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1、安全人机工程学第安全人机工程学第6 6章章 人机界人机界面设计面设计掌握人机界面的定义及要素；掌握人机界面的定义及要素；掌握信息显示装置的类型及相关的设计基本原则，在掌握信息显示装置的类型及相关的设计基本原则，在此基础上掌握主要显示装置（此基础上掌握主要显示装置（视觉显示、听觉显示装视觉显示、听觉显示装置置）的设计；）的设计；掌握掌握控制装置控制装置的类型及相关的设计基本原则，学习手的类型及相关的设计基本原则，学习手动控制器及脚动控制器的一般设计要求；动控制器及脚动控制器的一般设计要求；理解理解控制器和显示器的相合性控制器和显示器的相合性内容，显示器和控制的内容，显示器和控制的布置基本原则及具
2、体布置设计要求。布置基本原则及具体布置设计要求。学习目标学习目标2 26.2.2 6.2.2 信息显示装置设计原则信息显示装置设计原则准确性原则准确性原则简单性原则简单性原则一致性原则一致性原则排列性原则排列性原则9 96.3 6.3 视觉显示装置设计视觉显示装置设计使用哪种显示类型和哪种显示方式，使用哪种显示类型和哪种显示方式，主要取决于主要取决于显示的目显示的目的的和和被显示内容的性质被显示内容的性质, ,要根据不同的工作场合和工作要求要根据不同的工作场合和工作要求来确定。来确定。 如：有的要求精确的数量显示；有的要求明显地显示某如：有的要求精确的数量显示；有的要求明显地显示某一种状态；有
3、的要求显示各信息之间的比较。对于显示器的一种状态；有的要求显示各信息之间的比较。对于显示器的要求，要求，是使操纵者能够是使操纵者能够快速辨别、准确认读、不易失误、不快速辨别、准确认读、不易失误、不易疲劳易疲劳。以以误认百分率、误解百分率、认读所需时间误认百分率、误解百分率、认读所需时间三个参量评价。三个参量评价。1010（1 1 1 1）显示方式选择）显示方式选择）显示方式选择）显示方式选择视觉显示方式有两种：视觉显示方式有两种：定量显示定量显示和和定性显示定性显示。 1 1）定量显示定量显示包括包括数字式显示数字式显示、指针式模拟显示指针式模拟显示等两类。等两类。 作为定量显示，在静态显示的
4、条件下数字显示产生的误读率较低，作为定量显示，在静态显示的条件下数字显示产生的误读率较低，且认读时间短。且认读时间短。 格雷瑟在格雷瑟在19491949年用八个指针式仪表和一个数字显示仪表，对受过训练的飞年用八个指针式仪表和一个数字显示仪表，对受过训练的飞行员和大学生进行认读实验。行员和大学生进行认读实验。结果：三针式高度计误读率最高结果：三针式高度计误读率最高并且认读时并且认读时间最长。间最长。1111数字式显示的特点：数字式显示的特点：认读过程简单速度快，读数准确精度高认读过程简单速度快，读数准确精度高（适应于静态显示，（适应于静态显示，误读率为指针模拟显示的误读率为指针模拟显示的1/10
5、1/10 ）。）。但但反映不了偏差量；反映不了偏差量；指针式模拟显示的特点：能连续的、直观的指针式模拟显示的特点：能连续的、直观的反映机器的运行反映机器的运行状态或预测机器的变化趋势。状态或预测机器的变化趋势。给人以形象化的启示，不但给人以形象化的启示，不但反映测量的偏差量，而且也显示了偏差方向。适合于静态。反映测量的偏差量，而且也显示了偏差方向。适合于静态。 在现代化工业系统中，往往有数十只仪表需在几分钟的时间内扫视一遍，在现代化工业系统中，往往有数十只仪表需在几分钟的时间内扫视一遍，在现代化工业系统中，往往有数十只仪表需在几分钟的时间内扫视一遍，在现代化工业系统中，往往有数十只仪表需在几分
6、钟的时间内扫视一遍，对每个仪表的持续认读时间很短（例如只有对每个仪表的持续认读时间很短（例如只有对每个仪表的持续认读时间很短（例如只有对每个仪表的持续认读时间很短（例如只有0.5s0.5s0.5s0.5s左右）。这种情况下操左右）。这种情况下操左右）。这种情况下操左右）。这种情况下操纵人员来不及详细认读，主要是检查读数变化。纵人员来不及详细认读，主要是检查读数变化。纵人员来不及详细认读，主要是检查读数变化。纵人员来不及详细认读，主要是检查读数变化。轮船：轮船：7575以上用指以上用指针式仪表检查设备的运行情况。针式仪表检查设备的运行情况。1212要求和目的：要求和目的：准确有效地表明机械设备的
7、运行状态，而不准确有效地表明机械设备的运行状态，而不需要记录和显示精确的数值需要记录和显示精确的数值。选用模拟式仪表更为有利。选用模拟式仪表更为有利。选用模拟式仪表更为有利。选用模拟式仪表更为有利。有有有有标志显示、形象化显示标志显示、形象化显示标志显示、形象化显示标志显示、形象化显示标志显示（视觉编码）标志显示（视觉编码）用不同标志将机器或设备的运行状态进行分类，作出区分用不同标志将机器或设备的运行状态进行分类，作出区分性的显示。如机械的准备状态、运行状态、停止状态、正常性的显示。如机械的准备状态、运行状态、停止状态、正常区、危险区等。区、危险区等。l数字和文字数字和文字：电梯显示器：电梯显
8、示器l几何图形：几何图形：收录机键盘收录机键盘l色彩：色彩：安全色安全色（GB28932001）信息符号的颜色最多不超过）信息符号的颜色最多不超过10种。种。实验表明，在实验表明，在数字、字母、几何形状、位置和色彩数字、字母、几何形状、位置和色彩这五种常用的视觉编这五种常用的视觉编码方式中，码方式中，数字和颜色数字和颜色编码最为有效，而按编码最为有效，而按位置编码位置编码的效率最低。的效率最低。2 2）定性显示方式）定性显示方式）定性显示方式）定性显示方式1313形象化显示形象化显示 形象化显示可以具体直观地显示机器的状态。形象化显示可以具体直观地显示机器的状态。1414（2 2 2 2）指针
9、式仪表的设计）指针式仪表的设计）指针式仪表的设计）指针式仪表的设计 设计指针式仪表应考虑的安全人机工程学问题：刻度盘刻度盘的形状和大小是否合理；的形状和大小是否合理；指针式仪表的大小与观察距离是否比例适当；指针式仪表的大小与观察距离是否比例适当；刻度盘的刻度盘的刻度划分刻度划分、数字和字母的、数字和字母的形状、大小形状、大小以及以及刻度盘色彩对比刻度盘色彩对比是否是否便于监控者迅速而准确地识读；便于监控者迅速而准确地识读；根据监控者所处的位置，指针式仪表是否布置在最佳视区范围内。根据监控者所处的位置，指针式仪表是否布置在最佳视区范围内。l表排列时显示形式表排列时显示形式当用多表排列显示几个同类
10、当用多表排列显示几个同类性质的数量（或质量）的增性质的数量（或质量）的增高或下降是，采用高或下降是，采用竖放的直竖放的直线刻度盘仪表最为有利线刻度盘仪表最为有利 。1515l一表双显示一表双显示一表双显示可以克服两只仪表一表双显示可以克服两只仪表数值比较数值比较时时的困难，但这种仪表易产生误读，只有表盘的困难，但这种仪表易产生误读，只有表盘比较大时才会使用，这时必须使两个表针的比较大时才会使用，这时必须使两个表针的形状、颜色、针尾形状、颜色、针尾不相同。不相同。 l带式仪表带式仪表 对于具有较多的刻度线，又需要对于具有较多的刻度线，又需要控制刻度线密度时，可采用带式刻度控制刻度线密度时，可采用
