數(shù)控銑床系統(tǒng)人機界面設(shè)計原則淺析

朱濤 李爭艷

摘要：數(shù)控銑床系統(tǒng)是現(xiàn)代制造技術(shù)的重要工具，而良好的人機界面能夠提高數(shù)控銑床工作效率與操作性能。為此，本文對數(shù)控銑床系統(tǒng)人機界面的設(shè)計原則進行了淺析，從數(shù)控銑床人機界面分類、界面設(shè)計原則尤其是風(fēng)格選擇、布局、文字與色彩使用幾個方面，以及界面的層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計幾個方面進行了研究，所得結(jié)果為數(shù)控銑床人機界面設(shè)計提供了參考與借鑒。

關(guān)鍵詞： 數(shù)控銑床；人機界面；設(shè)計原則

1. 數(shù)控銑床系統(tǒng)人機界面分類

人機界面主要用于完成人機交互處理，即在用戶的主導(dǎo)下利用各種交互設(shè)備完成數(shù)控系統(tǒng)的連接、工作模式選擇、調(diào)試運行管理和維修等工作。數(shù)控銑床系統(tǒng)人機界面包括程序控制界面、數(shù)據(jù)輸入界面和交互輸出界面三類。

1.1 程序控制界面

程序控制界面的作用是接收用戶命令，完成對數(shù)控系統(tǒng)運行的控制。

在設(shè)計時，需要有命令語言、菜單、窗口和直接控制等形式。設(shè)計菜單形式時，在顯示器的屏幕上提供一組可選的項目，使用者可以通過各種輸入設(shè)備進行選擇。窗口形式的界面需要同時顯示多進程、多任務(wù)的運行情況，在一個顯示屏幕上提供多個視域，各個視域可完成或顯示不同的內(nèi)容。

1.2 數(shù)據(jù)輸入界面

數(shù)據(jù)輸入界面用于向數(shù)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)輸入，在設(shè)計時，應(yīng)為用戶提供數(shù)據(jù)輸入格式，提供缺省值，提供容錯和修改功能，并向用戶回送輸入結(jié)果。

數(shù)據(jù)輸入界面需要包括刀具參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和數(shù)控加工程序編輯等子界面。

1.3 交互輸出界面

交互輸出界面的作用是組織數(shù)控系統(tǒng)的輸出，向用戶提供系統(tǒng)運行的信息。交互輸出信息應(yīng)包括：響應(yīng)信息、提示信息、運行信息、出錯信息、幫助信息。

2. 數(shù)控銑床人機界面設(shè)計原則

2.1界面風(fēng)格選擇原則

考慮到大多數(shù)用戶對于標準Windows系統(tǒng)較熟悉，在界面設(shè)計中盡量兼容標準Windows界面的特征。位圖按鈕可在操作中實現(xiàn)高亮度、突起、凹陷等效果，使界面表現(xiàn)形式更靈活，同時可以方便用戶對控件的識別。界面里使用的對話框、編輯框、組合框等都選用Windows標準控件，對話框中的按鈕也使用標準按鈕。

2.2系統(tǒng)界面布局原則

數(shù)控銑床人機界面的布局設(shè)計應(yīng)按照人因工程學(xué)的要求，實現(xiàn)簡潔、平衡和風(fēng)格一致。

典型的界面分為3部分：標題菜單部分、圖形顯示區(qū)以及按鈕部分。根據(jù)一致性原則，保證屏幕上所有對象，如窗口、按鈕、萊單等風(fēng)格的一致。各級按鈕的大小、凹凸效果和標注字體、字號都保持一致，按鈕的顏色和界面底色保持一致。

2.3文字的應(yīng)用原則

界面設(shè)計中常用字體有中文的宋體、楷體，英文的扭鍆等，因為這些字體容易辨認、可讀性好考慮到一致性，數(shù)控銑床軟件界面所有的文本都選用中文宋體，文字的大小根據(jù)控件的尺寸選用了大小兩種字號，使顯示信息清晰并保證風(fēng)格統(tǒng)一。

