基于紙漿纖維的貴重物品內(nèi)包裝塑造系統(tǒng)研究

張開生 秦 博

（陜西科技大學電氣與控制工程學院，陜西西安，710021）

內(nèi)包裝作為貴重物品的重要附屬物，起到承載、保護作用。一般的物品因其規(guī)格統(tǒng)一的特點，其包裝通常可批量生產(chǎn)。而一些特殊的貴重物品如文物等，由于外形的特異性，傳統(tǒng)的內(nèi)包裝與其契合度不高，影響保護效果。我國每年因包裝問題造成的經(jīng)濟損失超過百億元。針對此類問題，傳統(tǒng)的應對方法是增加包裝的厚度，同時采用多層包裝的方法，這雖能夠在一定程度上提升保護效果，但是會使包裝成本增加，并非最優(yōu)解決方案。

目前，國內(nèi)外學者在貴重物品內(nèi)包裝成型領域開展了廣泛的研究工作。陸穎昭等［1］綜述了造紙原料在成型塑造領域所迸發(fā)出的生機和活力，為改善貴重物品內(nèi)包裝質(zhì)量提供了新的思路和契入點。張雪等［2-3］對紙基包裝材料的研究現(xiàn)狀進行深入分析，指出了紙基包裝材料在“綠色革命”中的廣闊應用前景和發(fā)展機遇。針對紙基包裝材料的性能問題，韓卿［4］提出了一種高強耐水包裝紙的生產(chǎn)方法，有效改善了紙質(zhì)包裝的防水性和防油性，拓寬了其適用范圍。Mou等［5］研制了一種基于纖維素和石墨烯的導電紙，并對其抗靜電性能進行了測試。Chen等［6］利用纖維素、石墨和聚苯胺制備了一種復合紙膜，適用作包裝材料，可使貴重物品的內(nèi)包裝具備一定的抗靜電能力，增強保護效果。Yun等［7］提出了一種纖維素基復合材料的制備工藝，所得復合材料具備良好的疏水性和機械強度，該工藝對于優(yōu)化紙漿纖維的性質(zhì)、提升貴重物品內(nèi)包裝質(zhì)量具有較高的實用價值。張偉等［8-9］進一步指出了紙漿制品在作為防護包裝時所具備的優(yōu)良緩沖特性。黃俊彥等［10-12］詳細分析了未來紙漿模塑的創(chuàng)新空間和挖掘價值。夏玉柱等［13-14］針對文物安全運輸問題，指出了文物包裝及緩沖材料應與其外形相契合的必要性及其性能要求。Bassoli等［15］指出了3D打印技術在模具快速成型方面的優(yōu)勢，并預測了該技術向包裝成型領域延伸的可能。Caterina等［16］分析了三維技術在文物保護方面的重要貢獻，提出紙漿類包裝模型在文物保護方面的應用潛力。段振云等［17-19］提出一種通過逆向工程設計，利用點云數(shù)據(jù)進行三維重構的方法。由于紙漿纖維具有資源豐富、綠色環(huán)保及可塑性強等優(yōu)點，可保證被包裝的貴重物品不受破壞，是塑造貴重物品內(nèi)包裝的理想材料。本課題組構建了基于紙漿纖維的貴重物品內(nèi)包裝塑造系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”），采用Statistical-Gaussian算法對三維掃描儀獲取的貴重物品點云數(shù)據(jù)進行分割濾噪，以優(yōu)化點云質(zhì)量；利用Poisson重建算法綜合貴重物品內(nèi)包裝的主體點云信息，通過對Poisson方程的求解和等值面的提取，對貴重物品內(nèi)包裝的點云數(shù)據(jù)進行曲面擬合，通過下位機（微處理器）控制笛卡爾右手坐標系下x、y、z3組傳動機構的工作，帶動擠漿口在三維歐式空間自由運動，根據(jù)貴重物品內(nèi)包裝的三維模型，實現(xiàn)基于紙漿纖維的貴重物品內(nèi)包裝的塑造。

1 系統(tǒng)方案構建

系統(tǒng)的主要工作由兩方面構成：一是對三維掃描儀獲取到的貴重物品的點云數(shù)據(jù)進行分割濾噪等優(yōu)化處理，在此基礎上構建其內(nèi)包裝的三維模型，待包裝貴重物品的三維點云特征如圖1所示；二是下位機根據(jù)內(nèi)包裝塑造的執(zhí)行代碼進行步進電機的傳動控制，使擠漿口根據(jù)既定模型需求在三維歐式空間中自由運動，擠出紙漿纖維，塑造貴重物品的內(nèi)包裝。

