《安全人機工程學》第六章

人機界面的安全設計

6.1顯示器的設計6.2控制器的設計6.3顯示器與控制器的配置設計6.1顯示器的設計

6.1.1顯示器的類型與設計原則6.1.2視覺顯示器設計6.1.3聽覺顯示器設計視覺顯示器聽覺顯示器觸覺顯示器顯示器按顯示的形式可分為：按照人接受信息的感覺器官可將顯示器分為：儀表顯示、信號顯示(信號燈、聽覺信號、觸覺信號)、熒光屏顯示等。6.1.1.1顯示器類型6.1.1.2顯示器設計基本原則（1）較好的可覺察性、可辨性（2）顯示器傳遞的信息數量不宜過多（3）應考慮人接受信息能力的特性，多重感覺通道比單通道更容易引起注意。（4）同種類的信息應盡量用同樣方式傳遞。（5）顯示的信息變化時，其方向和幅度要與信息變化所帶來的作用和趨向相一致。（6）在有多種顯示器的情況下，要根據技術過程、各種信息的重要程度和使用頻數來布置，重要的顯示器應設在醒目的位置上。（7）為便于識別，在某些情況下可應用兩個或兩個以上的方式編碼（8）顯示信息的量值應有足夠的精度和可靠性。（9）必須保證在特定作業環境下實現顯示信息的功能和作用，保證接受者有最佳的工作條件。（10）各個國家、地區或行業部門使用的信息編碼應盡可能做到統一和標準化。6.1.2視覺顯示器設計

數字式顯示儀表刻度指針式顯示儀表6.1.2視覺顯示器設計

6.1.2.1刻度指針式顯示儀表設計

指針式儀表的大小與觀察距離是否比例適當。刻度盤的形狀與大小是否合理。刻度盤的刻度劃分、數字和字母的形狀、大小以及刻度盤色彩對比是否便于監控者迅速而準確地識讀。123考慮安全人機工程學的問題根據監控者所處的位置，指針式儀表是否布置在最佳視區范圍內。46.1.2.1刻度指針式顯示儀表設計設計內容：刻度盤的設計刻度設計字符設計指針設計儀表的顏色設計123451.刻度盤的設計

(1)刻度盤的形狀

開窗式刻度盤優于其它形式

圓形和半圓形刻度盤的識讀效果優于直線形刻度盤

水平直線優于垂直直線式

大小02形狀011.刻度盤的設計

(2)刻度盤的大小

刻度盤的最佳直徑與監控者的視角有關，實驗表明，最佳視角為2.5～5°

由最佳直徑和最佳視角便可確定最佳視距，或已知視距和最佳視角便可推算出儀表刻度盤的最佳直徑

認讀速度和讀錯率與刻度盤直徑大小的關系（視距750mm）刻度盤直徑mm觀察時間s平均反應時間s讀錯率%250.820.766440.720.724700.755.7312刻度盤的大小應有一個適宜的尺寸----(刻度盤直徑越大越好還是越小越好？)刻度盤的直徑過小時，刻度標記、數碼等細小而密集，認讀時難以辨認，從而影響認讀速度和準確性。過大的刻度盤，使人眼的中心視力分散，掃描路線變長，視敏度降低，也影響認讀速度和準確性。2.刻度設計