人體工程學(xué)要求界面的文本用語簡潔，盡量用肯定句和主動語態(tài)，英文詞語避免縮寫。數(shù)控銑床人機界面中應(yīng)用的文本有兩類：標注文本和交互文本。標注文本是寫在按鈕等控件上，表示控件功能的文字，所以盡量使用了描述操作的動詞。交互文本是人與計算機以及計算機與總控制臺等系統(tǒng)交互信息所需要的文本，包括輸人文本和輸出文本。

交互文本使用的語句為了在簡潔的同時表達清晰，盡量采用用戶熟悉的句子和禮貌的表達方式如“請檢查交流電壓”、“系統(tǒng)警告裝置鎖定”。對于信｀息量大的情況，采用上下滾動而不用左右滾屏，因為這樣更符合人的操作習(xí)慣。

2.4界面設(shè)計色彩使用原則

人機界面設(shè)計中色彩的選擇也是非常重要的。人眼對顏色的反應(yīng)比對文字的反應(yīng)要快，所以不同的信息用顏色來區(qū)別比用文字區(qū)別的效果要好，不同色彩給人的生理和心理的感覺是不同的，所以色彩選擇是否合理也會對操作者的工作效率產(chǎn)生影響。

在特定的區(qū)域，不同顏色的使用效果是不同的。例如：前景顏色要鮮明一些使用戶容易識別，而背景顏色要暗淡一些以避免對眼睛的刺激。

使用顏色時應(yīng)注意幾點：

（1）限制同時顯示的顏色數(shù)一般同一界面不宜超過4或5種，可用不同層次及形狀來配合顏色增加的變化。

（2）界面中活動對象顏色應(yīng)鮮明，而非活動對象應(yīng)暗淡，對象顏色應(yīng)不同，前景色宜鮮艷一些，背景則應(yīng)暗淡。中性顏色（如淺灰色）往往是最好的背景顏色，淺色具有跳到面前的傾向，而黑色則使人感到退到了背景之中。

（3）避免不兼容的顏色放在一起（如黃與藍，紅與綠等），除非作對比時用。

3. 界面的層次結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

選擇界面的概念取決于多個界面。可將界面設(shè)計為循環(huán)，如果運行大量界面，必須設(shè)計一個合理的結(jié)構(gòu)體系來打開界面。設(shè)計時應(yīng)選擇簡單而統(tǒng)一的層次結(jié)構(gòu)以便用戶能夠快速了解如何打開界面。界面的層次結(jié)構(gòu)設(shè)計原則如下：

3.1單一界面信息量簡潔

用戶一次處理的信息量是有限的，所以大量信息堆積在屏幕上會影響界面的友好性。為了在提供足夠的信息量的同時保證界面的簡明，在設(shè)計上采用了控件分級和分層的布置方式。分級是指把控件按功能劃分成多個組，每一組按照其邏輯關(guān)系細化成多個級別。

3.2借助分級思想

用一級按鈕控制二級按鈕的彈出和隱藏保證了界面的簡潔。分層是把不同級別的按鈕縱向展開在不同的區(qū)域，區(qū)域之間有明顯的分界線。在使用某個按鈕彈出下級按鈕的同時對其他同級的按鈕實現(xiàn)隱藏，使邏輯關(guān)系更清晰。

3.3三層結(jié)構(gòu)

設(shè)計人機界面時一般采用3個層面組成。

層面1是總覽界面，該層面要包含不同系統(tǒng)部分在系統(tǒng)所顯示的信息，以及如何使這些系統(tǒng)部分協(xié)同工作。

層面2是過程界面，該層面包含指定過程部分的詳細信息，并顯示哪個設(shè)備對象屬于該過程部分，該層面還顯示了報警對應(yīng)的設(shè)各對象。

層面3是詳細界面，該層面提供各個設(shè)備對象的信息，例如控制器、控制閥、控制電機等，并顯示消息、狀態(tài)和過程值。如果合適的話，還包含與其他設(shè)備對象工作有關(guān)的信息。

4. 參考文獻

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