包装计算机辅助设计第一章

1、包装计算机辅助设计包装计算机辅助设计： 教学要求教学要求 了解包装结构设计的相关知识，掌握常见包装了解包装结构设计的相关知识，掌握常见包装的结构设计方法；的结构设计方法；熟练掌握熟练掌握AutoCAD 软件的二维和三维绘图技术，软件的二维和三维绘图技术，熟练绘制常用包装结构图。熟练绘制常用包装结构图。熟练掌握纸盒设计软件的绘图知识，纸盒平面展熟练掌握纸盒设计软件的绘图知识，纸盒平面展开图的绘制，纸盒平面展开图的三维折叠及三维开图的绘制，纸盒平面展开图的三维折叠及三维效果展示；并且打样。效果展示；并且打样。熟练掌握三维造型软件熟练掌握三维造型软件proe绘制包装立体效果图。绘制包装立体效果图。教

2、材或参考书教材或参考书 主要参考书：主要参考书： 孙诚主编：包装结构设计，中国轻工业出版孙诚主编：包装结构设计，中国轻工业出版社社 ；王德忠主编：包装计算机辅助设计，印刷工业王德忠主编：包装计算机辅助设计，印刷工业出版社，出版社，2009。 徐文才等编著：包装计算机辅助设计，西安徐文才等编著：包装计算机辅助设计，西安理工大学，理工大学，1993 孙家广：计算机图形学（第三版），清华大孙家广：计算机图形学（第三版），清华大学出版社，学出版社，1999 教学方式和课程考核教学方式和课程考核 自学和课堂教学相结合自学和课堂教学相结合 理论教学和上机实验相结合理论教学和上机实验相结合(40,20)期末

3、考试（期末考试（50%）,平时作业平时作业(30%),上机作业上机作业(20%) 计算机图学概述计算机图学概述 图的描述图的描述1)图的定义图的定义2)图的表示方法图的表示方法3)图形和图像的区别图形和图像的区别 计算机图形学的研究内容计算机图形学的研究内容6图的定义：从客观世界的物体中抽象出来的带有灰度或色彩及形状的图或形。比如景物、照片、图片、工程图、设计图、方框图、工艺美术绘图、雕塑品、用数学方法描述的图形。图的表示方法图的表示方法a.a. 点阵法：用具有灰度或色彩的点阵来表示图形点阵法：用具有灰度或色彩的点阵来表示图形的一种方法，强调由哪些点组成，并具有什么的一种方法，强调由哪些点组成

4、，并具有什么灰度或色彩。灰度或色彩。 例如例如 二维灰度图像可用矩阵二维灰度图像可用矩阵P Pijij（i=1,2i=1,2，n n；j=1,2j=1,2.,m).,m)表示。表示。P Pijij表示图像在（表示图像在（X Xi i,Y,Yj j）处的灰度。处的灰度。b.b. 参数法：以计算机中所记录图形的形状参数来参数法：以计算机中所记录图形的形状参数来表示图形的一种方法。表示图形的一种方法。用点阵法描述的图形叫像素图（或图像）用参数法描述的图形叫参数图（或图形）。图形、图像图形、图像 图形：又称矢量图，它是用一组指令来描图形：又称矢量图，它是用一组指令来描述该画面的所有直线、曲线、矩形、椭

5、圆述该画面的所有直线、曲线、矩形、椭圆等的形状、位置、颜色等的各种属性和参等的形状、位置、颜色等的各种属性和参数。即用数学方法来表示画面的。数。即用数学方法来表示画面的。 图像：又称位图，它是指在空间和亮度上图像：又称位图，它是指在空间和亮度上已经离散化的画面。即用像素来表示画面。已经离散化的画面。即用像素来表示画面。图形与图像的比较图形与图像的比较 图形的颜色作为绘图的参数在指令中给出，图形的颜色作为绘图的参数在指令中给出，所以图形的颜色数目与文件的大小无关；所以图形的颜色数目与文件的大小无关；而图像中的颜色越多，文件数据量越大。而图像中的颜色越多，文件数据量越大。 图形在进行缩放后不会失真

