显示器与控制器布局
第5章_人机的信息界面设计(3)_安全人机工程学
5.1 人机信息界面的形成 主 要 内 容 5.2 视觉信息显示设计 5.3 听觉信息传示系统 5.4 操纵装置设计
5.5 操纵与显示相合性
5.3 听觉信息传示设计
5.3.2 言语传示装置
用语言传递人与机器的信息，使其具有一定的表达能力。传递和 显示言语信号的装置称为言语传示装置。
6
5.3.3 听觉传示装置的选择 1.音响传示装置的选择原理
在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应 最小的范围内。 使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人的注意。 最好组成视、听双重报警信号。 音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较 低的频率。 注意音响装置的多少，避免各信号间的相互干扰。
图5-13 常用手控操纵器的尺寸
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5.4 操纵装置设计
5.4.3 脚控操纵器的设计
适宜的操纵力，参阅表5-21 脚控操纵器的尺寸
脚踏板：矩形，宽度>2.5cm，踏下行程6-17.5cm防滑齿纹； 脚踏按钮：取代手控，可快速操纵，直径5-8cm，行程1.2-6cm。
脚踏板结构形式的选择，见下图
效率：187
(a)操纵器与显示器方向相合性 (b)操纵习惯模式
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5.5 操纵与显示相合性
5.5.3 操纵－显示的编码和编排相合性
重要的原则就是操纵－显示的编码应尽可能一致，见下图。
神七3名航天员心里相容性最高，见视频
29
作业与思考题
1. 2.
3.
4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
位置编码 尺寸编码 颜色编码 符号编码
21
补充知识：相容性
所谓相容性(或一致性)是指刺激与反应间关系与人们预期 的一致的程度。
显示器控制器设计
3.按控制器运动的类别的不同
二、控制器的编码
2.大小编码
大小编码是通过控制器的尺寸大小不同来分辨控制器，因此，控制器的大小之间的尺寸等级差必须达到触觉的识别阈限。
大小编码不如形状编码有效，一般不宜超过3个。
3.形状和表纹编码
形状编码是将不同用途的控制器设计成不同的形状，以便使各控制器彼此之间不易混淆。
02
一些说明仪表使用环境、精度的字符应安排在不显眼的地方。
03
指针设计
01
指针设计的人机工程学问题，主要从下列几方面考虑：
02
形状
03
宽度
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颜色
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色彩匹配
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1）指针的形状
指针形状要单纯、明确，不应有装饰。针身以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形的为好。
1
设计指针箭头如下图所示，以最右端的为最好。
01
02
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误读率比较:
刻度盘的大小取决于盘上标记的数量和观察距离。 以圆形刻度为例，当盘上标记数量多时，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表占用面积。而缩小刻度盘又会使标记密集不清晰。
01
刻度盘的最佳直径与监控者的视角有关。实验证明，最佳视角为2.5～5°。因此，由最佳直径和最佳视角便可确定最佳视距，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。
2. 根据输入信息的特点分类
1）离散控制器：可调出有限的、确定的几种状态，状态变化是跃变式的。 2）连续调节控制器：可在一个连续体上调节，状态变化是平滑、跃进式的。
平移式控制器：如手柄、操纵杆、键盘 平移式控制器又可分为摆动控制器、按压控制器、滑动控制器和牵拉控制器
显示与控制单元的组成结构