圖1 待包裝貴重物品的三維點云特征Fig.1 3Dpoint cloud featuresof valuablestobepackaged

系統(tǒng)整體結(jié)構如圖2所示，三維掃描儀初步獲取待包裝貴重物品的三維表面信息，通過通用串行總線（USB）將貴重物品的三維點云數(shù)據(jù)輸出給主控計算機，經(jīng)優(yōu)化算法對點云數(shù)據(jù)進行分析處理，構建貴重物品內(nèi)包裝的三維模型，最后將控制3組傳動機構運動的執(zhí)行代碼以串口或SD卡存儲的方式下載到下位機中，執(zhí)行貴重物品內(nèi)包裝的塑造工作。

圖2 系統(tǒng)整體結(jié)構圖Fig.2 Overall structurediagramof thesystem

1.1 系統(tǒng)硬件設計

基于系統(tǒng)的設計方案，硬件部分主要由三維掃描儀、主控計算機、下位機、A4988驅(qū)動模塊、42步進電機、蜂鳴器、熱漿器MK8及LED指示燈構成，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)硬件框圖Fig.3 Hardwareblock diagramof thesystem

下位機采用嵌入式微處理器LPC2103，功耗低、

圖2所示的工作臺作為內(nèi)包裝塑造的直接載體，靠近邊側(cè)有2條柱形通孔，柱形通孔內(nèi)表面光滑，2根滑桿各穿其中，通過4顆螺釘固定在呈“口”形的底座上，對工作臺起到支撐和輔助滑動的作用，工作臺下方與同步帶相粘連。第一步進電機帶動同步輪轉(zhuǎn)動，同步帶與同步輪隨動，通過底座另一側(cè)軸承的輔助作用，工作臺可沿著滑桿在x軸（笛卡爾右手坐標系下）平穩(wěn)運動。

第二步進電機通過z軸聯(lián)軸器連接z軸絲杠，通過z軸螺母連接件載著第三步進電機上下移動，實現(xiàn)z軸運動。同理，第三步進電機通過y軸聯(lián)軸器控制y軸絲杠的傳動，y軸螺母連接件搭載擠漿口，實現(xiàn)y軸運動。擠漿口套有熱漿器，將紙漿加熱后擠出，塑造內(nèi)包裝。進漿口作為內(nèi)包裝材料——紙漿纖維的輸入端，通過輸漿通道將紙漿傳輸至擠漿口。下位機控制3組步進電機和擠漿口的工作，使擠漿口可在三維歐式空間中自由運動，擠出紙漿纖維進行貴重物品內(nèi)包裝的塑造。體積小，能滿足系統(tǒng)下位機的控制需求。HOLON380型號的三維掃描儀采用6+1條激光線和雙工業(yè)相機設計，具備標志點自動拼接技術，能適應本系統(tǒng)掃描三維點云輪廓的需要，通過USB3.0接口可將點云數(shù)據(jù)可靠傳輸給主控計算機。

LED指示燈實時顯示系統(tǒng)的上電情況。若步進電機運轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障，蜂鳴器發(fā)出警報。3組傳動機構包含4路A4988電機驅(qū)動模塊和對應42步進電機，受控于下位機，每一路電機驅(qū)動模塊的兩對輸出端分別連接每臺步進電機的兩相繞組。x軸和y軸傳動機構各包含一臺步進電機，分別為第一步進電機和第三步進電機，以及對應的驅(qū)動模塊。不同的是，z軸傳動機構包含2臺步進電機（即第二步進電機）及對應的驅(qū)動模塊，以增強豎直運動的穩(wěn)定性。熱漿器可加熱由進漿口和輸漿通道傳輸至擠漿口的紙漿纖維，便于擠出紙漿纖維塑型。

