[摘 要]：在研究非管式折疊紙盒的結(jié)構(gòu)特點、作業(yè)線設(shè)計理論的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)非管式折疊紙盒平面結(jié)構(gòu)圖的參數(shù)化設(shè)計，以AutoCAD為平臺基于Visual LISP開發(fā)出折疊紙盒結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)。參數(shù)化設(shè)計主要采用的是盒型庫技術(shù)，輔助進行一部分的盒素庫設(shè)計。 關(guān)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(shè)計軟件的開發(fā)，計算機輔助設(shè)計在包裝行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，比較完善的包裝CAD系統(tǒng)可以應(yīng)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(shù)起步較晚，盡管專業(yè)盒型設(shè)計軟件越來越受到重視，但實際應(yīng)用并不多?；诖?，筆者嘗試以AutoCAD為平臺，使用參數(shù)化設(shè)計的方法，綜合應(yīng)用盒型庫和盒素庫技術(shù)，開發(fā)出操作簡單但繪圖精確的折疊紙盒平面設(shè)計軟件。 1 參數(shù)化設(shè)計 參數(shù)化設(shè)計指參數(shù)化模型的尺寸用對應(yīng)的關(guān)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(guān)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計的這些特點，折疊紙盒結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)采用參數(shù)化設(shè)計方法。 使用參數(shù)化設(shè)計開發(fā)折疊紙盒結(jié)構(gòu)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(guān)系及增加紙厚或減少紙厚的問題。因為這些數(shù)量關(guān)系已經(jīng)被設(shè)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(shù)及盒型庫技術(shù) 2.1 盒素庫技術(shù) 對于一個整體盒，一般都是由盒蓋、盒底、襟片、端板等組件構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。構(gòu)成末端的基本像素一般的有線段、圓（弧）、橢圓（弧）、Bezier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(gòu)成包裝盒型的基本盒型組件，如蓋插片、端板襟片、側(cè)板襟片等。每一個基本盒型組件都構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)成盒蓋、盒底等組合組件，最后構(gòu)成整體盒型。 2.2 盒型庫技術(shù) 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(shù)，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(jié)構(gòu)樣式，通過使用這些典型盒型進行設(shè)計，可以使設(shè)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(shè)計結(jié)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(shù)。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(jié)構(gòu)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?qū)ο蟮腃AD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，見圖1。 3.3 變量命名及編碼 對于紙盒結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(xí)慣用小寫字母命名變量:l、b、h、t。對于紙盒結(jié)構(gòu)圖的基點來說，采用Pt來表示。 系統(tǒng)采用與AutoCAD同樣的坐標(biāo)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(biāo)系，坐標(biāo)原點位于屏幕的左下角。 根據(jù)參數(shù)化設(shè)計的思想，圖2中紙盒設(shè)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(jié)構(gòu)圖。 系統(tǒng)運行實例 例如要設(shè)計一個長100mm，寬80mm，高50mm的一般盤式折疊紙盒，設(shè)置紙板厚度1mm，其它結(jié)構(gòu)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(biāo)，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(yù)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(shè)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(biāo)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(biāo)取一個合適的基點后，對話框自動彈出，以便用戶設(shè)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(shè)計過程可能遇到的各種問題及可能出錯的地方，在設(shè)計過程中添加了出錯處理。例如圖5中用戶將參數(shù)值設(shè)為負(fù)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(rèn)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(rèn)在圖5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，見圖6。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(chǔ)上進行修改。 5 結(jié)語 （1）折疊紙盒系統(tǒng)采用參數(shù)化設(shè)計方法。將紙盒的長、寬、高、紙板厚、基點坐標(biāo)等設(shè)置為紙盒的基本參數(shù)，用它們表示結(jié)構(gòu)圖中各頂點，再用合適的線型連接起來即繪成紙盒結(jié)構(gòu)圖。參數(shù)設(shè)為不同值，可得到一些形狀類似而尺寸不同的結(jié)構(gòu)圖。 （2）系統(tǒng)使用AutoCAD作為二次開發(fā)的平臺，以盒型庫技術(shù)為主，結(jié)合部分盒素庫技術(shù)，既實現(xiàn)了紙盒結(jié)構(gòu)平面圖的快速準(zhǔn)確繪制，又增加了盒型數(shù)量，極大地節(jié)省了設(shè)計費用和設(shè)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(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)在以后開發(fā)中完善與包裝CAM設(shè)備的接口，為其在包裝行業(yè)的廣泛應(yīng)用提供條件。 國際競爭的嚴(yán)峻形勢要求我們必須開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)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。