第六章 安全人机系统中的信息界面设计(刘景良编)

1、/831第六章第六章 安全人机系统中的信息界面安全人机系统中的信息界面设计设计/832第一节第一节 人机界面机器机具系统人机界面机器机具系统一、人机界面简述人机界面为人与机器子系统的匹配面，可分为如下三部分：显示器与人的信息通道的匹配操纵器与人的运动系统的匹配人机与环境要素的匹配/833二、人机界面的机具系统及其主要内容简述l机具系统：由人机系统中所有机械设备、劳动工具组成的子系统。l对人机界面设计：指系统中处于人机交界面的机具，主要包括显示器和操纵控制器l1、显示器的可识别性设计l2、操纵控制器的可控性设计l3、显示器和操纵控制器的布局设计（了解各自的设计目标）第一节第一节 人机界面机器机具

2、系统人机界面机器机具系统/834u显示器（显示器（信息显示装置信息显示装置）人机系统中专门用人机系统中专门用来向人传达机器和设备性能参数、运转状态、工来向人传达机器和设备性能参数、运转状态、工作指令以及其他信息的装置，其共同特征是能够作指令以及其他信息的装置，其共同特征是能够把机器设备的有关信息以人能接受的形式显示给把机器设备的有关信息以人能接受的形式显示给人。人。u信息传递质量的优劣直接影响到工作效率和生产信息传递质量的优劣直接影响到工作效率和生产的安全性。的安全性。u人与显示装置间达到充分协调。人与显示装置间达到充分协调。u形状、大小、颜色、分度、标记、空间布置、强形状、大小、颜色、分度、

3、标记、空间布置、强度、亮度、响度、频率、照明、背景、环境、距度、亮度、响度、频率、照明、背景、环境、距离等多种因素。离等多种因素。第二节第二节 显示器设计显示器设计 /835液晶显示器液晶显示器/8361、显示器的类型、显示器的类型 显示装置是人机系统中，将机器的信息传递给人的一种关键部件，人们根据显示信息来了解和掌握机器的运行情况，从而控制和操纵机器.按人接受信息的感觉通道不同，信息显示装置分位视觉显示，听觉显示和触觉显示，其特征参阅表6-1一、显示器的类型和特点一、显示器的类型和特点/837表6-1 视觉、听觉和触觉显示方式传递的信息特征/8382.视觉显示器的分类及特点（1）视觉显示器的

4、分类按照显示形式分：数字显示：以数字直接显示。模拟显示：以刻度，指针来显示。特点：/839u数字显示：数字显示： 数码显示，对单一数字数码显示，对单一数字或符号辨认识别。或符号辨认识别。u有机械式、数码管式、有机械式、数码管式、液晶式和屏幕式。如计液晶式和屏幕式。如计算器、电子表及列车运算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕等。行的时间显示屏幕等。u优点：优点：简单、直观、简单、直观、认认读速度快、准确性高、读速度快、准确性高、不易疲劳不易疲劳u缺点：缺点：反映不了偏差量。反映不了偏差量。对有些专门测量内容，对有些专门测量内容，用数字显示目前还办不用数字显示目前还办不到。到。/8310l模拟式显

5、示仪表 用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置一目了然，能给出变化趋势，并能给出偏差量，对于监控作业效果很好。缺点：显示速度慢，易受振动影响，过载能力差，质量难控制应用：钟表、汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。 /8311l按照显示功能分类l读数用仪表：提供准确读数，用于精确测量值l检查用仪表：显示是否偏离正常值l警戒用仪表：显示是否处于正常范围l追踪用仪表：通过人的控制，使机器按人的要求工作，或按某种客观环境工作l调节用仪表：指示操纵装置调节的值l定量显示仪表：准确显示数值l定性显示仪表：注重情况和程度的比较/83

6、12/8313(2)视觉显示器的特点比较项目比较项目模拟显示仪表模拟显示仪表数字显示仪表数字显示仪表指针活动式指针活动式指针固定式指针固定式数量信息数量信息中：指针活动时读数困难中：指针活动时读数困难中：刻度移动时读数困难中：刻度移动时读数困难好：能读出精确数值，速度快、好：能读出精确数值，速度快、差错少差错少质量信息质量信息好：易判定指针位置，不需读出好：易判定指针位置，不需读出数值和刻度就能迅速发现指针的数值和刻度就能迅速发现指针的变动趋势变动趋势差：未读出数值和刻度时，难以差：未读出数值和刻度时，难以确定变化方向和大小确定变化方向和大小差：必须读出数字，否则难以得差：必须读出数字，否则难

7、以得知变化的方向和大小知变化的方向和大小调节性能调节性能好：指针运动与调节活动有简单好：指针运动与调节活动有简单而直接的关系，便于调节和控制而直接的关系，便于调节和控制中：调节运动方向不明显，指针中：调节运动方向不明显，指针的变动难控制，快速调节时不易的变动难控制，快速调节时不易读数读数好：数字调节的监测结果精确，好：数字调节的监测结果精确，数字调节与调节运动无直接关系，数字调节与调节运动无直接关系，快速调节时难以读数快速调节时难以读数监控性能监控性能好：能很快确定指针位置好：能很快确定指针位置,并进行并进行监控，指针与调节监控制活动关监控，指针与调节监控制活动关系最简单系最简单中：指针无变化

8、有利监控，但指中：指针无变化有利监控，但指针与调节监控活动的关系不明显针与调节监控活动的关系不明显差：不便按变化的趋势进行监控差：不便按变化的趋势进行监控一般性能一般性能中：占用面积大，照明可设在控中：占用面积大，照明可设在控制台上，刻度的长短有限，尤其制台上，刻度的长短有限，尤其在使用多指针显示时认读性差在使用多指针显示时认读性差中：占用面积小，仪表需局部照中：占用面积小，仪表需局部照明，只在很小一段范围内认读，明，只在很小一段范围内认读，认读性好认读性好好：占用面积小，照明面积也是好：占用面积小，照明面积也是最小，表盘的大小只受字符的限最小，表盘的大小只受字符的限制制综合性能综合性能可靠性

