CN112732378A - 一种工程机械产品显示装置的人机界面设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，包括步骤：确定界面整体背景色调；确定界面整体布局形式；确定统一的中文、数字及英文的字体和字体高度，给出字体高度的最小值或推荐值；确定统一的图标设计模板，建立工程机械产品图标符号库，规定图标类型；评估界面整体人机工效。本发明提高了操作机手对工程机械产品显示器操作的辨识效率，能够快速找到所要信息，降低用户的操作负荷，使用户在操作不同产品时，能够获得统一、一致的使用体验感。

Description

一种工程机械产品显示装置的人机界面设计方法

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种工程机械产品显示装置的人机界面设计方法。

背景技术

在行业技术已经日益成熟的信息化竞争环境下，随着技术的不断发展，工程机械行业产品液晶显示装置由最初的功能单一、结构简单，逐渐向功能全面、多用途、多媒体、美观性、操作舒适的方向发展。工程机械产品显示器种类众多，显示屏种类、尺寸、操作方式(触控/非触控)选择也较多。但目前工程机械行业人机界面设计模式是产品主管及电气人员根据产品功能确定页面中的显示内容，通过电气程序编写直接输出页面，没有专门的设计人员进行参与，各类产品显示器布置、设计风格均不同，没有形成统一的设计规范。

由于工程机械行业产品的特殊性，需要机器长时间进行工作，并提高工作效率，而显示装置交互界面作为人与机器信息交互的载体和媒介，对操作机手获取信息起着十分重要的作用。所以，工程机械产品人机交互界面的视觉设计对产品有着十分重要的作用。经过分析，影响人机交互显示界面视觉显示包含的主要元素有布局、色彩、文字、图标等，同时界面信息的内容、布局、文字、色彩、呈现方式等会对用户的认知心理、操作及辨识效率、视觉疲劳会造成十分重要的影响。

当前，工程机械产品人机界面只进行了功能性的输出表达，没有从用户、人机工程学等角度给出适合用户的界面设计，产品界面设计形式不统一，界面设计水平、风格差异较大，使用户在使用产品时无法获取统一、一致的使用体验感。具体包括以下缺点：

(1)由于工程机械产品操作需要一定的专业性与技术性，人机界面设计如何提高辨识效率、易于操作是工程机械产品需要解决的重要问题，显示装置设备中存在专业的操作图标、数据及系统设置内容，但在相关的界面设计中，没有专业化、系统化的对图标、文字、数据等进行设计研究，导致界面表现上出现很多不利于操作机手辨识、不易操作的问题，直接影响了机手的操作效率及操作正确率，造成很多不必要的问题发生；

(2)界面整体的视觉效果及显示方式没有从用户体验方面出发，界面色彩颜色多样，字体字号大小、字体选用、图标设计没有统一的设计及选择方法；

(3)显示器安装位置距人眼观察距离过长，但字体字号过小，导致操作机手观看显示信息不清晰，读取文字信息的时间过长，影响驾驶操作；

(4)界面背景色与字体颜色对比度过低，导致信息显示不清晰，从而影响操作机手的辨识效率，造成视觉疲劳等；

(5)产品图标样式表达同一个意思，但是图标样式多样，给机手造成一定的困扰等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，提高操作机手对工程机械产品显示器操作的辨识效率，能够快速找到所要信息，降低用户的操作负荷，使用户在操作不同产品时，能够获得统一、一致的使用体验感。

本发明提供了如下的技术方案：

一种工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，包括以下步骤：

确定界面整体背景色调；

确定界面整体布局形式；

确定统一的中文、数字及英文的字体和字体高度，给出字体高度的最小值或推荐值；

确定统一的图标设计模板，建立工程机械产品图标符号库，规定图标类型；

评估界面整体人机工效。

进一步的，确定界面整体背景色调的具体方法为：考察不同背景色对工程机械产品液晶显示界面辨识效率的影响研究，通过进行目标搜索及捕捉实验，考察不同界面背景色的视觉辨识效率，考察测试者的主观感受，确定哪种背景色辨识效率最高，最终根据工程机械产品界面色彩辨识效率实验数据，确定辨识效率较高的深灰色界面背景色。