6、；而图像放大图形在进行缩放后不会失真；而图像放大后会出现颗粒状，缩小后会吃掉部分像素后会出现颗粒状，缩小后会吃掉部分像素点。点。 图形适用于表现变化的曲线、简单的图案；图形适用于表现变化的曲线、简单的图案；图像的表现力较强，层次和色彩较丰富，图像的表现力较强，层次和色彩较丰富，适用于表现自然的、细节的景物。适用于表现自然的、细节的景物。图像的文件格式图像的文件格式 EPS BMP TIFF JPEG Gif PNG TGA SWF计算机图形学的研究内容计算机图形学的研究内容 如何用适当的硬件来实现图形处理功能如何用适当的硬件来实现图形处理功能 如何设计好的图形软件如何设计好的图形软件 图形处理

7、所需的数学处理方法和算法图形处理所需的数学处理方法和算法 如何解决实际应用中的图形处理问题如何解决实际应用中的图形处理问题计算机图形学的任务是研究如何利用计算机来处理图形，研究内容包括：图形的生成、显示和输出；图形的变换；图形的组合、分解和运算。也就是说，计算机图形学所研究的内容有：1213141516171819202122232425 手工设计的弊端 计算机包装CAD/CAM的优越性 国内外常用的软件 ArtiosCAD （Esko公司） 方正包装CAD .第第1章章 概述概述 包装工程专业是一个综合性和学科交叉性包装工程专业是一个综合性和学科交叉性的专业，涉及包装机械、包装材料、包装印刷

8、、的专业，涉及包装机械、包装材料、包装印刷、运输包装、包装管理、包装计算机辅助设计和运输包装、包装管理、包装计算机辅助设计和包装工艺等。在包装所涉及的各个领域都离不包装工艺等。在包装所涉及的各个领域都离不开计算机，计算机是他们强有力的工具。开计算机，计算机是他们强有力的工具。包装机械上的应用包装机械上的应用设计和模拟机构及其运动设计和模拟机构及其运动对包装机械的各机构进行结构力学计算和优对包装机械的各机构进行结构力学计算和优化设计化设计模拟包装机械各机构的运转和操作模拟包装机械各机构的运转和操作包装材料上的应用包装材料上的应用p材料模拟实验材料模拟实验p建立包装材料数据库建立包装材料数据库包装

9、材料试验数据的处理包装材料试验数据的处理包装印刷上的应用包装印刷上的应用 印前设计，包括结构设计、装潢设计和排版设印前设计，包括结构设计、装潢设计和排版设计计制版时进行电子分色制版时进行电子分色印刷时，控制印刷机，减少耗材损失印刷时，控制印刷机，减少耗材损失运输包装上的应用运输包装上的应用缓冲包装设计，得到缓冲包装材料的结构和尺寸 外包装容器的结构设计进行包装的堆码、集装等优化设计 包装管理和包装工艺等上包装管理和包装工艺等上的应用的应用 在包装管理上，利用计算机信息技术可以进在包装管理上，利用计算机信息技术可以进行包装企业的生产、进销存、财务、人事等方行包装企业的生产、进销存、财务、人事等方

10、面的管理，加快管理效率，提高企业的经济效面的管理，加快管理效率，提高企业的经济效益。益。 在包装计算机辅助设计和包装工艺上，利用在包装计算机辅助设计和包装工艺上，利用计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助工艺设计等技术可以进行包装的辅助设计、助工艺设计等技术可以进行包装的辅助设计、控制制造和生产工艺设计。控制制造和生产工艺设计。32计算机辅助设计：指的是工程技术人员以计算机为工具，用自己的专业知识对产品或工程进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。（以人工为基础的传统的工程和产品设计一般要经过调查研究（资料检索）、拟订方案（方案构思）