11、带式刻度仪表。仪表。 1616l对称双指针仪表对称双指针仪表这种表盘可以这种表盘可以同时显示左右状态同时显示左右状态。如图所。如图所示，示，左右两个指针对称安排，可以明显看出左右两个指针对称安排，可以明显看出两个相同或相反的控制状态两个相同或相反的控制状态。l直角坐标式仪表直角坐标式仪表 图为两个相互垂直的刻度表标尺，图为两个相互垂直的刻度表标尺，和两条指线垂直相交构成的仪表，中和两条指线垂直相交构成的仪表，中央央“+”+”形表示机器当前的状态，两形表示机器当前的状态，两条指线指出条指线指出两个控制参数两个控制参数，这种仪表，这种仪表可用于可用于二维函数的图解二维函数的图解。 17171 1）
12、仪表盘的设计）仪表盘的设计l形状选择形状选择有有圆型、半圆型、竖直型、水平型和开窗型圆型、半圆型、竖直型、水平型和开窗型等五种。图表等五种。图表示在一定的照度下，各种表型显示的误读率比较。示在一定的照度下，各种表型显示的误读率比较。试分析原因？1818开窗型，开窗型，由于指针不动，刻度数字动，显示的数字少，其由于指针不动，刻度数字动，显示的数字少，其误读率最小。误读率最小。与此相反，与此相反，圆型，半圆型圆型，半圆型等，由于需在仪表中寻找和确认等，由于需在仪表中寻找和确认指针的位置，相对开窗型数字多，在较短的显示时间内比开指针的位置，相对开窗型数字多，在较短的显示时间内比开窗型的误读率高，但因
13、可以用窗型的误读率高，但因可以用指针的倾角指针的倾角来推测显示量，因来推测显示量，因此高于水平型和竖直型显示。圆形的扫描路线比直线短。此高于水平型和竖直型显示。圆形的扫描路线比直线短。水平和竖直型水平和竖直型由于寻找指针位置最费时间，在提示时间短由于寻找指针位置最费时间，在提示时间短的情况下，误读率最高，但与竖直型相比，的情况下，误读率最高，但与竖直型相比，水平型的误读率水平型的误读率偏低偏低，这是因为眼球的运动快的缘故。，这是因为眼球的运动快的缘故。原因分析：原因分析：1919 2 2 2 2）仪表盘尺寸设计仪表盘尺寸设计仪表盘的大小尺寸也会影响误读率，一般主要取决于刻度标记的数量和视距数量
14、和视距。刻度数量越多，视距越大，表盘尺寸也越大。但是，无限制地增大表盘尺寸，会导致视线扫描路线和表盘占用面积增大。因此，在设计仪表表盘尺寸的时候，必须要确定表盘尺寸、刻度标记数量和视距之间的恰当比例。以圆形仪表盘为例，假设表盘的最佳直径为D，视距为L，刻度标记数量为I，三者的恰当比例关系如图6-6所示。结果显示，L一定时，I增大时D增大；I一定时，L增大时D增大。20203 3 3 3）刻度与刻度线设计）刻度与刻度线设计）刻度与刻度线设计）刻度与刻度线设计 识读速度、识读准确性还与识读速度、识读准确性还与刻度大小、刻度线刻度大小、刻度线的类型、的类型、刻刻度线的宽度和刻度线的长短度线的宽度和刻
15、度线的长短有关。有关。 刻度大小刻度大小刻度大小刻度大小刻度盘上最小刻度线间的距离称为刻度盘上最小刻度线间的距离称为刻度刻度，刻度大小可根据人，刻度大小可根据人眼的眼的最小分辨能力最小分辨能力（0.61mm,0.61mm,一般一般12.5mm12.5mm）和刻度盘）和刻度盘的的材料性质材料性质( (钢、铝等钢、铝等1.0mm1.0mm，铜，铜0.5mm0.5mm）及视距而定。）及视距而定。 刻度线宽度刻度线宽度刻度线宽度刻度线宽度即刻度线的粗细；刻度线宽度取决于刻度大小。研究表明，即刻度线的粗细；刻度线宽度取决于刻度大小。研究表明，当刻度线宽度为刻度的当刻度线宽度为刻度的10%10%左右时，读
16、数地误差最小左右时，读数地误差最小。一般。一般取刻度大小的取刻度大小的1015%1015%；普通刻度线的宽度常取为；普通刻度线的宽度常取为0.20.02mm0.20.02mm；远距离观察可取；远距离观察可取0.60.8mm0.60.8mm，带有精密装，带有精密装置取置取0.00150.00150.1mm0.1mm21211）刻度线设计刻度线设计刻度线的类型与刻度线的粗细粗细、长短长短和方向方向有关。研究表明，刻度线的宽度与刻度有关，一般取刻度的5%-15%5%-15%，且刻度线宽度为刻度的10%10%的时候误读率最小，普通刻度线的宽度通常为0.10.02mm0.10.02mm；刻度线的长度与认
17、读准确性有着密切的联系，刻度线分为长刻度线、中刻度线和短刻度线三种，各刻度线和视距之间的比例关系如表6-3所示。刻度方向是指刻度盘上刻度递增的方向，应该与人的视觉运动规律一致，即设计的时候应以从左向右，从上至下，顺时针为佳。22222 2）刻度间距设计）刻度间距设计刻度线之间的距离称为刻度间距。如果视距为L，小刻度的最小间距为L/600；大刻度的最小间距为L/50。根据认读效率与刻度大小之间的关系，最好将刻度间距与人眼形成的视角保持在10左右。当视距为750mm时，刻度间距宜为1mm-2.5mm。23233 3）设计刻度的标记及标数设计）设计刻度的标记及标数设计当表盘上的刻度比较多时，宜将刻度
18、分为当表盘上的刻度比较多时，宜将刻度分为大刻度大刻度标记、标记、中刻度中刻度标记和标记和小刻度小刻度表记。表记。一般情况下，一般情况下，最大的最大的刻度必须标数，最小的刻度不标数。刻度必须标数，最小的刻度不标数。如果表盘的空间足够大，数字应标记在刻度记号的如果表盘的空间足够大，数字应标记在刻度记号的外侧外侧，避免其被指针挡住；表盘空间有限时，数字应标记在刻避免其被指针挡住；表盘空间有限时，数字应标记在刻度记号的内侧，以扩大刻度间距。度记号的内侧，以扩大刻度间距。但若指针处于表盘外侧，数字统一标于刻度记号但若指针处于表盘外侧，数字统一标于刻度记号内侧内侧。圆形仪表的标数除了按照顺时针方向递增以外
19、，圆形仪表的标数除了按照顺时针方向递增以外，0 0位应设位应设置于时钟的置于时钟的1212点或点或9 9点位置，以符合人们的认读习惯点位置，以符合人们的认读习惯。2424 4 4 4 4）字符设计）字符设计）字符设计）字符设计 仪表中文字符号的大小、形状、颜色、字符与背景不仅影仪表中文字符号的大小、形状、颜色、字符与背景不仅影仪表中文字符号的大小、形状、颜色、字符与背景不仅影仪表中文字符号的大小、形状、颜色、字符与背景不仅影响认读效果，而且也影响造型的美观。响认读效果，而且也影响造型的美观。响认读效果，而且也影响造型的美观。响认读效果，而且也影响造型的美观。字符的形状字符的形状字符的形状字符的
20、形状字符的大小字符的大小字符的大小字符的大小 一般字符高度为观察距离的一般字符高度为观察距离的一般字符高度为观察距离的一般字符高度为观察距离的1/2001/2001/2001/200。 字符的高宽比一般为字符的高宽比一般为字符的高宽比一般为字符的高宽比一般为3 3 3 3：2 2 2 2； 拉丁字母的高宽比一般为拉丁字母的高宽比一般为拉丁字母的高宽比一般为拉丁字母的高宽比一般为5 5 5 5：3.53.53.53.5；字符与背景的关系字符与背景的关系字符与背景的关系字符与背景的关系 观察者不需要暗适应的条件下，以观察者不需要暗适应的条件下，以观察者不需要暗适应的条件下，以观察者不需要暗适应的条
21、件下，以亮底暗字亮底暗字亮底暗字亮底暗字为好；当仪表在暗处、而观为好；当仪表在暗处、而观为好；当仪表在暗处、而观为好；当仪表在暗处、而观察者在明处时，即需要暗适应的条件下，以察者在明处时，即需要暗适应的条件下，以察者在明处时，即需要暗适应的条件下，以察者在明处时，即需要暗适应的条件下，以暗底亮字暗底亮字暗底亮字暗底亮字为好。为好。为好。为好。 为避免眩光，不采用反射性很强的材料作为字符或底盘。为避免眩光，不采用反射性很强的材料作为字符或底盘。为避免眩光，不采用反射性很强的材料作为字符或底盘。为避免眩光，不采用反射性很强的材料作为字符或底盘。2525模拟显示大都是靠指针指示。为了使监控人员能准确
