折疊紙盒的啟發(fā)式輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng).pdf

1、近年來，折疊包裝紙盒在包裝運(yùn)輸行業(yè)得到了廣泛的使用，并且由于其可循環(huán)利用和可降解等許多環(huán)保的性質(zhì)，更加大了人們對于紙盒的關(guān)注度。紙盒的設(shè)計(jì)一般基于經(jīng)驗(yàn)和不斷的試錯(cuò)。設(shè)計(jì)師們通常先通過二維矢量圖稿來設(shè)計(jì)紙盒版式，之后通過三維紙盒來觀看紙盒的實(shí)際三維效果。通常有兩種方式來生成三維紙盒，其中一種是虛擬的三維模型，它可以低成本地展示設(shè)計(jì)稿的三維樣式，并且方便設(shè)計(jì)師根據(jù)三維效果對設(shè)計(jì)稿進(jìn)行不斷的修改。
　　為了提高設(shè)計(jì)師們設(shè)計(jì)紙盒的效率，市

2、場上已經(jīng)存在了很多商業(yè)軟件，但是用戶在使用這些軟件生成虛擬紙盒模型時(shí)仍需要大量的手動操作。因此本文針對從二維設(shè)計(jì)稿到虛擬三維模型的快速建模問題，研究構(gòu)建紙盒三維模型時(shí)的三維拓?fù)錁?gòu)造和智能編輯問題，完成了基于給定約束下幾何優(yōu)化的啟發(fā)式輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)三維紙盒模型的快速生成，并拓展了設(shè)計(jì)稿的多樣性，提高了用戶設(shè)計(jì)二維紙盒圖稿時(shí)的效率。具體的，本文主要有以下兩個(gè)研究內(nèi)容:
　　1.紙盒模型的幾何形狀的表達(dá)設(shè)計(jì)及優(yōu)化
　　為了求解

3、紙盒在折疊過程中的某個(gè)三維狀態(tài)，本文定義了一組普適性的幾何形狀約束條件的表達(dá)。針對剛性折紙結(jié)構(gòu)這一研究對象，本文挖掘出了形狀剛性約束的表達(dá)，而為了描述紙盒的某一三維狀態(tài)，本文從拓?fù)渖隙x了一系列的形狀修正建議。當(dāng)給定這兩類約束后，本文還求解了給定約束下的幾何形狀優(yōu)化問題，最終構(gòu)建出用戶所需的折疊紙盒的理想模型。本文所提出的帶約束的幾何優(yōu)化框架同樣適用于基于三維編輯的二維設(shè)計(jì)稿的自動調(diào)整，這不僅拓展了設(shè)計(jì)稿的多樣性，更能幫助用戶直觀靈活地

4、修正二維圖稿的尺寸等誤差。
　　2.折疊紙盒設(shè)計(jì)的智能編輯系統(tǒng)
　　為了滿足用戶從輸入一張紙盒的二維設(shè)計(jì)稿到快速構(gòu)建三維模型的流程，并且允許用戶實(shí)時(shí)編輯三維模型，以實(shí)現(xiàn)修正并拓展二維設(shè)計(jì)稿的目標(biāo)，本文在幾何形狀優(yōu)化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的智能編輯系統(tǒng)。本文采用了三種有效的智能檢測的方法:頂點(diǎn)合并、對稱點(diǎn)合并和平面合并，再通過用戶確認(rèn)快速地構(gòu)建折疊紙盒的三維模型。用戶還可以通過拖拽邊來編輯當(dāng)前的三維紙盒模型，系統(tǒng)將實(shí)時(shí)地優(yōu)化