9、高可靠性高稳定性好稳定性好易于显示信号的变化趋向易于显示信号的变化趋向易于判断信号值与额定值之差易于判断信号值与额定值之差精度高精度高认读速度快认读速度快无差补误差无差补误差过载能力强过载能力强易与计算机联用易与计算机联用局限性局限性显示速度较慢显示速度较慢易受冲击和振动的影响易受冲击和振动的影响环境因素影响较大环境因素影响较大过载能力差过载能力差质量控制困难质量控制困难显示易跳动或失效显示易跳动或失效干扰因素多干扰因素多需内附或外附电源需内附或外附电源元件或焊件存在失效问题元件或焊件存在失效问题发展趋势发展趋势提高精度与速度提高精度与速度采用模拟与数字混合型显示仪表采用模拟与数字混合型显示仪

10、表提高可靠性提高可靠性采用智能化显示仪表采用智能化显示仪表/8314二、视觉显示器的功能二、视觉显示器的功能1.定量显示功能定量显示功能能够能够准确准确地显示某一过程地显示某一过程量的变化情况量的变化情况。如压力。如压力仪表、速度仪表及温度计等。仪表、速度仪表及温度计等。2.定性显示功能定性显示功能这类显示器通常是以模拟显示的形式或以颜色来这类显示器通常是以模拟显示的形式或以颜色来表明机器的某种大致状态、变化倾向或描述事表明机器的某种大致状态、变化倾向或描述事物的性质物的性质等。等。 “过冷过冷”、”过热过热”、”正常正常”第二节第二节 显示器设计显示器设计 /8315二、视觉显示器的功能二、

11、视觉显示器的功能3.警告性显示功能警告性显示功能u伴有伴有声觉声觉的显示功能。的显示功能。u警告性显示一般分为两级：警告性显示一般分为两级：u第一级是危险警报第一级是危险警报，预告已接近临界状态；，预告已接近临界状态；u第二级是非常警告第二级是非常警告，报告已进入质变过程。，报告已进入质变过程。u这类显示器通常以这类显示器通常以灯光和色彩的闪频灯光和色彩的闪频为主要表为主要表现形式。现形式。/8316使用与系统状态有逻辑联系性的几何图形使用与系统状态有逻辑联系性的几何图形更简单明了。更简单明了。 表示方向；表示方向； 表示禁止；表示禁止； 表示警戒和危险；表示警戒和危险； 表示正常速度；表示正

12、常速度； 表示快速等等。表示快速等等。/8317附：其他显示器附：其他显示器1.听觉显示器听觉显示器u具有具有反应快反应快、方向无限制、强迫注意方向无限制、强迫注意的特点。的特点。u听觉显示听觉显示可以采用语言信号可以采用语言信号，具有一定的表达能力。，具有一定的表达能力。u听觉显示的示警信号可以快速有效地传递简单和短促的听觉显示的示警信号可以快速有效地传递简单和短促的信息，而视觉显示对于传递复杂和较长的信息具有较好信息，而视觉显示对于传递复杂和较长的信息具有较好的效果。的效果。u常用的听觉显示器有常用的听觉显示器有铃、蜂鸣器、哨笛、传音器等铃、蜂鸣器、哨笛、传音器等。 /8318蜂鸣器示意图

13、/8319传音器示意图/83202.嗅觉显示器嗅觉显示器u人们根据仿生学及人类嗅觉机能的原理，人们根据仿生学及人类嗅觉机能的原理，近年已研制成近年已研制成嗅敏仪嗅敏仪。u嗅敏仪比人的嗅觉灵敏度高得多，它能对嗅敏仪比人的嗅觉灵敏度高得多，它能对空气中的各种气味产生不同的反应。空气中的各种气味产生不同的反应。u家庭中用的家庭中用的煤气泄漏报警器煤气泄漏报警器就属这类安全就属这类安全装置。装置。/83213.触觉显示器触觉显示器(1)电剌激电剌激譬如用电极加于人的皮肤上，发出譬如用电极加于人的皮肤上，发出30Hz的电刺激，每秒的电刺激，每秒1次，次，100Hz的电剌激每秒的电剌激每秒2次，次，300

14、Hz的电剌激每秒的电剌激每秒3次，分别刺激人体的不同次，分别刺激人体的不同部位，用来作为一种传递信息的方式。大部分人在部位，用来作为一种传递信息的方式。大部分人在0.25s时间内可时间内可辨认出这种信号，作出简单的反应。辨认出这种信号，作出简单的反应。 (2)机械振动机械振动如用振动片装在人体不同部位上，以振动形式来传递信息。采用不同如用振动片装在人体不同部位上，以振动形式来传递信息。采用不同的振幅、频率、周期、部位进行混合编码，也可形成多个不同信的振幅、频率、周期、部位进行混合编码，也可形成多个不同信号。号。(3)喷气剌激喷气剌激主要用小的喷气嘴在人体的不同部位喷气，形成刺激。当控制住喷气主

15、要用小的喷气嘴在人体的不同部位喷气，形成刺激。当控制住喷气频率与喷气时间，也可形成不同的信号。频率与喷气时间，也可形成不同的信号。 /8322三、显示方式的选择方法与原则三、显示方式的选择方法与原则1. 选择方法选择方法u使用哪种显示类型和选择哪种显示方式，使用哪种显示类型和选择哪种显示方式，都都取决于显示的目的和被显示内容的性质取决于显示的目的和被显示内容的性质。u有的要求精确的数量显示，有的要求明显有的要求精确的数量显示，有的要求明显地显示某一种状态，有的要求显示各信息地显示某一种状态，有的要求显示各信息之间的比较等。除此之外，显示状态还有之间的比较等。除此之外，显示状态还有静态显示静态显