1.2 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計部分為貴重物品內(nèi)包裝點云數(shù)據(jù)處理算法設計。通過三維掃描獲取到的點云數(shù)據(jù)中難免會存在噪聲干擾，使貴重物品的三維點云模型出現(xiàn)異常點，影響對物品實際輪廓的準確建模。主控計算機通過逆向工程設計，對貴重物品的點云數(shù)據(jù)進行分析優(yōu)化。設定誤差限，通過最小二乘法擬合貴重物品的輪廓線，根據(jù)外形輪廓確定曲線階次，計算各數(shù)據(jù)點與擬合曲線間的距離，剔除誤差過大的離散點。通過Statistical濾波、Gaussian濾波或雙邊濾波等方法對點云數(shù)據(jù)進行去噪，結(jié)合插補策略對掃描儀盲區(qū)進行插補校正，進一步完善物品的點云模型，提高曲面擬合精度。

根據(jù)待包裝貴重物品的內(nèi)包裝安全等級要求，確定內(nèi)包裝的相應參數(shù)。具體地，根據(jù)內(nèi)包裝內(nèi)壁與貴重物品的間隙參數(shù)，對貴重物品的點云輪廓（即第一點云輪廓）進行等距擴大，得到第二點云輪廓，第二點云輪廓將形成貴重物品內(nèi)包裝的內(nèi)壁，與其外形形狀契合，僅大小不同；根據(jù)內(nèi)包裝的厚度要求，在第二點云輪廓的基礎上再次擴大，得到內(nèi)包裝的第三點云輪廓，如圖4所示。

圖4 3種點云輪廓示意圖Fig.4 Outlinesof threekindsof point clouds

第三點云輪廓將形成內(nèi)包裝的外壁，可采用任何形狀，如方形（這里主要考慮與常見的方形運輸箱契合）。上述第二點云輪廓和第三點云輪廓共同構成貴重物品內(nèi)包裝的點云數(shù)據(jù)，通過有效特征點的提取建立內(nèi)包裝的點云模型。以“四塊式”結(jié)構的內(nèi)包裝為例，對上述處理后得到的內(nèi)包裝點云模型進行進一步數(shù)據(jù)分割，成為4個部分（使貴重物品可立于其中，受到內(nèi)包裝的緩沖保護），如圖5所示。

圖5 “四塊式”內(nèi)包裝點云模型Fig.5 Point cloud model of"four block"inner packaging

隨后對各個部分進行切片處理，將三維模型轉(zhuǎn)換為若干等距的二維平面切片，并輸出基于該貴重物品內(nèi)包裝模型的用以控制3組傳動機構運動的執(zhí)行代碼。在實際實施時，基于紙漿纖維黏度大的優(yōu)點，可通過分層塑造并自動粘合的方式，完成貴重物品內(nèi)包裝的成型塑造。

2 點云數(shù)據(jù)處理算法

2.1 Statistical-Gaussian算法

系統(tǒng)通過三維掃描儀初步獲取到的點云數(shù)據(jù)中，包含了一些由于噪聲干擾引起的離散點，它們的空間分布呈現(xiàn)一定的共性，即主要稀疏分布在主體點云周圍，或是遠離主體點云的分布區(qū)域，而表征貴重物品三維特征的主體點云分布則呈現(xiàn)集中化、高密度的特征。因而，就點與點之間的鄰域特征而言，離散點彼此之間的鄰域距離值遠大于主體點。基于此類特征，Statistical-Gaussian算法通過對各點及其鄰域特征進行比對分析，發(fā)現(xiàn)并濾除離散點，實現(xiàn)對貴重物品三維點云數(shù)據(jù)的初步優(yōu)化。

假設由三維掃描儀輸出的點云數(shù)據(jù)集合（M）以式（1）表示：

經(jīng)Statistical-Gaussian算法濾波后的貴重物品三維點云數(shù)據(jù)集合（M*）以式（2）表示：

式（1）和式（2）中，對于任意元素mi，設其鄰域Q內(nèi)共包含q個點，平均距離（Si）以式（3）表示：

Statistical-Gaussian算法認為，式（1）集合中各點代入式（3）中所得平均距離Si服從Gaussian分布，其主要參數(shù)指標均值和標準差分別以μ和σ表示，分別如式（4）和式（5）所示：

另外，可在Statistical-Gaussian算法基礎上進一步改進優(yōu)化，增設均值倍數(shù)α和標準差倍數(shù)β，實現(xiàn)對鄰域范圍的條件界定，進行主體點篩選指標的設置。進而，在貴重物品點云數(shù)據(jù)中，離散點具備式（6）特征，可對其進行濾除。

