基于工業(yè)設(shè)計(jì)及人機(jī)工程的手持設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)

張軒軒 張黎明

摘要：手持點(diǎn)檢儀的設(shè)計(jì)投入消除了原有點(diǎn)檢儀制度中的漏洞和弊端，使點(diǎn)檢結(jié)果在執(zhí)行過程中更加真實(shí)有效的反映設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。手持點(diǎn)檢儀可獲得展品運(yùn)行的大量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，對(duì)展品運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)展品運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、展品故障類型的統(tǒng)計(jì)、展品故障預(yù)報(bào)警，甚至通過運(yùn)行數(shù)據(jù)可以分析展品的操作熱度，記錄到系統(tǒng)中，將展品熱度分析、展品運(yùn)行及故障分析等內(nèi)容根據(jù)系統(tǒng)獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為多種圖表形式，直觀簡潔地進(jìn)行展示，便于管理人員隨時(shí)查看。本文對(duì)基于工業(yè)設(shè)計(jì)及人機(jī)工程的手持設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：手持設(shè)備;工業(yè)設(shè)計(jì);人機(jī)工程;優(yōu)化設(shè)計(jì)

引言

隨著信息化時(shí)代的到來，生產(chǎn)型企業(yè)的傳統(tǒng)設(shè)備管理模式，已跟不上時(shí)代的步伐，為適應(yīng)快速高效的節(jié)奏，必須對(duì)傳統(tǒng)模式進(jìn)行改變。通過一種智能的點(diǎn)檢方式代替“手工抄表”“隨機(jī)抽查”的常規(guī)管理模式。智能手持點(diǎn)檢儀終端是基于傳感器檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸及數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)構(gòu)建而成。通過手持的振動(dòng)、溫度、噪音一體化傳感器放置在展品的關(guān)鍵位置處采集數(shù)據(jù)，傳感器數(shù)據(jù)通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)或蜂窩網(wǎng)絡(luò)與云存儲(chǔ)服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

1手持設(shè)備原結(jié)構(gòu)

某測(cè)試手持設(shè)備原主體結(jié)構(gòu)為盒體，可拆為前蓋和腔體兩部分，厚度約70mm。前蓋安裝有顯示器、按鍵等，腔體內(nèi)安裝有5個(gè)模塊，后側(cè)裝有1塊電池及電池蓋，各模塊之間選用帶纜和射頻電纜連接，安裝時(shí)將前蓋、腔體合為一個(gè)整體，并在主機(jī)四周包有防滑減震裝置，設(shè)備兩側(cè)設(shè)置有拉伸式把手。該手持設(shè)備在使用中暴露的主要問題如下：①內(nèi)部空間利用率較低，設(shè)備厚度較大，整機(jī)顯得臃腫;②按鍵排布簡單，外觀中規(guī)中矩，缺乏設(shè)計(jì)感;③整體質(zhì)量接近6kg，對(duì)用戶手持操作不友好。

2基于智能手持設(shè)備的車牌識(shí)別系統(tǒng)

2.1基于形態(tài)學(xué)的車牌定位

在車牌定位階段，我們的目的是使用基于邊緣的圖像處理技術(shù)根據(jù)原始圖像確定車牌區(qū)域。通過識(shí)別原始圖像中亮度急劇變化的點(diǎn)而獲得二值邊緣圖像。車牌區(qū)域的亮度變化比原始圖像中的其他區(qū)域更為明顯和頻繁。矩形車牌區(qū)域比其他區(qū)域包含更豐富的邊緣和紋理特征。因此，該信息可以用于確定車牌區(qū)域，我們使用了形態(tài)學(xué)方法。首先對(duì)真彩色的車牌進(jìn)行灰度化處理，然后進(jìn)行高斯模糊處理，再進(jìn)行基于Sobel算子的邊緣檢測(cè)，再運(yùn)用形態(tài)學(xué)開、閉、膨脹等操作找出候選的區(qū)域，最后進(jìn)行車牌定位切割操作。為了提高運(yùn)行速度和便于計(jì)算，通常需要將真彩色車牌圖像灰度化，灰度化之后要進(jìn)行邊緣檢測(cè)，但是Sobel算子對(duì)噪聲比較敏感，所以我們先進(jìn)行高斯模糊處理，消除掉噪聲同時(shí)模糊一下非車牌的邊緣。Sobel算子結(jié)合了微分求導(dǎo)和高斯平滑算法，通過這種算法來計(jì)算圖像中灰度的近似梯度。邊緣也是圖像的顯著特征之一。Sobel算子包含兩個(gè)3×3的矩陣，分別為水平與垂直模板，因?yàn)檐嚺浦写怪边吘壉容^多，所以我們用垂直邊緣檢測(cè)模板與車牌圖像進(jìn)行卷積操作;然后將邊緣檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行閉運(yùn)算，填充孔洞;再進(jìn)行開運(yùn)算，去除小的噪聲，平滑邊界;之后進(jìn)行移除小對(duì)象與膨脹操作，得到車牌的位置;最后根據(jù)獲得的車牌區(qū)域進(jìn)行車牌定位裁剪。