22、而迅速地获得为了使监控人员能准确而迅速地获得信息，信息，指针的形状、宽窄、长短和色彩配置指针的形状、宽窄、长短和色彩配置必须符合监控人员的生理必须符合监控人员的生理与心理特性。与心理特性。形状形状指针形状要单纯、明确，不应有装饰。指针形状要单纯、明确，不应有装饰。一般以头部尖、一般以头部尖、一般以头部尖、一般以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。指针的基本形状各种箭头形状的比较5)指针设计指针设计指针设计的人机学问题指针设计的人机学问题2626级次级次级次级次1 12 23 34 45
23、56 67 78 89 91010清晰清晰清晰清晰程度程度程度程度底色底色底色底色 被衬色被衬色被衬色被衬色 模糊模糊模糊模糊程度程度程度程度底色底色底色底色 被衬色被衬色被衬色被衬色 宽度宽度指针针尖宽度应与最短刻度线等宽。指针不应接触刻度盘面，指针针尖宽度应与最短刻度线等宽。指针不应接触刻度盘面，但要尽量贴近盘面。但要尽量贴近盘面。精度精度要求很要求很高高的仪表，其的仪表，其指针和刻度盘面应装配在指针和刻度盘面应装配在同一平面内同一平面内。长度长度指针的针尖不要覆盖刻度，一般离开刻度记号指针的针尖不要覆盖刻度，一般离开刻度记号1.6mm左右。左右。颜色颜色指针的颜色与刻度盘的颜色应有较鲜明
24、的对比。指针、刻度指针的颜色与刻度盘的颜色应有较鲜明的对比。指针、刻度和表盘的配色关系要符合人的和表盘的配色关系要符合人的色觉原理色觉原理。一般：亮底暗指针。一般：亮底暗指针优于优于暗底亮暗底亮指针。（墨绿色和淡黄色表盘配白色或黑色，误读率最小；黑色和灰黄指针。（墨绿色和淡黄色表盘配白色或黑色，误读率最小；黑色和灰黄色表盘配白色刻度，误读率最大）色表盘配白色刻度，误读率最大）2727 （3 3 3 3）数字显示器的设计）数字显示器的设计）数字显示器的设计）数字显示器的设计 其特点是其特点是显示简单、准确、可显示各种读数和状态的显示简单、准确、可显示各种读数和状态的具体数值具体数值，对于需要记数
25、或读取数值的作业来说，这类显示，对于需要记数或读取数值的作业来说，这类显示器具有器具有认读速度快、精度高，且不易产生视觉疲劳等认读速度快、精度高，且不易产生视觉疲劳等优点。优点。 1 1 1 1）机械式数字显示器的设计）机械式数字显示器的设计）机械式数字显示器的设计）机械式数字显示器的设计 它是它是它是它是将数字印制在滚筒上或金属片上将数字印制在滚筒上或金属片上将数字印制在滚筒上或金属片上将数字印制在滚筒上或金属片上。 对于其数字设计，最重要的是保证是数字之间易于区别，如对于其数字设计，最重要的是保证是数字之间易于区别，如对于其数字设计，最重要的是保证是数字之间易于区别，如对于其数字设计，最重
26、要的是保证是数字之间易于区别，如0 0 0 0、3 3 3 3、6 6 6 6、8 8 8 8、9 9 9 9等数字、字母等数字、字母等数字、字母等数字、字母B B B B、D D D D等不易区别。因此改进等不易区别。因此改进等不易区别。因此改进等不易区别。因此改进字型设计，使数字间不易混淆，是字型设计，使数字间不易混淆，是字型设计，使数字间不易混淆，是字型设计，使数字间不易混淆，是数字设计中应予以认真研数字设计中应予以认真研数字设计中应予以认真研数字设计中应予以认真研究的课题。究的课题。究的课题。究的课题。 数字的适宜尺寸与数字的适宜尺寸与数字的适宜尺寸与数字的适宜尺寸与观察距离、对比度、
27、照明及显示时间观察距离、对比度、照明及显示时间观察距离、对比度、照明及显示时间观察距离、对比度、照明及显示时间等因等因等因等因素有关。素有关。素有关。素有关。2828 数字和字母适宜尺寸的计算公式：数字和字母适宜尺寸的计算公式：数字和字母适宜尺寸的计算公式：数字和字母适宜尺寸的计算公式： 式中：式中：式中：式中：H字符高度，mm； L视距，mm； 最小视角，一般取值1030，由实验决定。阅阅阅阅读读读读条条条条件件件件差差差差由由由由于于于于白白白白底底底底的的的的光光光光渗渗渗渗效效效效应应应应，即即即即白白白白光光光光渗渗渗渗入入入入到到到到黑黑黑黑字字字字区区区区域域域域而而而而使使使使
28、黑字不易被看清的现象。黑字不易被看清的现象。黑字不易被看清的现象。黑字不易被看清的现象。2929 2 2 2 2）电子数字显示器的设计）电子数字显示器的设计）电子数字显示器的设计）电子数字显示器的设计 常用的有液晶显示（常用的有液晶显示（常用的有液晶显示（常用的有液晶显示（LCDLCDLCDLCD）和发光二极管（）和发光二极管（）和发光二极管（）和发光二极管（LEDLEDLEDLED）显示。）显示。）显示。）显示。 优点：优点：优点：优点： 显示出的数字总是落在观察者视网膜的同一位置，不发生数显示出的数字总是落在观察者视网膜的同一位置，不发生数显示出的数字总是落在观察者视网膜的同一位置，不发生
29、数显示出的数字总是落在观察者视网膜的同一位置，不发生数字闪动或滚过的现象；字闪动或滚过的现象；字闪动或滚过的现象；字闪动或滚过的现象； 发光二极管本身发光，不需外加照明，在暗处也可阅读；发光二极管本身发光，不需外加照明，在暗处也可阅读；发光二极管本身发光，不需外加照明，在暗处也可阅读；发光二极管本身发光，不需外加照明，在暗处也可阅读； 能方便地与计算机或各种电气控制系统连接；能方便地与计算机或各种电气控制系统连接；能方便地与计算机或各种电气控制系统连接；能方便地与计算机或各种电气控制系统连接； 可运用可运用可运用可运用色彩编码色彩编码色彩编码色彩编码显示。显示。显示。显示。 缺点：缺点：缺点：
30、缺点： 字型由直线段组成，失去常态的曲线，认读不便；字型由直线段组成，失去常态的曲线，认读不便；字型由直线段组成，失去常态的曲线，认读不便；字型由直线段组成，失去常态的曲线，认读不便； 各字间隔会因字的不同而变化，忽大忽小。各字间隔会因字的不同而变化，忽大忽小。各字间隔会因字的不同而变化，忽大忽小。各字间隔会因字的不同而变化，忽大忽小。 为避免混淆，可使用点阵构成的数字。为避免混淆，可使用点阵构成的数字。为避免混淆，可使用点阵构成的数字。为避免混淆，可使用点阵构成的数字。3030 电子数码显示电子数码显示圆点阵显示圆点阵显示（4）信号显示设计信号显示设计1)信号显示特征信号显示特征特点：特点：
31、面积小、视距远、引人注目且简单明了，但信面积小、视距远、引人注目且简单明了，但信息量有限，当信号太多时，会形成杂乱和干扰。息量有限，当信号太多时，会形成杂乱和干扰。信号装置主要有信号装置主要有两个作用两个作用，其一，其一是指示性的是指示性的，即引起，即引起操作者的注意，或指示操作，具有传递信息的作用；操作者的注意，或指示操作，具有传递信息的作用；其二是其二是显示工作状态显示工作状态，即反映某个指令、某种操作或，即反映某个指令、某种操作或某种运行过程的执行情况。某种运行过程的执行情况。 32322)信号灯设计所依据的主要原则信号灯设计所依据的主要原则 信号灯的视距和亮度：在一定视距下，能引起人注
32、意的信号灯，其亮度至少两倍于背景两倍于背景的亮度，同时背景以灰暗无光为好，但信号灯的亮度太大会造成眩目而影响观察。见表表6-4信号灯的颜色：信号灯的颜色：作为作为警戒、禁止、停顿警戒、禁止、停顿或指示不安全或指示不安全情况的信号灯，最好使用情况的信号灯，最好使用红红色色；提请注意提请注意的信号灯用的信号灯用黄色黄色；表示；表示正常正常运行运行的信号灯用的信号灯用绿色绿色。3333表表6-4能见距离与空气透明度的关系能见距离与空气透明度的关系大气状态大气状态透明系数透明系数能见距离能见距离km空气绝对纯净空气绝对纯净0.99200透明度非常好透明度非常好0.97150很透明很透明0.96100透