11、、分析计算（方案论证）、绘图及编制文件（方案表达）等一系列的反复过程。随着计算机技术的发展，计算机可以帮助人们减轻一些繁重的劳动。因此传统设计中的一些或部分工作完全可以用计算机来完成。第第1章章第第1节节 包装包装CAD的基本概念的基本概念计算机辅助设计（计算机辅助设计（CAD)计算机绘图（计算机绘图（CG）计算机辅助制造（计算机辅助制造（CAM)计算机辅助工艺设计（计算机辅助工艺设计（CAPP）计算机辅助生产管理（计算机辅助生产管理（CAP）计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMS）企业资源规划（企业资源规划（ERP）计算机辅助设计计算机辅助设计 定义：工程技术人员以计算机为工具，用

12、定义：工程技术人员以计算机为工具，用自己的专业知识对产品或工程进行总体设自己的专业知识对产品或工程进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。动的总称。 CAD技术就是研究运用技术就是研究运用 计算机计算机 进行工程和进行工程和产品设计与分析的理论和方法。产品设计与分析的理论和方法。CAD技术涉及以下几方面知识技术涉及以下几方面知识： 图形图像处理技术图形图像处理技术 专业学科技术专业学科技术 数据管理技术数据管理技术 文档处理技术文档处理技术 软件设计技术软件设计技术36例如计算机图形学的技术。计算机图形学是例如计算机图形学的技术。计算机图形学

13、是CADCAD技术的主要理论和技术基础，而技术的主要理论和技术基础，而CADCAD是计是计算机图形学的主要应用算机图形学的主要应用 领域。领域。如曲面曲线分析、有限元分析、数值分析、如曲面曲线分析、有限元分析、数值分析、最优化设计以及最优化设计以及 力学分析等。在包装上力学分析等。在包装上 ，例如缓冲包装设计、瓦楞纸箱设计、包装装例如缓冲包装设计、瓦楞纸箱设计、包装装潢设计、包装机械设计等。潢设计、包装机械设计等。如数据库管理，在包装上企业信息管理、包如数据库管理，在包装上企业信息管理、包装企业装企业ERPERP等。等。如各类说明文档的设计制作和幻灯片演示的如各类说明文档的设计制作和幻灯片演示

14、的制作。制作。如人机交互、软件工程、人工智能、模拟与如人机交互、软件工程、人工智能、模拟与仿真技术等。仿真技术等。计算机绘图（计算机绘图（CG） 包括计算机图形学（包括计算机图形学（computer graphicscomputer graphics）和计算机绘图）和计算机绘图（computer graph)computer graph) 计算机图形学是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的计算机图形学是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的理论和方法的一门学科。理论和方法的一门学科。 计算机绘图是应用图形学理论实现图形显示、图形处理以及计算机绘图是应用图形学理论实现图形显示、图形处理以及借助

15、于图形信息进行人机通信的一门学科。借助于图形信息进行人机通信的一门学科。 计算机图形学和计算机绘图是研究计算机绘图理论以及计算计算机图形学和计算机绘图是研究计算机绘图理论以及计算机图像显示、处理相关的软硬件环境的科学，是计算机技术机图像显示、处理相关的软硬件环境的科学，是计算机技术在艺术创作中的应用形式。它彻底改变了传统艺术创作的模在艺术创作中的应用形式。它彻底改变了传统艺术创作的模式。式。计算机辅助制造计算机辅助制造CAM 计算机辅助制造：利用计算机帮助人进行计算机辅助制造：利用计算机帮助人进行产品的制造。产品的制造。 利用接口可以将计算机与各种类型的机器利用接口可以将计算机与各种类型的机器

16、设备相连，从而实现计算机对机器设备的设备相连，从而实现计算机对机器设备的控制，这样就可以利用计算机系统对生产控制，这样就可以利用计算机系统对生产制造信息进行统一管理，对生产进行计划、制造信息进行统一管理，对生产进行计划、管理和控制。例如计算机控制机械进行零管理和控制。例如计算机控制机械进行零件加工、计算机控制下的产品生产线。在件加工、计算机控制下的产品生产线。在计算机的控制下，还可以即时采集数据，计算机的控制下，还可以即时采集数据，进行信息管理。进行信息管理。计算机辅助工艺设计计算机辅助工艺设计CAPPCAPP 计算机辅助工艺设计：利用计算机进行工计算机辅助工艺设计：利用计算机进行工艺工程设计

