一种瓶型动态设计方法、系统、设备、存储介质及云平台与流程

1.本发明涉及瓶型设计技术领域，尤其涉及一种瓶型动态设计方法、系统、设备、存储介质及云平台。


背景技术：

2.当下的颜值经济、个性消费时代，消费者对于产品外在包装的要求越来越高，在竞争日趋激烈的市场中，产品包装会提升企业的市场竞争力。
3.激烈的市场竞争导致企业投入更多的营销成本，对于产品成本的控制是企业成本的重要关注点，包装成本占了产品成本的绝大多数的比例。传统瓶型设计存在加强筋，加强筋更多的考虑产品压强作用，会牺牲一些美观、舒适度这些特性，加强筋会增加材料克重，企业承担更多材料成本，消费者握感区体验感不佳。
4.传统的pet瓶型设计运用手工建模方式，绘制瓶型形态、瓶型设计结果通常为单一的模型，以二维平面化视觉展示形式，单一模型设计效率较低、手工建模、耗时较长，二维平面化视觉展示不够直观，同时，还需要设计师需要不断地提升创新思维和设计方法，否则很难设计出符合要求的瓶型。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种瓶型动态设计方法、系统、设备、存储介质及云平台，用以解决现有瓶型设计效率低和设计复杂的问题。
6.一方面，本发明实施例提供了一种瓶型动态设计方法，包括如下步骤：
7.接收设置的参数，参数包括：原始瓶高、截面圈数、截面分段数、波纹深度和扭曲度；根据原始瓶高按照截面圈数生成多层初始圆形截面圈，根据截面分段数在每层截面圈上生成相同数量的分段点，并每隔一个分段点按照波纹深度向圆心缩进，更新每层截面圈的形状；通过曲线函数调节每层截面圈的直径；根据扭曲度计算出每层截面圈的旋转量，按照旋转量围绕瓶身中心轴旋转每层截面圈，得到初始瓶型和原始容量；
8.基于初始瓶型和原始容量，根据接收到的材料密度、克重和目标容量数，得到最终瓶型。
9.基于上述方法的进一步改进，方法还包括在初始瓶型表面增加钻石纹理，钻石纹理的生成方法包括：
10.根据接收到的u值和v值，将初始瓶型表面拆分成u
×
v个方形单元格；
11.将每个方形单元格拆分成多个子三角形，通过调整移动参数，控制子三角形交汇的顶点或边沿着垂直于瓶身中心轴的方向进行偏移，形成初始瓶型表面的钻石纹理。
12.基于上述方法的进一步改进，通过调整移动参数，控制子三角形交汇的顶点或边沿着垂直于瓶身中心轴的方向进行偏移，包括：
13.当每个方形单元格被拆分成4个子三角形时，获取子三角形交汇的一个顶点，根据移动参数，将顶点沿着垂直于瓶身中心轴的方向进行偏移；
14.当每个方形单元格被拆分成2个子三角形时，获取子三角形交汇的边，根据移动参数，将边沿着垂直于瓶身中心轴的方向进行偏移。
15.基于上述方法的进一步改进，方法还包括在初始瓶型表面增加艺术纹理，艺术纹理的生成方法包括：
16.根据设置的曲线数量和管径数值，在初始瓶型表面生成均匀间隔的横向或纵向的立体曲线；立体曲线贯穿整数个依次相连的小球的球心；其中相连是指相邻小球的球面相切；
17.根据接收到的延长参数，调节各小球直径，曲线延长，各小球之间的连接关系不变，调节每相邻三个小球之间的夹角，得到不断扭曲的立体曲线，形成初始瓶型表面的艺术纹理。
18.基于上述方法的进一步改进，每层截面圈由一条起点与终点首尾相接的线段组成，线段首尾相连处作为该层截面圈的起始点。
19.基于上述方法的进一步改进，通过曲线函数调节每层截面圈的直径，包括：
20.将瓶口和瓶底所在截面圈的起始点，作为2个固定控制点，在固定控制点之间选择多个可移动控制点；
21.移动任一可移动控制点，根据曲线函数在固定控制点间形成对应的曲线，根据曲线得到每层截面圈对应的映射值，将映射值放大预置的倍数后，作为每层截面圈的半径以得到每层截面圈的直径。