16、示和和动态显示动态显示之分。之分。 第二节第二节 显示器设计显示器设计 /8323在约定的数字范围内可以表明程度的高低、在约定的数字范围内可以表明程度的高低、负荷的大小，文字说明更具直观性。负荷的大小，文字说明更具直观性。/8324三、显示方式的选择方法与原则三、显示方式的选择方法与原则2.选择原则选择原则(1)用尽量用尽量简单明了简单明了的方式显示所传达的信息，使传达信息的方式显示所传达的信息，使传达信息的形式尽量能直接表达信息的内容，以减少译码的错误。的形式尽量能直接表达信息的内容，以减少译码的错误。(2) 显示精度与信息精度一致显示精度与信息精度一致，保证最少的认读时间，避，保证最少的认

17、读时间，避免认读时因临时插补而降低效率，增加差错的可能。免认读时因临时插补而降低效率，增加差错的可能。(3) 显示形式与操作人员的操作能力及习惯相适应显示形式与操作人员的操作能力及习惯相适应，以减，以减少训练的时间和受习惯的干扰而造成的解释不一致的差少训练的时间和受习惯的干扰而造成的解释不一致的差错，提高显示方式的人机可靠性。错，提高显示方式的人机可靠性。(4)按观察条件按观察条件(如照明、速度、振动、操作位置、运动约如照明、速度、振动、操作位置、运动约束等束等)运用最有效的显示技术和显示方法使显示变化速运用最有效的显示技术和显示方法使显示变化速度度与操作者的反应能力相适应与操作者的反应能力相

18、适应，不要让显示速度超过人，不要让显示速度超过人的反应速度。的反应速度。/8325四、四、 显示器的设计显示器的设计人的视觉特征人的视觉特征1) 视野视野一般视野：一般视野：视野是当视野是当人的头部和眼球不动人的头部和眼球不动时，人眼能觉察到的时，人眼能觉察到的空间范围，通常以角空间范围，通常以角度表示度表示色觉视野：色觉视野：不同不同的颜色对人眼的的颜色对人眼的刺激不同，所以刺激不同，所以视野也不同。白视野也不同。白色的视野最大，色的视野最大，黄、蓝、红、绿黄、蓝、红、绿色的视野依次渐色的视野依次渐小。小。视野视野150704515 15垂直最佳视区：垂直最佳视区：上、下上、下1.5度度最佳

19、视野范围：最佳视野范围：水平视线水平视线以下以下30度。度。有效视野范围：有效视野范围：水平视线水平视线以上以上25度、以下度、以下35度。度。水平视线水平视线2535最大固定视野：最大固定视野：115度。度。扩大的视野：扩大的视野：150度。度。 在垂直面内，实际上人在垂直面内，实际上人的自然视线低于标准视线，的自然视线低于标准视线，直立时低直立时低15度，放松站立时度，放松站立时低低30度，放松坐姿时低度，放松坐姿时低40度。度。因此，视野范围在垂直面内因此，视野范围在垂直面内的下界限也应该随着放松立的下界限也应该随着放松立姿、放松坐姿而改变。姿、放松坐姿而改变。垂直面内的视野垂直面内的视

20、野水平面内的视野水平面内的视野15。15。最佳视野最佳视野范围范围35。35。有效视野有效视野范围范围90。90。5。最大固最大固定视野定视野扩大的视野扩大的视野/83282) 视距视距视距是指人的眼睛的正常观察距离。一般认为视距是指人的眼睛的正常观察距离。一般认为700mm为最佳视距为最佳视距，过远和过近都会使人的，过远和过近都会使人的认读速度和准确性降低。最大视距为认读速度和准确性降低。最大视距为760mm，最小视距最小视距300mm。 /83293) 色视色视人眼对各种颜色的视野范围是不相同的，实验人眼对各种颜色的视野范围是不相同的，实验表明，人眼对白色的视野最大，对绿色视野表明，人眼对

21、白色的视野最大，对绿色视野最小，见下图：最小，见下图：/8330180 白白。120 黄黄。100 蓝蓝。60 绿红绿红。色觉视野色觉视野130。白白95。黄黄80。蓝蓝45。红红40。绿绿水平方向的色觉视野水平方向的色觉视野垂直方向的色觉视野垂直方向的色觉视野/83314) 运动特性运动特性u眼睛的水平运动比垂直运动快；眼睛的水平运动比垂直运动快；u眼睛的垂直运动比水平运动更易疲劳；眼睛的垂直运动比水平运动更易疲劳；u对周围运动物体的感知力比静止物体容易。对周围运动物体的感知力比静止物体容易。/8332（二）指针式仪表设计（二）指针式仪表设计对模拟显示的指针式仪表的设计通常要考虑：对模拟显示

22、的指针式仪表的设计通常要考虑：显示与认读的最佳形式，颜色、照明和其他感觉系统相配显示与认读的最佳形式，颜色、照明和其他感觉系统相配合的条件；合的条件；刻度的划分是否准确，刻度盘上的字符布局是否恰当；刻度的划分是否准确，刻度盘上的字符布局是否恰当；显示器是否可以及时发出信息，并能真实反映设备的当前显示器是否可以及时发出信息，并能真实反映设备的当前状态；状态；显示器的信息含意是否明确，是否会使人误解；显示器的信息含意是否明确，是否会使人误解；在许多信息的情况下，信息是否容易混淆，是否可以明确在许多信息的情况下，信息是否容易混淆，是否可以明确区分同时显示的不同信息区分同时显示的不同信息;显示器的布局

23、是否合理，是否布置在人的最佳视觉范围，显示器的布局是否合理，是否布置在人的最佳视觉范围，并能符合人的视觉流程；并能符合人的视觉流程；显示器与操纵装置协调对应，与操纵者之间的观察距离恰显示器与操纵装置协调对应，与操纵者之间的观察距离恰当。当。/8333（二）指针式仪表设计（二）指针式仪表设计1.指针式仪表的设计形式指针式仪表的设计形式1)回转式回转式指针绕固定点转动，在回转圆周上标有刻度指针绕固定点转动，在回转圆周上标有刻度。这类。这类仪表通常为圆形、半圆形、扇形。指针固定，刻仪表通常为圆形、半圆形、扇形。指针固定，刻度盘转动，也属此类。见度盘转动，也属此类。见p95图图6-1。2)平移式平移式

