CAD系统智能化人机界面技术

CAD系统智能化人机界面技术

摘要：CAD技术在机械制造、工程设计等领域中最具有影响的一项高新应用技术，CAD系统的发展和应用使传统的产品设计方法与生产模式发生了深刻的变化。CAD系统的“友好”、“智能”是CAD的内在需要，CAD系统的人机界面智能化技术可以使人们操作简便、更易学易用之。本文从CAD系统智能化人机界面技术的意义、其智能化技术相关、评测机制等方面阐述此项新技术。人机界面智能化也必将引起CAD系统的深刻变革。

关键词：CAD、人机界面、智能化、智能化人机界面。

一．概述

一般情况下，一个系统或一台机器越先进，其组成也越复杂，操作难度也越高。所以，先进的机器或系统往往伴随大量的使用说明和操作规范，用户不得不接受大量的培训，阻碍了先进技术的推广和应用。由此可看出，全面评价一台机器或一个系统是一否先进，除了它本身具有的先进性能外，其操作也必须是简便、易于掌握的，具有“友好”的人机界面。国外有许多专家提出要抛弃厚厚的用户手册，使用户根据系统操作过程中直观易懂的提示信息，就能方便地操作。根据这种思想，努力提高系统性能的同时，简化系统中各部分的构成与管理，使系统的人机界面更“友好”，更“智能”是迫切需要的。

人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面，信息交换，功能接触或互相影响，指人和机器的硬接触和软触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。人机界面就是在计算机系统中处于人、硬件及软件交叉的那一部分，是由人、硬件和软件三者组合而成。人机界面是一个综合的操作环境，它介于用户与计算机之间，从中传递和交换信息。对于人机界面来说，它的核心内容包括外部的显示风格以及用户进行具体操作的方式。具体地，人机界面集中体现在计算机系统的

输入输出功能和用户对系统的各个部分进行操作的控制功能。一个好的人机界面，应该具有一致、友好、简单、自然、智能的特点。

随着CAD技术的迅速发展，将有越来越多的科技人员从事CAD系统的应用和开发工作。CAD系统的研制，应在保证系统功能良好前提下，努力降低操作难度，使之成为性能完善，操作简便，易于掌握的“友好”型系统。这是当今发达国家研制CAD系统的一项重要策略。降低CAD系统的操作难度，就是如何提高系统用户界面的“友好性”，实质上是一个人机协调问题。人机界面是CAD系统的重要组成部分。一个用户友好、智能的人机界面是CAD系统的基本要求之一。

人机界面的智能化是人机界面的发展方向，一个具有智能化人机界面的CAD 系统也必会受人们所欢迎。智能人机界面是智能技术与人机界面相互融合。智能人机界面与一般的人机界面的区别在于：前者是以人与机器共同协作完成任务为先决条件的，可使计算机更加人性化，更友好，更亲切，它具有三个显着特点：1)在操作风格上鼓励实践，能把界面中的错误减少到最低限度，尽可能减少人工干预；2)提供自动完成常规任务的服务方式和联机帮助系统，调用工具更加方便、简洁；3)具有容易理解和使用概念模型进行学习的能力，并且能更广泛地适应不同层次的用户。

二．CAD系统人机界面智能化的意义

CAD系统人机界面的智能化的意义在于：

1增强系统的灵活性和对用户的适应性。人机界面涉及到不同用户，不同应用，不同交互设备和不通交互方式，智能化CAD人机界面可以由设计者或系统自动调节交互方式来适应可能的情况。

2降低用户使用系统的要求和学习时间，使系统更易学易用。易学易用是CAD 人机界面最重要的设计目标。智能界面系统具备知识和推理能力，使系统自动匹配与适应用户，而且使原先很多要由用户来做的事可由系统来做，这降低了用户使用系统的要求。

3延长系统的生命周期，智能化界面自身具备的对用户和应用的适应性使系统能自动调整界面，控制系统运行。一些智能前端系统附加在成熟的但界面欠

友好的系统上，也可让这些应用系统增强生命力和延长其生命周期。

4智能化的学习帮助系统可以主动帮助用户获取系统的新概念新功能，增加用户的知识和能力。当然不可讳言，界面智能化要增加系统的复杂性和开销。

5在用户与机器语言之间建立桥梁，在通常的情况下，用户在向界面发出命令过程时会发生机器理解上的错误。这种错误反映出用户语言与机器语言的差距。智能人机界面最大限度地避免了此类错误，提供对用户所使用的自然语言的理解。

6能够完成复杂的任务，对于较复杂的任务，使用一般性界面系统，必须对用户进行大量的训练，而在训练之后仍不能避免错误的发生。在智能人机界面中，由于联机帮助和多种工具的提供，使得复杂的任务变的简单易行。

三．CAD系统智能人机界面的组成分析

CAD系统的智能人机界面包括四个部分：用户、与用户进行交互的会话机、与任务交互的任务机、任务本身。在构造智能人机界面时，一般可以从任务模型、用户模型和翻译器三方面入手考虑。任务模型：用结构分析的方法，把任务分解成层次结构和与任务相关的操作分类，最后归结为当前任务的描述。一种较合适的方法是对任务的组成进行分解和在人机之间进行动态分配，也可以将任务视为子过程，为其提供从初始状态到最终状态的转变；用户模型：CAD人机界面系统本身可以理解为一组概念和关系。良好的用户模型将帮助设计者设计出良好的人机界面。真实性是用户模型最重要的特征。常用的有用户概念模型、设计者模型和系统映像。翻译器：在人机交互中，由于人们对机器推理过程和数据结构的生疏，以及自然语言和机器语言之间的差距而常常引起错误。机器翻译器是将机器的输出转化成用户可理解的形式，即把任务的机器表示转化为界面中表示的中间功能模型；用户翻译器是把用户的指令、应答和命令转换为机器的操作语言。因此，我们可以用中间媒体作为会话的主动体，它既懂得用户的语言，又懂得机器执行的任务语言。让中间媒体既担当起用户翻译器的作用，把用户指令转换为机器操作，同时又作为机器翻译器，把计算机的输出转换为用户可理解的形式。