ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕРФЕЙСА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ LABVIEW-СИСТЕМЫ

Авторы: В.В. Кревега, Р.В. Мальчева
Источник: Международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учены «Информационные управляющие системы и компьютерный мониторинг - 2013», 23-25 апреля 2013 года - Донецк

Аннотация

Кревега В.В., Мальчева Р.В. Особенности построения интерфейса пользователя LabVIEW-системы. В данной статье рассматриваются особенности построения дружелюбного к пользователю графического интерфейса системы, разрабатываемой с использованием платформы LabVIEW. Приведены конкретные примеры использования встроенных и внешних компонентов (библиотеки .NET) в интерфейсах пользователя.

Ключевые слова: графический интерфейс пользователя (ГИП), виртуальный прибор (ВП), лицевая панель, элемент управления, индикатор.

Постановка проблемы. Пользовательский интерфейс является одной из важнейших составляющих любого программного продукта и часто определяет его рыночный успех по причине того, что неудачная реализация взаимодействия человека с системой может не только значительно уменьшить продуктивность работы пользователя с приложением, нивелировав все старания группы разработчиков по оптимизации непосредственно реализации решения проблемной задачи, но и оказывать негативное влияние на пользователя, угнетая его зрительный и слуховой анализаторы.

Анализ литературы. В учебных курсах, направленных на освоение технологий программирования систем с использованием платформы LabVIEW (в том числе таких, как [1] и [2]), всё внимание уделяется рассмотрению эффективных методов и особенностей разработки алгоритмов решения поставленной инженерной задачи и их реализации в рассматриваемой среде. При этом разработка графического интерфейса пользователя, зачастую, не рассматривается вовсе. Применение же рекомендаций из источников, посвященных непосредственно разработке ГИП (таких как [3] и [4]), позволит создать более дружественный пользователю интерфейс, соответствующий требованиям эргономики приложения.

Цель статьи – провести анализ средств разработки графического интерфейса платформы LabVIEW.

Элементы лицевой панели

Программа, разработанная в среде LabVIEW, называется виртуальным прибором (ВП) исходя из подобия функционального предназначения. Интерфейс пользователя такой программы называется лицевой панелью и может включать в себя следующие компоненты:

1. Стандартные для графического интерфейса операционной системы элементы управления и индикаторы: LabVIEW располагает всеми стандартными элементами пользовательского интерфейса, привычными для всех пользователей: цифровые и строковые индикаторы, кнопки, подвижки, индикаторы выполнения и вкладки.
2. Специфические элементы управления и индикаторы: LabVIEW-программа зачастую предназначена для решения конкретной инженерной задачи как отображения, так и анализа параметров некоего технологического объекта системы. Поскольку пользователь такой системы может не быть, а зачастую и не является, специалистом в компьютерной технике, при этом являясь высококвалифицированным экспертом в своей предметной области, к интерфейсу ВП предъявляются требования наглядности представляемых данных. LabVIEW располагает широким набором специализированных элементов ГИП, делающих лицевую панель ВП приближенной по виду к аналоговым приборам и ускоряющих процесс привыкания пользователя к новому программному инструменту (рис.1).

   

   Рисунок 1 – Палитра специализированных элементов ГИП

3. Графики аналоговых и цифровых осциллограмм: среда LabVIEW также располагает обширным набором графиков и разверток, позволяющих осуществлять отображение полученных или сгенерированных данных в удобной пользователю форме.

   Все встроенные элементы управления могут быть настроены программистом. Настройке подлежат не только внешний вид и поведение элементов управления, но также и коррекция вводимых в поля элементов данных в соответствии с пожеланиями разработчика, что делает ГИП, построенный на LabVIEW, ещё более эффективным.

   Кроме того, платформа позволяет также использовать объекты библиотек ActiveX и .NET, выполнять низкоуровневые операции с OpenGL Direct3D, что существенно расширяет возможности ГИП.

   При потребности включения в ГИП элементов специфического характера, LabVIEW-программист имеет возможность воспользоваться встроенным инструментом для создания собственных элементов управления ControlX, а так же использовать созданные вне LabVIEW специально для решения поставленной задачи объекты .NET и .ActiveX.

Интерфейс ВП модели системы реального времени.