24、指针与刻度盘之间的相对运动是沿一直线方向，见指针与刻度盘之间的相对运动是沿一直线方向，见图图6-1。/83342.指针式仪表的刻度盘设计指针式仪表的刻度盘设计1)刻度盘尺寸刻度盘尺寸刻度盘的大小与刻度标记的数量及人的观察距刻度盘的大小与刻度标记的数量及人的观察距离都会影响到认读的速度和准确性。离都会影响到认读的速度和准确性。/8335在试验中发现，当刻度盘直径从在试验中发现，当刻度盘直径从25mm开始增开始增大时，认读的速度和准确性相应提高，误读大时，认读的速度和准确性相应提高，误读率下降；当直径增加到率下降；当直径增加到80mm以后以后，认读速，认读速度和准确度开始下降，误读率上升。直径在度

25、和准确度开始下降，误读率上升。直径在3070mm之间的刻度盘，在认读的准确度之间的刻度盘，在认读的准确度上没有什么差别。上没有什么差别。 /8336一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计2)刻度刻度刻度盘上刻度线之间的距离为刻度。刻度的大刻度盘上刻度线之间的距离为刻度。刻度的大小是根据人眼的最小分辨能力来确定的。通小是根据人眼的最小分辨能力来确定的。通常在人眼直接观察时，刻度的最小值不应小常在人眼直接观察时，刻度的最小值不应小于于0.61mm，一般在，一般在12.5mm之间选取，之间选取，必要时也可取必要时也可取48mm。/83373)刻度线刻度线刻度线有刻度线有长刻度线长刻度线、中刻中刻度线度

26、线和和短刻度线短刻度线三级刻三级刻度线度线 /8338u刻度线刻度线的宽度一般取刻度的宽度一般取刻度间距的间距的5%15%。u普 通 刻 度 线 通 常 可 取普 通 刻 度 线 通 常 可 取0.10.02mm；u远 距 离 观 察 时 取远 距 离 观 察 时 取 0 . 6 0.8mm；u精密刻度可取精密刻度可取0.00150.1mm。u图图4-11是刻度线宽度与读数是刻度线宽度与读数误差之间的关系曲线。误差之间的关系曲线。当当刻度线的宽度为刻度间距刻度线的宽度为刻度间距的的10时，读数误差最小。时，读数误差最小。/8339/8340刻度方向刻度方向是指刻度盘刻度值的递增顺序方向。通常是

27、根据显是指刻度盘刻度值的递增顺序方向。通常是根据显示信息的特点及人的视觉习惯来确定。一般都是示信息的特点及人的视觉习惯来确定。一般都是从左到右，从左到右，从下到上从下到上的顺序方向，见图的顺序方向，见图4-12。 刻度单位刻度单位是定量显示数值的表示方式，每一刻度线所代表的是定量显示数值的表示方式，每一刻度线所代表的测量值应尽量测量值应尽量取整数取整数，避免采用小数或分数。通常每一刻，避免采用小数或分数。通常每一刻度表示为度表示为1、2、5个单位值，或个单位值，或110、210、510倍，倍，见表见表4-6。 /83413.指针设计指针设计在模拟显示仪表当中，指针可分为在模拟显示仪表当中，指针

28、可分为运运动指针动指针和和固定指针固定指针。指针的形状应以明确、单纯为好，指针的形状应以明确、单纯为好，指针尖部宽度要与最细刻度线相对指针尖部宽度要与最细刻度线相对应应。图。图4-13列出指针的常见形状。列出指针的常见形状。/8342/8343一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计指针的长度不宜过长而覆盖刻度；也不指针的长度不宜过长而覆盖刻度；也不宜过短，使指示不准确。宜过短，使指示不准确。通常指针的端通常指针的端点距刻度线为点距刻度线为1.6mm左右左右。指针与刻度盘的盘面距离指针与刻度盘的盘面距离不宜过大，否不宜过大，否则会因视线与刻度盘不垂直而产生视差。则会因视线与刻度盘不垂直而产生视差。

29、通常可以制成指针与刻度线环面共处同通常可以制成指针与刻度线环面共处同一平面内，见图一平面内，见图4-14。 /83444.数字立位数字立位刻度线上标度数字在刻度盘上的位置，应与观察者刻度线上标度数字在刻度盘上的位置，应与观察者的视觉习惯相适应，尽量做到清晰、明了和利于的视觉习惯相适应，尽量做到清晰、明了和利于认读。认读。在刻度盘上除刻度线和必须的数字外，不在刻度盘上除刻度线和必须的数字外，不应有多余的装饰。应有多余的装饰。图图6-7列出刻度盘上数字立位的好与不好的对比情况，列出刻度盘上数字立位的好与不好的对比情况，供设计时参考。供设计时参考。p102/83455.色彩配置色彩配置刻度盘、指针、

30、刻度线、数字之间的配色要求醒目，刻度盘、指针、刻度线、数字之间的配色要求醒目，条理性强，避免颜色过多而造成混乱。同时还要条理性强，避免颜色过多而造成混乱。同时还要充分考虑仪表使用过程中与其他仪表之间配色协充分考虑仪表使用过程中与其他仪表之间配色协调，使总体效果舒适、明快。调，使总体效果舒适、明快。表表6-5列出了一般配列出了一般配色的明度对比以供参考。色的明度对比以供参考。 /8346在实际运用中，一般用作信息符号的颜色在实际运用中，一般用作信息符号的颜色最多不超过最多不超过10种，颜色种类过多，会因相种，颜色种类过多，会因相近色的原因而增高误认率。一般选用的近色的原因而增高误认率。一般选用的

