人機工程學-第四章-重慶郵電大學-淅瀝楓

第四章顯示裝置設(shè)計信息顯示裝置——機器和設(shè)備中，專門用來向人表達機器和設(shè)備的性能參數(shù)、運轉(zhuǎn)狀態(tài)、工作指令，以及其他信息的裝置。信息顯示裝置共同的特征：是能夠把機器設(shè)備的有關(guān)信息以人能接受的的形式顯示給人。顯示裝置分為：視覺顯示、聽覺顯示和觸覺顯示。其中以視覺和聽覺顯示應(yīng)用最為廣泛。觸覺顯示：是利用人的皮膚受到觸壓或運動刺激后產(chǎn)生的感覺而向人們傳遞信息的一種方式。注意：觸覺和聽覺的反應(yīng)時間最短，其次是視覺?！?—1儀表顯示設(shè)計一、儀表的類型及特征分析儀表的類型及特征分析儀表是顯示裝置中用得最多的一類視覺顯示器，按其認讀特征分為兩大類。數(shù)字式顯示儀表+刻度指針式儀表第一類為數(shù)字式顯示儀表它是直接用數(shù)碼來顯示有關(guān)的參數(shù)或工作狀態(tài)的裝置，如各種文碼顯示屏，機械、電子式數(shù)字記數(shù)器，數(shù)碼管等。其特點：顯示簡單、準確，可顯示各種參數(shù)和狀態(tài)的具體數(shù)值，對于需要計數(shù)或讀取數(shù)值的作業(yè)來說，這類顯示裝置有認讀速度快，精度高，且不易產(chǎn)生視覺疲勞等優(yōu)點。第二類為刻度指針式儀表它是用模擬量來顯示機器有關(guān)參數(shù)和狀態(tài)的視覺顯示裝置。其特點：顯示的信息形象化、直觀，使人對模擬值在全量程范圍內(nèi)所處的位置一目了然，并能給出偏差量，對于監(jiān)控作業(yè)效果很好?？潭戎羔樖絻x表分為：(1)讀數(shù)用儀表——其刻度指示各種狀態(tài)和參數(shù)的具體數(shù)值，供操作者讀出數(shù)值之用。如汽車的時速表，飛機的高度表等。(2)檢查用儀表——大部分有數(shù)字指示(有的沒有數(shù)字)，但使用時則一般不讀其數(shù)值，而是為了檢查儀表指針的指示是否偏離正常位置(當偏離正常位置時，將它調(diào)節(jié)回正常位置)。(3)警戒用儀表——其目的主要是為了檢查指示的狀態(tài)是否處在正常范圍之內(nèi)，這種儀表指示的范圍一般分為三個區(qū)域，即正常區(qū)、警戒區(qū)和危險區(qū)，當儀表指示進入警戒區(qū)或危險區(qū)時，即需及時進行處理。刻度指針式儀表分為：(4)追蹤用儀表——追蹤操縱是動態(tài)控制系統(tǒng)中最常見的操縱方式之一，目的是通過人的手控，使機器系統(tǒng)按照人所要求的動態(tài)過程去工作，或者按照客觀環(huán)境的某種動態(tài)過程去工作。比如追蹤和瞄準“運動的目標”就是一種追蹤工作。(5)調(diào)節(jié)用儀表——只是用來指示操縱器調(diào)節(jié)的值，而不指示機器系統(tǒng)的動態(tài)。如收音機上顯示電臺頻率的儀表就是調(diào)節(jié)用儀表。二、表盤設(shè)計1、儀表刻度盤形狀的選擇，主要根據(jù)顯示方式和人的視覺特性。開窗式、圓形式、半圓形式、水平直線式、垂直直線式等五種形式的刻度盤。實驗研究表明，儀表刻度盤形狀優(yōu)缺點：開窗式認讀范圍小、視線集中、動眼掃描路線短，誤讀率最低，因此優(yōu)于其他四種形式。圓形式和半圓形式誤讀率雖高于開窗式，但它給出了兩維空間的位置刺激，動眼掃描路線也比直線短，且符合人們長期以來所形成的觀察儀表的習慣，因此，圓形式和半圓形式優(yōu)于直線式。由于人眼睛的運動規(guī)律為水平運動比垂直運動速度快且準確，故水平直線式又優(yōu)于垂直直線式2、儀表刻度盤的大小對儀表的認讀速度和精度有很影響一般來說35～70mm的刻度盤在認讀準確性上沒旨本質(zhì)差別，但直徑減少到17．5mm以下時，無錯認讀的速度大為降低。