22.基于上述方法的进一步改进，根据扭曲度计算出每层截面圈的旋转量，按照旋转量围绕瓶身中心轴旋转每层截面圈，包括：
23.根据每层截面圈对应的映射值，以扭曲度作为放大倍数，得到每层截面圈的旋转量；
24.围绕瓶身中心轴，按照顺时针或逆时针的方向，将每层截面圈随着各自的起始点，根据各自的旋转量进行旋转。
25.基于上述方法的进一步改进，基于初始瓶型和原始容量，根据接收到的材料密度、克重和目标容量数，得到最终瓶型，包括：
26.根据初始瓶型的表面积、设置的材料密度和克重，得到壁厚；
27.根据设置的目标容量数与原始容量的比值，得到缩放比例；
28.按照缩放比例对初始瓶型进行缩放，根据壁厚生成瓶型曲面，得到最终瓶型。
29.另一方面，本发明实施例提供了一种瓶型动态设计系统，包括：
30.外观设计模块，用于接收设置的参数，参数包括：瓶高、截面圈数、截面分段数、波纹深度和扭曲度；根据瓶高按照截面圈数生成多层初始圆形截面圈，根据截面分段数在每层截面圈上生成相同数量的分段点，并每隔一个分段点按照波纹深度向圆心缩进，更新每层截面圈的形状；通过曲线函数调节每层截面圈的直径；根据扭曲度计算出每层截面圈的旋转量，按照旋转量围绕瓶身中心轴旋转每层截面圈，得到初始瓶型和原始容量；
31.克重和容量设定模块，用于基于初始瓶型和原始容量，根据接收到的材料密度、克重和目标容量数，得到最终瓶型。
32.基于上述系统的进一步改进，系统还包括：纹理设计模块，用于对外观设计模块得到的初始瓶型的瓶身增加钻石纹理或艺术纹理，其中，
33.钻石纹理，用于根据接收到的u值和v值，将初始瓶型表面拆分成u
×
v个方形单元格；将每个方形单元格拆分成多个子三角形，通过调整移动参数，控制子三角形交汇的顶点或边沿着垂直于瓶身中心轴的方向进行偏移，形成初始瓶型表面的钻石纹理；
34.艺术纹理，用于根据设置的曲线数量和管径数值，在初始瓶型表面生成均匀间隔的横向或纵向的曲线；曲线贯穿整数个依次排列的小球球心；根据接收到的延长参数，调节各小球直径，曲线延长的同时，调节每相邻三个小球之间的夹角，使各小球之间不相交，得到变化的曲线，形成初始瓶型表面的艺术纹理。
35.本发明实施例还提供了一种瓶型动态设计的设备，设备包括：
36.存储器，用于存储计算机程序；
37.处理器，用于执行计算机程序时实现上述任一项的瓶型动态设计方法的步骤。
38.本发明实施例还提供了一种可读存储介质，存储介质用于存储计算机程序，当处理器执行计算机程序时，实现上述任一项的瓶型动态设计的步骤。
39.本发明实施例还提供了一种瓶型动态设计云平台，云平台中嵌入上述任一项瓶型动态设计系统，为客户提供瓶型动态设计服务。
40.基于上述云平台的进一步改进，云平台包括客户端和管理端，瓶型动态设计系统嵌入在客户端中，管理端用于管理人员实现对云平台的后台管理。
41.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
42.1、通过外观模块的参数调节，生成不同的瓶型，便于用户选择最理想的瓶型，提高瓶型研发效率，降低设计难度，降低研发成本。
43.2、设计结果以三维立体效果实时展示，更加快速地获得接近于实际瓶型效果的模型。
44.3、利用瓶身结构、自身纹理，取代加强筋，在外观美观同时结构加强，减少耗材，降低克重，提升消费者的握感舒适度，更加环保。
45.本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
46.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
47.图1为本发明实施例1中瓶型动态设计方法流程图；
48.图2(a)和图2(b)为本发明实施例1中扭曲度旋转示意图；
49.图3(a)和图3(b)为本发明实施例1中钻石纹理示意图。
