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纸箱打样机数控系统人机界面设计

作者: http://www.xaogw.com 时间:2018-03-28 来源:http://www.xaogw.com/
摘要:介绍了人机界面设计的原则,分析了纸箱打样机嵌入式数控系统的基本特点,选用了 eVww触摸屏作为人机界面的硬件模块。该 硬件模块具有筒单操作、可定制特性,大大方便用户的对机...

介绍了人机界面设计的原则,分析了纸箱打样机嵌入式数控系统的基本特点,选用了 eVww触摸屏作为人机界面的硬件模块。该 硬件模块具有筒单操作、可定制特性,大大方便用户的对机床的操作。在对纸箱打样机设备做了充分的需求分析的基础上,设计了人机界面的 显示内容。实现了纸箱打样机运行状态参数的显示和配置,为纸箱打样机提供友好的人机交互功能。
0.引言
随着数控技术的飞速发展,工业设备产品也越来越现代化,普遍 要求可视化操作。使用eView触摸屏作为工业设备的输入输出设备既 能达到可视化的要求,又能方便现场操作。而在产品的整体设计过程 中,人机交互界面的设计往往占据着很大一部分工作,这样,不但极大 地增加了产品的开发成本而且延长了产品的上市周期。本文设计的人 机交互界面是一种可定制、简单易用、性能优良的通用型人机交互界 面,能很好地解决上述问题。
1.人机界面设计的原则
人机交互(Human-Machine Interaction)是指用户与机器之间的通信。它是人与机器之间各种符号和动作的双向信息交换。实现人与机 器之间通信的软、硬件系统即组成了人机交互系统。人机界面模块就 是完成人机交互功能的主要硬件。人机界面的好坏直接影响着操作者 的工作效率和数控系统的生产效率,在设计中遵循的原则总结如下:
1.1 一致性原则。嵌入式数控人机界面的一致性原则是指在不同的 系统之间及应用系统内部具有相似的界面外观、布局、人机交互方式、 信息显示格式等。一致性原则有助于用户学习机床的操作,并减少使 用时的出错率。
1.2提供及时的信息反馈。信息反馈是指机床对用户的操作所作的 反应,它既可以表明用户的操作是否为机床所接受、是否正确,以及操 作的效果如何。反馈方式可以是文本、图形和声音等。
1.3保持界面空间布局的合理性。界面空间的布局应简洁明了。这一 原则应建立在设计者对实际系统的使用和理解,或者是设计者从使用 得到的信息反馈的基础之上,这样才能真正设计出便于用户使用的人 机界面。另外,结合嵌入式系统本身的特点,还有以下特点:节省软硬 件资源。嵌入式系统软硬件资源有限,人机界面也必须尽可能节省软 硬件资源。
2.人机界面的硬件模块设计
eView液晶触摸屏作为一个独立模块与打样机嵌入式系统主体 结构分离,它是通过串口与主体结构相连接,它们之间的信息传递是 通过Modbus协议来实现,主要实现打样机运行状态参数的显示和配 置,提供友好的人机交互功能。它具有以下主要功能[2]:强大的32位嵌 入式高性能CPU,支持256色真彩显示与敏捷的反应速度;功能强大 且简单易用的简体中文编辑软件,使你轻松完成复杂的人机界面设 计;独特的多视窗操作功能,大大增加可显示信息量;创新的在线模拟 功能,大大节省工程时间;可为OEM用户的专用控制器开发的通信协 议驱动。
人机界面是用户使用eView液晶触摸屏功能模块的综合操作环 境。通过人机界面,用户向纸箱打样机主控板提供命令、数据等输入信 息,纸箱打样机ARM主控板接收这些信息后作出相应处理,并将处理 后的状态或结果通过界面反馈回来,这样就顺利地完成了人机交互的 功能。人机界面的核心内容包括界面显示风格、用户操作方式以及与 纸箱打样机ARM主控板的通信。如图1所示。它集中体现了纸箱打样 机ARM主控板的输入/输出功能,以及用户对机器各个部件进行操作 的控制功能。人机界面技术的研宄主要表现在用户与ARM主控板的 输入和输出方面:一是如何将ARM控制系统的内部描述转化成符合 普通人理解的方式和习惯的外部形式;二是如何将ARM控制系统的 输入及控制变得尽可能简单易学。

3.界面软件需求分析
数控系统中一个重要的组成部分就是优秀的人机界面模块。一般 认为数控系统的人机界面主要是用户与系统进行信息交互的平台,包 括用户进行编码与参数设定和系统信息反馈功能。实际上,这只是对 数控系统人机界面的最基本认识。人机界面为用户提供与数控系统交 互的环境。用户在人机界面中输入要操作执行的命令,这些命令传送 到任务控制器,进而使控制器执行相关动作。在操作过程中,对应的屏 幕之间进行切换或者控制器将控制执行的结果反馈给界面,便于工控 人员进行下一步的操作。本文中纸箱打样机嵌入式系统的界面主要包 含4个功能:加工文件的选择及查看功能;建立新的加工文件并进行 保存;对刀具加工的测试;纸箱打样机的参数设置。
4.人机界面设计的内容
根据纸箱打样机的功能,做出人机界面软件的需求分析,制定出 交互系统界面内容。启动界面显示纸箱打样机上电后进行引导程序的 加载信息,进而进入到主界面如图2。从上图可以得知主界面包括了 文件、编辑、测试、参数设置四大功能。
4.1文件功能。文件功能是对可靠的逻辑存储系统进行操作,包括对 存储在NANDFlash中所有文件或者文件夹的浏览、文件的选择以及 内容的查看。
4.2编辑功能。编辑功能主要是用于建立和编辑新的文件。通过触摸 屏界面的引导可以手工输入所要编辑的文件名以及PLT代码文件内 容,该功能模块也可以对编辑好的PLT类型文件直接进行保存。
4.3测试功能。测试功能是用来测试纸箱打样机运动的准确性。它包 括纸箱打样机的复位测试,以及单独测试各轴的典型运动。在测试之 前,先选择要测试的轴,即对加工刀具的水平运动X轴、Y轴、垂直运 动Z轴以及旋转运动C轴的选择。而后选择运动类型即点点、圆弧、直 线的选择。行选择,比如,选择显示操作界面的语言种类。具体分 为七大块:系统、输入、速度等级、加工、刀具、电机、机器.

5.GUI人机界面应用设计
纸箱打样机采用的eView触摸屏作为其人机交互的输入输出设 备,按照实际应用中的纸箱打样机数控控制系统的需要及控制系统与 eView触摸屏模块的约定,通过PC机上的可视化人机界面定制软件 EasyBuilder,定制好整个界面信息,如图3系统主界面信息,再把定制 好的界面信息下载到eView触摸屏模块中,就可以轻松地实现人机界 面的定制。eView触摸屏模块通过串行接口与纸箱打样机控制系统进 行交互,发送按键等信息给控制系统,并接收所需的可变信息,以完成 人机交互.
6.结语
结合嵌入式发展技术的应用,人机界面硬件采用MT500系列触 摸屏模块。通过人机界面的需求分析,将机器的相关参数定制在 eView液晶触摸屏上,方便在加工过程中对机器的调试,保证样品质 量。实现了 eView液晶模块与ARM主控板之间的信息交互。该硬件模 块具有可定制和简单易操作特性,也使得开发人员对界面的修改即对 产品的升级变得鮮、快捷。

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