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显示及操纵装置设计2024/4/8 周一0第四章第四章 显示及操纵装置设计显示及操纵装置设计1 显示装置的类型与设计原则2 视觉信息显示设计3 听觉信息传示设计4 操纵装置的类型与设计原则5 操纵装置设计的人机因素显示及操纵装置设计2024/4/8 周一11 显示装置的类型及设计原则显示装置的类型及设计原则一、显示装置的类型及性能特点二、显示装置设计的一般人机学原则显示及操纵装置设计2024/4/8 周一2一、显示装置的类型及性能特点一、显示装置的类型及性能特点 显示装置人机系统中，机器通过人的感觉通道向人传 递信息的装置。显示及操纵装置设计2024/4/8 周一3按人接受信息的感觉器官分：按人接受信息的感觉器官分：按人接受信息的感觉器官分：按人接受信息的感觉器官分：显示方式显示方式传传 递递 的的 信信 息息 特特 征征视觉显示(60%)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(25%)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(10%)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显示及操纵装置设计2024/4/8 周一4按显示形式可分为：仪表显示 （有数字式、刻度指针式）信号显示 （信号灯、听觉信号、触觉信号）荧光屏显示显示及操纵装置设计2024/4/8 周一5二、显示装置设计的一般人机学原则二、显示装置设计的一般人机学原则GB/T16251-1996工作系统设计的人类工效学原则 信号与显示器设计的一般人机学原则：以适合于人的感知特性的方式来加以选择、设计和配置。信号和显示器的种类和数量应符合信息的特性；当显示器数量很多时，为能清晰地识别信息，其空间配置应保证能清晰、迅速地提供可靠的信息；信号和显示器的种类和设计应保证清晰易辨；信号显示的变化速率和方向应与主信息源变化的速率、方向一致；在以观察和监视为主的长时间工作中，应通过信号和显示器的设计和配置来避免超负荷和负荷不足的影响。显示及操纵装置设计2024/4/8 周一62 视觉信息显示设计视觉信息显示设计一、仪表显示设计二、信号显示设计显示及操纵装置设计2024/4/8 周一7一、仪表显示设计一、仪表显示设计一、仪表显示设计一、仪表显示设计仪仪 表表 刻刻 度度 盘盘仪表形式与误读率显示及操纵装置设计2024/4/8 周一8刻度盘尺寸：在基本保证能清晰分辨刻度的情况下，选取较小的直径。一般情况下，刻度盘外轮廓对应的视角可取=2.55。故一般刻度盘外廓尺寸D与视距L的关系可为：L/D=11 23 显示及操纵装置设计2024/4/8 周一9 考虑因素有：数码与字符的尺寸大小；字符宽高比和笔画粗细；字体、字符形状；主体色与背景色搭配；光照强弱；认读速度等。数数 码码 与与 字字 符符显示及操纵装置设计2024/4/8 周一10混合型混合型 (b)直线型直线型 (c)直线尖角型直线尖角型 (d)1、光线良好、视觉条件较优时，采用(a)、(b)；2、(a)为建议字型；3、要求快速分辨以及能见度较差情况下，使用(c)。圆弧型圆弧型 (a)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9显示及操纵装置设计2024/4/8 周一11 刻度标值；刻度间距；刻度线刻刻 度度 与与 刻刻 度度 线线1 2 3 4 5 1 1.5 2 2.5 310 20 30 10 15 10 20 10 20a)适 宜a)不 适 宜显示及操纵装置设计2024/4/8 周一12 指针形状应有鲜明的指向性特征 指针的形状和长度、宽度；指针的零位指指 针针指针造型的指向性显示及操纵装置设计2024/4/8 周一13 使指针旋转平面与刻度线在同一平面上的解决方案示例：刻度平面 指针显示及操纵装置设计2024/4/8 周一14一般布置原则一般布置原则 所在平面与人的正常视线尽量垂直；布置紧凑，按重要性和观视频度，分别布置在合适视区；按操作流程，从上到下、从左到右、顺时针方向布置；按功能分区原则布置；定性显示的检查、警戒类仪表的零位和辅助线；定性显示的检查、警戒类仪表的零位和辅助线；被显示对象与显示有容易理解的一一对应关系。