人的视觉特征和显示装置设计

关于人的视觉特征和显示装置设计课程目的人机工程学的理论和方法为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度数据；为设计中“机的功能”合理性提供科学依据；为设计中考虑“环境因素”提供设计准则；为“人-机-环境”系统设计提供整体思路；为“以人为核心”的设计思想提供可行方法。通过本课程的学习，培养学生把人－机－环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造适合于人操作的机械设备和作业环境，使人－机－环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效率，培养“以人为本”的设计价值观。第2页,共143页，2024年2月25日，星期天目录1视觉特征2视觉分布于设计布置区的划分3显示装置与指针式仪表设计4电子显示装置设计第四章人的视觉特征和显示装置设计5报警信号装置设计6仪表盘的布置第3页,共143页，2024年2月25日，星期天按人接受信息的感觉器官分类：显示方式传递的信息特征视觉显示1、复杂抽象或含科技术语的信息(图表、文字、公式等)2、信息长或需延迟、储存3、需用方位、距离等空间状态说明的信息4、以后可能被引用5、不适合其它方式传递或其它方式传递负荷已很重6、不需急迫传递7、需同时显示、监控、操纵的信息听觉显示1、信息短或不需迟延2、简单且要求快速传递3、不适合其它方式传递或其它方式传递负荷已很重触觉显示1、简单且要求快速传递2、视、听觉通道负荷过重3、使用视、听觉通道传递有困难4.1视觉特征第4页,共143页，2024年2月25日，星期天4.1视觉特征手机界面显示方式信息传递的特征视觉显示界面比较复杂和抽象的信息，文字，图片，影像等不需急迫传递，传递的信息很长，或者需较长时间保留的信息所处环境不适宜听觉信息的传递或听觉传递负荷过重控制界面后的反馈信息，如显示短消息已发送听觉显示界面简单且需快速传递，较短或无法延迟的信息，如通话等无意识状况下的提示信息，如闹铃，来电等控制界面后的反馈信息，如按键的声音休闲或放松时所用的信息，如歌曲或游戏的音乐触觉显示界面使用视听觉通道传递信息困难或负荷过重的场合，如震动提示静态感官体验的信息，如造型和材质的手感动态感官体验的信息，如打开翻盖手机的信息感受控制界面后的反馈信息，如按键的键程实例：手机短消息、铃声等的设计第5页,共143页，2024年2月25日，星期天1、分析手机界面设计中各种信息为何采用该感觉通道，试从感觉通道与适用的场合进行分析。信息类型感觉通道原因文字/图片/影像视觉通道传递比较复杂和抽象的信息文字/图片/影像视觉通道不需急迫传递，传递的信息很长，或者需较长时间保留的信息短信息视觉通道所处环境不适宜听觉信息的传递或听觉传递负荷过重短消息已发送视觉通道控制界面后的反馈信息通话听觉通道简单且需快速传递，较短或无法延迟的信息闹铃/来电听觉通道无意识状态下的提示信息按键声音听觉通道控制界面后的反馈信息歌曲/游戏音乐听觉通道休闲或放松时所用的信息震动提示触觉通道使用视听觉通道传递信息困难或负荷过重的场合第6页,共143页，2024年2月25日，星期天信息或消息常用的形式视觉听觉短的或是简单的长的或是复杂的日后将被提交及时处理事件处理一个空间位置需要立刻注意环境是暗的环境是很吵闹的用户持续不断地与产品发生接触第7页,共143页，2024年2月25日，星期天4.1视觉特征物体发出的或反射的光透射到视网膜上，在视网膜上产生光化学反应，视神经把神经冲动传到到大脑形成视觉。视觉三要素——光、对象、眼睛第8页,共143页，2024年2月25日，星期天适宜刺激是光。人眼所能感觉到的波长大约是380nm到780nm。

