一、引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們已從傳統(tǒng)的簡(jiǎn)陋包裝向新穎，高檔的包裝觀念轉(zhuǎn)變，對(duì)商品包裝要求越來(lái)越高。在我國(guó)，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(guó)家花費(fèi)大量的外匯引進(jìn)包裝的應(yīng)用軟件和設(shè)備，但其昂貴的價(jià)格使很多企業(yè)卻步。目前，國(guó)內(nèi)在印刷行業(yè)中已普及了彩色桌面系統(tǒng)，包裝紙盒的設(shè)計(jì)也是使用這些系統(tǒng)，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(xiàng)目提出了包裝紙盒計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

七十年代德國(guó)、美國(guó)等一些先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家就開(kāi)始研制紙盒CAD和CAM系統(tǒng)，LASERCOMB公司1973年開(kāi)始研制紙盒CAD系統(tǒng)軟件，1985年德國(guó)的MARBACH公司研制了“包裝紙盒交互式系統(tǒng)”，1987年ERPA公司的“包裝紙盒CAD系統(tǒng)”等等，這些軟件多用于人機(jī)交互操作，涉及盒型設(shè)計(jì)，排料，輸出，激光模切等功能，被廣泛使用。在國(guó)內(nèi)，廣東，上海地區(qū)的幾家企業(yè)如“和興激光”，“深圳嘉洛”等引進(jìn)的國(guó)外軟件和設(shè)備，“和興激光”還在北京開(kāi)設(shè)了辦事處。北大方正在98年研制了下套紙盒CAD系統(tǒng)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(guó)產(chǎn)的、面向中小型企業(yè)的專業(yè)包裝紙盒CAD系統(tǒng)，大多數(shù)企業(yè)都是使用如Freehand，AutoCAD等圖形設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)紙盒。

二、主要技術(shù)問(wèn)題

對(duì)于研制包裝紙盒CAD系統(tǒng)，其中涉及的問(wèn)題很多，一些是包裝設(shè)計(jì)方面的，一些是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方面的，主要有：

1.初始化參數(shù)：對(duì)于一個(gè)包裝盒，一般給出的是外尺寸、其長(zhǎng)、寬，高對(duì)應(yīng)于盒所占用的體積，或者內(nèi)尺寸，其長(zhǎng)、寬、高對(duì)應(yīng)于盒的容積，則對(duì)具體的盒形，其構(gòu)造尺寸根據(jù)外尺寸或內(nèi)尺寸及紙板的厚度進(jìn)行計(jì)算。

2.對(duì)象化設(shè)計(jì)：對(duì)使用繪畫(huà)工具產(chǎn)生的每一條線、弧、圓等都當(dāng)作一個(gè)對(duì)象，進(jìn)行編輯如刪除、修改等。也便于對(duì)對(duì)象進(jìn)行分層操作。

3.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)：對(duì)于一個(gè)整體盒形一般由盒蓋、底、插片等配件構(gòu)成，實(shí)際上可以看成是由幾個(gè)配件拼接而成，其結(jié)構(gòu)性很強(qiáng)，尤其對(duì)管、盤(pán)形盒。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)就是把每個(gè)配件作為一個(gè)整體（在AutoCAD中稱為塊），對(duì)之進(jìn)行移動(dòng)、伸縮等操作以達(dá)到較好的拼接。

4.參數(shù)化設(shè)計(jì)：盒形的各配件的位置，及大小用參數(shù)及其表達(dá)式確定。

三、系統(tǒng)介紹

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

1盒形設(shè)計(jì)：盒形設(shè)計(jì)可以如下幾種方法：

1）直接取出整體盒形庫(kù)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(kù)中的盒形配件插入到當(dāng)前的設(shè)計(jì)圖形中。

3）對(duì)從文件讀入的盒形進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定，以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，并可存入盒形庫(kù)中。

