人机工程学第五章人机信息界面创新设计课件

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1、人机信息界面的设计,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境信息、机器信息的显示与控制装置。 人机信息交换系统的一般模型，见图5-1,人机信息界面的设计,5.1 人机信息界面的形成,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,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,一、仪表 1. 模拟式显示仪表 用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。

2、 特点：显示的信息形象化、直观，使人对模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：钟表、汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,2. 数字式显示仪表 直接用数码来显示机器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。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,3、混合显示仪表,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,二、屏慕式显示 屏幕式显示装置是在有限面积的显示屏上

3、显示各种类型信息的装置。 特点：显示信息的种类多，显示效果好。 应用：显示器、示波器、雷达、彩超、各种产品上的显示屏等。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,三、指示灯（信号灯）显示,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,四、图形、符号标志显示,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,视觉显示装置设计要求：,正确显示信息、观察认读准确、迅速、不易疲劳 。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,5.2.1 仪表显示设计,按仪表结构形式分：指针活动仪表、指针固定式仪表和数字 式仪表。其特点参阅表5-2,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,人机信息

4、界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,1. 仪表形式（形状） 常用的有圆形、半圆形、直线形（水平直线形、垂直直线形）、扇形、开窗等。见图5-2 。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,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。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,2. 表盘尺寸设计 以圆形仪表为例，其最佳直径D、目视距离L、刻度标记的最大数量I之间的关系。,长刻度线长度=L/90 中刻度线长度=L/125 文字高度、短刻度线长度=L/200,人

5、机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,表B1 刻度盘的最小直径与标记数量和视距的关系,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,表盘认读效果最优的尺寸是其对应的视角在2.5一5范围内，只要确定了操作者与显示装置间的观察距离L，就能据此算出刻度盘的最优尺寸。 =2arctg(D/2L),人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,3. 刻度与标数 （1）刻度：刻度盘上两最小刻度标记（刻度线）间的距离和刻度标记（刻度线）统称为刻度。如图T1 刻度线的高度：表盘上的刻度线高度、文字和数字尺寸是依据视距确定的，参阅表5-3。 刻度间距：小刻度线之间的最小距离.一般情况,d=12.5m

6、m dmin=0.61mm；dmax=48mm。,刻度线间距为L/600L/50,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,图T1 刻度标记的形式,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,刻度线的宽度：一般以小刻度标记作为基准，其宽度为刻度间距的5%5%为宜。（10%为较好）,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,（2）标数标数的一般规则,1、最小刻度不标数，最大刻度必须标数,2、指针运动仪表标数的数码应当垂直 表面运动的仪表数码应按圆周排列,3、仪表的表面足够大，数码应标在外侧 避免指针遮挡 仪表的表面小时，数码在内侧扩大刻度间距 指针在外侧时 数码一律标在内侧,人机

7、信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,（2）标数标数的一般规则,4、开窗仪表应至少显示三个数据，以便观 察运动的方向和趋势,5、圆形仪表数码应顺时针增大 有正负数值时0位设在12点方向,6、标数应尽量采用2X10K 5X10K 10X10K,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,4. 指针设计 指针的形状：简洁、明快、有明显的指示性形状 。见图T2,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,4. 指针设计 指针的长度 ：对于指针不应遮挡刻度线的仪表，针尖应离开刻度线12mm左右；对于覆盖刻度标记的窄条形指针，其长度不应超过大刻度标记。 指针的宽度：最重要的是针尖的宽度，针

8、尖的宽度应与最小刻度线的宽度相同；指针和刻度盘面应装配在相互靠近的平行平面内。 指针的零位：指针零点位置的选择与它的使用情况有关，一般选择在时9点和12点的位置。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,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。颜色设计主要是刻度盘面，刻度线和数码、字符以及指针的颜色匹配问题，它对仪表的造型设计、仪表的认读有很大影响。 指针、刻度标记、数码的颜色应与刻度盘的颜色有明显的区别和对比，但指针与刻度标记，数码的颜色应尽可能协调。颜色搭配应遵循一定的规律，如表B3。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,表B3 颜色匹配及清晰程度,

9、清晰的配色,模糊的配色,测试,测试,测试,测试,测试,测试,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,6. 仪表面板形式及其布置 最佳观察角度7090度，视距5071cm。 组合形式面板见图5-5 其布置参阅表5-4。,图5-5 控制台面的形式及其布置（a）多块组合式,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,（b）三块折式,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,仪表板上的仪表位置设计原则如下： (1)按仪表的重要程度排列 (2)按使用顺序排列 (3)按功能进行组合排列 (4)按最佳零点方向排列 (5)按视觉特性排列 (6)