2.2基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車牌字符分割與識(shí)別

一般來說，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由處理單元形成，人工神經(jīng)細(xì)胞彼此關(guān)聯(lián)，每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞之間的連接結(jié)構(gòu)決定了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。如何改變連接以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，取決于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的學(xué)習(xí)算法。直到系統(tǒng)結(jié)果和期望結(jié)果之間的錯(cuò)誤率降低到足夠接近于零為止，根據(jù)學(xué)習(xí)規(guī)則改變網(wǎng)絡(luò)權(quán)重。因?yàn)闆]有經(jīng)驗(yàn)法則來確定需要多少隱藏層，我們?cè)诒緦?shí)驗(yàn)中使用反向傳播學(xué)習(xí)算法構(gòu)建了一層前饋人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并且在字符中使用此人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定字符的識(shí)別階段。在前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元）被組織成層，層中細(xì)胞的輸出通過權(quán)重作為下一層的輸入。輸入層接收來自外部環(huán)境的信息，并將其傳輸?shù)诫[藏層中的節(jié)點(diǎn)，而不進(jìn)行任何更改。網(wǎng)絡(luò)輸出通過處理隱藏層和輸出層中的信息來確定。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練階段利用反向傳播學(xué)習(xí)算法。

3優(yōu)化設(shè)計(jì)

內(nèi)部模塊優(yōu)化完成后，對(duì)設(shè)備外觀進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)感及用戶體驗(yàn)度。主要優(yōu)化內(nèi)容如下：①基于用戶要求，外觀造型不能過于浮夸，應(yīng)以穩(wěn)重簡約為主。因此整機(jī)采用大量弧面流線設(shè)計(jì)，LOGO字符采用鐳雕銀色效果，觀感更為舒適。②按鍵板上確定鍵采用綠色軟膠、開關(guān)鍵采用紅色軟膠、其余按鍵采用灰色軟膠，實(shí)現(xiàn)啞光效果，色彩搭配合理，使用更舒適;按鍵字符全部采用鐳雕透光工藝，可增強(qiáng)透光效果，利于在夜晚及其他光線不足的環(huán)境下進(jìn)行操作。③指示燈位置位于數(shù)字按鍵上方中部，整體下沉，外側(cè)加鏡片，鏡片背面絲印黑色，透光處透空字符鐳雕，使得指示燈效果更為明顯。④主機(jī)四角防滑防撞條增加凹凸裝飾線條，增強(qiáng)手感;設(shè)備頂部、顯示器及按鍵采用多邊凹槽下沉設(shè)計(jì)，對(duì)各外露器件進(jìn)行保護(hù)。⑤把手兩側(cè)改為可調(diào)尼龍帶單側(cè)分離搭扣設(shè)計(jì)，既便于攜帶，又杜絕使用金屬連接可能出現(xiàn)的生銹情況。

結(jié)束語

①結(jié)合判斷矩陣分析法、德爾斐方法等，對(duì)原設(shè)備按鍵的排布及外形進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)原設(shè)備內(nèi)部各模塊的布局進(jìn)行規(guī)劃，使整個(gè)設(shè)備的空間利用率更高、質(zhì)量更輕。②根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)理論，對(duì)原設(shè)備造型、色彩、材質(zhì)等進(jìn)行了優(yōu)化，加入了大量弧面、線條等元素，搭配多種色彩及新材質(zhì)，使得手持設(shè)備在保持功能及強(qiáng)度的基礎(chǔ)上更加具備設(shè)計(jì)美感。③產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，除了對(duì)功能、質(zhì)量、成本等因素進(jìn)行考慮外，還需加強(qiáng)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)及人機(jī)工程的關(guān)注。只有當(dāng)各方面因素和諧共存時(shí)，才能帶給用戶全新的視覺感受和充分的情感滿足。

參考文獻(xiàn)：

[1]周戎龍，羅玉玲，閉金杰，岑明燦，丘森輝，廖志賢.圖像并行加密算法在手持設(shè)備上的應(yīng)用研究[J].廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，37（03）：60-70.

[2]尹毅.鐵路通信地理信息采集系統(tǒng)升級(jí)方案研究[J].鐵道通信信號(hào)，2019，55（05）：47-51.

[3]王一丹.家長對(duì)手持設(shè)備的認(rèn)知與學(xué)生使用之間的關(guān)系研究[D].浙江師范大學(xué)，2019.