全部电磁光谱中的可见光谱第9页,共143页，2024年2月25日，星期天视网膜内壁上有视杆细胞和视锥细胞两种视觉细胞，功能互相不同。视觉细胞类型其作用的条件色彩识别能力在视网膜中的位置视杆细胞光线很弱只能区别黑白，无分辨颜色的功能边缘区域视锥细胞光线很强能分辨颜色和细节中心区域进入电影院、太阳下第10页,共143页，2024年2月25日，星期天4.1视觉特征视野：指眼睛观看物体的时候，头部和眼球固定不动，观看正前方所能看见的空间范围。常以角度表示。分为一般视野、色觉视野、微观视野和宏观视野。视野第11页,共143页，2024年2月25日，星期天一般视野在垂直面内的静视野最大范围角度为130度，以视水平线为准，最大仰角为60度，最大俯角为70度。第12页,共143页，2024年2月25日，星期天在水平面内双眼总的视野大约是180度，两眼内侧重合60度，外侧各90度。第13页,共143页，2024年2月25日，星期天色觉视野：视网膜除能辨别光的明暗外，还有很强的辨色能力，可以分辨出180多种颜色。人眼的视网膜能辨别波长不同的光波，在波长380nm--780nm的可见光谱中，光波波长只相差3nm，人眼即可分辨，但主要是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七色。人眼区别不同颜色的机理，常用光的“三原色学说”来解释，该学说认为红、绿、蓝三种基本色，其余的颜色都可由这三种基本色混合而成，并认为在视网膜中有三种视锥细胞，含有三种不同的感光色素分别感受三种基本颜色。缺乏辨别某种颜色的能力，称为色盲，若辨别某种颜色的能力较弱，则称为色弱。第14页,共143页，2024年2月25日，星期天180白。120黄。100蓝。60绿红。

色觉视野130。白95。黄80。蓝45。红40。绿水平方向的色觉视野垂直方向的色觉视野白色视野最大，其次为黄、蓝、红、绿。色觉视野和被看对象的颜色和被衬色有关。4.1视觉特征第15页,共143页，2024年2月25日，星期天微观视野和宏观视野视距为25cm，人眼能分辨物体两点间最小距离为0.075mm显微镜----微观视野250万倍望远镜----宏观视野20亿光年4.1视觉特征第16页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．2视角和视力视角：是被看对象中两点光线投入眼角的相交角度。

α=2arctg(D/2L)α视角，D被看对象上两点的距离，L眼睛至被看对象的距离4.1视觉特征第17页,共143页，2024年2月25日，星期天视力是眼睛识别物体细部的能力，它是眼睛能分辨被看对象最近两点的视角的倒数。

视力=1/能够分辨的最小物体的视角作为评价眼睛分辨细小物体清晰度的标准。它与照度、背景亮度以及对象与背景对比度的增加而增大。为了提高视力，必须提高背景亮度或照度，或提高零部件与背景亮度的对比。4.1视觉特征第18页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．3对比感度颜色对比和亮度对比Cp=ΔLp/Lb=(Lb-Lo)/LbSc=1/CpCp临界对比，Lb背景亮度，Lo零件亮度，ΔLp临界亮度差，人眼刚能辨别零件时，背景和零件的最小亮度差叫做临界亮度差。Sc对比感度4.1视觉特征第19页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．4适应性适应——人眼对光亮变化的顺应性称为适应。暗→明1分钟明→暗4-6分钟，完全适应需要30分钟4.1视觉特征进入电影院、太阳下第20页,共143页，2024年2月25日，星期天对工作面设计提出的要求：工作面的光亮要均匀，避免产生阴影。对于夜航飞行，显示屏的亮度不应高于（或低于）显示屏以外的亮度很多。避免适应性问题导致的观察或判断延迟，视觉疲劳和事故。4.1视觉特征LED仪表数字显示屏亮度变化要考虑昼夜环境的影响。如LED数字钟表第21页,共143页，2024年2月25日，星期天物体表面产生刺眼和耀眼的强烈光线叫炫光。4.1视觉特征4．1．4

炫光第22页,共143页，2024年2月25日，星期天炫光的影响：1）使眼睛的瞳孔直径减小，在视野内亮度不变的条件下降低了视网膜上的照度。

2）眩光在眼球媒质内散射，减弱了被看对象与背景间的对比；

3）视觉细胞受高亮度光源的刺激，使大脑皮层细胞产生相互作用，因而使对对象的观察模糊。研究表明，做精细工作时，眩光在20分钟之内就会使差错明显增加，工效显著降低。4.1视觉特征4．1．4

炫光第23页,共143页，2024年2月25日，星期天炫光的种类直接炫光和反射炫光直接炫光由天然光或强烈人工光源直接引起的。如阳光或日光灯照到计算机显示屏幕上.反射炫光是由其他表面反射而来的高亮度光线或高亮度对比产生的。如玻璃等反射导致的炫光.4.1视觉特征依眼睛不适程度分为：不适眩光：不影响视力但不舒适。失能眩光：除了有不适感外，会直接干扰视力。目盲眩光：强眩光，远离一段时间后仍无法看清事物。第24页,共143页，2024年2月25日，星期天减少炫光的方法对直接炫光：减少引起炫光的面积；增大视线和炫光源的夹角；提高炫光周围的亮度。对反射炫光：降低光源的亮度；改变光源位置或改变作业对象的位置；改变刺眼物体表面性质；提高环境亮度。4.1视觉特征第25页,共143页，2024年2月25日，星期天4.1视觉特征第26页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．6视错觉

