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1 . 人机界面技术大盘点
人机界面,真正意义上的人机交互方式是人将摆脱任何形式的交互界面,输入信息的方式变得越来越简单、随意、任性,借助于人工智能与大数据的融合,能够非常直观、直接、全面地捕捉到人的需求,并且协助处理。换句话说,就是智能设备将懂得我们的潜在意图,并按照我们的意图进行执行以及反馈。它们就像最了解我们的亲密家人或者朋友一样,成为我们生活中不可或缺的一部分。人机界面是随着科学技术的发展而不断发展,不断创新:
NaturalID:NaturalID技术能够满足生物识别感应的爆炸式需求增长,从移动支付交易、云服务到企业移动设备安全性,涵盖基于FIDO(线快速身份认证)的整个生态系统。
3D-Touch:Synaptics的这款专利手势技术已应用于三星2013款GalaxyS4。基于这个技术开发的AirView(浮窗预览),新增了多种用户界面操控方式,如“靠近”、“悬浮手势”和“空中划动”功能。
ClearPad3350:全球首款全高清(HD)内嵌式触摸屏,采用Synaptics单芯片触摸控制器解决方案,可为Nexus5用户带来首屈一指的灵敏度和10指多点触摸体验。
ClearPad单层外嵌式(SLOC):全球首款将触摸控制器和液晶显示屏同时融入一个超薄层叠的触摸屏设计,性能和成本兼得,已用于应用于中国市场的Yulong8908智能手机。
触控笔:全球首款首款Windows8.1认证触控笔,面向智能手机、平板电脑和笔记本电脑触摸屏,可提供随时可用的手写笔功能,无需使用多个分立系统元件。
可以预见,人脸、指纹、虹膜、掌纹、手形等全新的人机交互方技术,虽然目前还和在发展初期,相信未来他们将会笼络诸多终端用户的芳心,这意味立着他们将帮助智能终端厂商赢得全新市场。 -
2 . 人机界面设计在工业设计中的应用
人机界面(Human—Machine Interface),是人与机器进行交互的操作方式,即用户与机器互相传递信息的媒介,其中包括信息的输入和输出。好的人机界面美观易懂、操作简单且具有引导功能,使用户感觉舒适、愉快,从而提高使用效率。界面可以分为硬界面和软界面,也可以分为广义的和狭义的人机界面。
一、界面设计与工业设计之渊源
界面设计和工业设计在基本思想与内容上有很多一致性。
首先,在基本思想方面,工业设计的观点是要把包括对美的追求在内的精神、文化因素融入到物质产品中去,即创造的产品应同时满足人们的物质与文化需求。这与界面设计的基本理论即产品设计要适合人的生理,心理因素,与工业设计的基本观念“创造的产品应同时满足人们的物质与文化需求”,意义基本相同,侧重稍有不同。
其次,关于工业设计与界面设计的不同,有一种说法是:界面设计是以研究与处理“人与物”之间的信息传递为主。而工业设计则以研究与处理“人与物”之间的各种关系。特别是对较复杂的产品,工业设计并不深入研究科学技术的具体细节。界面设计虽然也是既研究“机”,也研究“人”,研究人生理学和心理学等方面的各种因素。但研究“机”,一般是指其中与人发生直接关系的部分,不一定深入追究“机”的原理与构造研究“人”,则仅研究与“机”相关的生理、心理学等方面的各种因素。简言之,工业设计与界面设计同样都是研究人与物之间的关系,研究人与物交接界面上的问题。
二、信息时代工业设计呼唤界面设计
当机械大工业发展起来的时候,如何有效操纵和控制产品或机械的问题导致了人机工程学。二战后,随着体力的简单劳动转向脑力的复杂劳动,人体工学也进一步地扩大到人的思维能力的设计方面。”使设计能够支持、解放、扩展人的脑力劳动“。在信息时代,满足了物质需求的情况下,人们追求自身个性的发展和情感诉求,设计必须要着重对人的情感需求进行考虑。设计因素复杂化导致设计评价标准困难化。个性化的设计作品能否被消费者所认同7新产品开发能不能被市场所接受7在目前,我国大部分企业实力还并不强大,设计开发失利承受力还不很强的情况下,如何系统地、有根据地认识、评价设计,使其符合市场,就需要对设计因素再认识。利用界面分析法,正是使设计因素条理化,避免将人作为“生物人”的片面和走出笼统地说“设计=科学+艺术”的简单误区。对许多以微电子机制的产品而言,由于功能的执行不再是传统的可感知方式,而是电子的无形运作,造成了产品外观形式无法解释和表达其内部功能及使用状态。于是在使用者与产品之间便构筑了所谓用户界面(UserInterface),籍以实现人机之间的沟通和交流。