33、明度良好透明度良好0.9250透明度中等透明度中等0.8120空气稍许混浊空气稍许混浊0.6610空气混浊（霾）空气混浊（霾）0.364空气很混浊（浓霾）空气很混浊（浓霾）0.122薄薄雾雾0.0151中中雾雾210-4810-100.50.2浓浓雾雾10-1910-340.10.05极浓雾极浓雾10-34几十几十几米几米34343）闪光信号）闪光信号闪光信号较之固定光信号更能引起人闪光信号较之固定光信号更能引起人注意，闪光信号的作用是：注意，闪光信号的作用是：引起观察者的进一步注意；引起观察者的进一步注意；指示操作者立即采取行动；指示操作者立即采取行动；反映不符指令要求的信息；反映不符指令要
34、求的信息；用闪光的快慢指示机器或部件运动速度的快慢；用闪光的快慢指示机器或部件运动速度的快慢；用以指示警觉或危险信号。用以指示警觉或危险信号。闪光信号的闪烁频率一般为闪光信号的闪烁频率一般为0.61.67Hz，较优先和较紧，较优先和较紧急的信息可使用较高的闪烁频率（急的信息可使用较高的闪烁频率（1020Hz）。35354）信号灯形象和复和显示）信号灯形象和复和显示形象显示：形象显示：为了使信号灯的显示与其代表的含意有为了使信号灯的显示与其代表的含意有逻辑上的联系，用一些形象化的办法效果最好。如逻辑上的联系，用一些形象化的办法效果最好。如用用“”代表方向，用代表方向，用“”或或“O”表示禁止；用
35、表示禁止；用“！”表示警觉、危险；用较快的闪光表示快速，表示警觉、危险；用较快的闪光表示快速，用较慢的闪光表示慢速等，这就是信号灯的形象显用较慢的闪光表示慢速等，这就是信号灯的形象显示。示。复合显示：复合显示：当所要显示的信息内容较复杂时，往往当所要显示的信息内容较复杂时，往往单个信号灯难以胜任，在此情况下，可采用多个信单个信号灯难以胜任，在此情况下，可采用多个信号灯的复合显示来实现。号灯的复合显示来实现。 3636（5 5 5 5）符号标志设计）符号标志设计）符号标志设计）符号标志设计现代信息显示中，广泛应用各种类型的符号标志，从交通现代信息显示中，广泛应用各种类型的符号标志，从交通（铁路、
36、公路、海上）路标、航标、气象标志，到毒物危险（铁路、公路、海上）路标、航标、气象标志，到毒物危险标志、工程图、地图、电子线路、商标、电子元器件等，种标志、工程图、地图、电子线路、商标、电子元器件等，种类繁多，形式不一，但通常都类繁多，形式不一，但通常都采用与其指示的含义相一致的采用与其指示的含义相一致的简化图形，以作为一种高度概括、简练、形象生动的通用信简化图形，以作为一种高度概括、简练、形象生动的通用信息载体来代替信号的传示息载体来代替信号的传示。符号标志的应用，。符号标志的应用，有利于操作者有利于操作者迅速观察和辨认，提高了信息的传递速度迅速观察和辨认，提高了信息的传递速度，在某些场合显得
37、，在某些场合显得更经济。更经济。符号标志的评价标准：符号标志的评价标准： 识别性、注目性、视认性、可读性、联想性。识别性、注目性、视认性、可读性、联想性。373738381. 1. 屏面设计屏面设计显示屏屏面的大小与目标物的大小和视距有关。认读周期短或者只需要检测一些微弱信号时，视距可减少。作业者也可以根据情况靠近屏幕观察。除了屏面大小，屏幕分辨率也是屏面设计的一个很重要的因素。2. 2. 目标亮度目标亮度通常目标的亮度达到65cd/m2时就能有效分辨目标物。总的来说，亮度适中为好，太亮会刺激眼睛且易疲劳，对于显示器的使用寿命也会有一定的影响。3. 3. 亮度对比度亮度对比度暗目标搭配亮背景的
38、设计会使眼睛在读取时舒适感更强。缺点是容易产生闪烁，仅适合应用在一些高端的CRT。39396.4 6.4 听觉显示设计听觉显示设计在人机系统中，也利用声音这一媒介来显示、传递人与机之间的信息。听觉显示器分成两大类：听觉信息显示器和言语信息显示器 （1 1 1 1）听觉信息显示器听觉信息显示器听觉信息显示器听觉信息显示器设计设计设计设计 1 1 1 1）听觉显示器的类型及特点）听觉显示器的类型及特点）听觉显示器的类型及特点）听觉显示器的类型及特点 蜂鸣器：蜂鸣器：蜂鸣器：蜂鸣器：是音响装置中声压级最低、频率也较低的装置。适是音响装置中声压级最低、频率也较低的装置。适是音响装置中声压级最低、频率也
39、较低的装置。适是音响装置中声压级最低、频率也较低的装置。适合于较宁静的环境，常配合信号灯一起使用，合于较宁静的环境，常配合信号灯一起使用，合于较宁静的环境，常配合信号灯一起使用，合于较宁静的环境，常配合信号灯一起使用，作为指示性听作为指示性听作为指示性听作为指示性听觉显示装置觉显示装置觉显示装置觉显示装置，提请操作者注意或提示操作者去完成某项工作、提请操作者注意或提示操作者去完成某项工作、提请操作者注意或提示操作者去完成某项工作、提请操作者注意或提示操作者去完成某项工作、也可指示某种操作正在进行。也可指示某种操作正在进行。也可指示某种操作正在进行。也可指示某种操作正在进行。还可以用作报警还可以
40、用作报警还可以用作报警还可以用作报警。 铃：铃：铃：铃：因其用途不同，其声压级和频率有较大差别；既可在因其用途不同，其声压级和频率有较大差别；既可在因其用途不同，其声压级和频率有较大差别；既可在因其用途不同，其声压级和频率有较大差别；既可在宁宁宁宁静的环境静的环境静的环境静的环境下下下下让人注意，也可在让人注意，也可在让人注意，也可在让人注意，也可在较高强度噪声的环境中使用。较高强度噪声的环境中使用。较高强度噪声的环境中使用。较高强度噪声的环境中使用。4040角笛和汽笛：角笛角笛和汽笛：角笛的声音有吼声和尖叫声，常用作的声音有吼声和尖叫声，常用作高噪声环境中的报警高噪声环境中的报警装置装置。汽
41、笛声汽笛声频率高，声强也高，较适合于频率高，声强也高，较适合于紧急状态的音响报警装置紧急状态的音响报警装置。警报器：警报器：它的声音强度大，可传播很远，频率由低到高，发出的声调有它的声音强度大，可传播很远，频率由低到高，发出的声调有上升和下降的变化，可以抵抗其它噪声的干扰，特别能引起人们的注意，上升和下降的变化，可以抵抗其它噪声的干扰，特别能引起人们的注意，并强制性地使人们接受，主要用作并强制性地使人们接受，主要用作危急状态报警危急状态报警。使用范围使用范围使用范围使用范围装置类型装置类型装置类型装置类型平均声压级平均声压级平均声压级平均声压级 dBdB可听到的主可听到的主可听到的主可听到的主
42、要频率要频率要频率要频率 /H/HZ Z应用举例应用举例应用举例应用举例距离装置距离装置距离装置距离装置 2.5m2.5m处处处处距离装置距离装置距离装置距离装置 1m1m处处处处用于较大区域用于较大区域用于较大区域用于较大区域（或高噪声场所）（或高噪声场所）（或高噪声场所）（或高噪声场所）4 4英寸铃英寸铃英寸铃英寸铃656567677575838310001000用于工厂、学校、机关上用于工厂、学校、机关上用于工厂、学校、机关上用于工厂、学校、机关上下班的信号；以及下班的信号；以及下班的信号；以及下班的信号；以及报警的信号报警的信号报警的信号报警的信号6 6英寸铃英寸铃英寸铃英寸铃7474
