一、引言
　　隨著社會經(jīng)濟的發(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，國家花費大量的外匯引進包裝的應(yīng)用軟件和設(shè)備，但其昂貴的價格使很多企業(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，立足于實用，提高工作效率，本項目提出了包裝紙盒計算機輔助設(shè)計（CAD）系統(tǒng)的開發(fā)。
　　七十年代德國、美國等一些先進的工業(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交互操作，涉及盒型設(shè)計，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)計軟件設(shè)計紙盒。
　　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)計方面的，一些是計算機圖形學方面的，主要有：
　　1.初始化參數(shù)：對于一個包裝盒，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行計算。
　　2.對象化設(shè)計：對使用繪畫工具產(chǎn)生的每一條線、弧、圓等都當作一個對象，進行編輯如刪除、修改等。也便于對對象進行分層操作。
　　3.結(jié)構(gòu)化設(shè)計：對于一個整體盒形一般由盒蓋、底、插片等配件構(gòu)成，實際上可以看成是由幾個配件拼接而成，其結(jié)構(gòu)性很強，尤其對管、盤形盒。結(jié)構(gòu)化設(shè)計就是把每個配件作為一個整體（在AutoCAD中稱為塊），對之進行移動、伸縮等操作以達到較好的拼接。
　　4.參數(shù)化設(shè)計：盒形的各配件的位置，及大小用參數(shù)及其表達式確定。
　　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、拼版、輸入輸出等部分：
　　1　盒形設(shè)計：盒形設(shè)計可以如下幾種方式：
　　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(shè)計圖形中。
　　3）對從文件讀入的盒形進行參數(shù)標定，以實現(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），標尺（單位可為厘米，英寸，點），輔助線，導航等。4）標注工具：進行平等輔助線的距離、相交輔助線的夾角、單個對象的長度、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(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，一是以標準文件格式DXF、EPS、WMF文件存儲，及用于數(shù)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(tǒng)的調(diào)用及修改，是以對象為單元進行的存儲，它包括對象名、層名、對象的控制點、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(shè)計之后，打開菜單文件/模版，則打開了一個拼版的窗口。生成版時可能需要的功能：1）橋：對選中對象進行建橋設(shè)置，此功能用于制作模切板時使用。2）出血線：在設(shè)計完畢的盒型上貼圖時要用到出血線。出血線的實現(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行復制和排列的過程，這其中很關(guān)鍵的是計算塊的插入頂點定位坐標。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。
　　4　紙盒盒型庫建立：作為一個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行編輯，這就需要收集盡可能多的樣例充實圖庫，并且調(diào)出的樣例便于修改，這是建庫的兩個基本要求。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、高及紙厚這幾個參數(shù)有關(guān)，或者說對一個樣例僅通過修改這幾個參數(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，它們沒有一個標準和規(guī)范的形狀，它們是由人們對不同物體的形狀，從實用，美觀等角度進行設(shè)計制作的，與這種盒形相關(guān)的參數(shù)不統(tǒng)一，這時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行拼接來達到設(shè)計要求。建立包裝紙盒盒型庫的工作很復雜，一個突出的部題是目前還沒有一個類似煙盒的統(tǒng)一標準，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。而國外所使用的標準又不一定適合我國國情，不能完全照搬。這就給盒型設(shè)計，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，更多的是來源于實踐上的經(jīng)驗參數(shù)，且把這些關(guān)系式顯示表達，以便用戶根據(jù)需要進行修改并保存，而對盒型命名的科學性和合理性等問題，需在實踐中進一步驗證，也希望在這一方面開展一些討論。