貴重物品的點云數(shù)據(jù)經(jīng)Statistical-Gaussian改進算法處理后，在不損傷主體點云的前提下，有助于提高降噪效果，即式（1）集合中（n-n*）個離散點被分割濾除，點云集合中各點的鄰域平均距離Si浮動減弱，主體點特征被強化，點云質(zhì)量得到優(yōu)化，如圖6所示。

圖6 濾波算法處理前后點云數(shù)據(jù)對比圖Fig.6 Comparison of point cloud data before and after filteringalgorithmprocessing

2.2 Poisson重建算法

Poisson重建作為一種典型的基于隱函數(shù)的三維模型重建算法，將貴重物品內(nèi)包裝的模型重構問題演變?yōu)閷oisson方程的求解問題。該算法綜合了經(jīng)Statistical-Gaussian算法處理后的待包裝貴重物品的所有主體點的點云數(shù)據(jù)，在此基礎上根據(jù)內(nèi)包裝規(guī)格要求，擴大貴重物品的點云輪廓，得到其內(nèi)包裝點云數(shù)據(jù)。對于帶法線的貴重物品內(nèi)包裝的點云模型，如果全部的點云數(shù)據(jù)皆處在其表面的鄰近區(qū)域，則可以按照模型的指示函數(shù)與梯度間的數(shù)學關系建立Poisson方程，并據(jù)此求解梯度場與向量場，通過確定恰當?shù)牡戎档玫脚c貴重物品內(nèi)包裝主體點逼近度高的重構擬合曲面。

通過Poisson方程進行貴重物品內(nèi)包裝曲面的重構，通常利用隱函數(shù)f(x，y，z)對點云數(shù)據(jù)進行擬合，曲面的隱式方程f(x，y，z)=0。

曲面附近的各點符合式（7）所示的約束條件：

點云中的任一點m(x0，y0，z0)所在切平面方程如式（8）所示：

對應的法線方程如式（9）所示：

因此，曲面位于點m處的法向量如式（10）所示：

設置指示函數(shù)χ以進一步處理數(shù)據(jù)點與擬合曲面的關系，進一步地，模型以內(nèi)的點以“1”表示，模型以外則以“0”表示。指示函數(shù)χ在給定區(qū)域R內(nèi)的梯度（gradχ）可由式（11）得到：

由于指示函數(shù)χ在除曲面附近的區(qū)域外基本恒定，因而對于其他區(qū)域而言，指示函數(shù)χ的梯度值皆為0。因此，曲面內(nèi)法線可由指示函數(shù)χ表示，采樣點云數(shù)據(jù)可由指示函數(shù)χ的梯度來表征。

由Poisson重建算法構建貴重物品內(nèi)包裝模型的過程中，計算梯度算子可以得到擬合曲面的指示函數(shù)χ，其梯度場與點云模型的向量場等效，因此通過對指示函數(shù)χ的構造，使其梯度場可以最佳逼近向量場，即則梯度場可進一步由散度算子來表征。由于向量場具有不可積的特點，因此散度算子可進一步簡化為Poisson方程，式（12）成立。

在此基礎上先后進行向量場離散化、Poisson方程求解及等值面提取，得到重構曲面。

（1）向量場離散化

選擇自適應八叉樹將點云數(shù)據(jù)劃分為離散化空間，同時定義節(jié)點函數(shù)空間Fo，由式（13）表示，其中任意定向點皆存在唯一確定的葉節(jié)點與之對應。

式中，o.w表示以o.c為中心坐標的節(jié)點的包圍面的寬度，F(xiàn)表示基函數(shù)，由濾波信號B（t）的卷積得到，如式（14）所示：

通過三線插值的方法改善節(jié)點函數(shù)的性能，得到向量場函數(shù)(q)，如式（15）所示：

式中，NgbrD(s)表示節(jié)點所在鄰域內(nèi)的8個節(jié)點，深度為D，三線插值的權重記為αο.s，插值處的法向量記為s.。

（2）Poisson方程求解

結(jié)合式（15），由于?V→與Δ在八叉樹空間O的映射最為接近，因此通過對最小值的求解能使問題得到進一步簡化，進而使的梯度更為接近，如式（16）所示：

式中，表示指示函數(shù)的估計值，Δ表示指示函數(shù)梯度場的散度算子估計值，?表示向量場的梯度，F(xiàn)o表示節(jié)點函數(shù)空間。

設L為|O|×|O|階稀疏矩陣，且對于?o，o'∈O，式（17）成立：

定義|O|維向量可使式（18）逼近最小值以得到指示函數(shù)。

（3）等值面提取

等值面的提取是利用點云數(shù)據(jù)進行曲面重構的關鍵，選取與點云數(shù)據(jù)具有高逼近度的等值面有利于改善貴重物品內(nèi)包裝模型的契合度，如式（19）所示，可對指示函數(shù)在點云中的位置進行多次估算并取其平均值來獲取最優(yōu)等值。