43、8383848494946006001010英寸铃英寸铃英寸铃英寸铃858590909595100100300300角笛角笛角笛角笛959510010010010011011050005000主要用于报警主要用于报警主要用于报警主要用于报警汽笛汽笛汽笛汽笛10010011011011011012112170007000用于较大区域用于较大区域用于较大区域用于较大区域（或低噪声场所）（或低噪声场所）（或低噪声场所）（或低噪声场所）低音蜂鸣器低音蜂鸣器低音蜂鸣器低音蜂鸣器505060607070200200用作指示性信号用作指示性信号用作指示性信号用作指示性信号高音蜂鸣器高音蜂鸣器高音蜂鸣器高音蜂
44、鸣器606070707070808040040010001000可作报警用可作报警用可作报警用可作报警用1 1英寸铃英寸铃英寸铃英寸铃6060707011001100用于提请人注意的场合，用于提请人注意的场合，用于提请人注意的场合，用于提请人注意的场合，如电话、门铃：也如电话、门铃：也如电话、门铃：也如电话、门铃：也可用于小范围内的可用于小范围内的可用于小范围内的可用于小范围内的报警信号用作报时。报警信号用作报时。报警信号用作报时。报警信号用作报时。2 2英寸铃英寸铃英寸铃英寸铃62627272100010003 3英寸铃英寸铃英寸铃英寸铃63637373650650钟钟钟钟696978785
45、0050010001000一般音响显示和报警装置的强度和频率参数一般音响显示和报警装置的强度和频率参数一般音响显示和报警装置的强度和频率参数一般音响显示和报警装置的强度和频率参数 41412 2 2 2）听觉显示器的设计原则）听觉显示器的设计原则）听觉显示器的设计原则）听觉显示器的设计原则 音响信号必须保证位于信号音响信号必须保证位于信号音响信号必须保证位于信号音响信号必须保证位于信号接受范围接受范围接受范围接受范围的人员能够的人员能够的人员能够的人员能够识别识别识别识别并按照规定的方式并按照规定的方式并按照规定的方式并按照规定的方式做出反应做出反应做出反应做出反应； 音响信号必须音响信号必须
46、音响信号必须音响信号必须易于识别易于识别易于识别易于识别，特别是有噪声干扰时，必须能够明显地听到并，特别是有噪声干扰时，必须能够明显地听到并，特别是有噪声干扰时，必须能够明显地听到并，特别是有噪声干扰时，必须能够明显地听到并能与其它噪声或信号区别；能与其它噪声或信号区别；能与其它噪声或信号区别；能与其它噪声或信号区别； 为引起人注意，可采用时间上均匀的为引起人注意，可采用时间上均匀的为引起人注意，可采用时间上均匀的为引起人注意，可采用时间上均匀的脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号； 报警装置最好采用报警装置最好采用报警装置最好采用报警装置最好采用变频变频变频变频的方式，使音调有上升和下降的变化；
47、的方式，使音调有上升和下降的变化；的方式，使音调有上升和下降的变化；的方式，使音调有上升和下降的变化； 显示重要信号的音响装置和报警装置，最好与光信号同时使用，组成显示重要信号的音响装置和报警装置，最好与光信号同时使用，组成显示重要信号的音响装置和报警装置，最好与光信号同时使用，组成显示重要信号的音响装置和报警装置，最好与光信号同时使用，组成 “视听视听视听视听”双重报警信号，以防信号遗漏。双重报警信号，以防信号遗漏。双重报警信号，以防信号遗漏。双重报警信号，以防信号遗漏。（2 2）言语信息显示器的设计）言语信息显示器的设计）言语信息显示器的设计）言语信息显示器的设计vv人与机之间也可用语言来
48、传递信息；人与机之间也可用语言来传递信息；人与机之间也可用语言来传递信息；人与机之间也可用语言来传递信息；传递和显示语言信号的装置称为言语信息传递和显示语言信号的装置称为言语信息传递和显示语言信号的装置称为言语信息传递和显示语言信号的装置称为言语信息显示器显示器显示器显示器。经常使用的语言传示系统有：无线电广播、电视、电话、报话器和对。经常使用的语言传示系统有：无线电广播、电视、电话、报话器和对。经常使用的语言传示系统有：无线电广播、电视、电话、报话器和对。经常使用的语言传示系统有：无线电广播、电视、电话、报话器和对话器及其它录音、放音的电声装置等。话器及其它录音、放音的电声装置等。话器及其它
49、录音、放音的电声装置等。话器及其它录音、放音的电声装置等。vv用语言作为信息载体，可使传递和显示的信号含义准确、接受迅速、信息量大、用语言作为信息载体，可使传递和显示的信号含义准确、接受迅速、信息量大、用语言作为信息载体，可使传递和显示的信号含义准确、接受迅速、信息量大、用语言作为信息载体，可使传递和显示的信号含义准确、接受迅速、信息量大、不受方向和光照的影响，但易受噪声的干扰。不受方向和光照的影响，但易受噪声的干扰。不受方向和光照的影响，但易受噪声的干扰。不受方向和光照的影响，但易受噪声的干扰。4242rr设计时应注意的问题设计时应注意的问题设计时应注意的问题设计时应注意的问题：语言的清晰度
50、：语言的清晰度：语言的清晰度：语言的清晰度：（人耳通过语言传达能听清的语言的百分数，可用标准（人耳通过语言传达能听清的语言的百分数，可用标准（人耳通过语言传达能听清的语言的百分数，可用标准（人耳通过语言传达能听清的语言的百分数，可用标准的语句表通过听觉显示器来测量）设计一个语言传示装置，其清晰度的语句表通过听觉显示器来测量）设计一个语言传示装置，其清晰度的语句表通过听觉显示器来测量）设计一个语言传示装置，其清晰度的语句表通过听觉显示器来测量）设计一个语言传示装置，其清晰度必须在必须在必须在必须在75%75%75%75%以上，才能正确传示信息。以上，才能正确传示信息。以上，才能正确传示信息。以上
51、，才能正确传示信息。言语清晰度百分率言语清晰度百分率言语清晰度百分率言语清晰度百分率100100人的主观感觉人的主观感觉人的主观感觉人的主观感觉9696言语听觉完全满意言语听觉完全满意言语听觉完全满意言语听觉完全满意85859696很满意很满意很满意很满意75758585满意满意满意满意65657575言语可以听懂，但非常费劲言语可以听懂，但非常费劲言语可以听懂，但非常费劲言语可以听懂，但非常费劲6565以下以下以下以下不满意不满意不满意不满意噪音对语言传示的影响：噪音对语言传示的影响：噪音对语言传示的影响：噪音对语言传示的影响：噪声影响语言传示的清晰度。噪声影响语言传示的清晰度。噪声影响语言
52、传示的清晰度。噪声影响语言传示的清晰度。当噪声声压级当噪声声压级当噪声声压级当噪声声压级大于大于40dB（A）时，噪声对语言信号具有声音的掩蔽效应。时，噪声对语言信号具有声音的掩蔽效应。时，噪声对语言信号具有声音的掩蔽效应。时，噪声对语言信号具有声音的掩蔽效应。语言的强度：语言的强度：语言的强度：语言的强度：研究结果表明，语言的平均感觉阈限为研究结果表明，语言的平均感觉阈限为研究结果表明，语言的平均感觉阈限为研究结果表明，语言的平均感觉阈限为252530dB30dB（A A）（即测听材料可有）（即测听材料可有）（即测听材料可有）（即测听材料可有50%50%被听清楚），而汉语的平均感觉阈被听清楚
53、），而汉语的平均感觉阈被听清楚），而汉语的平均感觉阈被听清楚），而汉语的平均感觉阈限时限时限时限时27dB27dB。 120dB120dB（A A）时，受话者不舒服感；）时，受话者不舒服感；）时，受话者不舒服感；）时，受话者不舒服感；130dB130dB（A A） ，耳痒，耳痒，耳痒，耳痒（最好在最好在最好在最好在6080dB6080dB之间。之间。之间。之间。言语的清晰度评价言语的清晰度评价言语的清晰度评价言语的清晰度评价 语音强度与清晰度的关系语音强度与清晰度的关系语音强度与清晰度的关系语音强度与清晰度的关系 43436.5 6.5 控制装置的类型及设计原则控制装置的类型及设计原则6.5.
