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包裝紙箱／紙盒三維結構模型研究（上）

2017-10-20 10:48:22

〔摘要〕計算機輔助三維包裝結構設計是包裝結構設計的發展必由之路。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、點為基礎研究了紙盒紙箱三維結構模型。并利用此模型實現了紙箱的基于線框和面計算機三維表示。
　　關鍵詞：包裝，三維，結構模型，紙箱紙盒。
　　隨著現代工業的發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，出現了多種形式的包裝CAD系統，這些系統極大提高了包裝設計的效率。但目前這些系統多是二維結構設計。隨著計算機技術的進步和時代的要求，為三維包裝CAD提供了較好的技術開發基礎和物質基礎，同時計算機輔助三維包裝結構設計也是包裝結構設計的發展必由之路。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，研究了三維紙箱結構模型。為實現交互式三維紙箱紙盒CAD／CAM打下了良好的基礎。
　　1 紙箱紙盒的三維結構模型
　　1.1 紙箱紙盒拓撲層次結構
　　對紙箱紙盒采用了5級拓撲層次結構，其中包括紙箱紙盒、面、環、“半”邊和頂點，層次結構見圖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，每個面由一個外環界和若干內環界定其有效范圍。面可無內環，但必須要有外環，面帶有方向性，用其外法矢方向作為該面的正向；
　　c.環：由有序、有向邊組成面的封閉邊界，環中各條邊之間不能相交．相鄰兩條邊共享一個頂點，環有內外之分。確定面中內孔或凸臺邊界的環為內環，按順時針走向。外環按逆時針走向，這樣在回上沿任一條邊前進，左側總是環內，右側總是環外；
　　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）

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