随着科技渗透到我们的日常生活中,用户界面的出现日益普遍,其主要形式有:数字产品(信息产品)的使用操作界面,如收音机、PDA、rnp3播放器,电脑软界面以及网页界面等。随着电子技术日益发展,尤其是科技应用带给人类的愉悦和体验,电子数字产品必将更加深入地影响生活的各个方面和层面。将有越来越多的关于界面的问题出现,使界面设计提上日程。
三、以界面为中心的产品设计
设计的几个层面
以人为本的设计要求设计从用户的需求出发。根据人的不同层次的需求,我们可以把设计分为几个层面。人的需求是多方面的,它具有一定的层次性、阶段性,是发展和变化的。心理学家亚伯拉罕·马斯洛在研究人类动机时,提出了著名的“需求理论,他认为人的需求的层次是从底级向高级需求发展的,呈阶梯形。可以分为五个基本层次:
(1)生理需求:这是人类最基本的生存需求,是首要的,也是必须的。
(2)安全需求:这也是很容易理解的,在满足了生存需要后,很自然就要求生存的没有危险,使自己的生命得到保障,这还基本属于生存需求的进一步延伸。
(3)社会需求:最主要的内容是归属和爱情方面的要求。人类是群居动物中最高形式,任何一个人在生活中拥有自己的朋友、事业、爱情或其它,在这里他可以找到快乐和愉悦。
(4)尊重需求:也就是自己要得到别人的尊重。
(5)自我实现的需隶属最高需求,即人的价值有可以实现的机会和有可以实现的条件并可以得到承认。像那些在拥有了大量物质财富的人他们所追求的或许也就是能够实现自己价值并得到承认。
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3 . 人机界面常识
人机界面产品由硬件和软件两部分组成,硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等,其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低,是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同,处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分,即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件(如JB-HMI画面组态软件)。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”,再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口,把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。
人机界面产品的基本功能及选型指标基本功能: 设备工作状态显示,如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等 数据、文字输入操作,打印输出 生产配方存储,设备生产数据记录 简单的逻辑和数值运算 可连接多种工业控制设备组网 选型指标: 显示屏尺寸及色彩,分辨率 HMI的处理器速度性能 输入方式:触摸屏或薄膜键盘 画面存贮容量,注意厂商标注的容量单位是字节(byte)、还是位(bit) 通讯口种类及数量,是否支持打印功能。
人机界面产品分类 薄膜键输入的HMI,显示尺寸小于5.7ˊ,画面组态软件免费,属初级产品。如POP-HMI 小型人机界面 触摸屏输入的HMI,显示屏尺寸为5.7ˊ~12.1ˊ,画面组态软件免费,属中级产品 基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI,显示尺寸大于10.4ˊ,画面组态软件收费,属高端产品。
人机界面的使用方法 明确监控任务要求,选择适合的HMI产品 在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件” 测试并保存已编辑好的“工程文件” PC机连接HMI硬件,下载“工程文件”到HMI中 连接HMI和工业控制器(如PLC、仪表等),实现人机交互。
1、人机界面与人们常说的“触摸屏”有什么区别?
从严格意义上来说,两者是有本质上的区别的。因为“触摸屏”仅是人机界面产品中可能用到的硬件部分,是一种替代鼠标及键盘部分功能,安装在显示屏前端的输入设备;而人机界面产品则是一种包含硬件和软件的人机交互设备。在工业中,人们常把具有触摸输入功能的人机界面产品称为“触摸屏”,但这是不科学的。
2、人机界面和组态软件有什么区别?