显示与控制单元的组成结构摘要：1.显示与控制单元的概述2.显示与控制单元的组成结构3.显示与控制单元的关键技术4.显示与控制单元的发展趋势正文：一、显示与控制单元的概述显示与控制单元（Display and Control Unit，简称DCU）是一种集显示、控制、处理等功能于一体的电子设备，广泛应用于各类仪器仪表、家电产品、工业自动化控制等领域。
显示与控制单元通过人与机器之间的交互，实现对设备运行状态的监控和控制，从而提高工作效率、降低操作难度。
二、显示与控制单元的组成结构显示与控制单元主要由以下几个部分组成：1.显示器：显示器是显示与控制单元最基本的组成部分，用于显示各种信息，如数字、字符、图形、动画等。
常见的显示器有液晶显示屏（LCD）、有机发光二极管（OLED）显示屏等。
2.控制器：控制器是显示与控制单元的核心部分，负责处理各种信号，控制显示器的工作状态。
常见的控制器有微控制器（MCU）、单片机（MCU）、数字信号处理器（DSP）等。
3.输入设备：输入设备用于接收外部信号，将人的操作转换为电信号，供控制器处理。
常见的输入设备有按键、触摸屏、鼠标等。
4.输出设备：输出设备负责将控制器处理后的信号转换为实际效果，如声音、光线等。
常见的输出设备有扬声器、指示灯、振动马达等。
5.通信接口：通信接口用于实现显示与控制单元与其他设备之间的数据传输，如串行通信、并行通信、无线通信等。
常见的通信接口有USB、RS485、I2C、蓝牙等。
三、显示与控制单元的关键技术显示与控制单元的关键技术包括：1.显示技术：如液晶显示技术、有机发光二极管显示技术等。
2.控制器技术：如微控制器技术、单片机技术、数字信号处理器技术等。
3.通信技术：如串行通信技术、并行通信技术、无线通信技术等。
4.人机交互技术：如触摸屏技术、语音识别技术、手势识别技术等。
四、显示与控制单元的发展趋势随着科技的进步和人们生活品质的提高，显示与控制单元的发展趋势表现在：1.显示技术不断创新，如柔性显示、虚拟现实显示等。
人机工程
1.肌肉疲劳试验:1884年，德国学者莫索（A·Mosso）对人体劳动疲劳进行了试验研究。
对作业的人体通以微电流，随着人体疲劳程度的变化，电流也随之变化，这样用不同的电信号来反映人的疲劳程度。
这一试验研究为以后的“劳动科学”打下了基础。
2.铁锹作业试验:1898年美国学者泰勒（F·W·Taylor）从人机学角度出发，对铁锹的使用效率进行了研究。
他用形状相同而铲量分别为5kg、10kg、17kg、和30kg四种铁锹去铲同一堆煤，虽然17kg和30kg的铁锹每次铲量大，但实验结果表明，铲煤量为10kg的铁锹作业效率最高。
他做了许多实验，终于找出了铁锹的最佳设计和搬运煤屑、铁屑、砂子和铁矿石等松散粒状材料时每一铲的最适当的重量。
这就是人机工程学过程中著名的“铁锹作业实验”。
3.砌砖作业试验: 1911年吉尔伯勒斯（F·B·Gilreth）对美国建筑工人砌砖作业进行了试验研究。
他用快速摄影机把工人的砌砖动作拍摄下来，然后对动作进行分析，去掉多余无效动作，最终提高了工作效率，使工人砌砖速度由当时的每小时120块提高到每小时350块。
4.人机工程学的发展：起源于欧洲，形成与美国，发展于日本。
经验期：以人适应机器为中心创建期：以机器适应人为中心成熟期：人机协调5.人机工程学的研究范围(1.研究人机系统中人的各种特性：人的生理特性和心理特性(2.研究人机功能合理分配：人和机各自的功能特性参数，适应能力和发挥其功能的条件，各种人机系统人机功能分配的方法等。
(3.各种人机界面的研究：人机在信息交换或功能上接触或互相影响的领域。
(4.作业方法与作业负荷研究:包括作业的姿势、体位、用力、作业顺序、合理的工作器具和工卡量具等的研究，目的是消除不必要的劳动消耗。
(5.作业空间的分析研究：包括人的最佳视区、最佳作业域、最小的装配作业空间以及最低限度的安全防护范围等。
(6.事故及其预防的研究：既是安全人机工程学的立足点，也是其根本目的，即应研究产生事故的各种人的因素、人的操作失误分析与预防措施等。
控制器及显示器的布置
三、控制器布局
2、控制器的间隔设计 控制器间隔太小会增加误操作。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。控制器的安排和间隔 应尽可能作到在定位等动作时，有较好的 操作效率。
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。如按钮只需指尖向前揪，对周围的 影响最小。而扳动开关既要求手指在扳钮两侧有足够的空间 以便捏住钮柄，又要求留出沿扳动方向的手活动空间。再如 杠杆操纵器，如果两个杠杆必须用两手同时操作，两只手柄 间就必须留有可容纳两只手动作时不会相碰的距离；如果两 只杠杆是用一只手顺序操作，两支手柄的间距可以小得多。