54、1控制器的类型控制器的类型（1）按操纵方式（身体器官）划分）按操纵方式（身体器官）划分1）手控制器手控制器2）足控制器足控制器（2）按控制器的功能划分）按控制器的功能划分1）开关控制器开关控制器，用于简单的开或关，启动或停止。常用的有，用于简单的开或关，启动或停止。常用的有按钮、踏板、手柄等。按钮、踏板、手柄等。2）转换控制器转换控制器，适用于系统，适用于系统不同状态之间的转换不同状态之间的转换。如手柄、。如手柄、选择开关、转换开关、操纵盘等。选择开关、转换开关、操纵盘等。3）调整控制器调整控制器，用于调整系统中，用于调整系统中工作参数定量增加或减少工作参数定量增加或减少。如旋钮、手轮、操纵盘
55、等。如旋钮、手轮、操纵盘等。4）制动控制器，制动控制器，用于紧急状态下启动或停止。要求灵敏度高、用于紧急状态下启动或停止。要求灵敏度高、可靠性强，如制动闸、操纵杆、手柄、按钮等。可靠性强，如制动闸、操纵杆、手柄、按钮等。44441. 1. 控制器的设计要求控制器的设计要求（1 1）尺寸、形状要适应人体结构尺寸要求。适宜的操纵力不应该超出）尺寸、形状要适应人体结构尺寸要求。适宜的操纵力不应该超出人的用力限度，并将操纵器控制在人施力适宜、方便的范围内。表人的用力限度，并将操纵器控制在人施力适宜、方便的范围内。表6-86-8为一些控制器的允许的最大用力。为一些控制器的允许的最大用力。表6-8为一些控
56、制器的允许的最大用力。（2 2）与人的施力和运动输出特性相适应。）与人的施力和运动输出特性相适应。（3 3）多个控制器时，应易于辨认和记忆。）多个控制器时，应易于辨认和记忆。（大小、颜色、空间位置上大小、颜色、空间位置上）。（4 4）尽量利用控制器的结构特点或操作者体位的重力进行控制。重复）尽量利用控制器的结构特点或操作者体位的重力进行控制。重复性和连续性的控制动作应分布在各个器官，防止产生单调感和作业疲劳。性和连续性的控制动作应分布在各个器官，防止产生单调感和作业疲劳。（5 5）尽量设计多功能控制器。）尽量设计多功能控制器。45452. 2. 操纵阻力的设计操纵阻力的设计控制信息的反馈方式有
57、仪表显示、音响显示、振动变化及操控制信息的反馈方式有仪表显示、音响显示、振动变化及操纵阻力。其中，纵阻力。其中，操纵阻力操纵阻力是为了提高操作的准确性、平稳性是为了提高操作的准确性、平稳性和速度以及向操作者提供反馈信息，以判断操纵是否被执行和速度以及向操作者提供反馈信息，以判断操纵是否被执行同时防止控制器被意外碰撞而引起的偶发启动。因此，它是同时防止控制器被意外碰撞而引起的偶发启动。因此，它是设计控制器的重要考虑因素。操纵阻力主要有设计控制器的重要考虑因素。操纵阻力主要有静摩擦力、弹静摩擦力、弹性力、粘滞力和惯性力性力、粘滞力和惯性力，特点如表，特点如表6-96-9。操纵阻力的大小与控制器的操
58、纵阻力的大小与控制器的类型、位置、移动距离、操作频类型、位置、移动距离、操作频率、力的方向率、力的方向等因素有关。一般操纵力必须控制在施力方向等因素有关。一般操纵力必须控制在施力方向的最佳施力范围内，而的最佳施力范围内，而最小阻力应最小阻力应大于大于操作人员手脚的操作人员手脚的最小最小敏感压力敏感压力。 4646表表6-9摩擦、弹性、粘滞性等控制器的阻力特性摩擦、弹性、粘滞性等控制器的阻力特性类型类型举例举例特性特性优优点点缺缺点点用途用途摩擦力摩擦力开关闸开关闸刀刀开始时阻力较大，开始时阻力较大，开关滑动时阻力开关滑动时阻力即下降即下降因阻力大，可减少意因阻力大，可减少意外动作外动作控制准确
59、度控制准确度低低宜作不宜作不连续控连续控制制弹弹力力弹簧作弹簧作用等用等阻力随控制器移阻力随控制器移动距离加长而增动距离加长而增大大控制准度确高；控制控制准度确高；控制器能自动归回空位器能自动归回空位控制器到中控制器到中间位置要定间位置要定位时，需设位时，需设定位装置定位装置可作连可作连续控制续控制粘滞力粘滞力活塞作活塞作用等用等阻力与控制器移阻力与控制器移动速度相对应动速度相对应控制准度高；运动速控制准度高；运动速度均匀；稳定性好度均匀；稳定性好造价高造价高宜作连宜作连续控制续控制惯性力惯性力起重机起重机的摇把的摇把等等阻力由多级结构阻力由多级结构的惯性产，一般的惯性产，一般较大较大允许平滑
60、移动；因需允许平滑移动；因需较大作用力，故减少较大作用力，故减少了意外移动的可能了意外移动的可能操作疲劳；操作疲劳；移动准确性移动准确性差差可用于可用于不精确不精确控制控制47473.控制器编码控制器编码 编码的目的：一是为了说明控制器的编码的目的：一是为了说明控制器的位置或状态，以便位置或状态，以便确认操作的准确性确认操作的准确性；二是使二是使不同的控制器各具特点不同的控制器各具特点，便于记，便于记忆、寻找和感受信息，保证操作的正确性。忆、寻找和感受信息，保证操作的正确性。 1）形状和表纹编码）形状和表纹编码根据控制器的用途，将控制器设计成不同的根据控制器的用途，将控制器设计成不同的形状和触
61、觉能形状和触觉能辨认的表纹辨认的表纹，以使，以使视觉上和触觉视觉上和触觉上易于上易于区分区分。几何形状几何形状15注意：注意：（1）形状编码要尽量简单易识别；）形状编码要尽量简单易识别；（2）形状编码的形态设计要尽量与其使用功能的特）形状编码的形态设计要尽量与其使用功能的特点相吻合；点相吻合；（3）控制器的形状编码的手感要好；当戴手套操作）控制器的形状编码的手感要好；当戴手套操作时，也应能较好地分辨和使用。时，也应能较好地分辨和使用。4848三类旋钮控制器三类旋钮控制器连续旋转钮（控制范围超过连续旋转钮（控制范围超过360o）部分旋转钮部分旋转钮（控制范围不超过（控制范围不超过360）定位指示
62、旋钮定位指示旋钮（控制范围有固定的边界限）（控制范围有固定的边界限） 49492）大小编码）大小编码 应用范围较小，通常在同一系统中只能设计应用范围较小，通常在同一系统中只能设计大、中、小三大、中、小三种规格。由于种规格。由于大小编码的视觉和触觉感知度小的原因，大小编码的视觉和触觉感知度小的原因，常与其他形式编码一起使用常与其他形式编码一起使用。几何。几何大小大小5 53）位置编码）位置编码要求：位置编码的控制器数量不多，并须与人的操作顺序和要求：位置编码的控制器数量不多，并须与人的操作顺序和操作习惯相一致操作习惯相一致。（盲位定位盲位定位）位置编码的标准化；操作方法编码4）色彩编码）色彩编码
63、色彩编码一般不单独使用，常与形状编码、大小编码等合并使用。色彩编码一般不单独使用，常与形状编码、大小编码等合并使用。5种种5）符号编码）符号编码在控制器上标以不同的在控制器上标以不同的文字或图形符号文字或图形符号以区别不同的控制器。以区别不同的控制器。示意性符号示意性符号减少了大脑译码的过程。减少了大脑译码的过程。符号应力求简单、达意、明显、易认。符号应力求简单、达意、明显、易认。5050操作控制系统操作控制系统的安全因素的安全因素l操作误差的种类操作误差的种类资料表明，资料表明，58%78%的操作误差所引起的事故是由于的操作误差所引起的事故是由于人机关系协调性不够造成的。人机关系协调性不够造
64、成的。1）置换差错。）置换差错。其主要原因是不同功用的控制器位置安排不适当或控制其主要原因是不同功用的控制器位置安排不适当或控制器的识别标志不明显。器的识别标志不明显。2）调节错误。）调节错误。调节控制时，调错控制器的位置，致使机器或设备的运行调节控制时，调错控制器的位置，致使机器或设备的运行状态发生错误。如自动走刀机床的进刀深度及速度的控制。状态发生错误。如自动走刀机床的进刀深度及速度的控制。51513）逆转错误。）逆转错误。操作控制器时，操作控制器时，操作的方向与实际需要的方向相反，操作的方向与实际需要的方向相反，因而产因而产生逆转错误。生逆转错误。原因原因是控制器的运动方向不合人的操作习
65、惯，控制器的方向是控制器的运动方向不合人的操作习惯，控制器的方向与机器的运转方向或与指示器的方向与机器的运转方向或与指示器的方向缺逻辑上的联缺逻辑上的联系，或控制系，或控制器本身缺乏醒目的导向标志。器本身缺乏醒目的导向标志。4）无意的操作错误）无意的操作错误在使用控制器时在使用控制器时忘记复位或固定忘记复位或固定，操作时间不准确操作时间不准确，以及，以及操作不小心操作不小心等，都能造成无意的错误。等，都能造成无意的错误。其其原因有原因有：控制器本身缺乏复位装置或某种报警信号系统；：控制器本身缺乏复位装置或某种报警信号系统；操纵部件的阻力不够，手感不强，操作时难以感觉出操纵量的操纵部件的阻力不够
