人机工程学2

人机工程学信息反馈系统设计攀枝花学院艺术学院工业设计专业授课教师：任鹏程第二章信息反馈系统设计1、回顾上节内容2、显示装置种类3、指针仪表的设计4、仪表版总体设计5、仪表照明设计6、信号灯设计7、图形标志设计8、荧光屏设计9、视觉眼椭圆概念10、辅助视觉设计2.1回顾上节内容什么是人机工程学？把人—机—环境系统作为研究的基本对象，运用生理学、心理学和其它有关学科知识，根据人和机器的条件和特点，合理分配人和机器承担的操作职能，并使之相互适应，从而为人创造出舒适和安全的工作环境，使工效达到最优的一门综合性学科。2.1回顾上节内容输出控制系统设计信息反馈系统设计2.1回顾上节内容人体尺寸测量和百分位测算函数公式：百分位数：百分位数表示人体尺寸的等级，即表示在某一身体尺寸的范围内，使用者中有百分之几大于或小于给定位。百分位计算公式：其中K为变换系数，为标准差。)(KSlxxDDS2.1回顾上节内容习题：查阅表格，对比我国西南地区和东北地区男子身高均值，求当百分位数为时这两个地区的身高各是多少。85P答：1、查阅表格得知西南地区男子身高均值lx=1647mm，东北地区男子身高均值lx=1693mm，标准差为56.7，变化系数K为1.0362、取“+”3、结论：在时，东北区男子身高为1751mm，西南区男子身高为1705mm。mm1751036.17.561693mm1705036.17.561647）（）（东北西南xx85P85PDS2.2显示装置种类人机系统中,显示装置的功能通过可视化的数值、文字、曲线、符号、标志、图形、图像,可听的声波以及其它人体可感知的刺激信号向“人”传递“机”的各种运行信息。2.2显示装置种类显示器种类按信息传递的通道按所显示的参数按显示的形式视觉传递听觉传递触觉传递显示系统的工作条件参数显示系统的输出参数显示系统的输入参数显示系统的工作状态参数模拟式显示数字式显示屏幕式显示定量显示定性显示警戒显示（显示正常、警戒、危险）2.2显示装置种类视觉显示装置的功能和类型视觉显示装置是人机系统中功能最强大、使用最广泛的显示装置。视觉显示装置的功能,是向操作人员提供机器系统运行过程的有关信息,使操作人员及时、合理地进行操纵,从而使机器系统按预期的要求运行,完成预定的工作。对视觉显示装置的要求,最主要的是使操作人员观察认读准确、迅速而又不易疲劳。按所显示的信息量类型来划分,视觉显示装置可分为数字显示和模拟显示两大类。2.2显示装置种类2.2显示装置种类2.2显示装置种类数字显示的认读过程比较简单,认读速度较快,认读准确度较高,但不能给人以形象化的印象。模拟显示恰恰相反,它能给人以形象化的印象,使人对模拟量在全量程范围内所处的位置及其变化趋向一目了然；对于测量的偏差量,它不但显示偏差的大小,而且显示偏差与给定值的相对关系(正或负,增或减)；但其认读速度和准确度均比数字显示的低。机动车辆上使用最普遍的视觉显示装置,目前主要还是各种仪表和信号灯。2.2显示装置种类仪表按功能按显示方式读数用仪表检查用仪表警戒用仪表追踪用仪表调节用仪表指针式仪表数字式仪表图形式仪表2.2显示装置种类按仪表的功能,大体上可分作下列五类:1.读数用仪表指示各种参数和状态的具体数值,要求认读迅速、准确。其中以数字显示为最优(荧光屏显示又比数码管显示更好),圆形指针式仪表次之。2.检查用仪表指示各种参数和状态是否偏离正常位置,要求突出指针位置,使之清晰显目。以指针运动式仪表为最优,操作者一眼便可看出指针偏离正常位置的情况。其设计要点是使指针在仪表面上显得十分突出而引人注目,为此在指针偏离正常位置的同时,可使仪表内部照明的颜色或亮度呈现一个明显的变化。2.2显示装置种类检查用仪表—转速表2.2显示装置种类3.警戒用仪表指示各种参数和状态是否处于正常范围之内。它所指示的范围一般分为正常区、警戒区和危险区三部分。当指针进入警戒区和危险区时,应及时采取对策。4.追踪用仪表专为追踪操纵而设置。