错觉：对外界事物不正确的知觉4.1视觉特征视错觉：就是当人观察物体时，基于经验主义或不当的参照形成的错误的判断和感知。视错：是指观察者在客观因素干扰下或者自身的心理因素支配下，对图形产生的与客观事实不相符的错误的感觉。比如，法国国旗红：白：蓝三色的比例为35：33：37，而我们却感觉三种颜色面积相等。这是因为白色给人以扩张感觉，而蓝色则有收缩的感觉，这就是视错觉。第27页,共143页，2024年2月25日，星期天视错觉图矛盾空间第28页,共143页，2024年2月25日，星期天少女与巫婆第29页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．6视错觉4.1视觉特征视错觉的利用矮中见高在居室中，一部分做吊灯，而另一部分不做，那么没有吊灯的部分就会显得“高”了。虚中见实通过条形或整幅的镜面玻璃，制造出一个虚的空间，而虚的空间在视觉上却是实的空间。冷调降温例如厨房大面积使用深色时，我们呆在里面，就会觉得温度下降2-3度。粗中见细在光洁度比较高的材质边上，放置一些粗糙的材质，例如复古砖和鹅卵石，那么光洁的材质会显得更光洁，这就是对比形成的视错觉。曲中见直一些建筑的天花板往往并不是平的，当弯曲度不是很大的情况下，可以通过处理四条边附近的平直角，造成视觉上的整体平整感。第30页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．6视错觉1长度错觉4.1视觉特征第31页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．6视错觉1长度错觉4.1视觉特征第32页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．6视错觉1长度错觉4.1视觉特征第33页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．6视错觉1长度错觉4.1视觉特征第34页,共143页，2024年2月25日，星期天2方位错觉4.1视觉特征第35页,共143页，2024年2月25日，星期天2方位错觉4.1视觉特征第36页,共143页，2024年2月25日，星期天3透视错觉4.1视觉特征第37页,共143页，2024年2月25日，星期天4对比错觉4.1视觉特征第38页,共143页，2024年2月25日，星期天视错觉图第39页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．7颜色视觉4.1视觉特征第40页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．7颜色视觉人眼可以看到波长380-780nm的电磁波小于380nm(紫外线，X射线等)大于780nm(红外线，无线电波等)颜色标准波长波长范围紫色420380-450蓝色470450-480绿色510480-575黄色580575-595橙色610595-620红色700620-7804.1视觉特征第41页,共143页，2024年2月25日，星期天视网膜上圆锥细胞感应颜色信息。视网膜上有三种圆锥细胞，分别感受红、绿、蓝三种基本色。同等强刺激-白色；同等中刺激-灰色；同等弱刺激-黑色；4.1视觉特征第42页,共143页，2024年2月25日，星期天4．1．8视驼峰现象

由于视神经节细胞的作用，人在察看物体表面轮廓非常清晰，即视驼峰现象。4.1视觉特征第43页,共143页，2024年2月25日，星期天视驼峰现象的应用1机电产品造型设计，建筑设计，广告设计，装潢和绘画中，背景和对象之间采用烘云托月的手法。2图像识别3电视机上色边电路4摄影技术4.1视觉特征第44页,共143页，2024年2月25日，星期天4．2．1视觉的运动规律1．眼睛的水平运动比垂直运动快2．实现习惯于从左到右和从上到下运动，看圆形内的东西时，总是沿顺时针方向看的迅速

仪表刻度方向也遵循这一原则3．眼睛朝上下方向运动比沿水平方向运动容易疲劳，对水平方向的尺寸和比例的估计比对垂直方向的估计要准确得多水平仪表误读率28%，垂直仪表误读率35%4.2视觉分布与设计布置区的划分第45页,共143页，2024年2月25日，星期天4

当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，人眼对左上象限的观察率优于对右上象限，对右上优于左下，右下最差。视区布置也遵循这一原则

5两眼的运动是协调和同步的，不可能一只眼转动而另一只眼不动，也不可能一眼看，而另一眼不看。6对直线轮廓比对曲线轮廓更容易接受。仪表外形多为横向长方形4.2视觉分布与设计布置区的划分第46页,共143页，2024年2月25日，星期天

颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人们从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易于辨认的顺序是红、绿、黄、白。当两种颜色相配在一起时，易于辨认的顺序是：

黄底黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字等。

4.2视觉分布与设计布置区的划分第47页,共143页，2024年2月25日，星期天选用清晰配色方案：黑与黄、黑与白等。4.2视觉分布与设计布置区的划分

两种颜色搭配在一起时，易辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字等。第48页,共143页，2024年2月25日，星期天4．2．2视区的分布和色觉范围