060504010203六種心理刻度大小刻度線類型刻度線寬度刻度線長度刻度方向數字累進法2.刻度設計

(1)刻度大小

刻度盤上最小刻度線間的距離稱為刻度；刻度大小可根據人眼的最小分辨能力和刻度盤的材料性質及視距而確定；刻度線的最小值還受所用材料的限制

2.刻度設計

(2)刻度類型

單刻度線、雙刻度線和遞增式刻度線

遞增式刻度線的形象特征可以減少識讀誤差

(3)刻度線寬度當刻度線寬度為刻度的10％時，讀數的誤差最小

2.刻度設計

(4)刻度線長度

刻度線長度受照明條件和視距及刻度大小的影響長刻度線長度＝L/90短刻度線長度＝L/200中刻度線長度＝L/125刻度線間距＝L/6002.刻度設計

2.刻度設計

(5)刻度方向：刻度方向必須遵循視覺規律2.刻度設計

（6）數字累進法：數字標注應取整數、避免小數或分數、避免換算2.刻度設計

（7）刻度設計注意事項不要以點代替刻度線刻度線的基線用細實線為好刻度線不可很長而且很擠不要設計成間距不均勻的刻度不均勻刻度舉例

3.字符設計

(1)字符的形體加強各字符的特有筆劃，突出“形”的特征，避免字體的相似性拉丁或英文字母時，一般情況下應用大寫印刷體；漢字時，最好是仿宋體字的印刷體

(2)字符的大小字符應盡量大一些；字符的高度通常取為Ｌ／200，也可按近似公式計算（3）標度數字的原則4.指針設計一般應以頭部尖、尾部平、中間等寬或狹長三角形為好。指針與刻度線的間距宜取0.1～0.2cm。長度02形狀01儀表指針零位一般設在時鐘12時或9時的位置上。5.儀表的顏色設計研究表明，最清晰的搭配是黑與黃，最模糊的搭配是黑與藍；墨綠色和淡黃色儀表面分別配上白色和黑色的刻度時，其誤讀率最小；而墨綠色和灰黃色儀表面分別配上白色刻度線時，其誤讀率最大，不宜采用。6.1.2.2信號裝置的設計

1.信號裝置的作用2.信號裝置的特點3.信號裝置的一般設計要求1.信號裝置的作用0102信號裝置具有指示性信號裝置可以顯示工作狀態2.信號裝置的特點

信號裝置的特點是面積小、視距遠、引人注目且簡單明了，但信息量有限，當信號太多時，會形成雜亂和干擾。3.信號裝置的一般設計要求

信號裝置和報警信號的設計必須符合視覺特征信號裝置一般采用單色光，顏色采用國家標準安全色閃光信號較固定光信號更能引起人們注意123設計要求信號裝置的形象顯示46.1.2.3數字式顯示儀表的設計1.機械式數字顯示器設計2.電子數字顯示器設計1.機械式數字顯示器設計

機械顯示器缺點是容易出現卡住或在窗口顯出上下各半個字符等現象。字符印制在可翻轉的薄金屬片上02字符印制在卷筒上012.電子數字顯示器設計發光二極管顯示(LED)02液晶顯示(LCD)016.1.2.4符號標志設計1.符號標志設計的一般原則2.符號標志的評價1.符號標志設計的一般原則圖形符號含義的內涵不應過大，使人們能夠準確地理解，不產生歧義圖形符號的構形應該簡明，突出所表示對象主要的和獨特的屬性圖形符號的構形應該醒目、清晰、易懂、易記、易辨、易制010203圖形的邊界應該明確、穩定盡量采用封閉輪廓的圖形，以利于對目光的吸引積聚0405And2.符號標志的評價符號標志的評價標準為：識別性注目性視認性可讀性聯想性6.1.3聽覺顯示器設計6.1.3.1音響及報警裝置的設計6.1.3.2語言傳示裝置的設計6.1.3.1音響及報警裝置的設計1.音響和報警裝置的類型及特點1234蜂鳴器鈴角笛和汽笛警報器2.音響和報警裝置的設計原則必須保證使位于信號接收范圍內的人員能夠識別并按照規定的方式做出反應。顯示重要信號的音響裝置和報警裝置，最好與光信號同時作用。音響信號必須易于識別音響信號必須易于識別為引起人注意，可采用時間上均勻變化的脈沖聲信號0102030405And報警裝置最好采用變頻的方式，使音調有上升和下降的變化。6.1.3.2語言傳示裝置的設計

語言的清晰度

語言的清晰度語言的強度噪聲對語言傳示的影響123設計要求言語的清晰度評價言語清晰度百分率×100人的主觀感覺96言語聽覺完全滿意85～96很滿意75～85滿意65～75言語可以聽懂，但非常費勁65以下不滿意語音強度與清晰度的關系