仪仪表表面面板板形形式式与与布布置置显示及操纵装置设计2024/4/8 周一15二、信号显示设计二、信号显示设计1、信号灯显示的特点特点：面积小、视距远、醒目、简单明了，但信息负荷有限，信号太多时，形成杂乱或干扰。作用：指示（如灯塔、交通信号灯），显示工作状态 通常一种信号指示一种状态或情况。显示及操纵装置设计2024/4/8 周一162、信号灯设计 信号灯视距与亮度 信号灯与背景的亮度和亮度比，能见度 信号灯的颜色 稳光与闪光信号的闪频 信号灯布置 与仪表布置相似 信号灯的形状、组合与编码显示及操纵装置设计2024/4/8 周一173、荧光屏设计 荧光屏的显示特点：可显示图形、符号、信号、文字等多种信息，即可作追踪显示，又可显示动态画面。显示及操纵装置设计2024/4/8 周一18 目标的亮度、呈现时间 目标指在荧光屏上显示的视觉信息载体，如图形、符号、文字等。目标的运动速度 目标的形状、大小和颜色 目标与背景的关系 屏面不同形状目标辨认效率的优劣次序显示及操纵装置设计2024/4/8 周一193、图形符号设计 图形符号是以图象为主要特征的视觉信号，用绘画、书写、印刷或其它方法制作，用来传递事物或概念对象的信息，而不依赖语言。（GB7093.1-1986）显示及操纵装置设计2024/4/8 周一20图形符号显示的特点：直观、简明、精练、易懂，可使不同年龄、不同文化、不同国家、不同语言的人都可较快理解。应用领域：技术文件、设备仪表的操作指示、包装、公共信息（如安全、交通等）、显示及操纵装置设计2024/4/8 周一21图形符号设计的一般原则:内涵不要过大，准确理解，不产生歧义 构形简单，突出对象主要属性 构形醒目、清晰、易懂、易辨、易记、易制 边界明确、稳定 尽量采用封闭轮廓图形，利于目光积聚显示及操纵装置设计2024/4/8 周一22三角带传动电动扶梯上楼齿轮传动收银台残障设施显示及操纵装置设计2024/4/8 周一23各种箭头形状的比较各种箭头形状的比较 显示及操纵装置设计2024/4/8 周一24显示及操纵装置设计2024/4/8 周一25提示正确提举小包装箱姿势的图形符号：提示正确提举小包装箱姿势的图形符号：提示正确提举小包装箱姿势的图形符号：提示正确提举小包装箱姿势的图形符号：acbed提举要点：脸向前背挺直脚分开膝弯曲抓握固A-表达清晰，但受语种、阅读限制B-不易理解C-理解一般D-可清楚理解动作E-提示效果最好显示及操纵装置设计2024/4/8 周一263 听觉信息传示设计听觉信息传示设计一、听觉信息传示装置二、听觉信息传示装置的设计、选用原则显示及操纵装置设计2024/4/8 周一27一、听觉信息传示装置一、听觉信息传示装置特点：反应快，可配置在任一方向，用语言通话时的应答性好应用场合：信号简单、简短，要求传递迅速，传示后无须查对，只涉及过程和时间性事件，视觉负担过重或环境不利于采用视觉信号，人员处于巡视状态，并需要从干扰中辨别信号。种类：铃、蜂鸣器、汽笛、警报器、喇叭、枪声、锣声等显示及操纵装置设计2024/4/8 周一28二、听觉信息传示装置的设计、二、听觉信息传示装置的设计、选用原则选用原则 噪音环境下，显示、报警装置的频率选择在噪音掩蔽效应最小的范围内；为引起注意，采用断续信号；报警信号采用变频；警报、信号灯组合使用；传递很远或穿越障碍物时，提高强度、采用低频；小范围内使用时，为避免干扰、混淆，尽量减少不必要的音响装置；使用两个及其以上听觉信号时，应有明显差异。显示及操纵装置设计2024/4/8 周一294 操纵装置的类型及设计原则操纵装置的类型及设计原则一、操纵装置及其类型二、手控操纵装置设计三、脚控操纵装置的设计显示及操纵装置设计2024/4/8 周一30一、操纵装置及其类型一、操纵装置及其类型操纵装置将人的输出信息转换为机器的输入信息的装置。实现人对机器的指挥控制。其设计要充分考虑人体尺寸、生理、心理、体力、能力、运动特征。