17、。艺工程设计。 利用利用CADCAD可以进行产品或工程设计，利用可以进行产品或工程设计，利用CAMCAM可以进行产品的生产，而在产品生产之可以进行产品的生产，而在产品生产之前和产品设计之后就是产品生产过程和工前和产品设计之后就是产品生产过程和工艺设计。利用计算机可以进行产品生产工艺设计。利用计算机可以进行产品生产工艺设计，这就是艺设计，这就是CAPPCAPP。 计算机辅助技术发展的一大趋势就是计算机辅助技术发展的一大趋势就是CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM的集成。的集成。计算机辅助生产管理计算机辅助生产管理CAP 计算机辅助生产管理：是将原材料转换为产品的生产过计算机辅助生产管

18、理：是将原材料转换为产品的生产过程中，利用计算机对生产全过程进行管理。程中，利用计算机对生产全过程进行管理。 综合运用先进的计算机辅助技术、客户机综合运用先进的计算机辅助技术、客户机/ /服务器体系、服务器体系、关系数据库、面向对象编程技术、图形用户界面、网络关系数据库、面向对象编程技术、图形用户界面、网络通信等信息技术，围绕产品生产，联系企业的进销存、通信等信息技术，围绕产品生产，联系企业的进销存、物流、供应链，可以开发生产数据管理系统、事务处理物流、供应链，可以开发生产数据管理系统、事务处理系统、办公自动化系统、决策支持系统等，从而实现计系统、办公自动化系统、决策支持系统等，从而实现计算机

19、辅助生产管理。算机辅助生产管理。计算机集成制造系统计算机集成制造系统CIMSCIMS 计算机集成制造系统：指产品从构思、设计、加工制计算机集成制造系统：指产品从构思、设计、加工制造，直至最终装配、出厂检验的全过程实行计算机控造，直至最终装配、出厂检验的全过程实行计算机控制的系统。制的系统。 计算机集成制造系统是计算机集成制造系统是CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM的高度集成，它的高度集成，它可以实现比可以实现比CADCAD、CAPPCAPP、CAMCAM更强的功能。更强的功能。 CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM系统的系统的 集成，能使设计与制作联成一集成，能使设计

20、与制作联成一体，共享同一数据库，并能根据市场需要及时变更产体，共享同一数据库，并能根据市场需要及时变更产品和工艺，提高产品的竞争能力。品和工艺，提高产品的竞争能力。ERPEnterprise resource planning Enterprise resource planning ，企业资源规划，是，企业资源规划，是美国美国Gartner Group Gartner Group 公司提出的一套管理思想，核心公司提出的一套管理思想，核心是供应链的管理，也就是物流中伴随的信息流的管理。是供应链的管理，也就是物流中伴随的信息流的管理。它的应用会使物流、资金流、信息流以及增值流和工它的应用会使物流

21、、资金流、信息流以及增值流和工作流协调一致，消除一切无效劳动和强化核心竞争能作流协调一致，消除一切无效劳动和强化核心竞争能力，把用户的需求、企业内部的制造活动以及供应商、力，把用户的需求、企业内部的制造活动以及供应商、销售商的资源整合在一起，优化配置资源，提高经济销售商的资源整合在一起，优化配置资源，提高经济效益效益。第一章第二节第一章第二节 CADCAD的发展和应用的发展和应用 CADCAD的发展过程的发展过程 CADCAD的发展趋势的发展趋势 CADCAD的应用的应用CAD的发展过程的发展过程 准备和酝酿时期（准备和酝酿时期（2020世纪世纪5050年代）年代） 学科建立和进入应用时期（学

22、科建立和进入应用时期（2020世纪世纪6060年代）年代） 广泛使用时期（广泛使用时期（2020世纪世纪7070年代）年代） 飞速发展时期（飞速发展时期（2020世纪世纪8080年代）年代） 标准化、集成化、智能化、网络化发展时标准化、集成化、智能化、网络化发展时期（期（2020世纪世纪9090年代）年代）45CADCAD技术的发展趋势技术的发展趋势 网络化网络化 集成化集成化 智能化智能化 CAD技术在包装行业上的应用技术在包装行业上的应用 包装包装纸盒纸盒/ /纸箱的设计与制造纸箱的设计与制造 塑料和玻璃容器的设计与制造塑料和玻璃容器的设计与制造 自动包装机自动包装机 缓冲包装和包装装潢等