1水平方向的视区10度为最佳视区20度为瞬息区30度为有效区120度最大视区4.2视觉分布与设计布置区的划分第49页,共143页，2024年2月25日，星期天2垂直方向的视区最佳视线：视水平线下10度左右良好视区：视水平线以上10度和以下30度最大视区：视水平线以上60度和以下70度4.2视觉分布与设计布置区的划分第50页,共143页，2024年2月25日，星期天3最敏感的色觉范围白天：555nm的黄绿光暗视觉：绿光。在暗黑天,视敏感的波长向短波方向移动4.2视觉分布与设计布置区的划分第51页,共143页，2024年2月25日，星期天4最小分辨角最小分辨角为0．7’随照度、环境、颜色和视线方向有所变化例如白天和晚上、航海环境、对象颜色等4.2视觉分布与设计布置区的划分第52页,共143页，2024年2月25日，星期天4．2．3设计布置区的划分A一般区域：操作频繁的操纵装置；但不宜布置精度高的认读频繁的显示装置。B最佳区域：视觉和手操作的最佳区域C辅助区域D最大区域0504.2视觉分布与设计布置区的划分第53页,共143页，2024年2月25日，星期天司机-汽车三要素基本模型第54页,共143页，2024年2月25日，星期天机器至人的信息传递有视觉显示、听觉显示、触觉显示等，视觉显示是最重要的。信息传递和处理的质量取决于人接受信息的速度和准确度，这与视觉显示装置有密切联系。4.3显示装置和指示式仪表的设计显示装置：机器设备向人传递信息的装置。目的：将机器的运行状态采用数值形式定量传达或用规定的形式定性表现，为机器操纵管理人员控制机器提供依据。第55页,共143页，2024年2月25日，星期天视觉显示

主要优点：采用数字、文字、图形、动画等多种形式；传示信息便于延时保留和储存。听觉显示主要优点：即时性、警示性强，能向所有方向传示信息且不易受到阻隔。主要缺点听觉信息与环境之间的相互干扰较大。第56页,共143页，2024年2月25日，星期天显示的典型应用使用例子显示状态电子灯亮，显示“准备好了”打印机上显示“出纸”信息定时器指示周期工作时的嗡嗡声复印机上的控制标志符号确认功能投币电话机上的图表指示用户手册上的插图为五速度汽车传动的齿轮移动标志符号汽车上的警报灯发出警告割草机上的警报标志符号显示质信息在汽车上的温度计量器（热、冷、正常）压力计量器显示量信息车速表计数器第57页,共143页，2024年2月25日，星期天4.3显示装置和指示式仪表的设计第58页,共143页，2024年2月25日，星期天4．3．1视觉显示装置的种类和特点

一般分为三大类：数字显示、模拟显示、电子显示数字显示指直接用数码来显示机器工作状态各参数的装置4.3显示装置和指针式仪表的设计第59页,共143页，2024年2月25日，星期天4．3．1视觉显示装置的种类和特点

一般分为三大类：数字显示、模拟显示、电子显示模拟显示用刻度和指针来显示机器工作状态各参数的装置电子显示器用光信号组成的字符或图像，通过显示屏幕显示各种状态及数量的装置。4.3显示装置和指针式仪表的设计第60页,共143页，2024年2月25日，星期天哪个读数更快些？4.3显示装置和指针式仪表的设计第61页,共143页，2024年2月25日，星期天氧气压力表4.3显示装置和指针式仪表的设计第62页,共143页，2024年2月25日，星期天数字显示器与模拟显示器的选择

数字显示：直接用数码来显示

模拟显示：用刻度和指针来指示4.3显示装置和指针式仪表的设计第63页,共143页，2024年2月25日，星期天4.3显示装置和指针式仪表的设计状况比较受欢迎的显示模拟数字活动指示，固定刻度固定指示，移动刻度读取精确性是重要的√读取速度是重要的√√数值改变得很快或是很频繁√用户需要变化率的信息√用户需要相对于固定数值改变了的信息√能显示的最小的空间√√用户要求设置数值√√为数量信息选择最合适的显示方式第64页,共143页，2024年2月25日，星期天视觉显示器按显示功能可分为：读数用仪表用数值显示机器的有关参数和状态。如汽车的时速表。检查用仪表用以显示系统状态参数偏离正常值的情况。警戒用仪表用以显示机器是处于正常区、警戒区还是危险区。可用绿、黄、红三种不同的颜色或不同图形符号将警戒区、危险区与正常区明显区别开来。追踪用仪表这类显示器必须显示实际状态与需要达到的状态之间的差距及其变化趋势。宜选择直线形仪表或指针运动的圆形仪表。选用荧光屏显示更为理想。调节用仪表用以显示操纵器调节的值，不显示机器系统运行的动态过程。一般采用指针运动式或刻度盘运动式。4.3显示装置和指针式仪表的设计第65页,共143页，2024年2月25日，星期天4.3显示装置和指针式仪表的设计第66页,共143页，2024年2月25日，星期天4.3显示装置和指针式仪表的设计第67页,共143页，2024年2月25日，星期天示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。4.3显示装置和指针式仪表的设计第68页,共143页，2024年2月25日，星期天