进一步的，确定界面整体布局形式时，根据黄金分割比确定不同尺寸显示屏界面下状态栏、菜单栏和功能显示区的尺寸大小。

进一步的，字体高度最小值的确定方法具体包括步骤：

通过查询人机工效学相关视觉标准，结合互联网UI设计规范，初步确定界面文字高度的计算方法，并与仿真软件Ramsis推荐的文字高度相比对，拟定确定视距下最小可接受字体高度；

通过心理学测试软件，进行辨识效率实验，对预测数值进行验证；

结合主观评价，确定中文、数字及英文的最小可见临界字体高度。

进一步的，以视距710mm作为基准，确定字体高度的最小值为：中文汉字为16pt，英文为12pt，数字为12pt。

进一步的，当视距≤710mm，字体高度的推荐值为：中文汉字≥16pt，英文≥12pt，数字≥12pt；当710mm<视距≤750mm，字体高度的推荐值为：中文汉字≥18pt，英文≥18pt，数字≥18pt；当750mm<视距≤850mm，字体高度的推荐值为：中文汉字≥20pt，英文≥16pt，数字≥16pt。

进一步的，制定统一的工程机械行业图标设计模板，增加安全区域及输出范围模板，进行统一的图标设计，形成工程机械产品图标符号库，规定符合人机工程学、方便用户操作的统一的图标类型。

进一步的，评估界面整体人机工效时，根据用户体验设计的方法，从客观及主观两方面进行评估。

进一步的，客观评估界面整体人机工效的方法包括：运用眼动原理，通过实际产品测试，给出客观数据分析。

进一步的，主观评估界面整体人机工效的方法包括：从眼睛舒适度、界面清晰度、眼睛疲劳度及个人喜好程度四方面分别进行测试，并根据熵值法进行权重分析，给出最终评估分值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明确定了易于辨识的深色界面模式，统一了界面色彩模式；

(2)本发明进行了界面布局的规划，将不同尺寸、不同操作模式界面进行了布局的统一，整体界面清晰，功能分区明确；

(3)本发明确定统一的中文、数字及英文的字体和字体高度，给出字体高度的最小值或推荐值，符合了工程机械产品人机尺寸及可视化要求；

(4)本发明统一了工程机械产品图标设计模板，创建了工程机械产品图标符号库，规定图标类型，进行了人机交互界面符号的统一，使用户在使用不同产品时获取了一致的使用体验感，增强了用户体验感；

(5)本发明建立了人机交互界面的评估方法，给出了工程机械产品人机界面评价的主、客观数据，为界面的评价建立了基本方法。

附图说明

图1是工程机械产品显示装置的人机界面设计方法流程图；

图2是五种深灰色色值及对应的颜色图；

图3是状态栏高度与页面高度之间的比例关系图；

图4是底部菜单栏高度与页面高度之间的比例关系图；

图5是侧边菜单栏高度与页面高度之间的比例关系图；

图6是界面整体人机工效的评估方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，包括以下步骤：

步骤一、确定界面整体背景色调。

考察不同背景色对工程机械产品液晶显示界面辨识效率的影响研究，通过进行目标搜索及捕捉实验，考察不同界面背景色的视觉辨识效率，考察测试者的主观感受，从而确定哪种背景色辨识效率最高，最终根据工程机械产品界面色彩辨识效率实验数据，确定辨识效率较高的深灰色界面背景色。

具体的，选取HSB色彩模式下的五种颜色作为背景色，分别为白色(0，0，100％)、浅灰色(0，0，75％)、中灰色(0，0，50％)、深灰色(0，0，25％)和黑色(0，0，0)，开展色彩辨识效率实验，从而确定了辨识效率较高的深灰色界面背景；深灰色的灰度值在75％-95％之间，以5％递增，具体色值分别为：(0，0，25％)、(0，0，20％)、(0，0，15％)、(0，0，10％)、(0，0，5％)，色值和对应颜色如图2所示。

