安全人机工程学第6章 人机界面设计[精]

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。
格雷瑟在1949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。结果：三针式高度计误读率最高并且认读 时间最长。
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数字式显示的特点：认读过程简单速度快，读数准确精度 高（适应于静态显示，误读率为指针模拟显示的1/10 ）。 但反映不了偏差量；
指针式模拟显示的特点：能连续的、直观的反映机器的运 行状态或预测机器的变化趋势。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。
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，对每个仪表的持续认读时间很短（例如只有0.5s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。轮船：75％以 上用指针式仪表检查设备的运行情况。
第6章 人机界面设计
6.1 人机界面概述 6.2 信息显示装置的类型及设计原则 6.3 视觉显示装置设计 6.4 听觉显示装置设计 6.5 控制装置的类型及设计原则 6.6 控制装置设计 6.7 控制器和显示器的相合性 6.8 显示器和控制器的布置
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学习目标
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
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1）仪表盘的设计 形状选择
有圆型、半圆型、竖直型、水平型和开窗型等五种。图表 示在一定的照度下，各种表型显示的误读率比较。
•试分析原因？
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原因分析：
开窗型，由于指针不动，刻度数字动，显示的数字少，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，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。圆形的扫描路线比直线短。 水平和竖直型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，水平型的误读率 偏低，这是因为眼球的运动快的缘故。
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人机系统包括人、机和环境三个组成部分，它们相 互联系构成一个整体。
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在人机系统中，人与机之间存在一个相互作用的“面 ”，称为人机界面，人与机之间的信息交流和控制活 动都发生在人机界面上。机器的各种显示都“作用” 于人，实现机－人信息传递；人通过视觉和听觉等感 官接受来自机器的信息，经过人脑的加工、决策，然 后作出反应，实现人－机的信息传递。可见，人机界 面的设计直接关系到人机关系合理性，而研究人机界 面则主要针对两个问题：显示与控制。
否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。
表排列时显示形式
当用多表排列显示几个同类 性质的数量（或质量）的增 高或下降是，采用竖放的直 线刻度盘仪表最为有利 。
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一表双显示
一表双显示可以克服两只仪表数值比较时 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 形状、颜色、针尾不相同。
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；有的要求显示各信息之间的比较。对于显示器的 要求，是使操纵者能够快速辨别、准确认读、不易失误、不 易疲劳。 以误认百分率、误解百分率、认读所需时间三个参量评价。
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（1）显示方式选择 视觉显示方式有两种：定量显示和定性显示。 1）定量显示包括数字式显示、指针式模拟显示等两类。
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2）定性显示方式
要求和目的：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。选用模拟式仪表更为有利。
有标志显示、形象化显示
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 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。 数字和文字：电梯显示器 几何图形：收录机键盘 色彩：《安全色》（GB2893－2001）信息符号的颜色最多不超过10种。
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6.2 信息显示装置的类型及设计原则
6.2.1 信息显示装置的类型
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6.2.2 信息显示装置设计原则 准确性原则 简单性原则 一致性原则 排列性原则
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6.3 视觉显示装置设计
使用哪种显示类型和哪种显示方式，主要取决于显示的目 的和被显示内容的性质,要根据不同的工作场合和工作要求 来确定。
实验表明，在数字、字母、几何形状、位置和色彩这五种常用的视觉编 码方式中，数字和颜色编码最为有效，而按位置编码的效率最低。
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形象化显示 形象化显示可以具体直观地显示机器的状态。
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（2）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； 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
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2）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。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度时，可采用带式 刻度仪表。
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对称双指针仪表
这种表盘可以同时显示左右状态。如图所 示，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。
直角坐标式仪表
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，中央“+”形表示机器当前的状 态，两条指线指出两个控制参数， 这种仪表可用于二维函数的图解。
此基础上掌握主要显示装置（视觉显示、听觉显示装 置）的设计； 掌握控制装置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； 理解控制器和显示器的相合性内容，显示器和控制的 布置基本原则及具体布置设计要求。
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6.1 人机界面概述
人机界面（Human－Machine Interface）是人与机器进 行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介， 其中包括信息的输入和输出。好的人机界面美观易懂、 操作简单且具有引导功能，使用户感觉愉快，能增强兴 趣，从而提高使用效率。