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| | 基于Inventor不规则图形的研究 | | 发表时间：2008-6-12 康晓明*沈兴东*安海霞 来源：万方数据 | | | 以Inventor为开发平台，介绍了可参数化设计的不规则多面体图形库建立的思路以及利用VBA语言进行二次开发，将不规则多面体展开成平面的构思。展开后平面可直接从Inventor工具栏快速获取准确的体表面积值，从而为商品包装的快速成型及合理、经济的投放包装用料提供有效的方法。
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| | 0引言
近年来，随着人们包装意识的增强和计算机技术、加工技术等相关技术地迅速发展，推动了我国包装业的快速发展。产品及其包装设计是一项综合平面与造型设计的工作，设计构思往往是在二维与三维之间的调整变化中完成的。产品及其包装设计的周期、成本、造型及外观成为研究的核心和关键。
传统的手工设计，周期长、成本高、图形单一、不易修改，显然已不能满足现代化的需要。于是人们将自己的智慧、经验、创造力与计算机的快速、精确计算功能和强大的存储功能以及较强的直观效果和易实现智能化的特点等有机结合起来。借助计算机辅助设计可实参数化设计，从而便于设计修改、缩短工期且使设计更准确、合理，图形更丰富，颜色选择及搭配更方便、直观，由此降低成本，提高了市场竞争力。
1不规则体的建立
Inventor软件具有很强的可操作性且提供了强大的二次开发功能。目前Inventor在中端CAD市场占有率及高。不规则体的建立一般按所给体的结构，通过绘图软件直接绘出。对于一些结构极其复杂的不规则体，若直接利用图形软件，借助计算机辅助设计难以实现的，现在可利用扫描仪或三坐标测量机获取图形及其相关参数，并用快速成型的方法实现。
而实际中有一些不规则体是可以通过标准的规则体搭建实现的。在Inventor开发平台下，先建立标准规则的单一实体，如：立方体、圆锥、圆柱等这些体的集合就构成了一个规则体的库。在规则体库中任意选取几个体，按照设计要求、遵循一定的规则即可快速搭建成且能实现参数化的不规则体。所谓参数化，即只要给出其长、宽、高及在坐标系里的位置，通过修改这几个参数，就可以生成所需的不规则体。在图1
所示不规则体中，图1（a）是由圆柱体和圆锥体合成的，图1（b）是由6棱柱体和6棱锥体合成的，图1（c）是由长方体、圆柱、圆台和圆环合成的。
2不规则体表面的展开
Inventor支持开放的应用程序接口（API）。在Inventor中，嵌入了完整的VBA程序设计模式，这是一个强大的开发工具，通过VBA语言进行二次开发，实现了立体图的展开，图2中所示的"体表面展开"标题栏就是二次开发后添加到Inventor中的。
Inventor实心体是用边界映像（Brep）来定义的，因此由体展开成平面是通过依次遍历所有构成该体的几何图形元素，包括：体、特征（体生成方式：拉伸、旋转、平移等）、面、面圈、边圈(edgeloop)、线、点，创建树的结构，如图3所示，并把信息参数存放在数据结构里保存起来。当数据结构中提示某个面被用户选择展所有边以及每个边上的点的特征参数，将所有点进行三维矩阵变换，使得任意一角度空间平面所有点的数据，转换成俯视图的投影点数据，利用这些点的数据创建各个边。将各个边连接成边圈，将这个展开面的所有边圈定义成一个轮廓（profile），一个轮廓对应一个面。依次遍历所有选择要展开的面，创建相应的Profile。
创建过程中，把面和面之间相连的信息以及每一个边共用面的信息都记录下来，这些信息保存在草图轮廓信息中。在拼接某一个面时，先搜索与之相邻的面，再获得这个面共用边的信息，找到共用边及相邻的面，将另外一个面的边平移。通过这两个边的几何信息，计算出旋转矩阵和平移矩阵，将与之相拼接的面乘以这个矩阵，从而使两个面拼接在一起。依次拼接所有相邻面，直至遍历完相邻面的信息拼接完成。图4所示为图1中（b）的不规则体展开面。
3实用性分析
当用户需要不规则体包装外形且该不规则体可通过规则体搭建时，可应用上述方法实现。展开成平面后的图形可通过数控机床进行加工。加工前，可在Inventor工具栏中查看其面积值，如图4所示，从而经济、合理的备料。特别是对于贵金属表面涂层，可先应用上述方法展开成平面，查出面积值。将该值乘以涂层厚度，再乘以所涂材料比重，即可计算出所需贵金属重量。图5所示为图1中（b）的数控加工仿真图。
4结论
以Inventor为开发平台，借助软件特性可由规则体实现不规则多面体的参数化设计。并通过VBA二次开发将不规则多面体展开成平面，且展开后平面可直接从Inventor工具栏快速获取准确的体表面积值，从而为商品包装的快速成型及合理、经济的投放包装用料提供有效的方法。 | | 本网发表此文，并不代表赞同本文的观点。 | | | | | 责任编辑：eworks编辑 |
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