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數(shù)控機(jī)床人機(jī)界面設(shè)計(jì)原則初探

   數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造技術(shù)的重要工具膳帕。本文從人機(jī)界面設(shè)計(jì)的概念及研究方向入手,充分考慮人的因素宋列,對(duì)數(shù)控機(jī)床人機(jī)界面的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了初步探討。

    數(shù)控機(jī)床是一種高科技的機(jī)電一體化產(chǎn)品评也,是由數(shù)控裝置炼杖、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床主體和其他輔助裝置構(gòu)成的可編程的通用加工設(shè)備盗迟,它被廣泛應(yīng)用在加工制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域坤邪。與通用機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床相比,數(shù)控機(jī)床最適宜加工結(jié)構(gòu)較復(fù)雜罚缕、精度要求高的零件艇纺,以及產(chǎn)品更新頻繁、生產(chǎn)周期要求短的多品種小批量零件的生產(chǎn)邮弹。當(dāng)代的數(shù)控機(jī)床正朝著高速度黔衡、高精度化、智能化沸芍、多功能化雨冒、高可靠性的方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的人機(jī)界面設(shè)計(jì)直接影響其工作效率和操作舒適性累变。因?yàn)榱己玫娜藱C(jī)界面操作簡(jiǎn)單扛浸、有效,且具有引導(dǎo)功能囊弥,使用戶(hù)感覺(jué)愉快濒陈、增強(qiáng)興趣,從而提高使用效率姚库。

    人機(jī)界面(Human-Machine Interface)是人與機(jī)器進(jìn)行交互的操作方式嘶遏,即用戶(hù)與機(jī)器互相傳遞信息的媒介,其中包括信息的輸入與輸出错这。應(yīng)結(jié)合心理學(xué)邀秕、人機(jī)工程學(xué)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言學(xué)妄午、藝術(shù)設(shè)計(jì)仓坞、智能人機(jī)界面背零、社會(huì)學(xué)與人類(lèi)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)對(duì)人機(jī)界面設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。其發(fā)展趨勢(shì)也向著更加人性化无埃、高科技化的方向發(fā)展徙瓶。

    有學(xué)者認(rèn)為,人機(jī)界面設(shè)計(jì)可理解為廣義的人機(jī)界面設(shè)計(jì)和狹義的人機(jī)界面設(shè)計(jì)嫉称。狹義的人機(jī)界面是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的人機(jī)界面侦镇,又稱(chēng)人機(jī)接口、用戶(hù)界面织阅,它是計(jì)算機(jī)科學(xué)與心理學(xué)壳繁、圖形藝術(shù)、認(rèn)知科學(xué)和人機(jī)工程學(xué)的交叉研究領(lǐng)域荔棉,是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞和交換信息的媒介闹炉,是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向用戶(hù)提供的綜合操作環(huán)境。從廣義的人機(jī)界面角度來(lái)講润樱,它主要是研究人與機(jī)關(guān)系的合理性渣触。人機(jī)界面中的“人”是指作為工作主體的人,包括操作人員壹若、決策人員等玖生。人的生理特征、心理特征以及人的適應(yīng)能力都是重要的研究方向绰蚁。人機(jī)界面中的“機(jī)”是指人所控制的一切對(duì)象的總稱(chēng)丑钱,包括人操作和使用的一切產(chǎn)品和工程系統(tǒng)。設(shè)計(jì)滿(mǎn)足人的要求否北、符合人的特點(diǎn)的“機(jī)”夸莱, 是人機(jī)界面設(shè)計(jì)探討的重要問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床的人機(jī)界面可分為軟件人機(jī)界面和硬件人機(jī)界面叹匹。

    1恤柴、數(shù)控機(jī)床軟件界面設(shè)計(jì)原則

    軟件在數(shù)控機(jī)床中的作用非常重要,其用戶(hù)界面直接影響著數(shù)控機(jī)床的工作效率和效果挺寒。數(shù)控機(jī)床軟件界面的設(shè)計(jì)原則可歸納如下:

    (1) 一致性原則扯蕾。

    軟件人機(jī)界面的一致性原則主要是指在不同的系統(tǒng)之間及應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部具有相似的界面外觀、布局珊煌、人機(jī)交互方式及信息顯示格式等锚署。一致性原則有助于用戶(hù)學(xué)習(xí)機(jī)床的操作,并減少使用時(shí)的出錯(cuò)率刻撒。

    (2) 提供信息反饋骨田。

    信息反饋是指機(jī)床對(duì)用戶(hù)的操作所作的反應(yīng),它可以表明用戶(hù)的操作是否為機(jī)床所接受、是否正確态贤,以及操作的效果怎樣舱呻。反饋方式可以是文本、圖形和聲音等悠汽。

    (3) 保持界面空間布局的合理性箱吕。

    界面空間的布局應(yīng)簡(jiǎn)潔明了。設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)對(duì)現(xiàn)實(shí)操作物的理解設(shè)計(jì)出能給用戶(hù)帶來(lái)方便的界面柿冲。例如數(shù)控鉆床CNC5000V200控制系統(tǒng)軟件的圖形界面中茬高,有三個(gè)功能獨(dú)立的過(guò)程(PROCESS):OPERATE,PROGRAM假抄,CONTROL怎栽。每個(gè)過(guò)程分別服務(wù)于系統(tǒng)的操作者,程序員和監(jiān)控者(SUPERVISOR)慨亲。每一個(gè)過(guò)程都有自己的菜單行婚瓜,在菜單行下的菜單是下拉菜單,具有自己的子菜單婶签。子菜單可以被選擇,以進(jìn)行下一步的操作乾爆。

    (4) 合理利用顏色和圖形彪壳。

    界面上使用顏色可以更好地進(jìn)行提示操作,還能緩解操作者的視覺(jué)疲勞舆伺。所用顏色一般不超過(guò)3~5種暴赡。例如在數(shù)控鉆床CNC5000V200控制系統(tǒng)軟件的圖形界面中,高光表示被激活的過(guò)程(PROCESS)阀洛,被激活的過(guò)程具有自己的色彩蒂茶,并顯示為屏幕的前景,OPERATE對(duì)應(yīng)綠色调拳,PROGRAM對(duì)應(yīng)深藍(lán)色小梢,CONTROL對(duì)應(yīng)淺藍(lán)色。圖形具有直觀杀肩、形象挤奢、信息量大等優(yōu)點(diǎn),在界面中使用圖形可增強(qiáng)操作的可理解性及易學(xué)易用性洞难。

    (5) 選擇適合的字型和大小舆吮。

    一個(gè)界面中,最好不要有太多的字型队贱,更不宜選用字型太復(fù)雜或軟弱無(wú)力的字體色冀,越簡(jiǎn)潔清晰則辨識(shí)性越佳。例如,字符高寬比可取2∶1或1∶1锋恬, 以便清晰識(shí)別敌卓。

    2、數(shù)控機(jī)床硬件界面設(shè)計(jì)原則

    由于數(shù)控機(jī)床應(yīng)用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床的執(zhí)行運(yùn)動(dòng)順序和運(yùn)動(dòng)位移的直接控制伶氢,傳統(tǒng)機(jī)床的變速箱結(jié)構(gòu)被取消或部分取消了趟径,因而機(jī)械結(jié)構(gòu)也大大簡(jiǎn)化了。數(shù)控機(jī)床的硬件人機(jī)界面的設(shè)計(jì)原則可歸納如下:

    (1) 機(jī)床外觀色彩的設(shè)計(jì)原則癣防。機(jī)床固定安置蜗巧,工作氣氛平靜,因此色彩不宜過(guò)于刺激與興奮蕾盯,也不宜過(guò)于沉悶幕屹,應(yīng)使操作者在工作時(shí)心情愉快。一般以純度低而明度高的顏色為宜取涕,不宜大面積采用有刺激和興奮作用的色彩触良,但應(yīng)有適當(dāng)?shù)膶?duì)比效果,一般采用裝飾色帶痛恃、面板色及警惕色與主體形成對(duì)比颓腮。對(duì)于大型機(jī)床設(shè)備,不宜采用太淺的顏色杜糕,如略帶中性灰的顏色可產(chǎn)生堅(jiān)固有力及穩(wěn)重的視覺(jué)感谭某,同時(shí)可采用多色配置,避免整體色調(diào)較暗悉种,達(dá)到既穩(wěn)重又生動(dòng)和諧的效果接竣。有些機(jī)床形態(tài),豎向長(zhǎng)且有高聳函唾、不穩(wěn)定之感巢季,為達(dá)到視覺(jué)上的穩(wěn)定性,可用線(xiàn)條或色帶對(duì)床身進(jìn)行橫向分割味扼,利用分割錯(cuò)覺(jué)調(diào)整視覺(jué)上的尺寸比例感覺(jué)沾谓,從而增加穩(wěn)定感。

    (2) 機(jī)床外觀尺度與比例的設(shè)計(jì)原則機(jī)床主要部件之間上遥,以及它們與整個(gè)機(jī)床結(jié)構(gòu)之間的尺度與比例搏屑,對(duì)機(jī)床造型設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。例如粉楚,在確定機(jī)床的基本尺寸時(shí)辣恋,運(yùn)用了“黃金分割”的原則,機(jī)床的高度與長(zhǎng)度之比為0.1618模软,使機(jī)床的輪廓更緊湊伟骨、機(jī)床各部件的尺寸關(guān)系更協(xié)調(diào),增加了機(jī)床造型的美感。機(jī)床是以水平線(xiàn)作為整體布局的基準(zhǔn)携狭,各個(gè)部件之間均以水平線(xiàn)分割继蜡。水平線(xiàn)忌不整齊、無(wú)規(guī)則逛腿、無(wú)層次稀并,要有嚴(yán)格的層次,要統(tǒng)一和協(xié)調(diào)单默,為機(jī)床增加精密感梗力、規(guī)則感和穩(wěn)定感。機(jī)床的垂直劃分線(xiàn)不多入荞,在其襯托下使機(jī)床的水平劃分更加突出筷品。垂直劃分線(xiàn)應(yīng)簡(jiǎn)明、規(guī)則捌冲、大方絮眨。此外,機(jī)床表面忌凹凸部位過(guò)多麸颜, 以防積存油污灰塵低白,不易清理。

    (3) 機(jī)床工作臺(tái)面和控制面板的布置原則主工作臺(tái)面的高度應(yīng)根據(jù)操作要求束澄, 按立姿豺章, 坐姿,坐/立姿的操作要求進(jìn)行設(shè)計(jì)妇张。工作臺(tái)面上,像手輪和搖把類(lèi)的手動(dòng)操縱器的設(shè)計(jì)煞秤,應(yīng)根據(jù)功能和使用方式的不同氏仗,進(jìn)行大小、形狀夺鲜、類(lèi)別及位置的設(shè)計(jì)皆尔。控制面板上的控制按鈕和顯示儀表币励,應(yīng)按功能區(qū)進(jìn)行劃分慷蠕,同時(shí)滿(mǎn)足顯示-控制相合性的要求,其位置高度和布置排列應(yīng)符合人機(jī)關(guān)系食呻,使人方便操縱和觀察流炕。例如,顯示儀表應(yīng)盡量放置在人的水平視線(xiàn)向下0~30°的水平視野和人的垂直視野左右各15°的范圍內(nèi)仅胞∶勘伲控制面板上按鈕的顏色根據(jù)用途進(jìn)行分類(lèi),例如,紅色表示危險(xiǎn)渠欺、停止妹蔽、禁止等,可用于車(chē)床的自動(dòng)報(bào)警按鈕酥丛、停止按鈕等绎疟。綠色表示安全、正常蘸暮、運(yùn)行等曼砾,如機(jī)床的啟動(dòng)按鈕就采用綠色。工作臺(tái)面上益丘,位于操縱器上或側(cè)旁宴凌, 用文字或符號(hào)標(biāo)明其功能的標(biāo)號(hào)編碼, 宜用白色和黑色冲取。
作者姓名: 許彧青凉灯,顏聲遠(yuǎn)
作者單位: 哈爾濱工程大學(xué)


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