實驗證明：最優(yōu)直徑為44mm，儀表的最優(yōu)視角是2.5o～5o選擇刻度盤的最小直徑必須考慮刻度盤上必需的刻度標記數(shù)量和觀察的視距。根據(jù)一些研究得出了在兩個最常見的視距(500和900mm)上標記數(shù)量不同的儀表最小直徑，結(jié)果表4—4所示。結(jié)論：隨著標記數(shù)量的增加，最小直徑也增大。三、刻度設(shè)計刻度——刻度盤上兩最小刻度標記間的距離和刻度標記統(tǒng)稱。1、量表的劃分指的是儀表刻度所指示的具體數(shù)值的劃分，如大刻度指示多少數(shù)值，小刻度指示多少數(shù)值，以及分多少個刻度等。1）儀表的最小刻度所表示的量表值應(yīng)當是所需讀出的最小數(shù)量單位；2）每一個小刻度一般最好代表1，其次是代表2或5，或者代表以上這三個數(shù)乘10”的數(shù)(，2為整數(shù))，而不宜代表其它數(shù)值，尤其不宜代表3、6、7等數(shù)值。

2．刻度間距刻度間距指的是二個最小刻度標記(或刻度線)之間的間隔距離，它與人眼的分辨能力和視距有關(guān)，表4—5是人眼的分辨能力。一般情況下，由最小可辨視角得出的刻度間距不是最佳間距。實驗指出，儀表的讀數(shù)效率隨刻度間距的增大而增高，在達到一個臨界值之后，讀數(shù)效率不再增高，甚至反而有所下降。儀表的刻度間距最好以這個臨界間距為宜。這個臨界間距一般在視角為10′附近，在視距為750mm的條件下，大體上相當于間距l(xiāng)～2．5mm。這個臨界間距還受觀察時間的影響，觀察時間越短，間距越偏大。在觀察時間很短(如0．5～0．25s)的情況下，最好采用2．3—3．8mm間距，而不宜過小。3．刻度標記(或刻度線)每一刻度標記代表一定的讀數(shù)單位，為了方便認讀和記憶，刻度標記一般有三級，即大刻度標記，中刻度標記和小刻度標記，各刻度標記間有明顯的區(qū)別?？潭葮擞浀膶挾纫话阋孕】潭葮擞涀鳛榛鶞剩鋵挾纫哉伎潭乳g距的1／5～1／20為宜。當視距為710mm時，普通刻度標記的寬度如圖4—4所示。小刻度標記的長度一般是刻度間距的1.5～2倍，大、中、小三級刻度標記的比例一般是2：1.5：1或1.7：1.3：1?？潭葮擞浀拈L度還與視距有關(guān)，表4—6給出了兩者的對應(yīng)關(guān)系。4．刻度的標數(shù)一般來說，最小的刻度不標數(shù)，最大的刻度必須標數(shù)。對于指針運動式儀表，標示的數(shù)碼應(yīng)當呈豎直狀；對儀表面運動的儀表數(shù)碼則應(yīng)沿徑向布置。為了避免指針對標數(shù)的遮擋，在條件允許時，數(shù)碼應(yīng)放在刻度標記的外側(cè)。若條件不允許才放在刻度標記的內(nèi)側(cè)，但刻度間距應(yīng)適當增大。對于指針在儀表面外側(cè)的儀表，數(shù)碼應(yīng)一律設(shè)置在刻度的內(nèi)側(cè)。開窗式儀表窗口的大小至少應(yīng)當足以顯示示被指示的數(shù)碼及其前后兩側(cè)的二個數(shù)嗎，以便看清指示運動的方向和趨勢，數(shù)碼的設(shè)置如圖4—8(c)、(d)左邊所示。對于圓形儀表，不論儀表面運動還是指針運動，刻度標數(shù)的順序應(yīng)按順時針方向依次增大，o位常設(shè)置在12點種的位置上，以符合人們的認讀習慣。四、指針設(shè)計設(shè)計儀表指針一般應(yīng)注意如下幾個問題：1、針的形狀要簡潔、明快、有明顯的指示性形狀，指針由針尖、針體和針尾構(gòu)成。2、指針的寬度設(shè)計對于指針的寬度，最重要的是針尖的寬度，一般來說，針尖的寬度應(yīng)與刻度標記的寬度相同。如果大、中、小三級刻度標記的寬度不相等時，針尖應(yīng)與小刻度標記的寬度相同。