人机工程学PPT课件

显示与操纵装置设计 1 传统 主要是指生产过程中显示信息的各种仪表 现代 显示器是指任何把信息由机器或环境传递给人的媒介 包括 各种工业仪表是显示器 各种交通符号是显示器 各种警报也是显示器 日常生活中的报纸 电视 收音机等都是显示器 产品的说明书也是显示器 都是以不同方式把信息传递给人的 按照接受感觉器官的不同 可分为视觉显示器 听觉显示器和触觉显示器等 其中以视觉显示器最为普遍 显示装置的定义 2 仪表显示的类型按显示功能分类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按显示形式分类数字式显示仪表模拟式显示仪表屏幕式显示 仪表显示设计 3 仪表是一种应用最广的信息显示装置 它在生产过程中起着重要作用 仪表显示的好坏直接影响工作效率 1 仪表的种类 1 按仪表的功能分类 读数用仪表 其刻度指示各种状态参数的具体数值 供操作者读取数值之用 如高度表 时速表 煤气表等 检查用仪表 使用时一般不是为了获取正确数值 而是检查仪表的指示是否偏离正常位置 当偏离时要及时调节 警戒用仪表也属于检查 仪表显示 4 5 追踪用仪表 追踪操纵是动态控制系统中最常见的操纵方式之一 目的是通过手动控制 使机器系统按照人所要求的动态过程或者按照客观环境的某种动态过程去工作 如追踪和瞄准运动中的目标就是一种追踪工作 追踪用仪表应当显示追踪的目标和实际状态与目标之间的差距及变化趋势 调节用仪表 主要用于指示操纵调节的量值 而不是指示机器系统的状态 如收音机上的调频显示装置就是这类仪表 6 7 8 2 按照仪表指示方式分类 指针刻度式仪表 它是用模拟量显示机器有关参数和状态 其特点是显示的信息直观 形象 使人对模拟量在全量程范围内所处的位置一目了然 并能明显显示出偏差量 特别适合于监控作业 这类仪表又可分为指针运动式和指针固定式两种 后者也称刻度移动式仪表 它在用于检查 追踪 调节方面不如前者 应用 汽车上的油量表 氧气瓶上的压力表 9 数字式仪表 它是直接用数码来显示有关参数或工作状态的显示装置 常用的有数码显示屏 数字计数器 数码管及液晶数码显示器等 其特点是简单 准确 便于认读 不易产生视觉疲劳 适用于需要计数或读取数值的信息显示 如里程表 电表等 10 返回 表5 1显示仪表的功能特点 11 人接受信息的特性1 人的视觉水平运动比垂直运动快 且眼睛沿垂直方向运动比沿水平方向运动容易引起疲劳 所以尽量采用水平式显示效率高差错率低 2 人们的视线习惯从左到右或从上到下运动 顺时针方向 所以各种形式的显示仪表和多个仪表的排列顺序 一般应遵循这一特点进行设计 3 在偏离视觉中心相同情况下 人眼对左上角的观察效率优于右上角 其次左下 右下 这是显示仪表板面合理布局的依据 4 人对视野最佳范围内的目标 认读迅速而准确 对视野有效范围内的目标 不易引起视觉疲劳 因此 重要的显示仪表应布置在最佳视野范围内 而视野最大范围内不应布置显示仪表 或只布置不经常认读的仪表 5 在特殊条件下 人的视觉特性会发生变化 如在过分摇晃或振动严重的情况下 人的视觉能力会受到损害 影响视觉显示信号的认读 又如在缺氧的条件下 人的视觉机能减弱 所以 在设计时要考虑环境对视觉机能的影响 设计中人机工程因素 12 人的信息传递能力人的视觉通道信息的传递率一般在3 10比特 s之间仪表显示与人的反应相协调对于一般仪表的显示 口头读数时的反应比手动动作时的反应 按开关 要快 对于不同空间位置的信号灯作定位反应 则手动作反应 按下对应位置的按钮 比口头报告方式要快 对于连续变化的信号作追踪反应 如汽车驾驶员 以采用操纵杆和足蹬等连续操作为最佳 显示 反应通道协调性好的系统 其操作效率高 人为差错率低 如 显示仪表的指针运动方向与操纵器运动方向一致 可以减少人对信息加工的复杂处理 13 作业环境因素人的感管 运动器官和大脑思维的敏锐程度都会受到作业环境 温度 湿度 强光 噪声 振动以及有毒气体的影响 因此 在设计和选择显示仪表时 应考虑显示信号的强度 形式 数值大小 信噪比等 使其突出与其它视觉或听觉背景 以利于操作者正确理解 接受和判断及反应 14 准确性简单性一致性排列性 仪表显示设计的基本原则 15 刻度盘的形状开窗式圆形 半圆形 水平直线式垂直直线式 模拟式显示仪表设计 16 仪表刻度盘的大小对仪表的认读速度和准确性有很大影响 并直接影响认读效果 它与刻度盘上刻度标记的数量和观察距离有密切关系 当刻度盘的直径在25 35mm时 认读效果随直径增大而提高 当刻度盘直径为35 70mm时 认读效果趋于稳定 当刻度盘直径超过70mm时 认读效果反而下降 直径小于17 5mm时 无错认读速度大为下降 在空间受限制时 为了保证仪表具有良好的可读性 必须按刻度盘上的刻度标记的数量和观察距离来选择刻度盘的最小直径 仪表刻度盘的大小 17 刻度盘上两个最小刻度标记 刻度线 间的距离和刻度标记统称为刻度 认读速度和认读准确性与刻度间距 刻度标记 刻度标数有关 刻度的设计 18 1 刻度线间距指两个最小刻度标记的间隔距离 它与人眼睛的分辩能力和距离大小有关 仪表认读效率随刻度间距的增大而提高 在达到临界值后 认读效率下降 临界间距一般在视角为10分 弧度 附近伍德森建议 各刻度线的间距应在1 143mm以上 在视距为750mm时 大体上相当于刻度间距1 2 5mm 所以刻度间距最小尺寸一般在1 2 5之间选取 在观察时间很短 如0 5 0 25s 的情况下 可选取2 3 3 8mm间距 而不宜过小 当采用放大镜时间距可取1 Xmm X为放大倍数 19 2 刻度线刻度线分为长刻度线 中刻度线和短刻度线 其高度与视距有关 伍德森提出的视距与刻度线高度的关系如表所示 仪表的刻度盘设计 20 表1视距与刻度线最佳高度 21 长刻度线宽度应在0 89mm以上 中刻度线宽度应在0 76mm以上 短刻度线宽度在0 64mm以上 短刻度线宽度至少为刻度间距的25 22 假设最大视距为L mm 时 各刻度线的最小尺寸可由下列各式求出 长刻度线高度L 90mm 刻度线宽度L 5000mm 中刻度线高度L 125mm 短刻度线间距L 600mm 短刻度线高度L 200mm 长刻度线间距PL 50mm 23 24 25 3 刻度标数进级和递增方向刻度盘的数字进级方法和递增方向 对提高判读效率