追踪操纵是动态控制系统中最常见的操纵方式,其目的是通过人的操纵使机器系统按照人所要求的或环境所限定的动态过程工作。5.调节用仪表只指示操纵装置的调节量,而不指示机器系统的状态或参数。检查用仪表—转速表2.2显示装置种类警戒用仪表—压力表2.2显示装置种类按仪表的显示方式,大体上可分作下列三类:1.指针式仪表用不同形式的指针来指示有关参数或状态。具体式样、形状和结构的差别很大。机动车辆上用得最多的是指针运动型的仪表。2.数字式仪表常用的有条带式数字仪表(如机械式里程表)、液晶显示和数码管显示等。3.图形式仪表用图形来形象化地显示机器系统的运行状态。2.2显示装置种类2.2显示装置种类视觉显示装置设计的人机工程学问题,可概括为下列三个方面:(1)确定操作者与显示装置间的观察距离。(2)根据操作者所处的位置，确定显示装置相对于操作者的最优布置区域。(3)选择有利于传递和显示信息、易于准确快速认读的显示器型式及与其相关的匹配条件(如颜色、照明条件等)。2.3指针仪表的设计2.3指针式仪表的设计刻度盘设计刻度和刻度线设计文字符号设计指针式仪表的颜色匹配指针设计2.3指针仪表的设计2.3.1刻度盘设计刻度盘的形状,常用的有圆形、半圆形、直线形、扇形等。按刻度盘与指针相对运动的情况,有指针运动而刻度盘固定、刻度盘运动而指针固定以及二者都运动的三类,最后一类用得极少。开窗式仪表显露的刻度少,认读范围小,视线集中,认读时眼睛移动的距离短,因而认读起来迅速准确,效果好。圆形和半圆形刻度盘的认读效果优于直线形刻度盘；水平直线形优于竖直直线形。2.3指针仪表的设计2.3指针仪表的设计刻度标记的数量刻度盘的最小允许直径/mm观察距离为500mm时观察距离为900mm时3825.425.45025.432.57025.445.510036.464.315054.498.020072.8120.6300109.0196.0刻度盘的大小刻度盘大小与其刻度标记数量和观察距离有关。2.3指针仪表的设计当刻度盘尺寸增大时,刻度、刻度线、指针和字符都可随之增大,这样可提高清晰度；但却使眼睛的扫描路线变长,不利于认读的准确度和速度,同时也使安装面积增大,布置不紧凑。因此,刻度盘尺寸过大或过小都不适宜,应取使认读效果最优的中间值。通常,刻度盘认读效果最优的尺寸是其对应的视角在2.5°～5°范围内,只要确定了操作者与显示装置间的观察距离,就能据此算出刻度盘的最优尺寸。应当注意,设计开窗式仪表时,为了有利于认读,应当使刻度盘无论转到什么位置,都能在观察窗口内至少看得到相邻两个刻有数字的刻度线。2.3指针仪表的设计2.3.2刻度和刻度线设计刻度盘上刻度线间的距离称为刻度。刻度的大小根据人眼的最小分辨能力来确定。人眼直接读数时,刻度的最小尺寸不应小于0.6～lmm,一般宜在1～2.5mm间选取,必要时也可取为4～8mm。若用放大镜读数,最小刻度一般应取为1/fmm(f为放大镜的放大率)。刻度的最小值还受所用材料的限制,钢和铝的最小刻度为1mm,黄铜和锌白铜的最小刻度为0.5mm。2.3指针仪表的设计刻度大小要适宜，太小不利于认读，读数的准确度和速度都低；太大则使刻度盘尺寸增大，不但不经济，而且也使认读效果降低。每一刻度线代表一定的测量数值。刻度线一般分长、中、短三级。在足够的照明条件下，当观察距离L(人眼至刻度线的距离)一定时，刻度线的长度可参照下表选取。2.3指针仪表的设计刻度大小对读数误差的影响刻度线间的最小尺寸关系2.3指针仪表的设计刻度线最小长度可按下列近似计算式算:长刻度线长度=L/90中刻度线长度=L/125短刻度线长度=L/200刻度线间距可在L／600～L／50范围内选取。刻度线宽度一般可取为刻度大小的（5～15）%，以10%左右为最优。刻度盘上刻度值的递增顺序称为刻读方向，其形式随刻度盘类型的不同而不同,一般都是从左到右、自上而下或顺时针方向。刻度值的标注数字应取整数，避免采用小数或分数，更要避免需经换算后才能读出的标度数字。