6.2控制器的設計6.2.1控制器的類型6.2.2控制器的設計原則6.2.3手動控制器的設計6.2.4腳動控制器的設計6.2.5控制器的選擇原則6.2.1控制器的類型

按操控運動軌跡分類旋轉式控制器-手輪、旋鈕、搖柄、十字把手等

移動式控制器

-操縱桿、手柄和刀閘開關等

按壓式控制-各式各樣的按鈕、按鍵等

6.2.1控制器的類型

1.旋轉式操縱器：包括手輪、旋鈕、搖柄、十字把等。改變機器的工作狀態，將系統的工作狀態保持在規定的工作參數上。手輪6.2.1控制器的類型手輪6.2.1控制器的類型旋鈕6.2.1控制器的類型旋鈕6.2.1控制器的類型搖柄6.2.1控制器的類型

2.移動式操縱器：包括操縱桿、手柄、刀閘開關等。將系統從一個工作狀態轉換到另一個工作狀態，或做緊急制動之用。操縱桿6.2.1控制器的類型

3.按壓式操縱器：包括按鍵和按鈕等。只有兩個工作位置：接通和斷開。常用在機器的開停、制動、停車控制上。按鈕6.2.1控制器的類型按鍵6.2.1控制器的類型6.2.2控制器的設計原則0103020405控制器設計要適應人體運動的特征，考慮操作者的人體尺寸和體力。控制器操縱方向應與預期的功能方向和機器設備的被控制方向一致。控制器要利于辨認和記憶。盡量設計多功能控制器，并把顯示器與之有機結合。盡量利用控制器的結構特點進行控制(如彈簧等)或借助操作者體位的重力(如腳踏開關)進行控制。1.控制器設計的一般原則控制信息的反饋控制器的適宜用力控制器的運動控制器上手或腳使用部位的尺寸和結構控制器的編碼123452.控制器設計時應考慮的因素6.2.2控制器的設計原則6.2.2控制器的設計原則

（1）控制信息的反饋位移和壓力人機器0102儀表顯示音響顯示振動變化操縱阻力6.2.2控制器的設計原則

（2）控制器的適宜用力操縱力不宜太大或太小，為什么？

操縱力不宜太大，因為用力太大操作困難，容易疲勞。操縱力也不宜太小，因為用力太小則操縱精度難以控制，同時人也不能從操縱力中得到有關操縱量的反饋信息，因而不利于正確操縱。（5）控制器的編碼（5）控制器的編碼位置編碼色彩編碼大小編碼操作方法編碼形狀編碼文字、符號編碼6.2.2控制器的設計原則

（5）控制器的編碼控制器進行編碼的目的？

將控制器進行合理編碼，使不同的控制器各具特點，便于記憶、尋找和感受信息，是減少差錯的有效措施之一。6.2.3手動控制器的設計1.旋鈕2.按鈕3.杠桿4.轉輪、手柄和曲柄5.按鍵1.旋鈕