66、，手感不强，操作时难以感觉出操纵量的大小；控制器的配置量和操纵力超过了人的操作能力，使人难大小；控制器的配置量和操纵力超过了人的操作能力，使人难以方便地操作。以方便地操作。52526.6 6.6 控制装置设计控制装置设计（1）手动控制器设计）手动控制器设计手的运动有如下特征：垂直面垂直面内手的运动速度比在水平面内快，准确度高；内手的运动速度比在水平面内快，准确度高；手从手从上往下上往下运动比从下往上运动为快；运动比从下往上运动为快；在水平面内，手的在水平面内，手的前后前后运动比左右运动快，作旋转运动比运动比左右运动快，作旋转运动比作直线运动的速度快。对一般人来说，作直线运动的速度快。对一般人来
67、说，右手右手运动比左手快，运动比左手快，且右手向右运动比向左运动为快；且右手向右运动比向左运动为快；手向手向接近身体接近身体方向运动比离开身体方向这两个运动时，速方向运动比离开身体方向这两个运动时，速度最慢；度最慢；顺时针顺时针方向运动比逆时针方向运动为快；方向运动比逆时针方向运动为快；单手单手操作的精确度高，速度快。操作的精确度高，速度快。5353根据功能要求，旋钮可以根据功能要求，旋钮可以旋转一圈旋转一圈、多圈多圈、或、或不满不满一圈一圈、可以、可以连续多次旋转连续多次旋转，也可以，也可以定位旋转定位旋转。根据旋钮的形状，可分为根据旋钮的形状，可分为圆形旋钮圆形旋钮，指针形旋钮指针形旋钮和
68、和手手动转盘动转盘等。等。 旋钮设计旋钮设计5454按钮有按钮有两种结构两种结构：一种是按则下降，松则弹起，这是：一种是按则下降，松则弹起，这是单作用按钮单作用按钮；还有一种按下之后可以锁住，再揿时才能；还有一种按下之后可以锁住，再揿时才能弹回，这是具有保持位的弹回，这是具有保持位的双作用按钮双作用按钮。按钮有三个按钮有三个主要参数主要参数：直径、作用力及移动距离。直径、作用力及移动距离。直直径，对大拇指可取径，对大拇指可取20mm，其它手指可取为，其它手指可取为15mm。直径。直径大于大于15mm时，可将顶部做成球面线凹坑，以便于手感定时，可将顶部做成球面线凹坑，以便于手感定位。单指按钮的阻
69、力，大拇指按钮可取为位。单指按钮的阻力，大拇指按钮可取为2.9419.6N，其他手指按钮可取为其他手指按钮可取为1.475.89N。按钮设计按钮设计55555656扳动开关一般有扳动开关一般有“开开”、“关关”两个位置，手柄两个位置，手柄长度最大可取长度最大可取50mm，最小不得小于最小不得小于5mm。其中以其中以船形开关船形开关翻转速翻转速度最度最快快，推拉开关和滑推拉开关和滑动开关动开关由于行程和阻力由于行程和阻力的原因，动作时间较长。的原因，动作时间较长。扳动开关具有操作简便、扳动开关具有操作简便、动作迅速的优点动作迅速的优点。扳动开关设计扳动开关设计5757（2）操纵杆设计）操纵杆设计
70、操纵杆多用在拖拉机，起重机，履带式机动车辆，飞机等交操纵杆多用在拖拉机，起重机，履带式机动车辆，飞机等交通工具和各种重型的控制系统。通工具和各种重型的控制系统。 优点：优点：可以利用较大的杠杆比，操纵阻力较大的控制器。可以利用较大的杠杆比，操纵阻力较大的控制器。使操纵杆的运动方向与被控机器的运动方向一致，可以实现使操纵杆的运动方向与被控机器的运动方向一致，可以实现模拟操作。模拟操作。操纵杆宜作推、拉等直线运动，较旋转式操纵动作反应快。操纵杆宜作推、拉等直线运动，较旋转式操纵动作反应快。缺点：缺点：搬动角度不能很大，因此不宜作大幅度连续控制，而且调节的搬动角度不能很大，因此不宜作大幅度连续控制，
71、而且调节的准确性也较差。准确性也较差。5858（3）脚和腿操纵的控制器设计）脚和腿操纵的控制器设计适用条件：适用条件：1）需要连续进行操作，而用手操作又不方便的场合；）需要连续进行操作，而用手操作又不方便的场合；2）无论是连续性控制还是间歇性控制，其操纵力超过）无论是连续性控制还是间歇性控制，其操纵力超过510kg的情况下；的情况下；3）手的控制工作量太大，不足以完成控制任务时。）手的控制工作量太大，不足以完成控制任务时。脚动控制器主要有脚动控制器主要有脚踏板，脚踏钮和脚动开关脚踏板，脚踏钮和脚动开关等。当操纵力超等。当操纵力超过过515kg，或，或操纵力小于操纵力小于5kg，但需要连续操作时
72、，但需要连续操作时，宜选用脚，宜选用脚踏板。对于操纵力较小，且不需连续控制时，宜选用脚踏钮或踏板。对于操纵力较小，且不需连续控制时，宜选用脚踏钮或脚踏开关。脚踏开关。5959脚踏板有两种：脚踏板有两种：一种是一种是调节用脚踏板调节用脚踏板，如汽车的制，如汽车的制动踏板等，这种踏板应使之随移动距离而增加阻力动踏板等，这种踏板应使之随移动距离而增加阻力以便产生增量的反馈，如图；另一种是以便产生增量的反馈，如图；另一种是开关踏板开关踏板，如汽车起动马达脚踏按钮等。如汽车起动马达脚踏按钮等。 脚踏板的设计脚踏板的设计60606161对于对于蹬力要求较大蹬力要求较大的脚操纵器，其空间位置应考虑到施力的的
73、脚操纵器，其空间位置应考虑到施力的方便性，方便性，即使脚和整个腿在操作时形成一个施力单元即使脚和整个腿在操作时形成一个施力单元。大、小。大、小腿间的夹角应在腿间的夹角应在105135范围内，范围内，以以120为最佳，这种姿势为最佳，这种姿势下脚的蹬力可达下脚的蹬力可达2250N。6262对于对于蹬力要求较小蹬力要求较小的脚操纵器，考虑的脚操纵器，考虑坐姿时脚的施力坐姿时脚的施力方便方便，大、小腿夹角以，大、小腿夹角以105-110为宜。为宜。63636.7.1 6.7.1 空间关系空间关系的相合性的相合性著名的著名的恰帕尼斯试验恰帕尼斯试验：出现操作差错的次数分别为出现操作差错的次数分别为0
74、0、7676、116116、129129。由此可见，控制器应尽可能地靠近相联系的显示器，并配置于显示器由此可见，控制器应尽可能地靠近相联系的显示器，并配置于显示器的正下方或右侧。的正下方或右侧。6.7.2 6.7.2 运动关系运动关系的相合性的相合性显示器指针或光点的运动方向与操纵器的运动方向应当互相一致。控制显示器指针或光点的运动方向与操纵器的运动方向应当互相一致。控制器的运动方向与显示器或执行系统的运动方向在逻辑上一致，符合人器的运动方向与显示器或执行系统的运动方向在逻辑上一致，符合人的习惯定势，即控制的习惯定势，即控制显示的运动相合性好。显示的运动相合性好。64646.7.3控制控制显示
75、移动比率设计显示移动比率设计定义：定义：指控制器的位移量指控制器的位移量(C)与显示器（指示器）的位移量与显示器（指示器）的位移量(D)之间的一种比例关系。其表达式为之间的一种比例关系。其表达式为BC/D。6565如操作当中，操纵杆移动20mm，显示器上的目标位移5mm，其控制显示比：BC/D20/54(B大）称之为低灵敏度控制低灵敏度控制显示系统又如旋钮调节时，当旋钮转动1个单位，指示器指针移动5个单位，则：BC/D1/50.2(B小）称为高灵敏度控制高灵敏度控制显示系统控制显示系统的灵敏度取决于控制器与显示器移动量的比率，即控制显示比。控制显示比的设计选择系统如何选择最佳比率，完全取决于该
76、系统的设计要求和工作性质。 B B值小值小的调节控制器适用于的调节控制器适用于粗调或要求快速粗调或要求快速调到预定位置调到预定位置的场合。它的调节时间短，但不可控制精度。的场合。它的调节时间短，但不可控制精度。 B B值大值大的调节控制器，适用于微调，容易控制，但调到预的调节控制器，适用于微调，容易控制，但调到预定位置的时间，相对地要长得多。定位置的时间，相对地要长得多。 66666.8 6.8 显示装置与控制装置综合布局显示装置与控制装置综合布局显示装置及控制装置的设计显示装置及控制装置的设计基本要求基本要求就是要保证人、机双方就是要保证人、机双方的信息能够迅速准确地交流。减少信息加工的复杂