31、10种颜色是种颜色是红红、橙橙、黄黄、浅绿浅绿、深绿深绿、青青、蓝蓝、紫紫、黑、黑、白白。 /8347/8348（三）数字式仪表设计（三）数字式仪表设计1.数字式仪表的设计形式数字式仪表的设计形式机械式数字显示机械式数字显示 电子数字显示电子数字显示/83491)机械式数字显示机械式数字显示u机械式数字显示时，两组数值变化的间隔时间不机械式数字显示时，两组数值变化的间隔时间不能少于能少于0.5s，否则会给认读带来不方便。，否则会给认读带来不方便。u机械式数字显示的数字符号不宜使用狭长形，否机械式数字显示的数字符号不宜使用狭长形，否则会因移动而产生视觉变形，不利于认读；则会因移动而产生视觉变形，

32、不利于认读；u数字间隔不宜过大，否则不容易读全数，易造成数字间隔不宜过大，否则不容易读全数，易造成失误；失误；u多位数时，后面零位须表示，而前面的空位可不多位数时，后面零位须表示，而前面的空位可不必用零来补位，空起来反而容易看清楚。必用零来补位，空起来反而容易看清楚。/83502)电子显示数字形式电子显示数字形式u常有液晶显示和发光二级管显示。由于电子显示具有很多常有液晶显示和发光二级管显示。由于电子显示具有很多优良性能，故被广泛用于各种显示器之中。优良性能，故被广泛用于各种显示器之中。u电子显示可更方便地与计算机或各种电器系统连接，使之电子显示可更方便地与计算机或各种电器系统连接，使之具有较

33、好的可控性。利用不同颜色的电子显示，可以在显具有较好的可控性。利用不同颜色的电子显示，可以在显示数字的同时示数字的同时又可以进行颜色编码又可以进行颜色编码，从而进行多种用途的，从而进行多种用途的显示。此外发光二级管在工作时可以不外加照明就能具有显示。此外发光二级管在工作时可以不外加照明就能具有较高的清晰度。较高的清晰度。u电子显示数字形式有电子显示数字形式有直线型和点阵型直线型和点阵型。实验证明，由发光。实验证明，由发光的的点阵构造的字符在显示效果上优于直线型点阵构造的字符在显示效果上优于直线型。/83512.字符设计字符设计文字和数字是显示的主体，尤其在数字文字和数字是显示的主体，尤其在数字

34、显示中，更是设计的主要内容之一。字显示中，更是设计的主要内容之一。字符设计主要包括符设计主要包括数字、字母、汉字和专数字、字母、汉字和专用符号用符号。/83521)字体的形状字体的形状u字的形状应尽量字的形状应尽量简明易认，通常采用棱角分简明易认，通常采用棱角分明的明的正楷字正楷字。u在许多数字及字母之间有许多容易混淆的字在许多数字及字母之间有许多容易混淆的字型，如：型，如：B、R与与8；G与与C；O与与D；Z与与2；S与与5；8、6与与9等。等。u要要尽量突出每个字体的形状特点尽量突出每个字体的形状特点，减少不必，减少不必要的美化，努力消除它们之间易混淆的地方。要的美化，努力消除它们之间易混

35、淆的地方。/83532)字体的大小字体的大小u一般字体高度约为观察距离的一般字体高度约为观察距离的1/200，见表，见表4-8。u在横排字体时，高与宽之比可取在横排字体时，高与宽之比可取3：2或或5：3。u对于字数很少的横行或竖排时可用方型字体，一对于字数很少的横行或竖排时可用方型字体，一般不采用扁而宽的字体，因为这样的字体横排时般不采用扁而宽的字体，因为这样的字体横排时字行较长，增加了扫瞄时间。字行较长，增加了扫瞄时间。/83542)字体的大小字体的大小u字体的笔划宽度与字高之比一般为字体的笔划宽度与字高之比一般为1：81：6。u电子显示时，笔划宽与字高之比可为电子显示时，笔划宽与字高之比可

36、为1：8或或1：10。u字与字之间的横向间隔取为一个笔划宽度字与字之间的横向间隔取为一个笔划宽度u两组字之间的横向间隔要大于两组字之间的横向间隔要大于3个笔划宽度个笔划宽度u上下两行间隔应为字高的上下两行间隔应为字高的1/3。/83553)字体设计的相关因素字体设计的相关因素u在字体设计当中要充分考虑在字体设计当中要充分考虑背景和照明背景和照明的因的因素。素。u一般，仪表处在暗处时，用暗底亮字为好；一般，仪表处在暗处时，用暗底亮字为好；仪表处在明亮处时，选择亮底暗字为好。仪表处在明亮处时，选择亮底暗字为好。u表表6-7不同照明条件下字体与背景的比较不同照明条件下字体与背景的比较/8356/83

37、57（四）信号器设计（四）信号器设计信号器是在机器和设备运行过程信号器是在机器和设备运行过程中发生事故、故障情况时起到中发生事故、故障情况时起到通报、警告、提醒通报、警告、提醒的作用。的作用。/83581.信号器的设计原则信号器的设计原则(1)信号装置应布置在操作者或监视人员较容易发现信号装置应布置在操作者或监视人员较容易发现和感觉到的位置。和感觉到的位置。(2)装置的作用能力装置的作用能力(如闪烁频率、持续时间、声压、如闪烁频率、持续时间、声压、响度响度)应保证操作者能够迅速和断然地反应到信号应保证操作者能够迅速和断然地反应到信号的最佳可能性。的最佳可能性。(3)信号装置发出的信号应该简单、

38、明显、清晰、单信号装置发出的信号应该简单、明显、清晰、单一，以保证操作者迅速反应和正确地采取措施。一，以保证操作者迅速反应和正确地采取措施。(4)要确保信号输出的可靠性，对极为重要和保证安要确保信号输出的可靠性，对极为重要和保证安全的信号装置要避免设置在噪音强、光色混乱及全的信号装置要避免设置在噪音强、光色混乱及单一操作人员的环境里。单一操作人员的环境里。/83592.常见的报警信号常见的报警信号（1）光信号器）光信号器u主要作用是主要作用是显示各种不同的工作状态显示各种不同的工作状态，如静止状，如静止状态、正常状态、特殊状态和紧急状态。态、正常状态、特殊状态和紧急状态。u通常，光信号器可以通