具体实施方式
50.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
51.实施例1
52.本发明的一个具体实施例，公开了一种瓶型动态设计方法，如图1所示，包括如下步骤：
53.s11：接收设置的参数，参数包括：原始瓶高、截面圈数、截面分段数、波纹深度和扭曲度；根据原始瓶高按照截面圈数生成多层初始圆形截面圈，根据截面分段数在每层截面圈上生成相同数量的分段点，并每隔一个分段点按照波纹深度向圆心缩进，更新每层截面圈的形状；通过曲线函数调节每层截面圈的直径；根据扭曲度计算出每层截面圈的旋转量，按照旋转量围绕瓶身中心轴旋转每层截面圈，得到初始瓶型和原始容量。
54.可以理解的，原始容量是根据初始瓶型中各截面圈直径、截面圈数量以及原始瓶高等参数，通过积分或利用其它现有容积计算方法计算得到。
55.需要说明的是，原始瓶高用于控制初始瓶型的原始比例高度，参数越大，瓶型趋向于细长，参数越小，瓶型趋向于矮胖；截面圈数用于表示瓶口与瓶底之间的截面圈数量；截面圈为二维形体，由一条起点与终点首尾相接的线段组成，线段首尾相连处作为截面圈的起始点。
56.截面分段数用于表示在每层截面圈上均匀分布的分段点的数量；波纹深度用于调节瓶型表面纹理起伏的高度，数值大于0时，瓶型外观出现波纹效果，数值为0时，波纹无起伏，截面圈为正圆形。
57.根据截面分段数在每层截面圈上生成相同数量的分段点，每隔一个分段点，根据设置的波纹深度向圆心方向缩进对应的距离。由此可见，分段点决定了瓶型外观凹凸棱边数量，缩进距离决定瓶型外观凹凸棱边的深度，分段点的数量及各分段点的缩进距离，共同决定了截面圈二维形体的形态样式。而且形成的棱边可以加强瓶身自身结构，取代加强筋，从而减少耗材，降低克重，提升消费者的握感舒适度，更加环保。
58.示例性地，截面分段数设置为3时，各层截面圈趋向于三角形，设置为4时，各层截面圈趋向于正方形，截面分段数越大、且波纹深度为0时，截面圈趋向于圆形。
59.需要说明的是，本实施例中通过曲线函数调节各层截面圈的直径，从而改变瓶型的整体外观轮廓。该步骤可以在调整原始瓶高、截面圈数、截面分段数、波纹深度中1个或多个参数时，同时调整，不限定调整顺序。
60.具体来说，包括：将瓶口和瓶底所在截面圈的起始点，作为2个固定控制点，在固定控制点之间选择多个可移动控制点；
61.移动任一可移动控制点，根据曲线函数在固定控制点间形成对应的曲线，根据曲线得到每层截面圈对应的映射值，将映射值放大预置的倍数后，作为每层截面圈的半径以得到每层截面圈的直径。
62.示例性地，曲线函数包括正弦函数、贝塞尔曲线函数和nurbs曲线函数等。将瓶身每层截面圈的高度值转换为函数自变量，代入曲线函数中得到的函数值为每层截面圈对应的映射值。
63.通过调节任一可移动的控制点，曲线随之变化，相邻的线圈直径大小的变化不会发生骤然变大或者变小，而是一个曲线渐变的过程，使瓶型轮廓变化更自然，获取到诸如水滴形、流线型、葫芦形等瓶型轮廓。
64.在通过参数生成瓶型的同时，利用人性化手动辅助调整功能，便于品牌或设计师在瓶型设计中加入个人主观设计意图，满足品牌个性化需求。
65.需要说明的是，扭曲度用于表示各层截面圈起始点位置的旋转量。当每层截面圈从起始点位置开始旋转，由波纹深度形成的瓶型中凹凸棱边位置也随着上下对应关系发生位移变化，产生扭曲效果。扭曲度的数值越大，产生的扭曲效果越明显，反之，扭曲度数值输入为0时，扭曲效果消失。
66.具体来说，根据扭曲度计算出每层截面圈的旋转量，按照旋转量，围绕瓶身中心轴旋转每层截面圈，包括：
67.根据每层截面圈对应的映射值，以扭曲度作为放大倍数，得到每层截面圈的旋转量，即旋转弧长；
