一、引言
　　隨著社會經濟的發展，人們已從傳統的簡陋包裝向新穎，高檔的包裝觀念轉變，對商品包裝要求越來越高。在我國，包裝行業還只是處于發展階段，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用軟件和設備，但其昂貴的價格使很多企業卻步。目前，國內在印刷行業中已普及了彩色桌面系統，包裝紙盒的設計也是使用這些系統，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計（CAD）系統的開發。
　　七十年代德國、美國等一些先進的工業國家就開始研制紙盒CAD和CAM系統，LASERCOMB公司1973年開始研制紙盒CAD系統軟件，1985年德國的MARBACH公司研制了“包裝紙盒交互式系統”，1987年ERPA公司的“包裝紙盒CAD系統”等等，這些軟件多用于人機交互操作，涉及盒型設計，排料，輸出，激光模切等功能，被廣泛使用。在國內，廣東，上海地區的幾家企業如“和興激光”，“深圳嘉洛”等引進的國外軟件和設備，“和興激光”還在北京開設了辦事處。北大方正在98年研制了下套紙盒CAD系統軟件，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的、面向中小型企業的專業包裝紙盒CAD系統，大多數企業都是使用如Freehand，AutoCAD等圖形設計軟件設計紙盒。
　　二、主要技術問題
　　對于研制包裝紙盒CAD系統，其中涉及的問題很多，一些是包裝設計方面的，一些是計算機圖形學方面的，主要有：
　　1.初始化參數：對于一個包裝盒，一般給出的是外尺寸、其長、寬，高對應于盒所占用的體積，或者內尺寸，其長、寬、高對應于盒的容積，則對具體的盒形，其構造尺寸根據外尺寸或內尺寸及紙板的厚度進行計算。
　　2.對象化設計：對使用繪畫工具產生的每一條線、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.結構化設計：對于一個整體盒形一般由盒蓋、底、插片等配件構成，實際上可以看成是由幾個配件拼接而成，其結構性很強，尤其對管、盤形盒。結構化設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。
　　4.參數化設計：盒形的各配件的位置，及大小用參數及其表達式確定。
　　三、系統介紹
　　此系統是在Windows系統中用C++語言編制的，功能包括紙盒盒型庫、盒型設計、拼版、輸入輸出等部分：
　　1　盒形設計：盒形設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計圖形中。
　　3）對從文件讀入的盒形進行參數標定，以實現參數化，并可存入盒形庫中。
　　操作工具主要有：1）繪制工具：可根據不同要求較方便地繪出對象，包括輔助線、線段、圓、弧、橢圓（�。�、正多邊形、倒角、切口線、文本等。2）編輯工具：包括旋轉、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，或調入盒型庫中的盒型。本系統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，是便于本系統的調用及修改，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置，此功能用于制作模切板時使用。2）出血線：在設計完畢的盒型上貼圖時要用到出血線。出血線的實現有多種方法，比如把盒型的矢量圖形轉化為象素位圖，在位圖的基礎上求出出血線，或直接在矢量圖形上，根據設定的出血寬度，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，可通過移動相關的控制點。
　　4　紙盒盒型庫建立：作為一個CAD系統，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，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，并且調出的樣例便于修改，這是建庫的兩個基本要求。對于較規范的盒形比如管式盒、盤式盒、具有規則的形狀，它們一般令與盒的長、寬、高及紙厚這幾個參數有關，或者說對一個樣例僅通過修改這幾個參數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，美觀等角度進行設計制作的，與這種盒形相關的參數不統一，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。通過調用不同的庫中的配件進行拼接來達到設計要求。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構較單一。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。這就給盒型設計，查找，存儲帶來很大的困難。本系統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系時，更多的是來源于實踐上的經驗參數，且把這些關系式顯示表達，以便用戶根據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。