一、引言

隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，人們已從傳統的簡(jiǎn)陋包裝向新穎，高檔的包裝觀(guān)念轉變，對商品包裝要求越來(lái)越高。在我國，包裝行業(yè)還只是處于發(fā)展階段，每年由于商品包裝不合理都造成巨大損失。為趕上世界水平，國家花費大量的外匯引進(jìn)包裝的應用軟件和設備，但其昂貴的價(jià)格使很多企業(yè)卻步。目前，國內在印刷行業(yè)中已普及了彩色桌面系統，包裝紙盒的設計也是使用這些系統，操作煩瑣，速度慢，精度不高，不容易修正，工作效率很低，且廢品率高。因此，立足于實(shí)用，提高工作效率，本項目提出了包裝紙盒計算機輔助設計（CAD）系統的開(kāi)發(fā)。

七十年代德國、美國等一些先進(jìn)的工業(yè)國家就開(kāi)始研制紙盒CAD和CAM系統，LASERCOMB公司1973年開(kāi)始研制紙盒CAD系統軟件，1985年德國的MARBACH公司研制了“包裝紙盒交互式系統”，1987年ERPA公司的“包裝紙盒CAD系統”等等，這些軟件多用于人機交互操作，涉及盒型設計，排料，輸出，激光模切等功能，被廣泛使用。在國內，廣東，上海地區的幾家企業(yè)如“和興激光”，“深圳嘉洛”等引進(jìn)的國外軟件和設備，“和興激光”還在北京開(kāi)設了辦事處。北大方正在98年研制了下套紙盒CAD系統軟件，在市場(chǎng)上僅見(jiàn)到其試用版本，因此目前在市場(chǎng)上還沒(méi)有國產(chǎn)的、面向中小型企業(yè)的專(zhuān)業(yè)包裝紙盒CAD系統，大多數企業(yè)都是使用如Freehand，AutoCAD等圖形設計軟件設計紙盒。

二、主要技術(shù)問(wèn)題

對于研制包裝紙盒CAD系統，其中涉及的問(wèn)題很多，一些是包裝設計方面的，一些是計算機圖形學(xué)方面的，主要有：

1.初始化參數：對于一個(gè)包裝盒，一般給出的是外尺寸、其長(cháng)、寬，高對應于盒所占用的體積，或者內尺寸，其長(cháng)、寬、高對應于盒的容積，則對具體的盒形，其構造尺寸根據外尺寸或內尺寸及紙板的厚度進(jìn)行計算。

2.對象化設計：對使用繪畫(huà)工具產(chǎn)生的每一條線(xiàn)、弧、圓等都當作一個(gè)對象，進(jìn)行編輯如刪除、修改等。也便于對對象進(jìn)行分層操作。

3.結構化設計：對于一個(gè)整體盒形一般由盒蓋、底、插片等配件構成，實(shí)際上可以看成是由幾個(gè)配件拼接而成，其結構性很強，尤其對管、盤(pán)形盒。結構化設計就是把每個(gè)配件作為一個(gè)整體（在A(yíng)utoCAD中稱(chēng)為塊），對之進(jìn)行移動(dòng)、伸縮等操作以達到較好的拼接。

4.參數化設計：盒形的各配件的位置，及大小用參數及其表達式確定。

三、系統介紹

此系統是在Windows系統中用C++語(yǔ)言編制的，功能包括紙盒盒型庫、盒型設計、拼版、輸入輸出等部分：

1盒形設計：盒形設計可以如下幾種方法：

1）直接取出整體盒形庫中的樣例為模版進(jìn)行編輯，修改。

2）用提供的繪圖工具及編輯工具繪制，取出零件庫中的盒形配件插入到當前的設計圖形中。

3）對從文件讀入的盒形進(jìn)行參數標定，以實(shí)現參數化，并可存入盒形庫中。

操作工具主要有：1）繪制工具：可根據不同要求較方便地繪出對象，包括輔助線(xiàn)、線(xiàn)段、圓、弧、橢圓（�。�、正多邊形、倒角、切口線(xiàn)、文本等。2）編輯工具：包括旋轉、平移、伸縮、鏡象等幾何變換，Undo和Redo功能，及塊、層的定義和操作。3）顯示工具：放大鏡（放大和縮小比例顯示），標尺（單位可為厘米，英寸，點(diǎn)），輔助線(xiàn)，導航等。4）標注工具：進(jìn)行平等輔助線(xiàn)的距離、相交輔助線(xiàn)的夾角、單個(gè)對象的長(cháng)度、弧度、半徑等的標注，其標注值隨對象的大小和位置的變化而變化。