特別注意，針尖寬度不得小于小刻度標記的寬度，否則指針在儀表面上移動時不易看清楚。3、指針與儀表刻度面間必須有一定間隙無論哪種指針式儀表，由于儀表面和指針間有相對運動，指針與儀表刻度面間必須有一定間隙，這個間隙要盡可能小，以減少不垂直觀察所形成的投影誤差為保證認讀精度，指針和刻度盤面應(yīng)裝配在相互靠近的平行平面內(nèi)。五、數(shù)碼和字符設(shè)計1．數(shù)碼和字符的形狀設(shè)計2．數(shù)碼和字符的大小設(shè)計數(shù)碼和字符的大小除字高外，還與字寬有關(guān)。數(shù)碼和字符的高度比一般可采用

3：2—5：3的比例，即狹長形，這種比例的字形在白晝條件下易辨認。在夜間采用發(fā)光字的情況下，采用1：1的方形字較好。3．筆劃的寬度設(shè)計六、指針式儀表的顏色設(shè)計1．顏色匹配原理指針式儀表的度盤面、刻度數(shù)字和指針間的顏色選擇應(yīng)使顯示的信息認讀清晰、醒目，彼此間的顏色搭配應(yīng)遵循一定的規(guī)律，如表4—11所示。表中的顏色搭配經(jīng)科學測定，最清晰的搭配是黑與黃，最模糊的搭配是黑與藍，其余的搭配都介于這兩者之間，使用時應(yīng)認真選擇。儀表的醒目色的使用因為醒目色是與周圍色調(diào)特別不同的顏色，它能突出醒目色代表的含意，適于作儀表警戒部分或危險(急)信號部分的顏色，但醒目色不能大面積使用，否則會過分刺激人眼，引起視覺疲勞。2、數(shù)字的顏色設(shè)計

一般來說，白天使用以白底黑字較好，夜間則以黑底白字較好，尤其是熒光字符和數(shù)碼?！?—2信號顯示設(shè)計一、信號顯示特征視覺信號是指由信號燈產(chǎn)生的視覺信息。其特點是面積小、視距遠、引人注目，簡單明了，但信息負荷有限，當信號太多時，會形成雜亂和干擾。信號裝置主要有兩個作用：其一是指示性的，即引起操作者的注意，或指示操作，具有傳遞信息的作用；其二是顯示工作狀態(tài)，即反映某個指令、某種操作或某種運行過程的執(zhí)行情況。二、信號燈的視距和亮度1、信號燈的設(shè)計應(yīng)在一定視距下，能引起人注意的信號燈，其亮度至少兩倍于背景的亮度，同時背景以灰暗無光為好，但信號燈的亮度太大會造成眩目而影響觀察?？蛇x用空氣散射小，射程較遠的長波紅光的信號燈，或選用功率消耗較少的藍綠光2、遠距離通訊用的信號燈還必須考慮信號燈在各種氣象條件下的能見距離，此處的能見距離是指當物體到達某一距離時，人眼不再能分辨它的臨界距離。能見距離不僅受空氣透明度的影響，也受物體本身大小、亮度和顏色以及它與背景關(guān)系的影響。見表4—12、4—13三、信號燈的顏色1、作為警戒、禁止、停頓或指示不安全情況的信號燈，最好使用紅色；提請注意的信號燈用黃色；2、表示正常運行的信號燈用綠色；3、其它信號燈的顏色可按用途任選。四、閃光信號閃光信號較之固定光信號更能引起人注意，閃光信號的作用是：①引起觀察者的進一步注意；②指示操作者立即采取行動；③反映不符指令要求的信息；④用閃光的快慢指示機器或部件運動速度的快慢；⑤用以指示警覺或危險信號。閃光信號的閃爍頻率一般為0.67～1.67H2，亮度對比較差時，閃光頻率可稍高。較優(yōu)先和較緊急的信息可使用較高的閃爍頻率(10～20Hz)。┌────┬─────┬─────┐│信號燈│背景燈光│認讀效果│├────┼─────┼─────┤│閃光│穩(wěn)光最佳│├────┼─────┼─────┤│穩(wěn)光│穩(wěn)光│好│├────┼─────┼─────┤│穩(wěn)光│閃光│好│├────┼─────┼─────┤│閃光│閃光│差│└────┴─────┴─────┘五、信號燈的形象和復合顯示§4—3熒光屏顯示設(shè)計一、熒光屏的顯示特征熒光屏顯示的獨特優(yōu)點在于既能顯示圖形、符號、信號，又能顯示文字；既能作追蹤顯示，又能顯示多媒體的圖文動態(tài)畫面。