10、按显示和操纵相合性（协调性）排列,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,信号灯的设计 信号灯特点 视觉信号是指由信号灯产生的视觉信息，目前已广泛用于飞机、车辆、航海、铁路运输、家用电器及仪器的仪表板等。其特点是：面积小、视距远，引人注目，简单明了，但负载信息有限，当信号较多时，信号显示会显得杂乱，并相互干扰。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,信号灯的设计 信号灯功能 信号灯通常用于指示状态或表达要求，传递信息，包括两个方面：其一是借以引起操纵者的注意，或指示操纵者应作某种操作。其二是借以反映某个指令和执行情况，某种状态，某些条件，或某种变化已执行或正在执行等。如，当计

11、算机执行文件存储命令时，其硬盘指示灯颜色变红，且红绿变换闪烁，以此表示硬盘正在执行操作，文件存储命令完成后又回到绿灯显示的工作状态。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,信号灯是用灯光作为信息传递的载体，其设计必须符合人的视觉特性，以保障信息传递的速度和认读质量。,信号灯亮度 与视觉密切相关的是信号灯的亮度，我们知道强光信号比弱光信号易于引起注意。因此，若要吸引操作者的注意，则其亮度至少2倍于背景的亮度，同时背景以灰暗无光为好。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,信号灯颜色 作为警戒、禁止、停顿或指示不安全情况的信号灯，最好使用红色，提请注意的信号灯用黄色；表示正常运

12、行的信号灯用绿色，其他信号灯则用白色或别的颜色。,信号灯闪光信号 闪光信号较之固定信号更能引起注意，常用于下列情况：引起观察者的进一步注意；指示操作者立即采取行动；反映不符指令的要求的信息；用闪光信号、闪光频率的快慢指示工作状态的快慢；用来指示警戒或危险信号。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,信号灯视距:能见距离（空气透明度、对象的大小、亮度、颜色、背景）,表5-5 能见距离与空气透明度的关系,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,1.光强度 光强度(luminous intensity)是光源在单位立体角内辐射的光通量,以I表示,单位为坎德拉(candela,简称c

13、d).1坎德拉表示在单位立体角内辐射出1流明的光通量.2.光通量 光通量(luminous flus)是由光源向各个方向射出的光功率,也即每一单位时间射出的光能量,以表示,单位为流明(lumen,简称lm).3.光照度 光照度(illuminance)是从光源照射到单位面积上的光通量,以E表示,照度的单位为勒克斯(Lux,简称lx). 以一支标准蜡烛当作光源,放在一个半径为1公尺的球体的中心位置.假设这个蜡烛会均匀发散它的全部光线,则落在球体内表面一平方公尺表面积上的所有光量为1个流明(lumen),人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,夜间发光物体的能见距离：,表5-6 全黑夜中灯

14、光的能见距离 （单位：km）,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,信号形象化 当信号灯很多时，不仅用颜色区别，还可用形象化的形状加以区别，如汽车车尾转向灯，这样更有利于加强视觉通道的传递。信号灯的形象化，最好能与它们所代表的意义有逻辑上的联系。如用“”代表方向，用“”或“ ”表示禁止，用“！”表示警觉或危险；用较快的频率表示快速度，用较慢的频率表示慢速度等。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,信号灯的位置设计 信号灯亦应布置在良好视野范围内。对于仪表板上的信号灯，重要的应设置在视野中央3范围内，一般信号灯安排在离视野中心20以内，只有相当次要的才允许设置在离开视野中心

15、6080（水平视野）以外。但所有信号灯都应设置在观察者不用转头或躯干的视野范围内。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,应用实例：现代汽车信号灯系统 尾灯系统、前照灯、前位灯和后位灯、示廓灯、倒车灯、危险报警闪光灯、雾灯,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,应用实例：各类控制柜、操作台、试验台,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,2. 显示屏设计(信息显示屏设计),（1）显示屏的显示特征 在显示屏上显示视觉信息 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、流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

16、、彩超及雷达。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,（2）目标的亮度、呈现时间 亮度：目标亮度愈高，愈易觉察，但是当目标亮度超过 100cdm2时，视敏度不再继续有较大的改善，所以目标 亮度不超过100cdm2。 呈现时间：T=o.5s大体上已可满足视觉辨别的基本要求； T=23s，是最有利的数值。 余辉：是目标呈现结束后残留在屏面上的亮点。 周围的灯光照度对余辉的视觉效应影响很大，周围照度 太高或太低都对它有不利的影响，而以周围照度为1lx时最优。,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,运动着的目标比静止目标易于察觉，但难于看清。 视敏度与目标运动状态的关系，v800/s,如表5-9所示,表5-9 视敏度与目标运动状态的关系,人机信息界面的设计,5.2视觉显示的类型和特征,形状：目标形状辨认效率优劣次序：三角形、圆形、梯形、方形、长方形、椭圆形、十字形。当干扰光点强度较大时，方形目标优于圆形目标。 颜色： 在单色显示屏上，白色、绿色、黄色、琥珀色对深灰色或黑色形成的颜色对比最适合于图形和字符的识别。通常：