控制器或显示器的布置即 器一把 布般经 置有常 在3使最种用佳方的操法控作：制区 ①按重要程度配置 域内，把需要经常认 ②按使用频率配置 读的显示器配置在最 ③按使用顺序配置 佳视区内。 ④按功能分组配置
一、控制器与显示器的布置方法
即把控制器的操作顺序按
控制器或显示器的布置人习一惯般动有作3(种如方水平法方：向
从视觉特征说，仪表板的视距最好是70cm左右。
2、仪表盘总体设计
如果许多块仪表盘一字排开，结果眼睛至 盘面上各点的视距不一样。盘面中心部位 视距最短，识读效率最高，盘面边沿部位 视距长，识读效率最差。造成人体的运动， 加速疲劳，降低劳动生产率。
2、仪表盘总体设计
为了保证工作效率和减少疲劳，一目了然 地看清全部仪表，一般可根据仪表盘的数 量选择一字形、弧形、弯折形布置形式。
4、检查显示指针式仪表群的布局
1953年约翰斯加尔（Johnsgard）将16支
仪表排成如图四种情况，并都将表针的指 向排成一个有规律的图案，一旦发现有破 坏这个图案者，必为异常显示。实验表明， （d）图的效果最差，（c）图优于（b） 图，（a）图最好。
火灾自动报警系统图形显示装置和火灾报警控制器设置要求(新版)
( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改火灾自动报警系统图形显示装置和火灾报警控制器设置要求Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process火灾自动报警系统图形显示装置和火灾报警控制器设置要求(新版)一、图形显示装置要求1、图形显示装置应能用同一界面显示建(构)筑物周边消防车道、消防登高车操作场地、消防水源位置，以及相邻建筑的防火间距、建筑面积、建筑高度、使用性质等情况；2、图形显示装置应能显示系统各类消防、报警及其控制设备的名称、位置和运行状态、故障信息和相关联动反馈等动态信息；3、当有各类报警、反馈、屏蔽、故障等信号输入时，应能显示输人信号的位置、类别和名称，并记录时间、信号类别和部位等信息。
4、图形显示装置应在10s内显示输入的火灾报警信号和反馈信号的状态信息，在100s内显示其他输入信号的状态信息。
二、火灾报警控制器1、火灾报警控制器应设置在消防控制室内或有人值班的房间和场所。
2、火灾报警控制器应能接收火灾探测器及其他火灾报警触发器件的火灾报警信号，在10s内发出火灾报警声、光信号，指示火灾发生部位，记录火灾报警时间，并予以保持，直至手动复位。
3、火灾报警控制器在火灾报警状态下应发出火灾报警信号，并3s内应启动相关的控制输出，并能控制火灾声光警报器的启动和停止。
4、火灾报警控制器应能显示火灾探测器、火灾显示盘、手动火灾报警按钮的正常工作状态、火灾报警状态、屏蔽状态及故障状态等相关信息。
5、火灾报警控制器的火灾报警、故障报警、自检、显示与计时功能应运行正常；触发自检键，应能够对面板上所有的指示灯、显示器和音响器件等进行功能自检。
安全控制器与显示器的布置
混合式安全控制器
• 应用场景：适用于复杂的工业控制 系统，如汽车制造、航空航天等 • 功能特点：结合了机械式和电子式 安全控制器的优点，具有更高的可靠 性和灵活性
安全控制器的基本功能与特点
基本功能：
• 紧急停止功能：在设备出现异常或危险情况下，能够立即切断电源，停止设备运 行 • 安全门开关功能：当安全门被打开时，设备自动停止运行，防止意外伤害 • 速度控制功能：根据实际生产需求，对设备运行速度进行限制和调整
安全控制器与显示器的性能与可靠性
可靠性：
• 冗余设计：安全控制器和显示器应采用冗余设计，以提高系统的可靠性和安全性 • 故障诊断：安全控制器和显示器应具备故障诊断功能，以便及时发现并处理潜在的问题 • 维护方便：安全控制器和显示器应易于维护，以便在出现问题时能够快速进行处理
性能：
• 响应速度：安全控制器和显示器应具有较快的响应速度，以便在紧急情况下及时采取措施 • 精度：安全控制器和显示器应具有较高的精度，以保证对设备状态的准确监控和控制 • 稳定性：安全控制器和显示器应具有较好的稳定性，以保证在长期运行过程中性能不下降
• 应用场景：适用于户外广告、体育场馆、交通信息等场 合 • 特点：亮度高、功耗低、寿命长、成本相对较低
02 液晶显示器（LCD）
• 应用场景：广泛应用于计算机、电视、手机等领域 • 特点：显示效果好、功耗低、体积轻薄、寿命较长
03 触摸屏显示器