2.3指针仪表的设计刻度线宽度对读数误差的影响刻度值数字标注得好与不好的示例2.3指针仪表的设计标数进级系统的选用原则:(1)最小刻度的标数进级应与读出精度相适应。(2)当仪表刻度同时具有大刻度、中刻度、小刻度三级时,各级刻度的标数进级系统应相互兼容。例如:大、中、小刻度可分别选用,10,20,30,…；0,5,10,15,…；0,1,2,3,…的标数进级系统。(3)同时使用多个仪表时,相同功能的仪表的标数进级系统应当一致。(4)带有小数的刻度标数,小数点前的“0”应该省略。2.3指针仪表的设计2.3.3文字符号设计用得最多的字符是数字、汉字、拉丁字母及各种专用符号。（1）字符的形状对字符形状的要求是简单醒目。因此,宜多采用直线和尖角，加强各字体本身特有的笔划,以突出“形”的特征。避免采用草体和装饰形体。(a)圆弧形(b)方角形(c)混合形(d)推荐字体2.3指针仪表的设计（2）字符的大小在便于认读和经济合理的前提下，字符应尽量大一些。字符的高度通常取为观察距离的1/200，并可按下式近似计算：H=Lα/3600式中:H—字符高度,mmL—观察距离,mmα—人眼的最小视角,一般取为0′～30′2.3指针仪表的设计字母、数字的宽度和笔划粗细，采用下列比例可获得较好的认读效果:拉丁字母的高宽比为5:3；数字的高宽比为3:2；笔划宽度与字符高度之比为(1:8)～(1:6)。照明情况和背景亮度对字符粗细有重要影响。低照度、字符与背景的亮度对比较低、观察距离比较大、字符较小以及黑色字符置于发光背景上等情况，字符宜粗,笔划宽对字符高的比值可取(1:5)～(1:6)；黑底白字且亮度对比较大、照度较高及发光字母置于黑色背景上等情况，字符可细，笔划宽对字符高的比值可取为(1:10)～(1:12)，甚至更小,一般情况则取折中数据，笔划宽对字符高的比值可取l:8左右。2.3指针仪表的设计大写拉丁字母的一种推荐设计2.3指针仪表的设计（3）数字的立位刻度线上标度数字的立位应与指针垂直或取正竖立位，使数字正对着操作者，以利于认读。在刻度盘上，除刻度线和必需的字符外，不应有任何附加的装饰纹样、图形或文字，即使非要表明工作状态不可的文字说明，也要安排适当，使刻度盘简单、清晰、明确，对字符视线集中，达到认读准确而迅速的要求。2.3指针仪表的设计数字的立位好与不好的示例2.3指针仪表的设计（4）符号和标志形象符号和几何标志代替文字和数字,有助于提高辨认速度和准确度,例如用右箭头表示方向要比用文字“右”标注更易于判别。符号和标志的形状同它的使用条件有密切关系。简单的符号只有一个形状特征,如三角形；较复杂的符号,除主要特征外,还有1～2个辅助特征,如符号外表或内部的箭头、字母等；复杂的符号,除主要特征外,还有若干个组合在一起的辅助特征。2.3指针仪表的设计2.3.4指针设计（1）指针的形状和大小指针的形状要简单、明确，不要有装饰。指针以尾部平、头部尖、中间等宽或狭长三角形的形状为好。指针的基本形状2.3指针仪表的设计指针针尖宽度应与最短刻度线等宽,或等于刻度大小的10-n倍(n为正整数)。针尖宽度不应大于两最短刻度线间的距离，指针针尖宽度最好设计成正好等于一个内插单位，指针长度要合适，针尖不要覆盖刻度线，圆形仪表的指针长度不要超过仪表刻度盘面的半径。圆形仪表指针的长宽比宜取为8:1或36:1，宽厚比宜取为10:1。正常光照下，观察距离为460～710mm时，指针宽度应为0.8～2.4mm；荧光指针应偏窄些；需要精确读数的仪表，指针应细些；短的指针应偏宽些。2.3指针仪表的设计（2）指针的零点位置指针零点位置的选取与仪表的使用情况有关。圆形仪表的指针零点位置多在时针12点钟或9点钟位置上；警戒用圆形仪表应设计成警戒区处于时针12点钟或靠近12点钟的位置，危险区和正常区分列于它的两侧，通常按顺时针方向排列，依次为:正常区—警戒区—危险区。许多检查用仪表排列在一起时，应当使它们的指针的零点位置