連續平穩旋轉的旋鈕一般設計成圓柱形或錐臺形；輪緣的外形為槽形和齒形，以防止轉動時打滑；旋鈕的頂面標有動作位置的標記。切換或分級旋轉的旋鈕一般設計成長型或長與圓的綜合型，外部形狀要明顯地指示出切換和分級的位置。切換分級的旋轉角最小為左右30o，最大不超過60o。2.按鈕（1）按鈕的形態通常按鈕的手觸及的端面為圓形或方形，并應符合按壓時手指的形狀，使手指與它們接觸時有舒適感。2.按鈕（2）按鈕阻力按鈕開關一般用聲響（如卡塔聲）或以阻力的變化作為到位的反饋信息3.杠桿杠桿相對于操縱者的位置和角度是設計杠桿的主要依據。其操縱角度通常為30o～60o站姿工作時，操縱桿手柄的位置應與人肩同高或略低坐姿工作時，操縱桿的手柄應設在與人肘部差不多高的位置上4.轉輪、手柄和曲柄轉輪可以單手操作或雙手操作，并可自由地連續旋轉操作。因此，操作時沒有明確的定位值。5.按鍵按鍵應凸出面板一定的高度;各按鍵之間應有一定距離6.2.4腳動控制器的設計1.腳動控制器的形式2.腳動控制器的適宜用力3.腳動控制器的設計1.腳動控制器形式1.腳動控制器形式1.腳動控制器形式(c)、(d)兩種形式用于操作頻繁且用力不大的情況下(如腳踏開關)，腳可以不離開踏板，靠腳跟支持，腳尖動作來完成操作。(a)、(b)兩種形式適用于用力較大的操作狀態(如汽車剎車制動器)，并且操作不頻繁的情況下，腳不能經常落在上面，著力完后即離開。2.腳動控制器的適宜用力3.腳動控制器的設計為便于腳施力，腳踏板多采用矩形和橢圓形平面板，而腳踏鈕有矩形也有圓形。腳踏板和腳踏鈕的表面都應設計成齒紋狀，以避免腳在用力時滑脫。3.腳動控制器的設計蹬力要求較大：大、小腿間的夾角應在105°～135°范圍內，以120°為最佳。3.腳動控制器的設計蹬力要求較小：大、小腿夾角以105°～110°為宜。6.2.5控制器的選擇原則快速而精確的操作主要采用手控或手指控制裝置，用力的操作則采用手臂及下肢控制。長臂杠桿、曲柄、手輪及踏板則適合于用力、移動幅度大和低精度的操作。手控裝置應安排在肘、肩高度之間而容易接觸到的位置處，并易于看到。手指控制裝置之間的間距可為15mm，手控裝置之間的間距則為50mm。0102030405And手撳按鈕、鈕子開關或旋鈕開關適用于用力小，移動幅度不大及高精度的階梯式或連續式調節。6.2.5控制器的選擇原則需要進行連續操作，而用手操作又不方便的場合。對于操縱力較小，且不需連續控制時，宜選用腳踏鈕或腳踏開關。無論是連續性控制還是間歇性控制，其操縱力為50～150N的情況。手的工作控制量太大，不足以完成控制任務時。0102030405And當操縱力為50～150N或操縱力為50～150N，但需要連續操作時，宜選用腳踏板。考慮選用腳動控制器：6.3顯示器與控制器的配置設計6.3.1顯示器和控制器的布置原則6.3.2視覺顯示器的布置6.3.3控制器的布置6.3.4顯示器和控制器的配置設計6.3.1顯示器和控制器的布置原則01使用順序原則02功能原則03使用頻率原則04重要性原則6.3.2視覺顯示器的布置1.儀表盤的識讀特點與最佳識讀區2.顯示器位置與反應速度的關系3.儀表盤的總體設計4.儀表盤的垂直立面布置5.指針式儀表群的布置1.儀表盤的識讀特點與最佳識讀區

視線上下的角度區域誤

讀

概

率0o～15o15o～30o30o～45o45o～60o60o～75o75o～90o0.0001～0.00050.00100.00150.00200.00250.0030視線與誤讀概率視線與盤面垂直，可以減少視覺誤差（儀表盤后仰15～30o）2.顯示器位置與反應速度的關系2.顯示器位置與反應速度的關系

分析：最快的反應區域在視中心上下8°，右45°左10°的范圍內，這個區域明顯地偏向右方，在此，視中心區域也是視力最好，最清晰，因而認讀效率最高的區域。

隨著反應速度下降，等反應時間曲線的擴大，上述偏右的現象逐漸減弱，但始終有一定的偏量，可見儀表布置靠右比靠左有利。在對角線上，右下角135°方向的視區優于其它三個（45°、225°、315°）方向的視區。0102033.儀表盤的總體設計4.儀表盤的垂直立面布置圖中x是監控者眼睛高度（約為1.5m），y是監控者俯位（約為1.3m）。無論監控者的視距為2m，還是0.6m處，均能保證各類儀表在監控者的良好視區內。A區域可