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包裝紙箱／紙盒三維結(jié)構(gòu)模型研究（上）

2017-10-20 10:48:22

〔摘要〕計算機輔助三維包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計是包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展必由之路。文章從包裝紙盒紙箱的拓撲信息和幾何信息兩方面進行考慮，以面、邊、點為基礎(chǔ)研究了紙盒紙箱三維結(jié)構(gòu)模型。并利用此模型實現(xiàn)了紙箱的基于線框和面計算機三維表示。
　　關(guān)鍵詞：包裝，三維，結(jié)構(gòu)模型，紙箱紙盒。
　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，各種商品的包裝也越來越受到重視，出現(xiàn)了多種形式的包裝CAD系統(tǒng)，這些系統(tǒng)極大提高了包裝設(shè)計的效率。但目前這些系統(tǒng)多是二維結(jié)構(gòu)設(shè)計。隨著計算機技術(shù)的進步和時代的要求，為三維包裝CAD提供了較好的技術(shù)開發(fā)基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)，同時計算機輔助三維包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計也是包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展必由之路。如何更好地表示三維包裝體的計算機模型，是三維包裝CAD／CAM系統(tǒng)面臨的首要問題。該文應用計算機圖形學知識，從紙箱的拓撲信息和幾何信息兩方面進行考慮，研究了三維紙箱結(jié)構(gòu)模型。為實現(xiàn)交互式三維紙箱紙盒CAD／CAM打下了良好的基礎(chǔ)。
　　1 紙箱紙盒的三維結(jié)構(gòu)模型
　　1.1 紙箱紙盒拓撲層次結(jié)構(gòu)
　　對紙箱紙盒采用了5級拓撲層次結(jié)構(gòu)，其中包括紙箱紙盒、面、環(huán)、“半”邊和頂點，層次結(jié)構(gòu)見圖1。各層次含義為：

　　a.紙箱紙盒：由一系列的面組成；
　　b.面：是紙箱紙盒的組成部分而非一般意義下實體造型中的邊界面，每個面由一個外環(huán)界和若干內(nèi)環(huán)界定其有效范圍。面可無內(nèi)環(huán)，但必須要有外環(huán)，面帶有方向性，用其外法矢方向作為該面的正向；
　　c.環(huán)：由有序、有向邊組成面的封閉邊界，環(huán)中各條邊之間不能相交．相鄰兩條邊共享一個頂點，環(huán)有內(nèi)外之分。確定面中內(nèi)孔或凸臺邊界的環(huán)為內(nèi)環(huán)，按順時針走向。外環(huán)按逆時針走向，這樣在回上沿任一條邊前進，左側(cè)總是環(huán)內(nèi)，右側(cè)總是環(huán)外；
　　d.邊：一條邊只能有兩個與之相鄰的面或一個，并且由兩個頂點定界；
　　e.頂點：邊端點，幾何造型中最基本的元素。（未完待續(xù)）

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