第五章人机系统的安全设计与评价(1)资料

2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第6页
安
全
人
机
工
程
学
︵
误读率比较:开窗型，由于指针不动，刻度数字动，窗中的数字
第 五 章
易读，其误读率最小。与此相反，圆型，半圆型等，由于需在 仪表中寻找和确认指针的位置，所以在较短的揭示时间内比开 窗型的误读率高，但因可以用指针的倾角来推测显示量，因此 高于水平型和竖直型显示。水平型和竖直由于寻找指针位置最
︶
运动的约束等），运用最有效的显示技术和显示方法，
要使显示变化速度与操作者的反应能力相适应，不要
让显示速度超过人的反应速度。
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第2页
2、显示器设计的基本原则
安 • 明显度高
全 • 可见度高
人 机
• 可读性好
工 • 阐明力强
程 • 简单明了
学 ︵
• 确保安全
第 • 使视力有缺陷者（如视弱、色弱者）也不会
刻度盘直径 mm
观察时间 s
平均反应时间 s 读错率 %
工
程
25
0.82
0.76
6
学
︵
44
Hale Waihona Puke Baidu
0.72
0.72
4
第
五
70
0.75
5.73
12
章
︶
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第 12 页
表5－4 观察距离和标记数量与刻度盘直径的关系
安
刻度标记的数量
刻度盘的最小允许直径
全
观察距离 500mm 时
观察距离 900mm 时
五
误认。
章 ︶
• 显示器的显示方式和操作者的思维过程应当
和谐一致。
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第3页
3、视觉显示器的设计
安
视觉显示方式主要有数字显示和模拟
全 人
显示两类：
机
工 程
• 数字显示中有机械式，数码管式液晶 式和屏幕式等。它直接用数码来显示
学
有关参数和工作状态。
︵ 第
• 模拟显示最常用的有刻度盘指针式和
学
• ②刻度盘的形状与大小是否合理；
︵
第 五 章
• ③刻度盘的刻度划分、数字和字母的形状、大小 以及刻度盘色彩对比是否便于监控者能迅速而准 确地识读；
︶
• ④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。
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第5页
表5－1 指针显示器的刻度盘分类
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶
• 刻度线的最小值还受所用材料的限制，钢和
章
铝 的 最 小 刻 度 为 1mm ； 黄 铜 和 锌 白 銅 为
工
能直接表达信息的内容，以减少译码的错误。
程 • 显示精度要适当，保证最少的认读时间，避免因精度
学
超过需要，反而使阅读困难和误差增大。
︵ • 显示形式要符合操作者的习惯及操作能力极限，易于
第
了解，避免换算，减少训练时间，减少受习惯干扰造
五
成解释不一致的差错。
章 • 根据作业条件（如照明、速度、振动、操作者的位置、
第五章 人机系统的安全设计与评价
安
全
人 机
人机系统的安全设计的内容
工
程 学
1、人机界面的安全设计
︵ 第
2、作业环境设计
五 3、安全防护装置设计
章 ︶
4、人机系统的安全可靠性设计
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第1页
第一节 人机界面的安全设计
一、显示器的设计 安
全 1、显示器的性能要求 人
机 • 用简单明了的方式传达信息，使传递信息的形式尽量
人
机
38
25.4
25.4
工
50
25.4
32.5
程
学
70
25.4
45.5
︵
100
36.4
64.3
第
五
150
54.4
98.0
章
︶
200
72.8
129.6
300
109.0
196.0
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第 13 页
• 2）刻度与刻度线设计
• ① 刻度的大小 刻度盘上最小刻度线间的
安
距离称为刻度。刻度的大小可根据人眼的最
全
小分辨能力和刻度盘的材料性质及视距而确
人
定。人眼直接读识刻度时，刻度的最小尺寸
机
不应小于0.6～1mm。当刻度小于1mm时，误
工
读率急剧增加。因此，刻度的最小尺寸一般
程
在1～2.5Omm之间选取,必要时也可采用4～
学 ︵
第 五
8mm。采用放大镜读数时，刻度的大小一般 取1／X mm（X为放大镜放大倍数）。
五
灯光显示式。它是用模拟量来显示机
章 ︶
器有关参数和状态。手表表盘就是一 个典型的模拟显示。
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第4页
（1）指针式仪表的设计
安 • 依刻度盘的形状，指针显示器可分为圆形、
全
弧形和直线形（见表5－1）。
人 机
• 设计指针式仪表时应考虑安全人机工程学
工
的问题
程
• ①指针式仪表的大小与观察距离是否比例适当；
学 ︵
第
• 实验研究表明，不同形式刻度盘的误 读率亦不同（表5－2）
五
章
︶
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第8页
表5－2 5种显示器读数准确度的比较
安
全
（圆型仪表为100％）
人
机
工 程
显示器类型
最大可见度盘尺寸 （mm）
读数错误率 （%）
学
︵
开窗式
42.3
45
第 五
圆形 半圆形 水平直线形
54.0 110 180
程
密集不清晰。
学 ︵
• 刻度盘的最佳直径与监控者的视角有关。
第
实验证明，最佳视角为2.5～5°。因此，
五
由最佳直径和最佳视角便可确定最佳视
章 ︶
距，或已知视距和最佳视角便可推算出 仪表刻度盘的最佳直径。
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第 10 页
• 怀特（W．J．White）等人对圆形刻
安
度盘最优直径作过实验，将仪表安装
全 人
在仪表盘上，然后测试反应速度和误
机
读率。结果表明，圆形刻度盘的最优
工
直径是44mm（表5－3）。关于圆形刻
程 学
度盘的直径、观察距离和标记数量的
︵
推荐值请参见表5－4。
第
五
章
︶
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第 11 页
表5－3 认读速度和准确度与直径大小的关系
安
（视距750mm）
全
人 机
︶
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，水平型的误读率偏低，这是因为眼球的运动快的缘故。
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第7页
• 1） 刻度盘的设计
安 全
• 刻度盘的形状。刻度盘的形状主要取
人 决于仪表的功能和人的视觉运动规律。
机
工 程
以数量识读仪表为例，其指针值必须 能使识读者精确、迅速地识读。
100 153 252
章
竖直直线形
180
325
︶
2021/3/8
湖南工学院安全工程系
第9页
• 刻度盘的大小。刻度盘的大小取决于盘
上标记的数量和观察距离。
安 • 以圆形刻度为例，当盘上标记数量多时，
全 人 机
为了提高清晰度，须相应增大刻度盘。 但是，这必将增加眼睛的扫描路线和仪
工
表占用面积。而缩小刻度盘又会使标记