模拟显示装置的类型：开窗形、圆形、半圆形、水平直线形、竖直直线形4.3显示装置和指针式仪表的设计第69页,共143页，2024年2月25日，星期天4．3．2指针式仪表设计的人机学问题

需要考虑的人机学参数：操纵者与显示装置间的观察距离；根据操纵者的位置，显示装置是否布置在最佳视区范围；选择有利于显示和认读的形式，以及考虑颜色照明等条件。4.3显示装置和指针式仪表的设计第70页,共143页，2024年2月25日，星期天1刻度盘的形状和大小

①圆形②半图形③偏心半圆形④水平弧形⑤垂直弧形⑥水平直线形⑦垂直直线形⑧开窗形4.3显示装置和指针式仪表的设计第71页,共143页，2024年2月25日，星期天1刻度盘的形状和大小

4.3显示装置和指针式仪表的设计第72页,共143页，2024年2月25日，星期天1刻度盘的形状和大小

刻度盘的形状与认读准确性关系：开窗形>圆形>半圆形>水平直线形>竖直直线形模拟式仪表形式与误读率4.3显示装置和指针式仪表的设计第73页,共143页，2024年2月25日，星期天比

较开窗式：数字式仪表的一种变形优点：认读区域很小，视线集中，读数准确快捷；缺点：不掌握易信息变化趋势及状态，跟踪调节不方便。圆形仪表盘优点：两类刺激，观察时视线扫描路径短，

认读较快；缺点：读数的起始点和终止点可能混淆。直线形的仪表盘缺点：单类刺激，扫描路径长，认读比较慢、

误读率高4.3显示装置和指针式仪表的设计第74页,共143页，2024年2月25日，星期天根据指针与度盘相对运动分类：

指针运动刻度盘固定刻度盘运动指针固定4.3显示装置和指针式仪表的设计第75页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度盘的大小

刻度盘的大小与刻度标记数量和人的观察距离有关。

刻度盘大小一般随着它们的增减而增减。但是刻度盘过大，眼睛的扫描路线变长，反而影响读数的速度和准确性，同时占了安装面积。4.3显示装置和指针式仪表的设计第76页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度标记的数量刻度盘的最小允许直径/mm观察距离50CM观察距离90CM38507010015020030025.425.425.436.454.472.8109.025.432.545.564.398.0129.6196.0观察距离和标记数量与刻度盘直径的关系4.3显示装置和指针式仪表的设计第77页,共143页，2024年2月25日，星期天认读速度和读错率与刻度盘直径的关系圆形刻度盘直径/mm观察时间（秒）平均反应时间（秒）读错率（%）2544700.820.720.750.760.720.756412怀特实验4.3显示装置和指针式仪表的设计第78页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度盘直径D大小应该适当

D<17.5mm

无错认读速度大为降低。

25mm<D<80mm随着D增加，读数速度与准确度提高，读错率下降；

D>80mm随着D增加，读数速度与准确度下降，读错率上升；

35mm<D<70mm读数速度与准确度无差别；4.3显示装置和指针式仪表的设计第79页,共143页，2024年2月25日，星期天

开窗式仪表，要求无论刻度盘转到任何位置，都能在观察窗口看到相邻两个刻有数字的窗口。4.3显示装置和指针式仪表的设计第80页,共143页，2024年2月25日，星期天2刻度和刻度线设计

刻度大小度盘上刻度线之间的距离称为刻度。4.3显示装置和指针式仪表的设计第81页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度大小

人眼直接读数，刻度最小尺寸为0.6~1mm

视距为750mm时，通常取1~2.5mm；

观察时间受限时，通常取4~8mm。不同材料最小刻度值4.3显示装置和指针式仪表的设计第82页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度线类型刻度线分类：长刻度线中刻度线短刻度线为了避免认读错误，可以采用递增式刻度线。4.3显示装置和指针式仪表的设计第83页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度线宽度：

一般取刻度大小的5%～15%

普通刻度线宽度：0.1mm

精密装置刻度线宽度:0.0015～0.1mm

远距离观察时刻度线宽度：0.6、0.8mm

刻度线长度选择。视距为“L”