Системы реального времени имеют существенное отличие от прочих компьютерных систем – зачастую человек в них является одним из важнейших звеньев управления, являясь экспертом в предметной области контролируемого динамического технического процесса. Качество работы такой системы в значительной степени определяется тем, насколько адекватно воспринимает оператор поступающую информацию и насколько своевременно он на нее реагирует. Очевидно, что при достаточном уровне подготовленности персонала основным фактором, влияющим на работу оператора, является качество организации его взаимодействия с системой, т.е. её интерфейса. Однако даже в случае принятия экспертом правильного ситуативного решения во время управления техническим процессом, возможной является функциональная ошибка, состоящая, например, в нажатии не той кнопки, опечатки в форме ввода и т.п. Таким образом, ГИП должен требовать от пользователя минимально допустимого количества операционных действий.

Кроме того, работа с ГИП систем диспетчерского управления, требует от оператора большой концентрации и предусматривает продолжительное взаимодействие с системой. Это обуславливает соответствующий подбор цветовой гаммы интерфейса и его звукового оформления, который с одной стороны не должен угнетать зрительный и слуховой анализаторы оператора, а с другой – не требовать от него пребывания в постоянной напряженности из-за сложности восприятия фоновой, основной и чрезвычайно важной информации.

Зрительное восприятие светящегося объекта возможно в диапазоне яркостей 106-105 кд/м². Яркость светящегося объекта может быть рассчитана по формуле

где К - степень ослепления (при К= 1-2 оператор испытывает дискомфорт, а при К=3-8 — болевые ощущения); α - угловой размер светящегося объекта, град.

Яркость, превышающая 15·10^6 кд/м², является слепящей.

Для обеспечения длительной зрительной работоспособности оператора яркость наблюдаемых на экране объектов не должна превышать 64 кд/м² при этом перепад яркостей в поле зрения оператора должен быть не более 1:100. Наивысшая быстрота различения сложных объектов достигается при яркости 3 ·10^5 кд/м².

Для систем реального времени основным критерием выбора цветов отображаемых на экране символов и сообщений является острота различения. Она максимальна для символов белого цвета и минимальна для символов, имеющих крайние цвета спектра. Хотя белый цвет наиболее прост в применении и его часто используют, наилучшим в этом отношении является желто-зеленый цвет, который по насыщенности мало отличается от белого, но имеет максимальную видность ([3]); красный, фиолетовый и синий цвета не рекомендуется использовать для отображения символов или объектов сложной конфигурации.

На рис.2 представлен разработанный интерфейс модели системы реального времени.

Приведенный ГИП обладает описанными выше особенностями. Количество управляющих элементов соответствует минимально допустимому, оговоренному в техническом задании. Вся основная информация о протекающем техпроцессе умещена в пределах рабочего окна так, что оператору не нужно использовать полосы прокрутки, меню и дополнительные вкладки.

Цветовая гамма фона рабочего окна, несущая сервисную информацию и включающая элементы управления ВП, обладает пониженной контрастностью, в то время как элементы первостепенной важности выделены в соответствии с важностью ярким цветом (в частности зелёным – цветом, чувствительность которому у человека наиболее высока).

Интерфейс не издаёт резких и раздражающих слух звуков, положение кнопок «подсвечено» индикаторами включенности. Вводимые данные проверяются на корректность и, в случае опечатки или введения ошибочного значения, принимают величины, не критичные для выполняющегося процесса, а пользователь оповещается всплывающим окном подсказки.

В разработанном ГИП помимо стандартных элементов управления и индикации используются объекты библиотеки .NET, которые конфигурируются алгоритмом блок-диаграммы виртуального прибора.

Выводы

LabVIEW является мощным инструментом создания специализированных компьютерных систем управления, контроля и сбора данных и располагает обширными возможностями быстрого построения высокоэффективного ГИП, соответствующего эргономическим и гигиеническим требованиям индустрии, а также его индивидуализации для нужд конкретного заказчика.

Список литературы

1. National Instruments. LabVIEW Real-Time 8. Разработка приложений – учебный курс, 2008. - 433 с.
2. National Instruments. LabVIEW и CompactRIO: основы разработки приложений – учебный курс, 2009. - 305 с
3. Гультяев А.К., Машин В.А. Проектирование и Дизайн Пользовательского Интерфейса / Гультяев А.К., Машин В.А. – Санкт-Петербург: Корона-Принт, 2010. – 350 с.
4. В.В. Головач. Дизайн пользовательского интерфейса. Искусство мыть слона / В.В. Головач, 2010. – 94 с. - Режим доступа:http://www.usethics.ru, свободный