包装纸盒的三维设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于包装工程技术领域，涉及包装纸盒的三维设计方法。
【背景技术】
[0002] 如今全世界环保意识越来越强烈，绿色经济迅猛发展，人们会越来越苛刻地避免 不必要的资源浪费。利用计算机技术可以有效提高设计效率，最大化节省资源。同时，纸盒 包装作为一种典型的绿色包，是应用范围最广、结构变化最多的一种商品销售包装容器，在 食品、药品、电子产品以及化妆品等行业得到了广泛应用。随着时代的发展，印刷工艺不断 进步，装饰方法日趋复杂，制作个性化包装纸盒可以更好地满足人们的需求，已成包装设 计的发展趋势。
[0003] 七十年代德国，美国等一些先进的工业国家就开始研制纸盒CAD。目前纸包装领 域已推出数百种包装纸盒纸箱CAD/CAM软件，如ELCEDE，KRLSE，BARCO, LASERCONB，CAPE， ERPA，MARBACH，SERVO, OVATION，BACHER，CSE，KONGSBERG 等比较流行，应用较广。软件多采 用人机对话操作方式，可用键盘、鼠标在屏幕上任意设计纸盒盒片结构图、排料方案、印刷 图案等，可调用盒片图形库，选择盒型结构，可打印纸盒平面展开图、输出模切排料图、印刷 轮廓图及背衬加工图，可将设计图形和数据传递给模切板和背衬加工设备，保证与印版一 致，提高纸盒精度。但这些软件对于非专业人土来说设计过于复杂、专业化，价钱也过于昂 贵。
[0004] 和发达国家比，我国计算机技术在包装行业中的开发应用起步较晚，差距较大， 但也在不断向前发展，并取得了一定的成果。如北大方正Founder Pack系统，天津轻工业 学院开发的TULI-SKH折叠纸盒结构/模板设计软件等。目前市场上还没有应用较广的国 产的纸盒CAD系统软件，大多数企业都是使用如Freehand，AutoCAD等图形设计软件设计纸 盒。因此为了适应包装行业发展的需要，要致力于研宄开发包装方面的CAD软件，特别是集 成3D展示平台的应用软件，以提高我国包装设计的技术水平、促进包装工业的发展。
[0005] 目前市场上还没有成熟的包装纸盒整体设计系统。比较常用的包装纸盒CAD软件 一般只具备局部设计功能，都能完成包装盒结构图的绘制，只是方便程度各有差异，没有3D 效果图生成功能或者3D效果图颇为粗糙，而且操作繁琐，软件价格昂贵。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种包装纸盒的三维设计方法，解决了现有设计软件只具备 局部设计功能，操作繁琐和软件价格昂贵的问题。
[0007] 本发明所采用的技术方案是，一种包装纸盒的三维设计方法，该方法包括以下步 骤：
[0008] 步骤1、采用极坐标法建立纸盒的CAD数学模型库；
[0009] 步骤2、绘制盒型的平面结构图；
[0010] 步骤3、建立纸盒基于面的三维模型；
[0011] 步骤4、确定纸盒的几何坐标；
[0012] 步骤5、确定装潢图案纹理坐标；
[0013] 步骤6、建立几何坐标和纹理坐标的映射关系，使得装潢图案对应附着于纸盒的各 个侧面，从而实现纸盒的三维展示效果。
[0014] 进一步的，步骤1的具体方法为：
[0015] 步骤1. 1、随机指定一个顶点作为起点，用相对极坐标法描述纸盒的各个顶点坐 标，再根据纸盒的其它结构参数构建该纸盒的三维模型；
[0016] 步骤1.2、利用步骤I. 1的方法，构建出若干种不同的纸盒CAD数学模型，然后组成 盒型库，再将各个不同的盒型依据展开图的构成要素，分别组成若干个盒素库。