长刻度线长度＝L/90

中刻度线长度＝L/125

短刻度线长度＝L/200

10%读数误差最小第84页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度线长度与视距的关系视距(m)长刻度线长度(mm)中刻度线长度(mm)短刻度线长度(mm)0.50.5~0.90.9~1.81.8~3.63.6~6.05.510.020.040.067.04.17.114.028.048.02.34.38.617.029.04.3显示装置和指针式仪表的设计第85页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度方向刻度方向刻度盘上刻度值递增顺序和认读方向。刻度方向设计刻度方向必须遵循视觉规律，水平直线型应从左至右；竖直直线型应从下到上；圆形刻度应按顺时针方向安排刻度值。4.3显示装置和指针式仪表的设计第86页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度值数字的标注：

避免采用小数或者分数，避免换算。适宜刻度标值不适宜刻度标值4.3显示装置和指针式仪表的设计第87页,共143页，2024年2月25日，星期天每个刻度的单位值：1，2，5或1，2，5X10n个单位4.3显示装置和指针式仪表的设计第88页,共143页，2024年2月25日，星期天

一般应采取表中“优”的累进法，只是在不得已的情况下才使用“可”，而绝对不能使用“差”的累进法。人最易读取自然增加的数字。

4.3显示装置和指针式仪表的设计第89页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度设计注意事项A、不要以点代替刻度线；B、刻度线的基线用细实线为好；C、刻度线不可很长而且很挤；D、不要设计成间距不均匀的刻度。4.3显示装置和指针式仪表的设计第90页,共143页，2024年2月25日，星期天3

符号文字的设计

字符形状：简单显眼，多用直线和尖角，汉字推荐采用宋体或黑体。

字符大小：尽可能大，一般为观察距离的1/200。

数字的立位：必须任何时候都同指针垂直。正对着操纵者。

符号设计：辨认较复杂的符号的效果比简单和复杂符号的效果好些（辨认速度快，错误数少）4.3显示装置和指针式仪表的设计第91页,共143页，2024年2月25日，星期天字符的大小主要与视距、照度以及背景色彩搭配有关字符高度

H=L／200或者H=La／3600其中L为视距，a为视角(多为10’-30’

)字符宽度字符宽高比：3:2字体笔画宽与字高比：1:8、1:64.3显示装置和指针式仪表的设计第92页,共143页，2024年2月25日，星期天字符高度尺寸D与视距L的对照关系4.3显示装置和指针式仪表的设计第93页,共143页，2024年2月25日，星期天字符的立位仪表盘面上字符数码立位的正确选择，与指针盘面的相对运动关系有关盘面固定，指针旋转盘面旋转，标记固定4.3显示装置和指针式仪表的设计第94页,共143页，2024年2月25日，星期天刻度标示的比较4.3显示装置和指针式仪表的设计第95页,共143页，2024年2月25日，星期天盘面结构与字符数码的立位①一般最小刻度不标数，最大刻度必须标数。②指针运动式仪表标数的数码应当垂直，表面运动的仪表数码应当按圆形排列。③若仪表表面的空间足够大，则数码应标在刻度记号外侧，以避免它被指针挡住；若表面空间有限，应将数码标在刻度内侧，以扩大刻度间距。指针处于仪表表面外侧的仪表，数码应一律刻在刻度内侧。④开窗式仪表窗口的大小至少应能显示被指示数字及其上下两侧的两个数，以便观察指示运动的方向和趋势。⑤对于表面运动的小开窗仪表，其数码应按顺时针排列。当窗口垂直时，安排在刻度的右侧；当窗口水平时，安排在刻度的下方，并且使字头向上。23452第96页,共143页，2024年2月25日，星期天盘面结构与字符数码的立位⑥对于圆形仪表，不论表面运动式或指针运动式，均应使数码按顺时针方向依次增大。数值有正负时，0位设在时针12时位置上，顺时针方向表示“正值”，逆时针方向表示“负值”。对于长条形仪表，应使数码按向上或向右顺序增大。⑦不做多圈使用的圆形仪表，最好在刻度全程的头和尾之间断开，其首尾的间距以相当于一个大刻度间距为宜。第97页,共143页，2024年2月25日，星期天开窗式仪表的窗口应能显示出被指出的数字及上下相邻的两个数字，标数应顺时针辐射定向安排。为了不干扰对显示信息的识读，刻度盘上除了刻度线和必要的字符外，一般不加任何附加装饰；一些说明仪表使用环境、精度的字符应安排在不显眼的地方。4.3显示装置和指针式仪表的设计第98页,共143页，2024年2月25日，星期天4