操作工具主要有：1）繪制工具：可根據(jù)不同要求較方便地繪出對(duì)象，包括輔助線、線段、圓、弧、橢圓（弧）、正多邊形、倒角、切口線、文本等。2）編輯工具：包括旋轉(zhuǎn)、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(biāo)尺（單位可為厘米，英寸，點(diǎn)），輔助線，導(dǎo)航等。4）標(biāo)注工具：進(jìn)行平等輔助線的距離、相交輔助線的夾角、單個(gè)對(duì)象的長(zhǎng)度、弧度、半徑等的標(biāo)注，其標(biāo)注值隨對(duì)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(diào)入盒型庫(kù)中的盒型。本系統(tǒng)可以以幾種文件格式存儲(chǔ)圖形，一是以標(biāo)準(zhǔn)文件格式DXF、EPS、WMF文件存儲(chǔ)，及用于數(shù)控機(jī)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(tǒng)的調(diào)用及修改，是以對(duì)象為單元進(jìn)行的存儲(chǔ)，它包括對(duì)象名、層名、對(duì)象的控制點(diǎn)、對(duì)象的屬性等等。盒形的可以輸出到打印機(jī)、繪圖儀上。

3拼版：在完成盒型設(shè)計(jì)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(duì)選中對(duì)象進(jìn)行建橋設(shè)置，此功能用于制作模切板時(shí)使用。2）出血線：在設(shè)計(jì)完畢的盒型上貼圖時(shí)要用到出血線。出血線的實(shí)現(xiàn)有多種方法，比如把盒型的矢量圖形轉(zhuǎn)化為象素位圖，在位圖的基礎(chǔ)上求出出血線，或直接在矢量圖形上，根據(jù)設(shè)定的出血寬度，求出出血線。3）拼版：拼版的過(guò)程是對(duì)定義的塊整體進(jìn)行復(fù)制和排列的過(guò)程，這其中很關(guān)鍵的是計(jì)算塊的插入頂點(diǎn)定位坐標(biāo)。對(duì)于完成了的排列，要改變相對(duì)位置，可通過(guò)移動(dòng)相關(guān)的控制點(diǎn)。

4紙盒盒型庫(kù)建立：作為一個(gè)CAD系統(tǒng)，建立盒形庫(kù)是非常必要的，可以用庫(kù)中取出樣例作為新圖樣的參考依據(jù)，或者直接取出庫(kù)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(kù)，并且調(diào)出的樣例便于修改，這是建庫(kù)的兩個(gè)基本要求。對(duì)于較規(guī)范的盒形比如管式盒、盤(pán)式盒、具有規(guī)則的形狀，它們一般令與盒的長(zhǎng)、寬、高及紙厚這幾個(gè)參數(shù)有關(guān)，或者說(shuō)對(duì)一個(gè)樣例僅通過(guò)修改這幾個(gè)參數(shù)就可以得到不同大小的盒形，因此建立這種盒形庫(kù)是很有意義的，但對(duì)于異型盒，它們沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的形狀，它們是由人們對(duì)不同物體的形狀，從實(shí)用，美觀等角度進(jìn)行設(shè)計(jì)制作的，與這種盒形相關(guān)的參數(shù)不統(tǒng)一，這時(shí)更重要是建立好零件庫(kù)，如盒蓋庫(kù)、盒底庫(kù)、插片庫(kù)等等。當(dāng)然，這里說(shuō)零件庫(kù)只是泛泛的歸類，如插片庫(kù)中的樣例也可能作為盒蓋的配件使用。通過(guò)調(diào)用不同的庫(kù)中的配件進(jìn)行拼接來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。建立包裝紙盒盒型庫(kù)的工作很復(fù)雜，一個(gè)突出的部題是目前還沒(méi)有一個(gè)類似煙盒的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這里包括盒型的分類、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(jié)構(gòu)較單一。而國(guó)外所使用的標(biāo)準(zhǔn)又不一定適合我國(guó)國(guó)情，不能完全照搬。這就給盒型設(shè)計(jì)，查找，存儲(chǔ)帶來(lái)很大的困難。本系統(tǒng)建立的盒型庫(kù)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(yàn)參數(shù)，且把這些關(guān)系式顯示表達(dá)，以便用戶根據(jù)需要進(jìn)行修改并保存，而對(duì)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(yàn)證，也希望在這一方面開(kāi)展一些討論

四、結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)研制包裝紙盒CAD中出現(xiàn)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(tǒng)，并詳細(xì)地介紹了拼版和數(shù)據(jù)庫(kù)部分。目前本系統(tǒng)還處于試驗(yàn)及改進(jìn)階段，有待于進(jìn)一步的應(yīng)用中不斷地完善。

對(duì)包裝旃垢另一方面包裝裝潢設(shè)計(jì)，尚未涉及，目前的解決方法是把這里設(shè)計(jì)的盒形拷貝到Freehand，CorelDRAW等其它的軟件上處理。當(dāng)然，本系統(tǒng)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。