人机界面产品,常被大家称为“触摸屏”,包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件,一般情况下,不同厂家的HMI硬件使用不同的画面组态软件,连接的主要设备种类是PLC。而组态软件是运行于PC硬件平台、windows操作系统下的一个通用工具软件产品,和PC机或工控机一起也可以组成HMI产品;通用的组态软件支持的设备种类非常多,如各种PLC、PC板卡、仪表、变频器、模块等设备,而且由于PC的硬件平台性能强大(主要反应在在速度和存储容量上),通用组态软件的功能也强很多,适用于大型的监控系统中。
3、人机界面产品中是否有操作系统?
任何人机界面产品都有系统软件部分,系统软件运行在HMI的处理器中,支持多任务处理功能,处理器中需有小型的操作系统管理系统软件的运行。基于平板计算机的高性能人机界面产品中,一般使用WinCE,Linux等通用的嵌入式操作系统。
4、人机界面只能连接PLC吗?
不是这样的。人机界面产品是为了解决PLC的人机交互问题而产生的,但随着计算机技术和数字电路技术的发展,很多工业控制设备都具备了串口通讯能力,所以只要有串口通讯能力的工业控制设备,如变频器、直流调速器、温控仪表、数采模块等都可以连接人机界面产品,来实现人机交互功能。
5、人机界面只能通过标准的串行通讯口与其它设备相连接吗?
大多数情况下是这样的。但随着计算机和数字电路技术的发展,人机界面产品的接口能力越来越强。除了传统的串行(RS232、RS422/RS485)通讯接口外,有些人机界面产品已具有网口、并口、USB口等数据接口,它们就可与具有网口、并口、USB口等接口的工业控制设备相连接,来实现设备的人机的交互。
6、是否有通讯功能的设备一定能和人机界面产品连接?
应该是这样的。因为通用的人机界面产品都提供了大量的、可供选择的常用设备通讯驱动程序;一般情况下,只要在人机界面的画面组态软件中选择与连接设备相对应的通讯驱动程序,就可以完成HMI和设备的通讯连接。如果所选HMI产品的组态软件中没有要连接设备的通讯驱动程序,用户则可以把要连接设备的通讯口类型和协议内容告知HMI产品的生产商,请HMI厂商代为编制该设备的通讯驱动程序。
7、PC机加触摸屏,能否直接与PLC通讯,完成HMI的功能?
当然可以。不过还要编制相应的HMI软件,才能使PC机成为一个真正的HMI产品。
8、未来人机界面的发展趋势是什么?
随着数字电路和计算机技术的发展,未来的人机界面产品在功能上的高、中、低划分将越来越不明显,HMI的功能将越来越丰富;5.7寸以上的HMI产品将全部是彩色显示屏,屏的寿命也将更长。由于计算机硬件成本的降低,HMI产品将以平板PC计算机为HMI硬件的高端产品为主,因为这种高端的产品在处理器速度、存储容量、通讯接口种类和数量、组网能力、软件资源共享上都有较大的优势,是未来HMI产品的发展方向。当然,小尺寸的(显示尺寸小于5.7寸)HMI产品,由于其在体积和价格上的优势,随着其功能的进一步增强(如增加IO功能),将在小型机械设备的人机交互应用中得到广泛应用。
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4 . 浅谈软件人机界面设计的5个注意事项
软件是一种工具,而软件与人的信息交换是通过界面来进行的,所以界面的易用性和美观性就变得非常重要了,这就需要好好利用人机界面设计的原则及设计的方法。完成软件人机界面设计需考虑以下5个问题:
1 界面总体布局设计,即如何使界面的布局变得更加合理。例如,我们应该把功能相近的按钮放在一起,并在样式上与其他功能的按钮相区别,这样用户使用起来将会更加方便。