39、过通常，光信号器可以通过不同的颜色不同的颜色显示各种状显示各种状态。这些颜色的使用是一种习惯上的约定，并逐态。这些颜色的使用是一种习惯上的约定，并逐渐形成规范。渐形成规范。/8360红色红色表示危险警报表示危险警报黄色黄色表示警告表示警告绿色绿色表示安全、正常表示安全、正常蓝色蓝色表示某些参数的特殊作用表示某些参数的特殊作用光信号器除颜色外，还配以各种图形和文字，进一光信号器除颜色外，还配以各种图形和文字，进一步说明和显示。如表示步说明和显示。如表示“禁止禁止”、“前进前进”、“后退后退”、“通行通行”、暂停暂停等等。等等。 对于显示危险信号的光显示器可以采用闪频的形式，对于显示危险信号的光显

40、示器可以采用闪频的形式，以提高人的注意力。以提高人的注意力。 /8361我国我国GB2893-82安全色的一般用色规定安全色的一般用色规定 颜色颜色含义含义用途举例用途举例禁止禁止标志停止停止信号：机器、车辆的紧急停止手柄及按钮，禁动部位防火防火器材，标志指令规定指令标志：必须佩戴个人防护用具，指引车辆行驶方向警告警告标志注意警戒标志：危险机器和坑地周围的警戒线齿轮箱的内部安全帽提示提示标志安全车间内安全通道通行行人、车辆通行标志消防设备、安全防护设备的位置/8362（2）音响显示器）音响显示器音响显示器在示警、警告方面起着比音响显示器在示警、警告方面起着比其他显示器更为有效的作用。其他显示器

41、更为有效的作用。常见的音响显示装置有以下几种。常见的音响显示装置有以下几种。/8363(1)蜂音器蜂音器，是音响显示器中声压级最低、频率也较，是音响显示器中声压级最低、频率也较低的一种装置。它较柔和地提醒人注意，一般不低的一种装置。它较柔和地提醒人注意，一般不会使人感到紧张和惊恐，适用于较宁静的环境。会使人感到紧张和惊恐，适用于较宁静的环境。(2)铃铃，比蜂音器有较高的声压级和频率，常用于有，比蜂音器有较高的声压级和频率，常用于有较高强度噪声的环境里。较高强度噪声的环境里。/8364(3)角笛角笛，可发出声压级在，可发出声压级在90100dB，低频率，低频率的吼声和高声强、高频率的尖叫声，用于

42、高的吼声和高声强、高频率的尖叫声，用于高噪声环境。噪声环境。(4)汽笛汽笛，具有高声频和高声强，适用于紧急，具有高声频和高声强，适用于紧急状态的声音报警。状态的声音报警。(5)报警器报警器，声音强度大，频率由低到高或由，声音强度大，频率由低到高或由高到低，发出的声音明显而富有上升和下降高到低，发出的声音明显而富有上升和下降的调子，可以抵抗其他噪声的干扰，可以加的调子，可以抵抗其他噪声的干扰，可以加强人们的注意和接受。强人们的注意和接受。/8365音响显示装置设计要求：音响显示装置设计要求：传播距离很远时，音响显示器要使用大功率，且避免高频；传播距离很远时，音响显示器要使用大功率，且避免高频；在

43、有背景噪声的场合，要把音响显示器的频率选择在噪声在有背景噪声的场合，要把音响显示器的频率选择在噪声掩蔽效应最小的范围内；掩蔽效应最小的范围内；声音要绕过障碍物、通过隔墙的时候，使用低频率的音响声音要绕过障碍物、通过隔墙的时候，使用低频率的音响显示器；显示器；希望引起人们注意的场合，音响显示器要用断续的音响信希望引起人们注意的场合，音响显示器要用断续的音响信号或改变频率，富有上升和下降的音调；号或改变频率，富有上升和下降的音调；需要证实音响信号是否达到预定位置或辨别信号性质的场需要证实音响信号是否达到预定位置或辨别信号性质的场合，音响显示器要装有发出信号和接收返回信号的合，音响显示器要装有发出信

44、号和接收返回信号的开开与与关关的控制装置，并保持信号传递的连续性。的控制装置，并保持信号传递的连续性。/8366（五）显示器的布局（五）显示器的布局1.指针式仪表群的布局指针式仪表群的布局指针式仪表多用于检查显示，而且往往是多个指针式仪表多用于检查显示，而且往往是多个相同形式的仪表同时进行观察，这样多个相相同形式的仪表同时进行观察，这样多个相同形式的仪表就构成了一个仪表群。同形式的仪表就构成了一个仪表群。/8367当机器和设备的整个系统运行状态正常时，许当机器和设备的整个系统运行状态正常时，许多仪表指针都处于稳定的显示状态；一旦某多仪表指针都处于稳定的显示状态；一旦某一部分出现异常，相关的那只

45、仪表才会出现一部分出现异常，相关的那只仪表才会出现变位显示，在这个过程中，变位显示，在这个过程中，平时显示是平时显示是无无信号信号的，的，当出现异常时，就会在相应的仪当出现异常时，就会在相应的仪表上作出显示和记录。因此，表上作出显示和记录。因此，仪表群的布局仪表群的布局应当有利于发现这种异常应当有利于发现这种异常。 /8368每一只仪表在仪表群的排列中，其每一只仪表在仪表群的排列中，其零点位置方零点位置方向都一致向都一致时，认读异常变位时时，认读异常变位时效果最佳效果最佳。 /83702.显示器板面的布局1)显示器板面的尺度与视野界限显示器板面的尺度与视野界限u显示器板面的水平方向和垂直方向的