23、缓冲包装和包装装潢等1.2 CAD技术的发展及应用一、一、CAD技术的发展过程（技术的发展过程（1 1）50年代（准备和酝酿） 1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风）旋风I号（号（Whirlwind I）计算机的附件诞）计算机的附件诞生了生了 1958年，美国年，美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，展成滚筒式绘图仪，GerBer公司把数控机床发展成公司把数控机床发展成为平板式绘图仪为平板式绘图仪 50年代末期，年代末期，MIT的林肯实验室在的林肯实验室在“旋风旋风”计算机计算机上开

24、发上开发SAGE空中防御体系空中防御体系一、一、CAD技术的发展过程（技术的发展过程（2 2）60年代（蓬勃发展、进入应用） 1962年，年，MIT林肯实验室的林肯实验室的I. E. Sutherland发表了一篇发表了一篇题为题为“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统：一个人机交互通信的图形系统”的的博士论文博士论文-确定了交互图形学作为一个学科分支（提出确定了交互图形学作为一个学科分支（提出基本交互技术、图元分层表示概念及数据结构基本交互技术、图元分层表示概念及数据结构)。 1962年，雷诺汽车公司的工程师年，雷诺汽车公司的工程师Pierre Bzier 提出提出Bzier曲线、

25、曲面的理论曲线、曲面的理论 1964年年MIT的教授的教授Steven A. Coons提出了超限插值的提出了超限插值的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。一、一、CAD技术的发展过程（技术的发展过程（3 3）70年代（广泛使用）年代（广泛使用） 光栅图形学迅速发展光栅图形学迅速发展 区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应算法纷纷诞生算法纷纷诞生 图形软件标准化图形软件标准化 1974年，年，ACM SIGGRAPH的与的与“与机器无关的图形与机器无关的图形技术技术”的工作会议的工作会议

26、ACM成立图形标准化委员会，制定成立图形标准化委员会，制定“核心图形系统核心图形系统”（Core Graphics System） ISO发布发布CGI、CGM、GKS、PHIGS 真实感图形学真实感图形学 1970年，年，Bouknight提出了第一个光反射模型提出了第一个光反射模型 1971年年Gourand提出提出“漫反射模型插值漫反射模型插值”的思想，的思想，被称为被称为Gourand明暗处理明暗处理 1975年，年，Phong提出了著名的简单光照模型提出了著名的简单光照模型- Phong模型模型 实体造型技术实体造型技术 英国剑桥大学英国剑桥大学CAD小组的小组的Build系统系统

27、美国罗彻斯特大学的美国罗彻斯特大学的PADL-1系统系统一、一、CAD技术的发展过程（技术的发展过程（4 4）80年代及以后年代及以后 图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发展图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发展 标准化、集成化、智能化标准化、集成化、智能化 多媒体技术、人工智能、科学计算可视化、虚多媒体技术、人工智能、科学计算可视化、虚拟现实拟现实 三维造型技术三维造型技术二、二、CAD技术的应用技术的应用1、 CAD技术的应用领域技术的应用领域 工程和产品的设计 仿真模拟 艺术模拟 办公自动化、电子印刷.2、 CAD技术在包装行业的应用技术在包装行业的应用 包装纸盒/纸箱、塑料和玻璃容器、

28、缓冲包装、包装装潢二、二、CAD技术的应用技术的应用1、 CAD技术的应用领域技术的应用领域 工程和产品的设计 仿真模拟 艺术模拟 办公自动化、电子印刷.2、 CAD技术在包装行业的应用技术在包装行业的应用 包装纸盒/纸箱、塑料和玻璃容器、缓冲包装、包装装潢三、三、CAD技术的发展趋势技术的发展趋势1、 网络化网络化 图图1 常见的网络拓朴结构（常见的网络拓朴结构（a）总线；（）总线；（b）星型；（星型；（c）令牌环）令牌环三、三、CAD技术的发展趋势技术的发展趋势2、 智能化智能化 3 3、集成化、集成化1.4 CAD的基本方法一、一、CAD系统系统的功能要求的功能要求 应具有计算、存储、对