2 操作流程设计,即通过设计工作流程,而使用户的工作量减小,工作效率提高。例如:我们如何才能让用户用最少的步骤,完成一项操作。使用别的软件,鼠标要点击50下,在屏幕上移动20000个像素的距离才能完成,而使用您的软件只需要点击鼠标25下,在屏幕上移动5000个像素就能完成。那么用户在使用您的软件时就要比使用其他软件工作效率提高四倍,那么用户自然会选用您的软件了。
3 工作界面舒适性设计,即使用户更加舒适的工作。例如:我们用什么样的界面主色调,才能够让用户在心情愉快的情况下,工作最长的时间而不感觉疲倦呢?红色:热烈,刺眼,易产生焦虑心情。蓝色:平静,科技,舒适。明色:干净,明亮,但对眼睛较多刺激,长时间工作易引起疲劳。暗色:安静,大气,对眼睛较少刺激。微软公司公司浅灰色的系统主色调及ICON协调的成功运用,已经促使目前国际所有的软件产品形成一种的规范,这也是微软成功的重要因素之一。
4 人机界面设计并不是简单的外壳包装,一个软件的成功是与其完善的功能实现,认真的调试是分不开的。但任何产品开发前的整体规划,将也是人机界面设计的关键因素之一,在运做过程中注重的不仅仅是美观实用的表现,将更多考虑规划中产品的底层技术准则,优化体现出一个软件产品的灵魂所在。
5 我们需要正规的理解及调查的实施性,MAC的外壳色彩创新带动了现在所有机器的个性化,但早在以前ACER也出过墨绿色的机箱,但却很失败。原因有两个,一个是设计的还是不够,另外就是时机不好,因为当时大众的品位还不够。我们需要对合作伙伴的需求进行正规的分析规划,人机界面设计才可以得到正确实施。由上可见,人机界面设计是一门综合性非常强的学科,它不仅借助计算机技术,还要依托于心理学,认知科学,语言学、通信技术及戏剧、音乐、美术多方面的理论和方法。所以为能达到用户满足的界面,需好好学习人机界面设计这一学科,领会其精髓。
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5 . 组态软件人机界面设计步骤
工业人机界面简称HMI,又称触摸屏监控器,是一种智能化操作控制显示装置,HMI的主要功能有:数据的输入与显示;系统或设备的操作状态方面的实时信息显示;在HMI上设置触摸控件可把HMI作为操作面板进行控制操作;报警处理及打印;此外,新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能,在设计人机界面的时候应该注意以下几点。
1.界面风格的设计
控制台人机界面选用非标准Windows风格,以实现用户个性化的要求。但考虑到大多数用户对于标准Windows系统较熟悉,在界面设计中尽量兼容标准Windows界面的特征。因为位图按钮可在操作中实现高亮度、突起、凹陷等效果,使界面表现形式更灵活,同时可以方便用户对控件的识别。
但是,界面里使用的对话框、编辑框、组合框等都选用Windows标准控件,对话框中的按钮也使用标准按钮。控件的大小和间距尽量符合Windows界面推荐值的要求。
界面默认窗体的颜色是亮灰色。因为灰色调在不同的光照条件下容易被识别,且避免了色盲用户在使用窗体时带来的不便。为了区分输入和输出,供用户输入的区域使用白色作为底色,能使用户容易看到这是窗体的活动区域;显示区域设为灰色(或窗体颜色),目的是告诉用户那是不可编辑区域。窗体中所有的控件依据Windows界面设计标准采用左对齐的排列方式。对于不同位置上多组控件,各组也是左对齐。
2.系统界面布局分析
人机界面的布局设计根据人体工程学的要求应该实现简洁、平衡和风格一致。典型的工控界面分为3部分:标题菜单部分、图形显示区以及按钮部分。根据一致性原则,保证屏幕上所有对象,如窗口、按钮、莱单等风格的一致。各级按钮的大小、凹凸效果和标注字体、字号都保持一致,按钮的颜色和界面底色保持一致。