• 应用场景：自助服务终端、工业控制系统、智能家居等 • 特点：操作便捷、人机交互性好、功能丰富
发展趋势：
• 智能化：结合人工智能、大数据等技术，实现更智能、更高效的安全控制 • 网络化：通过工业以太网、现场总线等技术，实现安全控制器之间的协同控制和信 息共享 • 定制化：根据具体应用场景和需求，提供定制化的安全控制器解决方案
最新人因工程样卷及参考答案
最新⼈因⼯程样卷及参考答案⼈因⼯程学试卷⼀、填空题（15分，每题1分）1、静态作业的特征是（），却很容易疲劳。
2、维持⽣命所必需的能量程为（）。
3、⽤能量消耗划分劳动强度，只适⽤于以（）为主的作业。
4、以能量消耗的相对指标评价劳动强度标准的典型代表是（）。
5、在⼯作⽇快结束时，可能出现⼯作效率提⾼的现象，这种现象称为（）。
6、疲劳不仅是⽣理反应，⽽且也包含着⼤量的（）和环境因素等。
7、视觉疲劳可以通过（），反应时间与眨眼次数等⽅法间接测定。
8、意识第Ⅱ层次是正常意识的（）。
9、不考虑特殊局部需要，为照亮整个假定⼯作⾯⽽设置的照明，称为（）。
10、把频率与强度的对应关系所表⽰的图形成为（）。
11、我国的《⼯业企业噪声卫⽣标准》是基于作业者的（）提出来的。
12、彩⾊系列可以根据⾊调、饱和度和（）来辨别。
13、我国《⼯业企业设计卫⽣标准》规定，车间空⽓中的有害物质最⾼容许浓度采⽤（）浓度表⽰法。
14、狭义的⼈机系统是指（）。
15、视觉显⽰装置按显⽰的性质分类，可分为（）和指针显⽰两⼤类。
⼆、判断题（10分，每题1分）1、各感觉器官对其感受信号变化的感觉，不仅取决于信号变化的绝对量，还取决于信号变化的相对增量（）。
2、静态作业的能量消耗不会超过氧上限，作业停⽌后，机体的耗氧量迅速降到安静状态时的耗氧⽔平（）。
3、⾊彩之间的区别主要以⾊调对⽐为主（）。
4、RMR和劳动强度指数Ⅰ主要反应体⼒劳动强度（）。
5、⽓流速度对⼈体散热的影响呈线性关系，所以，当⽓流速度增加时，将会显著增加⼈体的散热量（）。
6、综合温标WBGT能评价环境微⽓候条件，但有效温度是最简单和最适当的⽅法（）。
7、提⾼照度值可以提⾼识别速度和⽴体感觉，从⽽提⾼作业效率，因此，增加照度值与作业效率的增长相关（）8、⽿塞和⽿罩可以降低⼈⽿对噪声的感觉，⽽有利于听清楚对⽅的谈话内容9、⼀般照明⽅式适⽤于⼯作地较分散或作业时⼯作地不固定的场所（）。
10、打开收⾳机开关，选择所需节⽬这⼀过程是⼈机对应连接（）。
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2. 动态显示
对机器运行中各部分的状态，进行的检查显示是对机器作的静 态显示。而动态显示则要求描述出机器的运行过程，为了这个目 的，常常将显示机器完成工作过程的仪表构造成模拟的形态，或 组合成一幅系统运行模型的动态图案。这种仪表群的实例很多， 如高炉控制显示仪表板，等等。
铁路信号室及调度室中的大型显示板也属于动态显示仪表群。 它采用各种显示器具组合成形象的站场列车动态显示系统，这种 综合显示省去了很多解释抽象仪表的时间，同时也降低了差错率， 因此大大提高了显示效果。
方向不一致，例如：如果操作时手是以铅直方向越过某杠杆， 这时可以将此杠杆的动作方向设计成水平的，即使无意中被 经过的手碰到也不会产生误动作； ③在控制器上加盖或加锁； ④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； ⑤增加操作阻力，使较小外力不起作用。
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第四节 显示器与控制器综合布局
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一、显示器与控制器的空间及逻辑位置一致 二、显示器与控制器运动一致 三、显示器与控制器的概念一致 四、控制—显示移动比率设计
五、避免操作对显示的干扰
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操作器具 间距
手 曲柄
脚 旋钮 踏板之间 中心距
同时操作
125 125 125
单肢顺序操作 25
25
100
200
单肢随机操作 50
50
100 100 50
150
250
不同的手指操 作
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三、防止误操作设计
①将按钮或旋钮设置在凹入的底座之中，或加装栏杆等； ②使操作手在越过此控制器时，手的运动方向与该控制器的运动