2盒型輸入輸出：以DXF文件的格式輸入圖形，或調入盒型庫中的盒型。本系統可以以幾種文件格式存儲圖形，一是以標準文件格式DXF、EPS、WMF文件存儲，及用于數控機床使用的NC格式文件，另一種文件格式定義為OFG，是便于本系統的調用及修改，是以對象為單元進(jìn)行的存儲，它包括對象名、層名、對象的控制點(diǎn)、對象的屬性等等。盒形的可以輸出到打印機、繪圖儀上。

3拼版：在完成盒型設計之后，打開(kāi)菜單文件/模版，則打開(kāi)了一個(gè)拼版的窗口。生成版時(shí)可能需要的功能：1）橋：對選中對象進(jìn)行建橋設置，此功能用于制作模切板時(shí)使用。2）出血線(xiàn)：在設計完畢的盒型上貼圖時(shí)要用到出血線(xiàn)。出血線(xiàn)的實(shí)現有多種方法，比如把盒型的矢量圖形轉化為象素位圖，在位圖的基礎上求出出血線(xiàn)，或直接在矢量圖形上，根據設定的出血寬度，求出出血線(xiàn)。3）拼版：拼版的過(guò)程是對定義的塊整體進(jìn)行復制和排列的過(guò)程，這其中很關(guān)鍵的是計算塊的插入頂點(diǎn)定位坐標。對于完成了的排列，要改變相對位置，可通過(guò)移動(dòng)相關(guān)的控制點(diǎn)。

4紙盒盒型庫建立：作為一個(gè)CAD系統，建立盒形庫是非常必要的，可以用庫中取出樣例作為新圖樣的參考依據，或者直接取出庫中的樣例為模版進(jìn)行編輯，這就需要收集盡可能多的樣例充實(shí)圖庫，并且調出的樣例便于修改，這是建庫的兩個(gè)基本要求。對于較規范的盒形比如管式盒、盤(pán)式盒、具有規則的形狀，它們一般令與盒的長(cháng)、寬、高及紙厚這幾個(gè)參數有關(guān)，或者說(shuō)對一個(gè)樣例僅通過(guò)修改這幾個(gè)參數就可以得到不同大小的盒形，因此建立這種盒形庫是很有意義的，但對于異型盒，它們沒(méi)有一個(gè)標準和規范的形狀，它們是由人們對不同物體的形狀，從實(shí)用，美觀(guān)等角度進(jìn)行設計制作的，與這種盒形相關(guān)的參數不統一，這時(shí)更重要是建立好零件庫，如盒蓋庫、盒底庫、插片庫等等。當然，這里說(shuō)零件庫只是泛泛的歸類(lèi)，如插片庫中的樣例也可能作為盒蓋的配件使用。通過(guò)調用不同的庫中的配件進(jìn)行拼接來(lái)達到設計要求。建立包裝紙盒盒型庫的工作很復雜，一個(gè)突出的部題是目前還沒(méi)有一個(gè)類(lèi)似煙盒的統一標準，這里包括盒型的分類(lèi)、命名、盒型的尺寸、不同配件間的約束關(guān)系。這里主要的原因可能是包裝紙盒的多樣性所致，不象包裝紙箱那樣結構較單一。而國外所使用的標準又不一定適合我國國情，不能完全照搬。這就給盒型設計，查找，存儲帶來(lái)很大的困難。本系統建立的盒型庫試圖在這方面做一些探討，如在確定不同配件間的約速關(guān)系時(shí)，更多的是來(lái)源于實(shí)踐上的經(jīng)驗參數，且把這些關(guān)系式顯示表達，以便用戶(hù)根據需要進(jìn)行修改并保存，而對盒型命名的科學(xué)性和合理性等問(wèn)題，需在實(shí)踐中進(jìn)一步驗證，也希望在這一方面開(kāi)展一些討論

四、結束語(yǔ)

本文對研制包裝紙盒CAD中出現的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析，介紹了研制的包裝紙盒CAD軟件系統，并詳細地介紹了拼版和數據庫部分。目前本系統還處于試驗及改進(jìn)階段，有待于進(jìn)一步的應用中不斷地完善。

對包裝旃垢另一方面包裝裝潢設計，尚未涉及，目前的解決方法是把這里設計的盒形拷貝到Freehand，CorelDRAW等其它的軟件上處理。當然，本系統在實(shí)踐中可能還會(huì )遇到其它問(wèn)題，這有待于進(jìn)一步的完善。