46、尺度应显示器板面的水平方向和垂直方向的尺度应适合适合于人的视界范围于人的视界范围。u在水平方向上，显示器板面的宽度应在人的视角在水平方向上，显示器板面的宽度应在人的视角30-40范围内，当头部转动时，水平视界的范范围内，当头部转动时，水平视界的范围不超过围不超过90。u在垂直方向上，最佳的视角范围为视平线以下在垂直方向上，最佳的视角范围为视平线以下030范围。允许布置的界限是从视平线起，范围。允许布置的界限是从视平线起，向上向上30，向下，向下45。/8371/83722）显示器板面的最佳认读范围及布局）显示器板面的最佳认读范围及布局 在距离显示器板面在距离显示器板面80cm的情况下，当眼球不

47、动：的情况下，当眼球不动：u水平视野水平视野20范围内为最佳认读范围，其正确认范围内为最佳认读范围，其正确认读时间为读时间为1s左右。左右。u当当水平视野水平视野超过超过24以后，正确认读时间开始急以后，正确认读时间开始急剧增加。剧增加。 /8373根据显示器板面最佳认读范围的划分可将板划根据显示器板面最佳认读范围的划分可将板划分为分为6个布局区域，如图个布局区域，如图6-12所示所示。按仪表。按仪表的功能和重要程度在这的功能和重要程度在这6个区域里进行布局。个区域里进行布局。/8374区为最佳认读区为最佳认读区或布置最重要区或布置最重要的显示仪表，如的显示仪表，如重要设备、关键重要设备、关键

48、仪器运行情况的仪器运行情况的仪表；仪表； 区可布置需要区可布置需要经常观察和记录经常观察和记录的各式仪表；的各式仪表；区可布置对生产过程区可布置对生产过程有指导意义的生产管理有指导意义的生产管理仪表，如总电压电流表、仪表，如总电压电流表、物料总流量及紧急报警物料总流量及紧急报警装置，它们的位置应在装置，它们的位置应在人的身高以上比较醒目人的身高以上比较醒目的地方；的地方；区是显示盘面区是显示盘面的操纵部分，可的操纵部分，可布置启动、停车布置启动、停车的按钮，显示转的按钮，显示转换键等装置；换键等装置；区可布置不常区可布置不常用的操纵和控制用的操纵和控制显示转换的一些显示转换的一些装置及电话等；

49、装置及电话等；区一般区一般布置不重布置不重要或不常要或不常用的显示用的显示装置。装置。/83753.显示器板面的总体形式显示器板面的总体形式为了保证工作效率和减少疲劳，应当考虑让操为了保证工作效率和减少疲劳，应当考虑让操纵者少运动头部和眼睛，更不必移动座位，纵者少运动头部和眼睛，更不必移动座位，就可较方便地认读全部仪表。就可较方便地认读全部仪表。 /8376下列几种布局方式。下列几种布局方式。(1)直线形布局直线形布局，见图，见图4-25(a)。这种形式结构简单，安装方便，。这种形式结构简单，安装方便，适用于显示盘面尺度小的情况。适用于显示盘面尺度小的情况。(2)弧形布局弧形布局，如图，如图4

50、-25(b)所示。这种形式的结构可以整体呈所示。这种形式的结构可以整体呈弧形，也可组合成弧形，在结构和安装上较复杂，但视觉弧形，也可组合成弧形，在结构和安装上较复杂，但视觉条件好，眩光不严重，一般用于中型控制室。条件好，眩光不严重，一般用于中型控制室。(3)弯折形布局弯折形布局，如图，如图4-25(c)所示。这种形式一般为组合成型，所示。这种形式一般为组合成型，结构和安装比较简单，视觉条件好，可根据需要和仪表数结构和安装比较简单，视觉条件好，可根据需要和仪表数量的多少灵活地组合。图中的几种弯折形式适合于大中型量的多少灵活地组合。图中的几种弯折形式适合于大中型控制室。控制室。 /8377/837

51、84.信号灯的位置信号灯的位置u信号灯也应布置在良好的视野范围内，使观信号灯也应布置在良好的视野范围内，使观察者有利于发现干扰和重复。察者有利于发现干扰和重复。u如强亮度信号灯应离弱照明的显示仪表远些，如强亮度信号灯应离弱照明的显示仪表远些，以免干扰对仪表的认读。以免干扰对仪表的认读。u当必须靠近时，信号灯的亮度与仪表照明亮当必须靠近时，信号灯的亮度与仪表照明亮度相差不宜过大。度相差不宜过大。/8379/8380视觉显示器设计作业：视觉显示器设计作业：作业名称作业名称：钟表设计钟表设计设计要求设计要求：1.为自己设计一个实用的模拟显示钟表；为自己设计一个实用的模拟显示钟表；2.钟表的使用场所为

52、教室或宿舍；钟表的使用场所为教室或宿舍；3.钟表的刻度盘、刻度、刻度线、指针、数字和色彩的设计必须符合安全钟表的刻度盘、刻度、刻度线、指针、数字和色彩的设计必须符合安全人机工程学的原理，在此基础上鼓励创新，使钟表的造型、色彩搭配等人机工程学的原理，在此基础上鼓励创新，使钟表的造型、色彩搭配等方面与环境、个人特性相协调；方面与环境、个人特性相协调；4.上交的作业包括设计说明书、钟表的设计图（标注尺寸）和效果图，上交的作业包括设计说明书、钟表的设计图（标注尺寸）和效果图，AutoCAD；5.作业一律采用作业一律采用ppt的形式，一个班级的作业内容放在一个文件里，文件的形式，一个班级的作业内容放在一