68.围绕瓶身中心轴，按照顺时针或逆时针的方向，将每层截面圈随着各自的起始点，根据各自的旋转量进行旋转。
69.示例性地，在图2(a)中第一个图显示了截面圈的起始点的示例位置，此时各层截面圈的起始点的初始位置相同；在第二个图中，根据设置的扭曲度，各层截面圈的起始点位置产生旋转。在图2(b)中根据设置的3个截面分段数生成第一个图中的三角形的截面圈，此时起始点的位置相同；在第二个图中，根据扭曲度，随着起始点位置的旋转，每层截面圈的三角形凸起顶点同时发生旋转；在第三个图中，根据截面圈得到的三维瓶型外观产生如水波一样的纹理扭转。
70.在设计过程中将二维形体的截面圈作为剖面，将不同层的二维形体串联形成三维形体，以三维立体效果实时展示，更加快速地获得接近于实际瓶型效果的模型。
71.进一步地，提供纹理类型的选择，对初始瓶型的瓶身增加纹理。纹理类型包括：钻石纹理和艺术纹理。
72.需要说明的是，钻石纹理的生成方法包括：
73.根据接收到的u值和v值，将初始瓶型表面拆分成u
×
v个方形单元格；
74.将每个方形单元格拆分成多个子三角形，通过调整移动参数，控制子三角形交汇的顶点或边沿着垂直于瓶身中心轴的方向进行偏移，形成初始瓶型表面的钻石纹理。
75.具体来说，当每个方形单元格被拆分成4个子三角形时，获取子三角形交汇的一个顶点，根据移动参数，将顶点沿着垂直于瓶身中心轴的方向进行偏移；如图3(a)所示。
76.当每个方形单元格被拆分成2个子三角形时，获取子三角形交汇的边，根据移动参数，将边沿着垂直于瓶身中心轴的方向进行偏移；如图3(b)所示。
77.需要说明的是，沿着垂直于瓶身中心轴的方向包括：向着瓶身中心轴方向及其反方向。通过控制移动参数的正值和负值，来控制移动方向。
78.需要说明的是，艺术纹理的生成方法包括：
79.根据设置的曲线数量和管径数值，在初始瓶型表面生成均匀间隔的横向或纵向的立体曲线；立体曲线贯穿整数个依次相连的小球的球心；其中相连是指相邻小球的球面相切；
80.根据接收到的延长参数，调节各小球直径，曲线延长，各小球之间的连接关系不变，调节每相邻三个小球之间的夹角，得到不断扭曲的立体曲线，形成初始瓶型表面的艺术纹理。
81.需要说明的是，管径数值用于调节曲线自身的直径，控制曲线的立体效果。
82.通过在初始瓶型表面增加纹理，使瓶型更加美观的同时也产生了凹凸的棱边或立
体的曲线，加强了瓶身结构，减少耗材，更加环保。
83.优选地，在上述通过参数自动化生成瓶型，以及手工调节瓶型的过程中，可以同时保存多个不同的瓶型，便于用户进行对比，从中选择最理想的瓶型作为设计好的初始瓶型，提高瓶型研发效率。
84.s12：基于初始瓶型和原始容量，根据接收到的材料密度、克重和目标容量数，得到最终瓶型。
85.具体来说，该步骤包括：
86.根据初始瓶型的表面积、设置的材料密度和克重，根据壁厚＝克重/表面积
×
材料密度的公式，得到壁厚；
87.根据设置的目标容量数与原始容量的比值，得到缩放比例；
88.按照缩放比例对初始瓶型进行缩放，根据壁厚生成瓶型曲面，得到最终瓶型。
89.与现有技术相比，本实施例提供的瓶型动态设计通过外观模块的参数调节，生成不同的瓶型，便于用户选择最理想的瓶型，提高瓶型研发效率，降低设计难度，降低研发成本；设计结果以三维立体效果实时展示，更加快速地获得接近于实际瓶型效果的模型；利用瓶身结构、自身纹理，取代加强筋，在外观美观同时结构加强，减少耗材，降低克重，提升消费者的握感舒适度，更加环保。
90.实施例2
91.本发明的另一个实施例，公开了一种瓶型动态设计系统，从而实现实施例1中瓶型动态设计方法。各模块的具体实现方式参照实施例1中的相应描述。该系统包括：