与视、听觉相比，触觉功能和触觉特性：不太敏感 适应迅速 有立体感显示及操纵装置设计2024/4/8 周一31操纵装置的类型操纵装置的类型操纵装置的类型操纵装置的类型1、按操控方式分 手动、脚动、声控操纵器2、按运动方式分 旋转式、移动式、按压式3、按功能分 开关式、转换式、调节式显示及操纵装置设计2024/4/8 周一32常用的手动、脚动操纵装置常用的手动、脚动操纵装置常用的手动、脚动操纵装置常用的手动、脚动操纵装置手轮曲柄拨动式开关杠杆键调节杆开关杆钥匙旋钮旋塞指拨滑块手闸键盘按键按钮钢丝脱扣脚踏板摆动式开关拉钮拉圈拉手拉环指拨滑块显示及操纵装置设计2024/4/8 周一33操纵器设计的一般要求操纵器设计的一般要求操纵器设计的一般要求操纵器设计的一般要求:尺寸、形状要适应人体结构尺寸要求 与人的施力和运动输出特性相适应 多个控制器时，应易于识别 尽量利用自然的控制动作、身体重力 与显示器或被控对象的工作状态相适应 造型设计简单、美观、适用显示及操纵装置设计2024/4/8 周一34二、手控操纵装置设计二、手控操纵装置设计1、操纵手把的设计（1）手把的形状应与手的生理特点相适应；（2）手把的形状便于触觉对其进行识别；（3）尺寸应符合人手尺度的需要，显示及操纵装置设计2024/4/8 周一35各种不同手把的握持状态各种不同手把的握持状态显示及操纵装置设计2024/4/8 周一362 2 2 2、适宜的操纵力范围、适宜的操纵力范围、适宜的操纵力范围、适宜的操纵力范围操纵器允许最大用力，N操纵器允许最大用力，N轻型按钮重型按钮轻型转换开关重型转换开关5304.520前后向杠杆左右向杠杆手轮方向盘150130150150转动部位与特征最大用力,N转动部位与特征最大用力,N用手转动用手和前臂转动用手和全臂转动10234080100用手最快转动精确安装时的转动9232325平稳旋转操纵的最大用力平稳旋转操纵的最大用力手控操纵器的最大用力手控操纵器的最大用力显示及操纵装置设计2024/4/8 周一373、操纵器的适宜尺寸 如:名称 尺寸,cm 位移,cm 阻力,N按钮开关 指尖操作:Dmin=1.25 x=0.31.25 2.8511.35 拇指按压:Dmin=1.8 定位旋钮 D=3.57.5 视觉定位:15 1218 h=25 盲目定位:30显示及操纵装置设计2024/4/8 周一38常用手控操纵器的尺寸常用手控操纵器的尺寸按钮开关操纵杆旋钮箭头旋钮拨钮开关手轮曲柄显示及操纵装置设计2024/4/8 周一39三、脚控操纵装置的设计三、脚控操纵装置的设计1、应用场合需要较大操纵力，如F50150N；需要连续操作又不便用手；手的操作负荷太大，如汽车油门、制动控制等；一般用在坐姿且有靠背时。显示及操纵装置设计2024/4/8 周一402、适宜的操纵力为防无意踩动，至少40N阻力3、结构形式及尺寸设计长、宽、行程；布置位置 效率：效率：187 178 176 140 171次次/min显示及操纵装置设计2024/4/8 周一414、操纵装置的选择考虑：人的操纵能力：速度、肌力、连续工作能力等；操纵装置的功能、形状、布置、运动状态、经济因素等显示及操纵装置设计2024/4/8 周一425 操纵装置设计的人机因素操纵装置设计的人机因素一、操纵-显示比二、操纵器编码三、操纵主从协调四、操纵器布置显示及操纵装置设计2024/4/8 周一43一、操纵一、操纵-显示比显示比 操纵显示比是操纵器和显示器移动量之比，即C/D。C/D灵敏度适于粗调或快速调节；精度不易控制C/D灵敏度适于精调，精度易控制，调节时间长DDCC显示及操纵装置设计2024/4/8 周一44国外实验表明,一般:旋钮，最佳 C/D=0.2 0.8操纵杆或手柄，最佳 C/D=2.5 4.0显示及操纵装置设计2024/4/8 周一45二、操纵器编码二、操纵器编码 即使每个操纵器具有鲜明的特征，以互相区别避免混淆，避免误操作。易于识别，便于操作 大小差20%以上，可较快感知 较好的照明条件下使用，常与大小、形状 组合使用；遵循有关技术标准 足够操作空间、排列方向、盲操作 按压、旋转、推拉等通过手感、脚感识别 操纵器上或旁标示文字、符号形状编码位置编码大小编码色彩编码操作方法编码字符编码显示及操纵装置设计2024/4/8 周一46三、操纵主从协调三、操纵主从协调操纵主从协调的一般原则：1、操纵主从运动方向的一致性2、操纵主从在不同平面时的 互动协调3、操纵方向与某些功能要求的协调关系4、操纵主从在空间的相似对应和顺序对应原则5、遵循右旋螺纹（顺时针）运动规则显示及操纵装置设计2024/4/8 周一47操纵操纵-显示的编码和编排协调性显示的编码和编排协调性对应关系较好对应关系较好 对应关系不好对应关系不好显示部分操纵部分显示及操纵装置设计2024/4/8 周一48四、操纵装置布置四、操纵装置布置操纵器布置的一般原则：布置在手脚操作灵便自如的位置 按功能分区布置，按操作顺序排列 避免误操作和操作干扰 操纵器与对应显示器布置的协调显示及操纵装置设计2024/4/8 周一49本章结束，谢谢观看！