29、话、输入和输出等功能应具有计算、存储、对话、输入和输出等功能 计算功能：应包括形体设计、分析的算法程序和描计算功能：应包括形体设计、分析的算法程序和描述形体的数据库；述形体的数据库； 存储功能：能在内存、外存中存放图形数据；存储功能：能在内存、外存中存放图形数据； 对话功能：能通过图形显示器、定标坐标等直接结对话功能：能通过图形显示器、定标坐标等直接结果进行人机交互通讯；果进行人机交互通讯； 输入功能：能把设计中的有关尺寸和参数，及命令输入功能：能把设计中的有关尺寸和参数，及命令输入计算机；输入计算机； 输出功能：应具有图形、文字和图像的输出功能。输出功能：应具有图形、文字和图像的输出功能。二

30、、二、CAD的基本方法的基本方法设计过程是反复进行建立模型分析计算和评价模型修正完善模型的过程二、二、CAD的基本方法的基本方法1、建立模型（CAD作业中的模型） 与专业设计有关的数学模型与专业设计有关的数学模型 与与CAD直接有关的模型直接有关的模型2、分析计算（CAD的分析计算） 基本内容：力学性能的分析计算；几何形体基本内容：力学性能的分析计算；几何形体特性的分析计算；设计方法的分析计算特性的分析计算；设计方法的分析计算 基本分析方法：解析法和数值模拟法基本分析方法：解析法和数值模拟法3、CAD的评价与自动绘图三、计算机辅助设计的常用技法三、计算机辅助设计的常用技法1、分层技术分层技术2

31、、标准图形库的应用、标准图形库的应用3、图形、图形/图像处理技术图像处理技术4、造型图像化、造型图像化5、用户界面设计、用户界面设计61 纸盒的结构特点及设计原理 概述（分类） 按制作方式：手工和机制； 按纸盒形状：方形、圆形和异形等； 按包装对象：食品、药品、仪器仪表等； 按材料：平板、细瓦楞纸和复合材料等； 按纸板厚度：薄纸板和厚纸板盒； 按纸盒结构及封口形式：折叠式、摇盖式等； 按供货形式来分：折叠纸盒和固定纸盒；626364折叠纸盒 是一种韧性薄板纸板盒，多由高速纸盒经裁切、压痕制成。最大特点是以折叠状盒片储存、供货，因而大大节省了仓储空间和运费。 65折叠纸盒设计“三三”原则 1整体

32、设计三原则 整体设计应满足消费者在决定购买时首先观察纸盒包装的主要装潢面（即包括主体图案、商标、品牌、厂家名称及获奖标志的主要展示面）的习惯；或者满足经销者在进行橱窗展示、货架陈列及其他促销活动时让主要装潢面面对消费者以给予最强视觉冲击力的习惯。 整体设计应满足消费者在观察或取出内装物时由前向后开启盒盖的习惯。 整体设计应满足大多数消费者用右手开启盒盖的习惯。66折叠纸盒设计“三三”原则2结构设计三原则 折叠纸盒粘合襟片应连接在后板上，在特殊情况下可连接在能与后板粘合的端板上。除非万不得已，一般不要连接在前板或能与前板粘合的端板上。 纸盒盖板应连接在后板上（粘合封口式与开窗盒盖板除外）。 纸盒主要底板一般应连接在前板上。67折叠纸盒设计“三三”原则3装潢设计三原则 纸盒包装的主要装潢面应设计在纸盒前板（管式盒）或盖板（盘式盒）上，说明文字及次要图案设计在端板或后板上。 当纸盒包装需直立展示时，装潢面应考虑盖板与底板的位置，整体图形以盖板为上，底板为下（此情况适宜于内装物为不宜倒置的各种瓶型的包装），开启位置在上端。 当纸盒包装需水平展示时，装潢面应考