92.外观设计模块，用于接收设置的参数，参数包括：瓶高、截面圈数、截面分段数、波纹深度和扭曲度；根据瓶高按照截面圈数生成多层初始圆形截面圈，根据截面分段数在每层截面圈上生成相同数量的分段点，并每隔一个分段点按照波纹深度向圆心缩进，更新每层截面圈的形状；通过曲线函数调节每层截面圈的直径；根据扭曲度计算出每层截面圈的旋转量，按照旋转量围绕瓶身中心轴旋转每层截面圈，得到初始瓶型和原始容量；
93.克重和容量设定模块，用于基于初始瓶型和原始容量，根据接收到的材料密度、克重和目标容量数，得到最终瓶型。
94.进一步地，还包括：纹理设计模块，用于对外观设计模块得到的初始瓶型的瓶身增加钻石纹理或艺术纹理，其中，
95.钻石纹理，用于根据接收到的u值和v值，将初始瓶型表面拆分成u
×
v个方形单元格；将每个方形单元格拆分成多个子三角形，通过调整移动参数，控制子三角形交汇的顶点或边沿着垂直于瓶身中心轴的方向进行偏移，形成初始瓶型表面的钻石纹理；
96.艺术纹理，用于根据设置的曲线数量和管径数值，在初始瓶型表面生成均匀间隔的横向或纵向的曲线；曲线贯穿整数个依次排列的小球球心；根据接收到的延长参数，调节各小球直径，曲线延长的同时，调节每相邻三个小球之间的夹角，使各小球之间不相交，得到变化的曲线，形成初始瓶型表面的艺术纹理。
97.由于本实施例中瓶型动态设计系统与前述瓶型动态设计方法相关之处可相互借鉴，此处为重复描述，故这里不再赘述。由于本系统实施例与上述方法实施例原理相同，所以本系统也具有上述方法实施例相应的技术效果。
98.实施例3
99.本发明的另一个实施例，公开了一种瓶型动态设计的设备，该设备包括：
100.存储器，用于存储计算机程序；
101.处理器，用于执行计算机程序时实现实施例1的瓶型动态设计方法的步骤。
102.实施例4
103.本发明的另一个实施例，公开了一种可读存储介质，存储介质用于存储计算机程序，当处理器执行计算机程序时，实现实施例1的瓶型动态设计方法的步骤。
104.实施例5
105.本发明的另一个实施例，公开了一种瓶型动态设计云平台，该云平台中嵌入实施例2中瓶型动态设计系统，为客户提供瓶型动态设计服务。
106.具体的，本实施例的云平台包括客户端和管理端，瓶型动态设计系统嵌入在客户端中，管理端用于管理人员实现对云平台的后台管理。
107.客户端包括瓶型设计单元、数据存储单元；其中，瓶型设计单元包括瓶型设计模块、设计管理模块；瓶型设计模块由实施例2中的瓶型动态设计系统实现，为用户提供瓶型设计服务；设计管理模块，为用户提供瓶型设计管理服务，用户可以在设计管理模块中维护客户信息、设计需求、设计用途、查看和导出设计结果等。
108.用户登录成功后，即可进入客户端，基于设计管理模块生成设计需求信息，后续的设计任务均以设计需求单为基础，所有的设计任务数据都与设计需求单相关联。设计任务是在瓶型设计模块中完成，最终设计出满足设计需求的瓶型。
109.数据存储模块用于存储瓶型设计中的参数，包括：瓶高、截面圈数、截面分段数、波纹深度、扭曲度、材料密度、克重、目标容量数和纹理类型，以及最终瓶型模型等。
110.管理端包括申请管理、客户管理、用户管理、纹理类型管理、设计参数管理等，用于管理人员实现对云平台的后端管理。
111.本云平台实施例可以实现上述方法实施例，所以本云平台也具有上述方法实施例相应的技术效果。同时，本云平台实施例内部嵌入瓶型动态设计系统，可以为用户提供瓶型动态设计服务，用户只需要登录到云平台，即可获取到服务，满足了用户定制化瓶型外观的需求；对于设计的瓶型模型可以导出使用，也可以直接输入到后端3d打印设备，通过3d打印制作出设计的瓶型。
112.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
113.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。