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摘 要]：在研究非管式折疊紙盒的結構特點、作業(yè)線設計理論的基礎上，實現(xiàn)非管式折疊紙盒平面結構圖的參數(shù)化設計，以AutoCAD為平臺基于Visual LISP開發(fā)出折疊紙盒結構圖系統(tǒng)。參數(shù)化設計主要采用的是盒型庫技術，輔助進行一部分的盒素庫設計。
關鍵詞：參數(shù)化；盒型庫；折疊紙盒；包裝CAD
目前，美國、日本等發(fā)達國家都致力于專業(yè)包裝設計軟件的開發(fā)，計算機輔助設計在包裝行業(yè)中得到了廣泛的應用，比較完善的包裝CAD系統(tǒng)可以應用到包裝CAD的整個工藝流程的各個環(huán)節(jié)。我國的包裝CAD技術起步較晚，盡管專業(yè)盒型設計軟件越來越受到重視，但實際應用并不多。基于此，筆者嘗試以AutoCAD為平臺，使用參數(shù)化設計的方法，綜合應用盒型庫和盒素庫技術，開發(fā)出操作簡單但繪圖精確的折疊紙盒平面設計軟件。
1 參數(shù)化設計
參數(shù)化設計指參數(shù)化模型的尺寸用對應的關系來表示，而不需要確定具體的數(shù)值。變化一個參數(shù)值，將自動改變所有與之相關的尺寸，并遵循既定的約束條件。
分析市場上的包裝紙盒可以看出，大部分的紙盒結構都是特定的幾種，只是紙盒的尺寸、裝飾圖案、所用的包裝材料不同。針對包裝結構設計的這些特點，折疊紙盒結構設計系統(tǒng)采用參數(shù)化設計方法。
使用參數(shù)化設計開發(fā)折疊紙盒結構系統(tǒng)時，用戶不必使用繪圖工具逐點逐線地進行繪圖，更不用考慮各個尺寸之間的關系及增加紙厚或減少紙厚的問題。因為這些數(shù)量關系已經(jīng)被設計者考慮到程序過程中，用戶只需要根據(jù)程序的提示進行選擇和輸入必要的參數(shù)，圖形的繪制均由程序自動完成。
2 盒素庫技術及盒型庫技術
2.1 盒素庫技術
對于一個整體盒，一般都是由盒蓋、盒底、襟片、端板等組件構成，其結構性很強，尤其對于管式折疊紙盒。對于不同的整體盒型，其組成的組件不同，但大體上都有如此的層次結構。構成末端的基本像素一般的有線段、圓（?。E圓（?。ezier曲線等。為了方便，可以添加正多邊形、星形、心形、波浪線等作為基本像素。由這些基本像素構成包裝盒型的基本盒型組件，如蓋插片、端板襟片、側板襟片等。每一個基本盒型組件都構成一類，如蓋插片類、端板襟片類等。類中的每個基本盒型組件根據(jù)包裝盒型的用途、結構要求、美觀等因素要求為不同的形狀。進一步地由基本盒型組件構成盒蓋、盒底等組合組件，最后構成整體盒型。
2.2 盒型庫技術
目前大多數(shù)的包裝CAD系統(tǒng)，如方正包裝、ArtiosCAD軟件和BOX—VELLUM系統(tǒng)，采用的都是盒型庫技術，即包含一定數(shù)量的典型的完整盒型數(shù)據(jù)庫。
盒型庫中保存著一些使用頻率較高的折疊紙盒的結構樣式，通過使用這些典型盒型進行設計，可以使設計速度大大提高，用戶只需選擇所需盒型，輸入合適的長度、寬度、高度、紙板厚度等參數(shù)，一次操作就可以得到設計結果，盒型還可以不斷的擴充。
大部分的管式折疊紙盒都可以分為盒體、盒蓋、盒底3個組成部分，而且盒體變化不多，盒蓋與盒底可以分別進行組合，因此管式折疊紙盒適合采用盒素庫技術。對于其它非管式折疊紙盒來說，各盒型相似之處少，沒有采用盒素庫的必要。而且軟件以AutoCAD為平臺，繪制出整體盒型后，若不符合既定要求，可以利用其強大的繪圖與編輯功能進行修改，可以彌補盒型庫的不足之處。
3 折疊紙盒結構系統(tǒng)的開發(fā)
3.1 系統(tǒng)開發(fā)工具
在眾多開發(fā)軟件中，利用AutoCAD進行二次開發(fā)是條快捷方式。AutoCAD提供了完整的、高性能的、面向對象的CAD程序開發(fā)環(huán)境，也為開發(fā)者提供了多種新的選擇，其二次開發(fā)工具亦不斷推陳出新，如Auto LISP，Visual LISP，ADS，ARX，VB，VBA，Visual Java等。本文以使用Visual LISP語言為例。