二、目標的亮度、呈現(xiàn)時間和余輝1、目標亮度愈高，愈易覺察，但是當目標亮度超過34cd／m2時，視敏度不再繼續(xù)有較大的改善。2、余輝余輝是目標呈現(xiàn)結(jié)束后殘留在屏面上的亮點。余輝特點是最初亮度下降快，而后下降愈來愈慢。而最有利于看清目標的余輝方式是“最初亮度下降慢，以后下降愈來愈快”。三、目標的運動速度目標的運動狀態(tài)對視覺辨別有很大影響。一般說來，運動著的目標比靜止目標易于察覺，但難于看清。四、目標的形狀、大小和顏色屏面上不同形狀目標的辨認效率不同，其一般的優(yōu)劣次序為：三角形、圓形、梯形、方形、長方形、橢圓形、十字形。當干擾光點強度較大時，方形目標優(yōu)于圓形目標。采用紅色或綠色時，視覺辨別效率與白色目標相似，但紅色目標引起視覺疲勞，故微型計算機的熒光屏上絕大多數(shù)都用綠色作目標。采用藍色則視覺辨別效率稍差。五、目標與背景的關(guān)系目標的亮度必須達到亮度對比度高于能見的閾值，目標才能被看見。實踐證明，屏面亮度與環(huán)境亮度相一致時，目標察覺、識別和追蹤效率都達到最優(yōu)。當環(huán)境亮度超過屏面亮度較大時，視覺工作效率受到明顯的不利影響。如果環(huán)境照度與目標亮度相同，顏色也相同時，視覺工作效率也會受到不利的影響。六、屏面屏面的大小與視距和欲顯示目標的大小有關(guān)。一般視距的范圍為50～70cm，此時屏面的大小以在水平和垂直方向?qū)θ搜坌纬刹恍∮?0o的視角為宜?！?—4圖形符號設(shè)計一、圖形符號顯示特征1、信息顯示中所采用的圖形和符號，是經(jīng)過對顯示內(nèi)容的高度概括和抽象處理而形成的，使得圖形和符號與標志客體間有著相似的特征，使人便于識別辨認。2、圖形和符號的辨認速度和準確性，與圖形和符號的特征數(shù)量有關(guān)，而不是符號的形狀愈簡單愈易辨認。因此，為了提高圖形和符號的辨認速度和準確性，應(yīng)注意設(shè)計的圖形和符號要反映出客體的特征。(1)紅(7.5R4．5／14)①停止交通工具要求停車，設(shè)備要求緊急剎車；②禁止表示不準操作，不準亂動，不準通行；③高度危險如高壓電、下水道口、劇毒物、交叉路口等，④防火消防車和消防用具都以紅色為主色。(2)橙(2．5YR6．5／12)用于危險標志，涂于轉(zhuǎn)換開關(guān)的蓋子、機器罩蓋的內(nèi)表面、齒輪的側(cè)面等。橙色還用于航空、船舶的保安措施。(3)黃(2．5Y8／13)明視性好，，能喚起注意，多用于警告信號。如鐵路維護工穿黃衣。(4)綠(5G5．5／6)①安全引導人們行走安全出口標志用色；②衛(wèi)生救護所、保護用具箱常采用此色；③表示設(shè)備安全運行。(5)藍(2，5PB5．5／6)警惕色。如開關(guān)盒外表涂色，修理中的機器、升降設(shè)備、爐子、地窯、活門、梯子等的標志色。(6)紫紅(2．5RP4．5／12)表示放射性危險的顏色。(7)白(N9．5／)表示通道、整潔、準備運行的示志色。白色還用來標志文字、符號、箭頭以及作為紅、綠、藍的輔助色。(8)黑(N1．5／)用于標志文字、符號、箭頭以及作為白、橙的輔助色。§4—6顯示裝置設(shè)計與選擇一、視覺顯示裝置的觀察方式顯示裝置的布置應(yīng)根據(jù)人的視覺特點，按最佳觀察方式進行，方能提高視覺認讀效率和精度。在布置視覺顯示裝置時，顯示信息的表面應(yīng)盡可能與觀察者的視線垂直，以保證獲得最高的觀察精度。如果條件不允許，顯示器表面可按70o～80o的觀察角布置，也能獲得較高的觀察精度。二、儀表的選擇原則和總體布置1．儀表的選擇原則(1)讀數(shù)用儀表無論從讀數(shù)的速度和精度來說，均以數(shù)字式儀表為最優(yōu)，而以長條式儀表(尤其是垂直長條形儀表)為最差