步骤二、确定界面整体布局形式。

根据黄金分割比，确定不同尺寸显示屏界面下状态栏、菜单栏、功能显示区的尺寸大小，也可可根据横向屏幕、竖向屏幕进行调整。以工程机械典型产品、典型页面设计实践为依据，以斐波那契数列中的数值为基准，选取能够涵盖大部分页面的比例数值，确定状态栏与页面高度、菜单栏与页面高度、页面宽度之间的比例关系，使其具有秩序感和数学逻辑美感。

如图3所示，状态栏的高度可以有三种尺寸选择，可以根据屏幕大小比例及状态栏显示信息量的多少选择不同的状态栏尺寸，以保证界面的美观。如屏幕分辨率为800*600px，即屏幕高度H为600，状态栏的高度Hs可选择的值为：2*600/34、3*600/34、4*600/34的整数三种选择。取整规则：乘以相应比例后所得的数值为非整数的情况，小数点前为奇数的，取大于此数值的最小偶数；小数点前为偶数的，取小于此数值的最大偶数。以800*600px的屏幕分辨率为例，Hs可取高度分别为：2*600/34、3*600/34、4*600/34，计算所得约为35.29、52.94、70.58，根据取整规则进行取值，Hs的可取高度分别为：36、52、70。

同理，如图4和5所示，屏幕高度为H，状底部菜单栏高度Hm可选择的值为：2H/34、3H/34、4H/34；侧边菜单栏高度Wm可选择的值为：3W/55、4W/55、5W/55。

步骤三、确定统一的中文、数字及英文的字体和字体高度，给出字体高度的最小值或推荐值。

其中字体高度最小值的确定方法具体包括步骤：

1)通过查询人机工效学相关视觉标准，结合互联网UI设计规范，初步确定界面文字高度的计算方法，并与仿真软件Ramsis推荐的文字高度相比对，拟定确定视距下最小可接受字体高度；

2)通过心理学测试软件，进行辨识效率实验，对预测数值进行验证；

3)结合主观评价，确定中文、数字及英文的最小可见临界字体高度。

具体实施时根据可视液晶显示装置距离操作者的视距、设计的视觉效果等来决定字体高度。根据工程机械作业视觉特点，710mm为满足5-95百分位人群手伸及界面的最大视距，取710mm作为试验视距进行测试，确定字体高度的最小值为中文汉字为16pt，英文为12pt，数字为12pt。

由于实际项目中空间布置的限制因素多，显示器位置会出现无法布置到≤710的异常情况，根据公式的推导，给出异常值相对应的最小可见临界字号，及不同视距下字体高度推荐值，如下表1：

表1不同视距下字体高度推荐值

视距(D)	汉字高度	英文高度	数字高度
				D≤710	H≥16pt	H≥12pt	H≥12pt
710<D≤750	H≥18pt	H≥14pt	H≥14pt
				750<D≤850	H≥20pt	H≥16pt	H≥16pt

步骤四、确定统一的图标设计模板，建立工程机械产品图标符号库，规定图标类型。

制定统一的工程机械行业图标设计模板，增加安全区域及输出范围模板，进行统一的图标设计，形成工程机械产品图标符号库，进行了人机交互界面符号的统一，规定符合人机工程学、方便用户操作的统一的图标类型，使用户在使用不同产品时获取了一致的使用体验感，增强了用户体验感；增强了界面符号的美观性及统一性。

步骤五、评估界面整体人机工效。

如图6所示，评估界面整体人机工效时，根据用户体验设计的方法，从客观及主观两方面进行评估。

其中，客观评估界面整体人机工效的方法包括：运用眼动原理，通过实际产品测试，给出客观数据分析。具体的，通过任务设定，采集机手找到新、老产品界面中的同样功能的时间及正确率进行记录，再计算出辨识效率进行对比。辨识效率＝辨识正确率/辨识时间。如：设定同一屏幕中，机手找到首页、设定、查找、保存、菜单等时间及正确率，进行辨识效率计算，根据计算得出的结果确定界面的选用。