77、性，从而提的信息能够迅速准确地交流。减少信息加工的复杂性，从而提高工作效率。高工作效率。6.8.1显示器与控制装置器综合布局的原则显示器与控制装置器综合布局的原则功能顺序原则功能顺序原则 这是指按多个控制器的这是指按多个控制器的作用顺序排列作用顺序排列布置显示器及控制布置显示器及控制器。如果功能的顺序不止一个时，应按主要功能顺序排列。器。如果功能的顺序不止一个时，应按主要功能顺序排列。显示器或控制器按功能顺序排成直线时，由显示器或控制器按功能顺序排成直线时，由左向右或由上向左向右或由上向下下排列；如果是圆形排列应取排列；如果是圆形排列应取顺时针顺时针方向。方向。 使用频率原则使用频率原则 使用
78、频率最高的显示器或控制器应布置在最佳的信息接受使用频率最高的显示器或控制器应布置在最佳的信息接受区域或最佳操作区。区域或最佳操作区。 6767重要性原则重要性原则重要的显示器或控制器即便使用的频率不高，也应布置在比重要的显示器或控制器即便使用的频率不高，也应布置在比较方便的位置。较方便的位置。 运动方向性原则运动方向性原则在仪表板上布置的显示器和控制器，其旋转方向或移动方向在仪表板上布置的显示器和控制器，其旋转方向或移动方向应应遵守下表所示的运动方向原则遵守下表所示的运动方向原则。运动形式运动形式增增减减旋转运动旋转运动顺时针顺时针反时针反时针竖直移动竖直移动向上向上向下向下水平移动水平移动向
79、右向右向左向左前后移动前后移动远离远离靠近靠近68686.8.2视觉显示器的布置视觉显示器的布置显示器布置得当，可提高认读效果，减少巡检时间，显示器布置得当，可提高认读效果，减少巡检时间，提高工作效率。提高工作效率。显示器布局中的主要问题有两个：一是选择显示器布局中的主要问题有两个：一是选择最佳认读最佳认读区域区域；二是；二是仪表的配置方法仪表的配置方法。691)显示器位置与反应速度的关系显示器位置与反应速度的关系 1973年海恩斯年海恩斯（Haines）和吉利兰和吉利兰（Gililand）将信号灯布置在视野的不将信号灯布置在视野的不同区域上的同区域上的等反应时曲线等反应时曲线。从图中可得出如
80、下的结论：从图中可得出如下的结论：最快的反应区域最快的反应区域在视中心上下在视中心上下8 8，右右4545左左1010的范围内，这个区域的范围内，这个区域明显地明显地偏向右方偏向右方，在此，视中心区域也是视力，在此，视中心区域也是视力最好，最清晰，因而最好，最清晰，因而认读效率最高的区认读效率最高的区域域。随着反应速度下降，等反应时间曲线的扩大，上述偏右的现象逐渐减弱，随着反应速度下降，等反应时间曲线的扩大，上述偏右的现象逐渐减弱，但始终有一定偏量，但始终有一定偏量，可见可见仪表布置靠右比靠左有利仪表布置靠右比靠左有利；在对角线上，在对角线上，右下角右下角135方向方向的的视区优视区优于其它三
81、个（于其它三个（45、225、315）方向的视区。方向的视区。702)刻度盘指针式仪表群刻度盘指针式仪表群的布局的布局l仪表群的排列仪表群的排列检查用显示检查用显示的的目目的的是监视机器的运是监视机器的运行状态行状态。当机器处。当机器处于正常情况时，很于正常情况时，很多仪表指针都处于多仪表指针都处于稳定的显示状态；稳定的显示状态；一旦某部分出现异一旦某部分出现异常，相关的那支仪常，相关的那支仪表才会出现变位显表才会出现变位显示。示。 71l显示器的空间位置安放原则显示器的空间位置安放原则方向方向：表盘应与视线垂直，面板应后仰：表盘应与视线垂直，面板应后仰30角。角。位置位置：位于操作者的正前方
82、，视距：位于操作者的正前方，视距71cm为宜，和眼平齐；为宜，和眼平齐；范围范围：水平水平方向在人的视角方向在人的视角3045范围内，范围内，垂直垂直向上向上最最佳视角佳视角范围为水平视线以下范围为水平视线以下030范围，范围，最大最大布置范围上布置范围上30，下，下45。72l仪表板上的仪表布置仪表板上的仪表布置依据：依据：人的视野、眼的运动规律等特征。人的视野、眼的运动规律等特征。仪表的仪表的使用频率、顺序、重要程度和功能使用频率、顺序、重要程度和功能。即：重要性原则、。即：重要性原则、使用频率原则、功能原则和使用顺序原则使用频率原则、功能原则和使用顺序原则。区：重要显示，最佳认读区；区：
83、重要显示，最佳认读区；区为经常观察和记录的仪表；区为经常观察和记录的仪表；区为生产管理仪表，如总电压电流表、区为生产管理仪表，如总电压电流表、物流总流量及紧急报警装置；物流总流量及紧急报警装置；区为显示盘面的操纵部分，可布置启区为显示盘面的操纵部分，可布置启动、停车的按钮；动、停车的按钮；区布置不常用的操纵和控制显示转换区布置不常用的操纵和控制显示转换的一些装置及电话；的一些装置及电话；区布置不重要或不常用的显示装置。区布置不重要或不常用的显示装置。736.8.3控制器的布置控制器的布置控制器布局中主要有三个问题：控制器布局中主要有三个问题：一是控制器应布置在什一是控制器应布置在什么位置；二是
84、各控制器之间的间隔；三是防止意外误操作的么位置；二是各控制器之间的间隔；三是防止意外误操作的措施。措施。1）控制器的位置设计）控制器的位置设计原则原则:考虑各种控制器本身操作特点考虑各种控制器本身操作特点，将其，将其布置在这种控制布置在这种控制的最佳操作区域之内的最佳操作区域之内。如颜色编码；位置编码控制器；联系。如颜色编码；位置编码控制器；联系较多的控制器应尽量互相靠近，控制器的排列和位置要符合较多的控制器应尽量互相靠近，控制器的排列和位置要符合其操作程序和逻辑关系，还应适合人左右手及左右脚的能力。其操作程序和逻辑关系，还应适合人左右手及左右脚的能力。74747575 将将旋钮、板动开关和旋
85、钮、板动开关和按钮按钮三种控制器分别布置三种控制器分别布置在三个距操作者在三个距操作者760mm760mm的控的控制板上，作操纵实验，从制板上，作操纵实验，从区域图上可看出，区域图上可看出，板动开板动开关的适应操作区域最小，关的适应操作区域最小，其次是旋钮，操作区域最其次是旋钮，操作区域最大的是按钮。大的是按钮。产生这样的产生这样的结果主要结果主要取决于各种控制取决于各种控制器的手动方法，动作距离器的手动方法，动作距离及移动方向及移动方向。 图图6-18不同控制器的操作域76762）控制器的间隔设计）控制器的间隔设计控制器之间过小间隔会明显地增加误操作率。控制器之间过小间隔会明显地增加误操作率
86、。控制器的间控制器的间距取决于控制器的形式，操作顺序和是否需要防护等因素距取决于控制器的形式，操作顺序和是否需要防护等因素。控。控制器的安排和间隔应尽可能做到在制器的安排和间隔应尽可能做到在盲目定位盲目定位等动作时，有较好等动作时，有较好的操作效率。的操作效率。控制器的形式对于控制器间隔的影响很大。控制器的形式对于控制器间隔的影响很大。不同形式的控制器要求不同的使用方式。不同形式的控制器要求不同的使用方式。手手指指手手脚脚按钮按钮扳动开关扳动开关杠杆杠杆曲柄曲柄旋钮旋钮踏板之间踏板之间中心距中心距同时操作同时操作125125125单肢顺序单肢顺序操作操作2525100200单肢随机单肢随机操作
87、操作505010010050150250不同的手不同的手指操作指操作101577773）防止误操作设计）防止误操作设计对重要的控制器为避免发生误操作对重要的控制器为避免发生误操作，可以采取以下的措施：，可以采取以下的措施：将按钮或旋钮设置在凹入的底座之中，或加装栏杆等；将按钮或旋钮设置在凹入的底座之中，或加装栏杆等；选择工作方式与可能出现的误操作方式相反的控制器。选择工作方式与可能出现的误操作方式相反的控制器。例如，如果人们有可能通过例如，如果人们有可能通过靠或压靠或压方式而意外启动控制器，那方式而意外启动控制器，那么就应选用通过拉动方式启动的控制器。但应该考虑到，控制么就应选用通过拉动方式启动的控制器。但应该考虑到，控制器仍应能朝着人们期望的方向运动。器仍应能朝着人们期望的方向运动。在控制器上加盖或加锁；在控制器上加盖或加锁；按固定顺序操作的控制器，可以设计成联锁的形式，使之按固定顺序操作的控制器，可以设计成联锁的形式，使之必须依次操作才能动作；必须依次操作才能动作；增加操作阻力，使较小外力不起作用。增加操作阻力，使较小外力不起作用。787879798080结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！81