式中，?M表示曲面重構提取的等值面，表示指示函數(shù)在葉節(jié)點q處的估計值，γ表示指示函數(shù)的位置估計平均值，s.q表示葉節(jié)點處差值。

采用移動立方體法對節(jié)點周圍的8個體素點（構成體元）與等值面進行相交處理，其頂點值與等值面存在“高于”“等于”“低于”3種關系，分別對應該點處于等值面的“內(nèi)部”“面上”“外部”。因此，當體元的所有頂點值包含了上述3種關系時，其必與等值面相交，遍歷體元，進一步對相交點采取線性插值，取得具備一致性的三角面片，通過拼接組合輸出貴重物品內(nèi)包裝點云的重構曲面。

通過Poisson重建算法進行貴重物品內(nèi)包裝曲面重構的整個處理過程如圖7所示。

圖7 Poisson重建算法示意圖Fig.7 Diagramof Poisson reconstruction algorithm

3 貴重物品內(nèi)包裝塑造

3.1 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)初始化后，通過三維掃描儀對貴重物品的三維表面進行掃描，可采取多次掃描及改變角度和方位的方式以確保掃描數(shù)據(jù)的完整性，通過USB接口向主控計算機輸出包含貴重物體表面三維特征的點云數(shù)據(jù)。利用Statistical-Gaussian算法對點云數(shù)據(jù)進行分割濾噪，去除異常點，突出點云中的主體點特征，優(yōu)化點云質(zhì)量。在此基礎上按照貴重物品內(nèi)包裝的規(guī)格要求擴大點云輪廓，構建貴重物品內(nèi)包裝的點云數(shù)據(jù)，通過Poisson重建算法提取等值面，建立內(nèi)包裝模型。主控計算機基于貴重物品內(nèi)包裝的三維模型，將控制3組傳動機構運動的執(zhí)行代碼下載到下位機中。下位機控制第一步進電機、第二步進電機、第三步進電機的運轉(zhuǎn)，帶動擠漿口在三維歐式空間自由運動。通過進漿口和輸漿通道獲取紙漿纖維，由熱漿器對紙漿纖維進行加熱，并通過擠漿口擠出，最后經(jīng)分層塑造自動粘合后，完成貴重物品內(nèi)包裝的塑造，系統(tǒng)工作流程如圖8所示。

圖8 系統(tǒng)工作流程圖Fig.8 Flow chart of the system

內(nèi)包裝作為貴重物品本體和外包裝之間的緩沖部分，在實際應用時，“四塊式”內(nèi)包裝將貴重物品夾持于其間，與貴重物品的外形相契合，起到有效的緩沖保護作用，如圖9所示。

圖9 貴重物品內(nèi)包裝Fig.9 Inner packagingof valuables

3.2 并行運行模式

系統(tǒng)可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)過程主要包括3個階段：三維掃描—數(shù)據(jù)處理—執(zhí)行塑造，對應的時間耗費分別為t1、t2、t3。

三維掃描作為第一階段，其時間花費主要是對物品三維輪廓的捕獲，系統(tǒng)所采用的HOLON380型三維掃描儀每秒掃描次數(shù)可超20萬次，具有較強的實時性。在實際獲取不規(guī)則貴重物品的三維特征時，為獲取充足的數(shù)據(jù)量，對細節(jié)特征進行多次、多角度精確掃描，所需時間記為t1。

數(shù)據(jù)處理作為第二階段，主要由主控計算機運行優(yōu)化算法對點云數(shù)據(jù)進行處理，64位主控計算機可并行處理8字節(jié)數(shù)據(jù)，每秒可執(zhí)行上億條指令運算，耗時較短，對貴重物品的點云處理及重建所需時間記為t2。