3.打开界面的结构体系
选择界面的概念取决于多个界面。可将界面设计为循环,如果运行大量界面,必须设计一个合理的结构体系来打开界面。选择简单而永久的结构以便操作员能够快速了解如何打开界面。
用户一次处理的信息量是有限的,所以大量信息堆积在屏幕上会影响界面的友好性。为了在提供足够的信息量的同时保证界面的简明,在设计上采用了控件分级和分层的布置方式。分级是指把控件按功能划分成多个组,每一组按照其逻辑关系细化成多个级别。
用一级按钮控制二级按钮的弹出和隐藏保证了界面的简洁。分层是把不同级别的按钮纵向展开在不同的区域,区域之间有明显的分界线。在使用某个按钮弹出下级按钮的同时对其他同级的按钮实现隐藏,使逻辑关系更清晰。
通常要由3个层面组成。层面1是总览界面。该层面要包含不同系统部分在系统所显示的信息,以及如何使这些系统部分协同工作。层面2是过程界面。该层面包含指定过程部分的详细信息,并显示哪个设备对象属于该过程部分。该层面还显示了报警对应的设各对象。层面3是详细界面。该层面提供各个设备对象的信息,例如控制器、控制阀、控制电机等,并显示消息、状态和过程值。如果合适的话,还包含与其他设备对象工作有关的信息。
4.文字的应用
界面设计中常用字体有中文的宋体、楷体,英文的扭钔等,因为这些字体容易辨认、可读性好考虑到一致性,控制台软件界面所有的文本都选用中文宋体,文字的大小根据控件的尺寸选用了大小两种字号,使显示信息清晰并保证风格统一。
人体工程学要求界面的文本用语简洁,尽量用肯定句和主动语态,英文词语避免缩写。控制台人机界面中应用的文本有两类:标注文本和交互文本。标注文本是写在按钮等控件上,表示控件功能的文字,所以尽量使用了描述操作的动词如“设各操作”、“系统设置”等。交互文本是人与计算机以及计算机与总控制台等系统交互信息所需要的文本,包括输人文本和输出文本。
交互文本使用的语句为了在简洁的同时表达清晰,尽量采用用户熟悉的句子和礼貌的表达方式如“请检查交流电压”、“系统警告装置锁定”。对于信`息量大的情况,采用上下滚动而不用左右滚屏,因为这样更符合人的操作习惯。
5.色彩的选择
人机界面设计中色彩的选择也是非常重要的。人眼对颜色的反应比对文字的反应要快,所以不同的信息用颜色来区别比用文字区别的效果要好。不同色彩给人的生理和心理的感觉是不同的,所以色彩选择是否合理也会对操作者的工作效率产生影响。在特定的区域,不同颜色的使用效果是不同的。例如:前景颜色要鲜明一些使用户容易识别,而背景颜色要暗淡一些以避免对眼睛的刺激。
所以,红色、黄色、草绿色等耀眼的色彩不能应用于背景色。蓝色和灰色是人眼不敏感的色彩,无论处在视觉的中间还是边缘位置,眼睛对它的敏感程度是相同的,作为人机界面的底色调是非常合适的。但是在小区域内的蓝色就不容易感知,而红色和黄色则很醒目。因此提示和警告等信息的标志宜采用红色、黄色。
使用颜色时应注意几点:
(1)限制同时显示的颜色数一般同一界面不宜超过4或5种,可用不同层次及形状来配合颜色增加的变化。
(2)界面中活动对象颜色应鲜明,而非活动对象应暗淡,对象颜色应不同,前景色宜鲜艳一些,背景则应暗淡。中性颜色(如浅灰色)往往是最好的背景颜色,浅色具有跳到面前的倾向,而黑色则使人感到退到了背景之中。
(3)避免不兼容的颜色放在一起(如黄与蓝,红与绿等),除非作对比时用。
6.图形和图标的使用
图形和图标能形象地传达信息,这是文本信息达不到的效果。控制台人机界面通过可视化技术将各种数据转换成图形、图像信息显示在图形区域。选择图标时力求简单化、标准化,并优先选用已经创建并普遍被大众认可的标准化图形和图标。