53、个文件里，文件夹的名称统一采用夹的名称统一采用“安全安全08-1作业作业”的格式，和学号加姓名如的格式，和学号加姓名如“1陈娜陈娜娜娜”；6.作业应独立完成，不得两人或多人合作，不得抄袭；作业应独立完成，不得两人或多人合作，不得抄袭；7.作业应在作业应在12月月20号以前完成。号以前完成。/8381第三节 操纵控制器的设计l一、操纵控制器的类型及选择l（一）操纵控制器的类型l按操纵控制器的身体部位的不同，操纵装置分为手动控制器和脚动控制器l按功能可分为：开关类，转换类、调节类、紧急开关类按控制器运动的类别的不同，操纵装置可分为旋转控制器、摆动控制器、按压控制器、滑动控制器和牵拉控制器/8382

54、产品实例/8383/8384控制器的特征及适用范围控制器的特征及适用范围/8385l（二）控制器的选择l1.按控制器功能的选择/8386l2.按工作要求选择l控制器的工作要求主要包括：工作精度、操纵力大小等。表6-10和表6-11。l3.操纵控制器的选择原则对于快速而精确度高的操作，一般采用手控或指控装置；对于操纵力较大的操作，采用手臂及下肢控制手动控制器应安排在肘和肩高度之间容易接触到的位置，并且易于看到用于紧急制动的控制器应尽量与其他控制器明显区分，避免混淆控制器的类型以及方式应适合人的操作性，一避免操作失误。/8387l二、控制系统的影响因素（一）操作失误及相关因素1.操作失误的种类a)

55、置换错误b)调节错误c)逆转错误d)无意的操作失误/83882.操作失误的相关因素n手套n鞋n工作服保证人的生命得以正常维持，应考虑的因素有衣服的保温性能、隔热性能、透气性、吸湿性能。为操作控制提供最大的的方便，有利于提高工作效率。保障操作系统安全。/8389（二）控制器的工效因素1.控制反馈光显示声响显示操纵阻力与控制器的类型、位置、移动距离、操作频率、作用力的方向等因素有关。/8390l2.控制显示比控制显示比控制器的操作量与显示器的显示量之间的比例关系。B=C/D (6-2)B控制显示比C控制器的移动或转动量D显示器的改变量（例P114）/8391l3.控制器的运动方向应尽量使控制器的操

56、作方向与系统过程的变化方向一致，有利于操作人员记忆和辨别，以提高操作效率。/8392l（三）操纵装置的特征编码与识别 为避免控制系统中众多控制器的相互混淆，提高操作效率和防止误操作，应以适当的视觉、触觉、听觉刺激为代码，标定控制器的功能特点，即对控制器进行编码。编码方式主要有形状编码、表面纹理编码、大小编码、位置编码、颜色编码、标记编码和声音编码，在实际应用中往往是将上述两种以上的编码方式结合使用，以提高控制器的可分辨性，特别是对于重要的控制器。 /8393 A 形状编码 形状编码是将不同用途的控制器，设计成不同的形状，以此使各控制器彼此之间不易混淆。它虽然可以通过视觉辨认，但主要用于触觉辨认

57、。采用形状编码应注意以下几点：/8394/8395 位置编码是根据控制器在产品面板或控制台上的位置的不同来分辨控制器的。它们的位置可通过视觉或动觉辨认。为了减少使用时的搜寻时间，应该使操作者在没有视觉辅助尺寸能准确操纵控制器。B、位置编码/8396C、大小编码 大小编码是通过控制器的尺寸大小不同来分辨控制器，因此，通常在尺寸上分为大、中、小三档，超过三种就不容易辨识。控制器大小之间的尺寸级差必须达到触觉的识别阈限。大小编码不如形状编码有效。C、大小编码 C、大小编码 C、大小编码 /8397 将不同功能的控制器，涂以不同的颜色，以示彼此之间的区别，称为颜色编码。颜色编码分为两种形式，其一是对一

58、个控制器用一种颜色相互区分，这适合于控制器比较少的产品，其二是把功能相近或功能上有一定联系的控制器放置某一颜色区域内，作为控制器使用功能的区分，这种情况适合于控制器较多的产品。由于颜色只能凭借视觉分辨，因此使用颜色编码方式时，控制器必须安装在操作者视线可以达到的位置上，而且应有良好的环境照明条件。用作代码的颜色所具有的标准意义，如紧急关闭控制器采用红色。颜色编码最好与其他编码方式如形状编码、大小编码等结合使用，以提高控制器的可分辨性。 D、颜色编码、颜色编码/8398 在不同控制器的上方或旁边，标注不同的文字或符号，通过这些文字或符号标示控制器的使用功能，即为标记编码。如计算机显示器的色彩，对

59、比度等的调节旋钮,它是一种简单而又应用很普遍的编码方式，采用这种编码方式，需要有良好的照明条件，同时还需要占有一定的控制面板。E、符号编码/8399 对不同的控制器在操纵过程中，给予不同的声音由声音区别不同控制器，在使用中予以区分。如有声计算器、电话机上每一个数字键都有不同的声音。 声音编码也不能单独使用，同样需要与其他编码方式结合使用。 综上所述，控制器编码设计应满足的基本要求是： 所用代码首先应该是可觉察、可辨认的。重要的控制器应与其他控制器在编码上应予以突出。 为便于对编码所标志的的控制功能的理解。代码应具有与功能概念上的兼容，以及功能意义。 为了促进编码的记忆和减少习惯的干扰，尽量采用

60、标准化的代码。 F、声音编码/83100三、操纵控制器的设计（一）手动操纵装置的设计1.旋转式操纵装置的设计2.移动式操纵装置的设计3.按压式操纵装置的设计4.摆动式操纵装置的设计/831011.旋转式操纵装置的设计 旋钮是一种应用广泛的手动控制器，旋钮具用手指的拧转来达到控制的，既或多次连续旋转也可以定旋转。根据功能要求，旋钮一般分为以下三类：第一类适用于作360以上旋转，其转动位移并不具有位置信息意义；第二类适用于调节控制、转动角度范围不超过360第三类旋钮是在每一转动位置具有重要的信息意义选择开关。/83102A、圆形旋钮 这种旋钮多呈圆柱状或圆锥台状。钮帽边缘有各种槽纹。常用于需要连续