執(zhí)行塑造作為第三階段，主要由下位機控制3組傳動機構工作，此階段的時間花費主要取決于內(nèi)包裝的規(guī)格，主要受包裝的截面積、高度及壁厚等參數(shù)的影響。此外，為確保紙漿的充分粘合及內(nèi)包裝成品的穩(wěn)定性，保障塑造效果，傳動機構工作不宜過快，因此第三階段的耗時大于第二階段，該階段所需時間記為t3。

對于上述單件貴重物品內(nèi)包裝塑造用時，所需時間T1滿足下式：

進一步地，在批量生產(chǎn)時，3個階段可采用多級流水線的方式進行，將各個階段的處理通過錯時的方法并行運行，如圖10所示。

圖10 多級流水線示意圖Fig.10 Schematic diagram of multistage pipeline

圖10中，批量生產(chǎn)所需時間Tn與生產(chǎn)件數(shù)n滿足式（21）關系。

相比于單件逐次生產(chǎn)，并行的批量生產(chǎn)方式在生產(chǎn)n件產(chǎn)品時，總時間縮短了（n-1）（t1+t2），具有較高的實時性。

3.3 系統(tǒng)性能評估

系統(tǒng)性能評估包括可用性、有效性、精度以及先進性等，接下來從這4個方面對系統(tǒng)性能進行進一步說明。

（1）可用性：目前紙塑包裝的可靠性已得到普遍認可，3D打印技術亦逐步發(fā)展成熟。本系統(tǒng)以3D打印技術為啟發(fā)，將其引入造紙行業(yè)，在此基礎上不斷完善，進一步挖掘造紙原料的潛在價值，拓寬紙漿纖維的實用面，塑造的貴重物品內(nèi)包裝具備現(xiàn)實可用性。

（2）有效性：圖2和圖3中描述了系統(tǒng)結(jié)構和硬件構成，所涉及設備及器件目前已發(fā)展成熟，性能穩(wěn)定，點云數(shù)據(jù)處理算法亦在完善中不斷創(chuàng)新，為本系統(tǒng)的有效性提供了理論和技術支撐。

（3）精度：基于系統(tǒng)所用硬件的選型，第一階段的三維掃描分辨率為0.05 mm，體積精度達到百分之一毫米級。第二階段的數(shù)據(jù)處理會通過優(yōu)化算法對掃描過程中的噪聲等干擾進行進一步分割濾除，最大限度地減小環(huán)境誤差。在第三階段傳動機構執(zhí)行塑造工作時，其精度約為0.2 mm，最終輸出的貴重物品內(nèi)包裝誤差控制在0.3 mm之內(nèi)，具有較高的精度。

內(nèi)包裝三維重建效果如圖11所示。

圖11 內(nèi)包裝三維重建效果Fig.11 Display of 3Dreconstruction for theinner packaging

（4）先進性：紙漿纖維內(nèi)包裝具備一定的機械強度和彈性，相比于傳統(tǒng)的塑性包裝，應對各類突發(fā)撞擊時，能起到更好的緩沖保護作用，不易破損，且重量較輕，幾乎不會增加貴重物品的運輸負擔。本系統(tǒng)可通過多級流水線并行生產(chǎn)，實現(xiàn)批量塑造，生產(chǎn)效率較高。此外，基于紙漿纖維的內(nèi)包裝可回收再利用，符合節(jié)能減排戰(zhàn)略的要求。

4 結(jié)語

自然界中紙漿纖維資源豐富，可在環(huán)境中自行降解，屬于綠色環(huán)保材料，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。以紙漿纖維為原料的貴重物品內(nèi)包裝，密封性能好，可塑性強?；诩垵{纖維的貴重物品內(nèi)包裝塑造系統(tǒng)，充分利用了紙漿纖維的先天優(yōu)勢，通過逆向工程設計，采用Statistical-Gaussian算法、Poisson重建算法對貴重物品的內(nèi)包裝進行點云數(shù)據(jù)分析，通過下位機控制笛卡爾右手坐標系下3組傳動機構的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)擠漿口在三維歐式空間的自由運動并擠出紙漿。經(jīng)分層塑造、自動粘合，為貴重物品塑造“量身定制”的內(nèi)包裝，性能穩(wěn)定、環(huán)境友好。本研究為貴重物品內(nèi)包裝的設計和制造提供了新的思路，在一定程度上反映了造紙原料的深層價值，體現(xiàn)了造紙行業(yè)對整個社會發(fā)展的潛在推動力。