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1、东莞理工学院工业工程教研室 1 东莞理工学院工程管理教研室 人机工程学(五) 主讲：黄辉宇 博士 Email：gygc126 东莞理工学院教学课件 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology2 第5章 显示器与控制器设计 5.1 人机信息界面的形成 5.2 视觉信息显示设计 5.3 听觉信息传示系统 5.4 操纵装置设计 5.5 操纵与显示相合性 主要内容 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology3 发光强度与光亮度 发光强度简称
2、光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。是指 光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时， 则光强为I=F/。式中：为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通 量，单位是流明，对于点光源：I=F/4 。 光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光 强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米 。对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方 向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面， 所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。 以下是部分光源的亮度值：单位cd/m 太阳：1.5*10*10 ；日光灯：（5-1
3、0）*10；月光（满月）： 2.5*10；黑白电视机荧光屏：120左右；彩色电视机荧光屏：80左右 。 补充知识 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology4 光照度与勒克斯 光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯， 是英文lux的音译，也可写为lx。被光均匀照射的物体，在 1平方米面积上得到的光通量是1流明时，它的照度是1勒克 斯。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装 置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一 被照面上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。 以下是各种环境照度值：单
4、位lux 黑夜：0.0010.02；月夜：0.020.3；阴天室内：550 ；阴天室外：50500；晴天室内：1001000；夏季中午 太阳光下的照度：约为10*9次方；阅读书刊时所需的照度 ：5060；家用摄像机标准照度：1400。 补充知识 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology5 信息的符码化 1. 绝对判断与相对判断 2. 单向度绝对判断 3. 多向度绝对判断 4. 优良编码系统的特征 补充知识 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of T
5、echnology6 补充知识 1. 绝对判断与相对判断 相对判断 做判断时有机会比较两个或多个刺激来判断这些刺激在 某一向度上的相对位置。 例如：比较两个灯光哪个较亮。 绝对判断 做判断时没有比较机会，本质上是评记忆来进行比较。 没经验的生手常运用这种方式。 例如：钢琴的单音 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology7 补充知识 绝对判断绝对判断 CAB A B C 案例:哪个圆圈比较大? Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technolo
6、gy8 补充知识 DCABE A B C D E 绝对判断绝对判断 案例:哪个圆圈比较大? Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology9 补充知识 相對判斷相對判斷 EBCDA A B C D E 案例:哪个圆圈比较大? Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology10 C A E B D 案例:哪个灯泡比较亮? 绝对判断与相对判断 DBEAC Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan Univers
7、ity of Technology11 补充知识 2. 单向度绝对判断 Miller(1956)指出，人类在单一向度的绝对判断上，其数目 约为72 左右。 刺激向度平均辨別层次數 信息传送量(位元) 纯音52.3 响度4522.3 物件大小572.32.8 亮度351.72.3 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology12 补充知识 3. 多向度絕對判斷 直交向度：某一向度的值独立于另一向度的值。 例如：体重与发色。 冗余向度：知悉某一向度的值有助于预测另一向度 的值。 例如：交通标志。 Prepared by
8、 PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology13 补充知识 晴天 阴天 雨天 寒流 超高溫 高溫 室温 低溫 超低溫 直交向度案例 可辨认組合 5x4 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology16 补充知识 4. 优良编码系统的特征 1）可察觉性 (detectability) 刺激必须易于人类感觉器官所发现。 2）易辨认性 (discriminability) 与其它编码符号相区别。 3）有意义性 (meaningfulness) 符号本身即具有内在的
9、含义。 交通标志 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology17 补充知识 4）已标准化 (standardization) 必须在不同情况下被不同人使用时，应予以标准化。 5）多向度符碼(use of multidimensional codes) 使用多元向度的符码以增加编码刺激的可用数目和易辨性 。 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology18 5.1 人机信息界面的形成 5.1.1 人机信息交换系统模型 人机信息界面包括环
10、境信息、机器信息的显示与 控制装置，见图5-1。 5.1.2 人机信息交换方式 显示装置是人机系统中，将机器的信息传递给人 的一种关键部件，人们根据显示信息来了解和掌握机 器的运行情况，从而控制和操纵机器。 按人接受信息的感觉通道不同，信息显示装置分 位视觉显示，听觉显示和触觉显示，其特征参阅表5-1 。 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology19 5.2 视觉信息显示设计 5.2.1 仪表显示设计 1. 模拟式显示 用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状 态。 特点：显示的信息形象化、直观，使人对模
11、拟值在全 量程范围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于 监控作业效果很好。 应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。 2. 数字式显示 直接用数码来显示有关的参数或工作状态。 特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号 辨认识别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视 觉疲劳。 应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology20 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology21
12、Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology22 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology23 按仪表结构形式分为： 指针活动仪表； 指针固定式仪表； 数字式仪表。 其特点参阅表5-2。 1.仪表形式 仪表形式与误读率 的关系如右图所示。 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology24 2.表盘尺寸 以圆形仪表为例，其最佳 直径D、目视距离L、刻度显示
13、 最大数I之间的关系参见阅图5 -3。 3.刻度与标数 表盘上的刻度线、刻度线 间距、文字和数字尺寸是依据 视距确定的，参阅表5-3，刻 度与标数的优劣对比见右图。 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology25 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology26 4. 仪表指针 指针的形状和长度 指针的零位 5. 仪表的色彩 仪表色彩是否合适，将影响认读速度和误读率。 6. 仪表面板形式及其布置 组合形式面板见图5-5，其布置参阅表5
14、-4。仪表板上的仪表 位置设计原则如下： 按仪表的重要程度排列 按适用顺序排列 按功能进行组合排列 按最佳零点方向排列，见图5-6 安视觉特性排列 按显示于操纵相合性排列，见图5-7 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology27 5.2.2 信号显示设计 1. 信号灯设计 u信号灯的视距设计，参阅表5-5，表5-6 u信号灯形状、标记设计，参阅表5-7 u信号灯的颜色选择，参阅表5-8 常见的十种编码颜色 u信号灯的布置 u重要信号灯设计 Prepared by PhD H. Y. Huang, Donggua
15、n University of Technology28 灯光显示牌 通常，丰田公司把这 类显示牌悬吊在生产 现场最醒目的位置上 ，以便于现场管理人 员和技术人员能够容 易地看到它们。此外 ，在许多情况下，丰 田公司在灯光显示牌 上使用不同颜色的灯 光，以表示不同的情 况。 红灯表示机器发生故障， 停止生产线； 绿灯表示一切正常； 黄灯表示出现异常，请求 帮助； 白灯表示生产任务完成； 蓝灯表示不合格品发生。 这样的灯光显示牌会使生产现场 的情况一目了然，使现场的每一 位人员都能够对生产现场的整体 情况心中有数。 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan Un
16、iversity of Technology29 常见的十种编码颜色 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology30 2. 荧光屏设计 1）荧光屏的显示特征 在荧光屏上显示视觉信息。 特点：既能显示图形、符号、信号，又能显示文 字；既能追 踪显 示，又能显示多媒体的图文动态画 面。 应用：图文电视屏幕、计算机高分辨率显示器、 示波器、彩超及雷达。 2）目标的亮度、呈现时间 3）目标的运动速度，参阅表5-9 4）目标的形状、大小和颜色，参阅表5-10 5）目标与背景的关系 6）屏面 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology31 3. 图形符号设计 图形符号的辨认速度和准确性，与图形符号的特 征数量有关，参阅表5-11 标志是一种形象语言，为便于识别，其颜