指针设计

形状应单纯明确，头顶尖，尾部平，中间等宽或狭长三角形。指针分别为：杆形、刀形、带指针的剑形、塔形、直角三角形、梯形、剑形4.3显示装置和指针式仪表的设计第99页,共143页，2024年2月25日，星期天指针的宽度——指针针尖宽度应与最短刻度线等宽，但不应大于两刻度线间的距离。指针不应接触刻度盘面，但要尽量贴近盘面。精度要求很高的仪表，其指针和刻度盘面应装配在同一平面内。指针的长度——指针的针尖不要覆盖刻度，一般要离开刻度记号1.6mm左右，圆形刻度盘的指针长度不要超过它的半径，需要超过半径时，其超过部分的颜色应与盘面的颜色相同。4.3显示装置和指针式仪表的设计第100页,共143页，2024年2月25日，星期天指针的颜色——指针的颜色与刻度盘的颜色应有较鲜明的对比，但指针与刻度线的颜色和字符的颜色应该相同。零点位置——指针零点位置大都在相当于始终12点或9点的位置上。色彩匹配——指针、刻度和表盘的配色关系要符合人的色觉原理，黑色配色的清晰度较高。4.3显示装置和指针式仪表的设计第101页,共143页，2024年2月25日，星期天零点位置：9点和12点位置指针零点的位置大都在时钟的12点和九点的位置上。abc4.3显示装置和指针式仪表的设计第102页,共143页，2024年2月25日，星期天颜色设计仪表颜色设计主要指刻度盘、刻度线、字符以及指针的颜色匹配问题。级次12345678910清晰

程度底色

被衬色

模糊

程度底色

被衬色

4.3显示装置和指针式仪表的设计第103页,共143页，2024年2月25日，星期天色彩单色界面：对认读速度和误读率有影响：墨绿色和淡黄色仪表表面分别配上白色和黑色的刻度线时，其误读率最小，而黑色和灰黑色仪表表面配上白色刻度线时，其误读率最大，不宜使用。一般条件下，即无需暗适应下，以亮底暗字为佳；当仪表在暗处，观察者在明处，即需暗适应下，以暗底亮字为好。第104页,共143页，2024年2月25日，星期天彩色界面设计准则：非专业用户或不常使用显示器的用户，颜色限制在1-4种，最多不超过7种。为了尽可能提高分辨能力，可以选择一些特殊的颜色来扩大两种颜色的波长间隔，但不要采用仅与某种主色的深浅程度有所差别的颜色。避免同时显示高饱和度的极端颜色。在大显示器边缘区域的小符号和小形状不应采用红和绿。背景很大的形状最好采用蓝色（非饱和色），但蓝色不要用于文字、细线或小形状。在相互靠近或有物体/背景关系的场合采用反差的颜色无一定的准则。字母符号的颜色必须与背景颜色形成对比。在使用颜色的时候，必须利用形状或亮度作为一种辅助提示。颜色种类数增加，则标注颜色物体的尺寸也应增大。第105页,共143页，2024年2月25日，星期天汽车仪表盘配色4.3显示装置和指针式仪表的设计第106页,共143页，2024年2月25日，星期天4．3．3指示式仪表的颜色匹配盘面部分总体效果特殊用色4.3显示装置和指针式仪表的设计第107页,共143页，2024年2月25日，星期天盘面部分：选用清晰配色方案：黑与黄、黑与白。4.3显示装置和指针式仪表的设计第108页,共143页，2024年2月25日，星期天

总体效果：使总体颜色协调、淡雅，富有亲切感和明快感。4.3显示装置和指针式仪表的设计第109页,共143页，2024年2月25日，星期天

特殊用色：

红色:禁止、停止、危险和需立即处理的指示；黄色:注意和警告；绿色:安全、正常和允许运行；蓝色:指令和必须遵守的规定；白色:表示其他状态等。4.3显示装置和指针式仪表的设计第110页,共143页，2024年2月25日，星期天公路上的标志4.3显示装置和指针式仪表的设计第111页,共143页，2024年2月25日，星期天随着电子技术和计算机技术的发展，电子显示装置在各类设备中应用日趋广泛。例如，各种家电控制面板，数控机床的数控系统面板，各种计算机显示屏幕，手机显示屏等等。4.4电子显示装置设计第112页,共143页，2024年2月25日，星期天4.4电子显示装置设计第113页,共143页，2024年2月25日，星期天

4．4．1字符的形状检测时间：大写优于小写；简单优于复杂；辨别型状优劣：三角形>圆形>梯形>方形>长方形>椭圆形>十字形4．4．2字符的大小字符大小要适当，过小影响识别度；过大不经济。字符高宽比为2:1或1：1一般每个字符所占的水平视角在22’左右可以满足要求。4.4电子显示装置设计第114页,共143页，2024年2月25日，星期天

