中触摸屏接口101的外层是柔性的并且可以朝向下层向下弯曲，其中外层和下层之间的距离取决于施加的压力的量而变化，所述距离可以基于响应于分别集成在外层和下层中的电极之间的距离改变的电容改变来检测。多个电极对可以例如以网格布置，使得可检测距离值的模式，通过该模式来查明用于施加压力的压力点的数量。例如，预期单个压力点与施加区域上的存储梯度的压力相匹配，例如，其中在施加压力的中心处具有最大压力，并且在从中心径向向外延伸的方向上逐渐降低压力。如果压力模式包括最大压力的中心，其后逐渐降低压力，然后继续进一步远离初始中心，其中压力逐渐增加到另一高压中心点，则这样的模式指示存在两个压力点。
在示例实施例中，触摸屏接口101的外层可以由玻璃或符合柔性形状的聚合物形成。
本发明的示例实施例针对例如包括一个或多个处理器的处理电路，其可以使用例如个人计算机(PC)的中央处理单元(CPU)或其他工作站处理器的任何常规处理电路和设备或其组合来实现，以执行例如在包括任何常规存储器设备的非暂时性计算机可读介质上提供的代码，以单独或组合地执行本文所述的任何方法。一个或多个处理器可以体现在服务器或用户终端或其组合中。用户终端可以体现为例如台式机、膝上型电脑、手持设备、个人数字助理(PDA)、电视机顶盒互联网装置、移动电话、智能电话等，或者作为其中一个或多个的组合。存储器设备可以包括任何常规的永久和/或临时存储器电路或其组合，其非穷举列表包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)和磁带。
本发明的示例实施例针对一种或多种非暂时性计算机可读介质，例如，如上所述，在其上存储有可由处理器执行的指令，并且所述指令当由处理器执行时，执行本文所述的各种方法，每种方法单独或组合地执行或其子步骤隔离地或以其他组合执行。
本发明的示例实施例针对一种例如硬件组件或机器的方法，其发送可由处理器执行以执行本文所述的各种方法的指令，每种方法单独或组合地执行或其子步骤隔离地或以其他组合执行。
以上描述旨在是说明性的而非限制性的。本领域技术人员从前面的描述中可以理解，本发明可以以各种形式实现，并且各种实施例可以单独或组合地实现。因此，虽然已经结合本发明的特定示例描述了本发明的实施例，但是本发明的实施例和/或方法的真实范围不应如此限制，因为在研究附图、说明书和以下权利要求之后，其他修改将对于本领域技术人员而言变得显而易见。

Claims (6)

1.一种用于认证3D打印机的用户以阻止不安全地使用3D打印机的方法，该方法包括：
通过传感器检测同时施加到3D打印机的触摸屏界面的检测表面的多个压力点中的每个压力点的相应压力，其中检测到的同时施加的压力组合地形成触摸屏界面上的力，并且其中多个压力点对应于多个输入位置；
通过处理电路确定触摸屏界面上的力满足力阈值；
通过处理电路确定满足所述力阈值的力向所述触摸屏界面的施加是通过使用多于一个输入位置同时施加相应压力来执行的；和
作为确定所使用的输入位置多于一个的结果，通过处理电路阻止3D打印机挤压打印材料的操作，其中3D打印机的操作是以满足所述力阈值的力通过使用一个输入位置施加压力而施加到所述触摸屏界面为条件的。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括所述处理电路确定大于所述力阈值的力是使用所述输入位置中的单个输入位置而施加的，并且响应地将3D打印机的用户认证为成年人。
3.一种3D打印机系统，包括：
挤压器，其被配置成根据限定的模式以层挤压打印材料；
处理电路，其中挤压器被配置成在处理电路的控制下操作；
触摸屏，经由其可输入用户命令，根据所述命令，处理电路被配置成控制挤压器；和
传感器；
其中：
传感器被配置成检测同时施加到触摸屏的检测表面的多个压力点中的每个压力点的相应压力；
多个压力点对应于多个输入位置；
处理电路被配置成：
确定通过检测到的同时施加的相应压力施加到所述触摸屏的力满足力阈值；
确定满足所述力阈值的力向触摸屏界面的施加是通过使用多于一个位置同时施加相应压力来执行的；和
响应于确定所使用的输入位置多于一个，在经由触摸屏输入的用户命令下阻止用于控制挤压器挤压打印材料的操作；和
所述操作是以满足所述力阈值的力通过使用一个输入位置施加压力而施加到触摸屏为条件的。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，触摸屏包括外层，所述外层可在由用户施加到其的压力下变形。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，传感器包括外层上的第一电极和下层处的第二电极，所述传感器被配置成检测第一和第二电极之间的电容的改变，不同的电容值与不同的压力值相关联。
6.根据权利要求3所述的系统，其中所述处理电路被配置为通过检测到大于所述力阈值的力是使用所述输入位置中的单个输入位置而施加的，从而将3D打印机的用户认证为成年人。
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