3.2 系統(tǒng)流程圖
折疊紙盒系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流貫穿系統(tǒng)運行的整個過程。
3.3 變量命名及編碼
對于紙盒結構設計，幾乎每個紙盒使用的變量有紙盒的長度尺寸、寬度尺寸、高度尺寸和紙板厚度。在開發(fā)過程中，使用折疊紙盒結構設計中通用的方法，長、寬、高表示為L、B、H、T，編寫代碼時按照習慣用小寫字母命名變量:l、b、h、t。對于紙盒結構圖的基點來說，采用Pt來表示。
系統(tǒng)采用與AutoCAD同樣的坐標規(guī)定方法：屏幕所在的二維平面為x—y平面，采用笛卡爾——平面直角坐標系，坐標原點位于屏幕的左下角。
根據(jù)參數(shù)化設計的思想，圖2中紙盒設計完成后，用戶只需要輸入不同的參數(shù)值就可以得到一系列形狀類似而尺寸不同的結構圖。
4 系統(tǒng)運行實例
例如要設計一個長100mm，寬80mm，高50mm的一般盤式折疊紙盒，設置紙板厚度1mm，其它結構無要求。
運行系統(tǒng)，可以看到菜單欄多出一項“紙盒”菜單，點擊菜單彈出5個子菜單，選擇“盤式盒”子菜單或者工具欄上的“盤式盒”圖標，進入盤式盒繪圖模塊。
4.1 盒型選擇
選擇圖3所示“紙盒”菜單或“紙盒”工具欄中的“盤式盒”，彈出如圖4“盤式盒”模塊圖像菜單，在其中選擇合適的盤式折疊紙盒的名稱或者右邊的立體預覽圖（本例選擇一個一般盤式盒），點擊“確定”按鈕即可進入到“一般盤式盒”的繪圖過程中。
4.2 參數(shù)輸入
進入“一般盤式盒”繪圖程序后，彈出盤式盒參數(shù)設計對
話框，見圖5。
在左邊的基點部分，可以直接在輸入框內(nèi)輸入縱橫坐標的值，或者點擊“拾取點<”，則隱藏對話框，待用戶在屏幕上用鼠標取一個合適的基點后，對話框自動彈出，以便用戶設置和修改其它參數(shù)。
剛打開的對話框顯示的是紙盒尺寸的缺省值，用戶根據(jù)需要可以修改盤式盒的基本參數(shù) 長、寬、高、紙的厚度（本例中還有特別的參數(shù)，如紙盒上端的長度方向的尺寸以及紙盒中間部分的高度）。
系統(tǒng)在編寫過程中充分考慮了用戶設計過程可能遇到的各種問題及可能出錯的地方，在設計過程中添加了出錯處理。例如圖5中用戶將參數(shù)值設為負值時，系統(tǒng)在對話框底部顯示出錯提示。用戶可以根據(jù)錯誤提示進行修改，確認正確輸入后即可輸出紙盒的平面展開圖。
4.3 紙盒平面圖繪制
用戶確認在對話框中的參數(shù)均合適后，點擊“確定”按鈕，系統(tǒng)自動在用戶選定的基點處畫出折疊紙盒的平面圖。若此圖與用戶的所需有出入，用戶可以使用AutoCAD的繪圖和編輯功能，繼續(xù)在輸出圖的基礎上進行修改。
5 結語
（1）折疊紙盒系統(tǒng)采用參數(shù)化設計方法。將紙盒的長、寬、高、紙板厚、基點坐標等設置為紙盒的基本參數(shù)，用它們表示結構圖中各頂點，再用合適的線型連接起來即繪成紙盒結構圖。參數(shù)設為不同值，可得到一些形狀類似而尺寸不同的結構圖。
（2）系統(tǒng)使用AutoCAD作為二次開發(fā)的平臺，以盒型庫技術為主，結合部分盒素庫技術，既實現(xiàn)了紙盒結構平面圖的快速準確繪制，又增加了盒型數(shù)量，極大地節(jié)省了設計費用和設計時間。
（3）考慮到包裝CAD／CAM一體化和數(shù)字化工作流程的趨勢，要求折疊紙盒結構圖系統(tǒng)在以后開發(fā)中完善與包裝CAM設備的接口，為其在包裝行業(yè)的廣泛應用提供條件。
國際競爭的嚴峻形勢要求我們必須開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權的包裝CAD系統(tǒng)，有效地提高我國包裝行業(yè)的生產(chǎn)效率和企業(yè)的競爭力，使我國的包裝企業(yè)立于不敗之地。 |
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