[0017] 进一步的，步骤I. 1中的结构参数包括沿盒体平面展开图的边缘任意指定的10个 点（Ρ1，Ρ2，Ρ3，"·，Ρ10)，盒体的内尺寸长度Li、盒体的内尺寸宽度Bi、盒体的内尺寸高度 H和盒体的纸板厚度T。
[0018] 进一步的，步骤1. 2中展开图的构成要素包括盒体、盒盖和盒底三个部分，再将盒 体、盒盖和盒底分别定义为盒体函数、盒盖函数和盒底函数，收录进数据库就建立了盒素 库。
[0019] 进一步的，步骤2的具体方法为：当需要设计的盒型结构与盒型库中某一盒型结 构相同时，则只需从盒型库中调用该结构相同的盒型，再根据设计需要，对纸盒的内尺寸长 度Li、内尺寸宽度Bi、内尺寸高度H和纸板厚度T赋值，即可设计出指定盒型和指定尺寸的 纸盒平面结构图。
[0020] 进一步的，步骤2的具体方法为：当需要设计的盒型结构不在盒型库中，则可以调 用盒素库，根据设计需要，分别选择结构相同的盒盖、盒身和盒底，再对盒体的内尺寸长度 Li、内尺寸宽度Bi、内尺寸高度H和纸板厚度T赋值，然后将各个盒素拼合成完整的纸盒，即 可设计出指定盒型和指定尺寸的纸盒平面结构图。
[0021] 进一步的，步骤3的具体方法为：在OpenGL中，利用纸盒各个面的各个顶点生成面 片，由这些面片按照设计的相对位置组成相应的纸盒的三维模型。
[0022] 进一步的，步骤4的具体方法为：对于步骤2成型的纸盒侧面展开图，指定每个面 的四个顶点坐标作为每个面纹理映射物体的几何坐标。
[0023] 进一步的，步骤5的具体方法为：应用OpenGL确定纸盒各个面的装潢图案，对于每 张装潢图案，指定其四个顶角的纹理坐标分别为（〇.〇,〇.〇)，（1.0,〇.〇)，（1.0,1.0)，（〇.〇， 1. 0) 〇
[0024] 进一步的，步骤6的具体方法为：分别将步骤4中得到的每个面的几何坐标与步骤 5中得到的装潢图案的纹理坐标一一对应，使得装潢图案对应附着于纸盒的各个侧面，从而 实现纸盒的三维展示效果。
[0025] 本发明的有益效果是，采用三维CAD技术，将纸盒CAD设计与三维OpenGL技术有 机结合，为包装盒设计人员提供一种辅助设计工具，旨在节省设计人力，缩短设计周期。
【附图说明】 图1为本发明的包装纸盒的三维设计方法中的建立纸盒的CAD数学模型的示意图； 图2为本发明的包装纸盒的三维设计方法中的纸盒的三维模型结构示意图； 图3为图2中的纸盒展开后的结构示意图； 图4为本发明的包装纸盒的三维设计方法中的纸盒装潢示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0027] 本发明公开了一种包装纸盒的三维设计方法，该方法包括以下步骤：
[0028] 步骤1、采用极坐标法建立纸盒的CAD数学模型库：
[0029] 步骤1. 1、用相对极坐标法描述纸盒的顶点坐标，再根据纸盒的结构参数构建该纸 盒的三维模型；
[0030] 顶点坐标的描述方法为：随机指定一个顶点作为起点，根据下一点相对上一点的 相对极坐标（r，Θ )，并通过调用AutoCAD的函数来确定一条直线或圆弧。
[0031] 纸盒的结构参数包括沿盒体平面展开图的边缘任意指定的10个点（Pl，P2， P3,…，P10)、盒体的内尺寸长度Li、盒体的内尺寸宽度Bi、盒体的内尺寸高度H和盒体的 纸板厚度T。
[0032] 步骤1.2、利用步骤I. 1的方法，构建出若干种不同的纸盒CAD数学模型，然后组成 盒型库，再将各个不同的盒型依据展开图的构成要素，分别组成若干个盒素库。
[0033] 其中，展开图的构成要素包括盒体、盒盖和盒底三个部分，将各个盒素分别定义为 盒体函数、盒盖函数和盒底函数，收录进数据库就建立了盒素库。
[0034] 盒盖的盒素库可以根据