折疊紙盒的啟發(fā)式輔助設計系統(tǒng).pdf

1、近年來，折疊包裝紙盒在包裝運輸行業(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，更加大了人們對于紙盒的關注度。紙盒的設計一般基于經驗和不斷的試錯。設計師們通常先通過二維矢量圖稿來設計紙盒版式，之后通過三維紙盒來觀看紙盒的實際三維效果。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計稿的三維樣式，并且方便設計師根據(jù)三維效果對設計稿進行不斷的修改。
　　為了提高設計師們設計紙盒的效率，市

2、場上已經存在了很多商業(yè)軟件，但是用戶在使用這些軟件生成虛擬紙盒模型時仍需要大量的手動操作。因此本文針對從二維設計稿到虛擬三維模型的快速建模問題，研究構建紙盒三維模型時的三維拓撲構造和智能編輯問題，完成了基于給定約束下幾何優(yōu)化的啟發(fā)式輔助設計系統(tǒng)，實現(xiàn)三維紙盒模型的快速生成，并拓展了設計稿的多樣性，提高了用戶設計二維紙盒圖稿時的效率。具體的，本文主要有以下兩個研究內容:
　　1.紙盒模型的幾何形狀的表達設計及優(yōu)化
　　為了求解

3、紙盒在折疊過程中的某個三維狀態(tài)，本文定義了一組普適性的幾何形狀約束條件的表達。針對剛性折紙結構這一研究對象，本文挖掘出了形狀剛性約束的表達，而為了描述紙盒的某一三維狀態(tài)，本文從拓撲上定義了一系列的形狀修正建議。當給定這兩類約束后，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計稿的自動調整，這不僅拓展了設計稿的多樣性，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.折疊紙盒設計的智能編輯系統(tǒng)
　　為了滿足用戶從輸入一張紙盒的二維設計稿到快速構建三維模型的流程，并且允許用戶實時編輯三維模型，以實現(xiàn)修正并拓展二維設計稿的目標，本文在幾何形狀優(yōu)化的基礎上，實現(xiàn)了一個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:頂點合并、對稱點合并和平面合并，再通過用戶確認快速地構建折疊紙盒的三維模型。用戶還可以通過拖拽邊來編輯當前的三維紙盒模型，系統(tǒng)將實時地優(yōu)化