4．4．3字符的亮度一般来说字符亮度越高，识别效果越好，但是亮度超过一定范围，识别效果不会有多大的改善。计算机屏幕上的字符亮度一般在10-180cd/m24．4．4屏幕上的背景亮度背景亮度不低于10cd/m2最优值：70cd/m2

背景亮度和字符亮度之间应有一定对比度4．4．5显示屏幕外的环境亮度周围环境亮度应比显示器亮度稍低或一致，屏幕上的符号看起来才是最清晰的。4.4电子显示装置设计第115页,共143页，2024年2月25日，星期天4．5．1报警信号装置的功用指示方面：引起操作者的注意或指示操作，具有传递信息的作用。执行方面：借以反映某种指令，某种状态，某些条件，或某类演变正在执行或已经执行。4.5报警信号装置设计第116页,共143页，2024年2月25日，星期天4．5．2信号灯的设计1．亮度：至少两倍于背景亮度，背景以灰暗无光为好。2．颜色：红色表示警戒、禁止、停顿或指示不安全；绿色表示正常运行；黄色表示提请注意。4.5报警信号装置设计

第117页,共143页，2024年2月25日，星期天电工成套装置中的指示灯4.5报警信号装置设计

第118页,共143页，2024年2月25日，星期天3．闪光信号：引起操作者进一步注意——需要操作者立即采取行动；反映不符合指令要求的信息。

此外用速度的快慢作情况紧急的指示。闪烁频率：0.67--1.67hz4．信号形象化：不仅用颜色，也可以用形象化形状加以区别。如高速公路收费处，机场等。4.5报警信号装置设计

第119页,共143页，2024年2月25日，星期天4.5报警信号装置设计

汽车内部信号显示灯形象第120页,共143页，2024年2月25日，星期天5.信号灯的位置：最重要的信号灯和警告灯应安置在视野中央3°的范围内；所有警告灯均应安置在视野30°的范围内。具体位置的确定还应考虑与其他显示器和控制器的空间兼容关系。4.5报警信号装置设计

第121页,共143页，2024年2月25日，星期天4．5．3

报警器

报警器一般是音响形的，如电铃，汽笛，蜂鸣器等；既要高亢嘹亮，易于引起人们的重视，又要柔和悦耳，不致引起心理负担。4.5报警信号装置设计第122页,共143页，2024年2月25日，星期天直线形布置、弧形布置、弯折形布置4．6．1仪表盘的总体布置4.6仪表盘的总体布置第123页,共143页，2024年2月25日，星期天性能比较

直线形结构简单，安装方便，用于小型控制室，但视觉条件差，易产生炫光。

弧形结构安装结构比较复杂，视觉条件好，炫光不严重。

弯折形一般是组合成型，安装和结构比较简单，视觉条件好，炫光较少。4.6仪表盘的总体布置第124页,共143页，2024年2月25日，星期天显示装置较多时，仪表板改为弧围或折弯形，也可采用多块组合式面板；一般情况下可采用三块组合式面板。图控制台面板的形式及其布置

a)弧围形b）折弯形c)多块组合式d)三块折式第125页,共143页，2024年2月25日，星期天显示装置布置的一般原则如下：按视觉特性排列仪表排列的水平范围应大于垂直范围。仪表的排列顺序和方向应遵循人眼自左至右、自上而下和顺时针方向圆周运动扫视的视觉特性。人眼的观察效率以左上方为最优，其次是右上、左下，右下为最差，仪表应按其重要程度和使用频率的要求分别布置在观察效率不同的方位上。排列应尽量紧凑。所在平面与人的正常视线接近于垂直。第126页,共143页，2024年2月25日，星期天4．6．2仪表盘面上的仪表布置根据视觉运动规律，仪表盘应为水平长方形，盘面的仪表顺序和判读顺序一致。关系密切的仪表要靠近并考虑与操纵器的关系。4.6仪表盘的总体布置第127页,共143页，2024年2月25日，星期天按仪表的重要程度排列常用的主要显示仪表应尽可能排列在视野中心3°范围内；一般性显示仪表可安排在20°~40°视野范围内；次要的显示仪表可布置在40°~60°的视野范围内；对80°以外的视野范围，因其视觉认读效率低，一般不宜放置显示仪表。汽车常用控制器的排列：

速度表：最明显易见位置；油表、里程表按观察频率依次排布。第128页,共143页，2024年2月25日，星期天按使用顺序排列应与仪表在操作过程中的使用顺序一致，同