一、引言
　　隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們已從傳統(tǒng)的簡陋包裝向新穎，高檔的包裝觀念轉(zhuǎn)變，對商品包裝要求越來越高。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(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)的開發(fā)。
　　七十年代德國、美國等一些先進(jìn)的工業(yè)國家就開始研制紙盒CAD和CAM系統(tǒng)，LASERCOMB公司1973年開始研制紙盒CAD系統(tǒng)軟件，1985年德國的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)的國外軟件和設(shè)備，“和興激光”還在北京開設(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，在市場上僅見到其試用版本，因此目前在市場上還沒有國產(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)問題
　　對于研制包裝紙盒CAD系統(tǒng)，其中涉及的問題很多，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)：對于一個(gè)包裝盒，一般給出的是外尺寸、其長、寬，高對應(yīng)于盒所占用的體積，或者內(nèi)尺寸，其長、寬、高對應(yīng)于盒的容積，則對具體的盒形，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.對象化設(shè)計(jì)：對使用繪畫工具產(chǎn)生的每一條線、弧、圓等都當(dāng)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(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)：對于一個(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)，尤其對管、盤形盒。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），對之進(jìn)行移動、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++語言編制的，功能包括紙盒盒型庫、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)可以如下幾種方式：
　　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(dāng)前的設(shè)計(jì)圖形中。
　　3）對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)對象的長度、弧度、半徑等的標(biāo)注，其標(biāo)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(diào)入盒型庫中的盒型。本系統(tǒng)可以以幾種文件格式存儲圖形，一是以標(biāo)準(zhǔn)文件格式DXF、EPS、WMF文件存儲，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(jī)、繪圖儀上。
　　3　拼版：在完成盒型設(shè)計(jì)之后，打開菜單文件/模版，則打開了一個(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(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：拼版的過程是對定義的塊整體進(jìn)行復(fù)制和排列的過程，這其中很關(guān)鍵的是計(jì)算塊的插入頂點(diǎn)定位坐標(biāo)。對于完成了的排列，要改變相對位置，可通過移動相關(guān)的控制點(diǎn)。
　　4　紙盒盒型庫建立：作為一個(gè)CAD系統(tǒng)，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(jù)，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(diào)出的樣例便于修改，這是建庫的兩個(gè)基本要求。對于較規(guī)范的盒形比如管式盒、盤式盒、具有規(guī)則的形狀，它們一般令與盒的長、寬、高及紙厚這幾個(gè)參數(shù)有關(guān)，或者說對一個(gè)樣例僅通過修改這幾個(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是很有意義的，但對于異型盒，它們沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的形狀，它們是由人們對不同物體的形狀，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，如盒蓋庫、盒底庫、插片庫等等。當(dāng)然，這里說零件庫只是泛泛的歸類，如插片庫中的樣例也可能作為盒蓋的配件使用。通過調(diào)用不同的庫中的配件進(jìn)行拼接來達(dá)到設(shè)計(jì)要求。建立包裝紙盒盒型庫的工作很復(fù)雜，一個(gè)突出的部題是目前還沒有一個(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。而國外所使用的標(biāo)準(zhǔn)又不一定適合我國國情，不能完全照搬。這就給盒型設(shè)計(jì)，查找，存儲帶來很大的困難。本系統(tǒng)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，而對盒型命名的科學(xué)性和合理性等問題，需在實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證，也希望在這一方面開展一些討論。