其中，主观评估界面整体人机工效的方法包括：从眼睛舒适度、界面清晰度、眼睛疲劳度及个人喜好程度四方面分别进行测试，并根据熵值法进行权重分析，给出最终评估分值。

本发明提供的工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，确定了易于辨识的深色界面模式，统一了界面色彩模式；进行了界面布局的规划，将不同尺寸、不同操作模式界面进行了布局的统一，整体界面清晰，功能分区明确；确定统一的中文、数字及英文的字体和字体高度，给出字体高度的最小值或推荐值，符合了工程机械产品人机尺寸及可视化要求；统一了工程机械产品图标设计模板，创建了工程机械产品图标符号库，规定图标类型，进行了人机交互界面符号的统一，使用户在使用不同产品时获取了一致的使用体验感，增强了用户体验感；建立了人机交互界面的评估方法，给出了工程机械产品人机界面评价的主、客观数据，为界面的评价建立了基本方法；此外，本发明还可供环卫机械、桩工机械、消防机械等领域参考。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定界面整体背景色调；

确定界面整体布局形式；

确定统一的中文、数字及英文的字体和字体高度，给出字体高度的最小值或推荐值；

确定统一的图标设计模板，建立工程机械产品图标符号库，规定图标类型；

评估界面整体人机工效。

2.根据权利要求1所述的工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，其特征在于，确定界面整体背景色调的具体方法为：考察不同背景色对工程机械产品液晶显示界面辨识效率的影响研究，通过进行目标搜索及捕捉实验，考察不同界面背景色的视觉辨识效率，考察测试者的主观感受，确定哪种背景色辨识效率最高，最终根据工程机械产品界面色彩辨识效率实验数据，确定辨识效率较高的深灰色界面背景色。

3.根据权利要求1所述的工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，其特征在于，确定界面整体布局形式时，根据黄金分割比确定不同尺寸显示屏界面下状态栏、菜单栏和功能显示区的尺寸大小。

4.根据权利要求1所述的工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，其特征在于，字体高度最小值的确定方法具体包括步骤：

通过查询人机工效学相关视觉标准，结合互联网UI设计规范，初步确定界面文字高度的计算方法，并与仿真软件Ramsis推荐的文字高度相比对，拟定确定视距下最小可接受字体高度；

通过心理学测试软件，进行辨识效率实验，对预测数值进行验证；

结合主观评价，确定中文、数字及英文的最小可见临界字体高度。

5.根据权利要求4所述的工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，其特征在于，以视距710mm作为基准，确定字体高度的最小值为：中文汉字为16pt，英文为12pt，数字为12pt。

6.根据权利要求1所述的工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，其特征在于，当视距≤710mm，字体高度的推荐值为：中文汉字≥16pt，英文≥12pt，数字≥12pt；当710mm<视距≤750mm，字体高度的推荐值为：中文汉字≥18pt，英文≥18pt，数字≥18pt；当750mm<视距≤850mm，字体高度的推荐值为：中文汉字≥20pt，英文≥16pt，数字≥16pt。

7.根据权利要求1所述的工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，其特征在于，制定统一的工程机械行业图标设计模板，增加安全区域及输出范围模板，进行统一的图标设计，形成工程机械产品图标符号库，规定符合人机工程学、方便用户操作的统一的图标类型。

8.根据权利要求1所述的工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，其特征在于，评估界面整体人机工效时，根据用户体验设计的方法，从客观及主观两方面进行评估。

9.根据权利要求8所述的工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，其特征在于，客观评估界面整体人机工效的方法包括：运用眼动原理，通过实际产品测试，给出客观数据分析。

10.根据权利要求8所述的工程机械产品显示装置的人机界面设计方法，其特征在于，主观评估界面整体人机工效的方法包括：从眼睛舒适度、界面清晰度、眼睛疲劳度及个人喜好程度四方面分别进行测试，并根据熵值法进行权重分析，给出最终评估分值。

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