的形式，操作顺序和是否需要防护等因素。控制器的安排和间隔应尽可能作到在盲目定位等动作时，有较好的操作效率。
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。例如按钮只需指尖向前揪，对周围的影响最小。而扳动开关既要求 手指在扳钮两侧有足够的空间以便捏住钮柄，又要求留出沿扳动方向的手活动空间。再如杠杆操纵器，如果两个杠杆必须用两手同时操作，两只手柄间 就必须留有可容纳两只手动作时不会相碰的距离；如果两只杠杆是用一只手顺序操作，两支手柄的间距可以小得多。
在显示装置—人—控制装置这个链条中，人的能力是最关 键的参数。如果显示变化得过快，操作者无力接受，就无法做 出判断，机器将处于失控状态。假如控制器过于粗略，无法用 手作到精确调节，机器也将失控。反之如果显示器与控制器区 配得十分恰当，不但能提高操作效率；提高机器运行的可靠性； 而且能降低操作人员的负荷，减少疲劳，提高工作效率，即达 到人—机的最佳联系。
第八章 显示器与控制器布局
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第一节 显示装置与控制装置设计的原则
显示装置及控制装置的设计基本要求就是要保证人、机双方 的信息能够迅速准确地交流。
减少信息加工的复杂性，从而提高工作效率。设计能实现最 佳的信息交流系统，至少要遵守下面五个原则：
1．时间顺序原则
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2
2．功能顺序设计
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第三节 控制器布局
三个问题：一、控制器应布置在什么位置； 二、各控制器之间的间隔； 三、防止意外误操作的措施。
一、控制器的位置设计
控制器布置的位置除应遵守时间顺序、功能顺序、使用频率、 重要性及运动方向原则之外，还要考虑各种控制器本身操作特点， 将其布置在这种控制的最佳操作区域之内。如颜色编码控制器应 布置在最佳视觉域之内；位置编码控制器应安排在习惯的操纵位 置上等，以使控制器的位置有利于其编码的识别。此外，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。
5．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 应遵守运动方向一致原则。
第二节 显示器布局
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。 显示器布局中的主要问题有两个：一是选择最佳认读区域；二 是仪表的配置方法。
一、显示器位置与反应速度的关系
尽管人的视野很宽，但是在整个视野和各视点上其反应速度及 认读准确性都不相同，特别是在紧张的情况下对不同位置的反 应效率有很大差别。
1973年海恩斯（Haines）和吉利兰（Gililand）将信号灯布置在
视野的不同区域上，对七名被试者作反应速度实验，其结果绘 制成图8-3所示的折线图。折线是将相同反应速度的视点连接而 成，称等反应时间曲线。
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二、刻度盘指针式仪表群的布局
刻度盘指针仪表最宜用于检查显示和动态显示。这种显示 常常需要多表同时进行，而所用的仪表又往往是相同的，多个 相同的仪表就构成一个仪表群。
1. 仪表群的排列
为了保证工作效率和减少疲劳，布置显示器时，应当考虑让 操纵者不必运动头部和眼晴，更不要移动座位，即可一眼看清全 部显示器。为了达到这个要求，一般可根据显示器的数量和控制 室的容量，选择直线形布置，弧形布置或折式布置等布置方式。 从视觉特征来说，仪表板的视距最好是70cm左右，其高度最好与 眼相平，布置时，面板应后仰30o角。
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1965年，夏普（Sharp）和霍恩希恩（Hornseth）将旋钮、板
动开关和按钮三种控制器分别布置在三个距操作者760mm的控制 板上，作操纵实验，得到图所示的区域图，
不同控制器的操作域
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二、控制器的间隔设计 控制器之间的间隔不是越小越好，间隔小虽可以排得紧凑，观察方便，但实验证明，过小间隔会明显地增加误操作率。控制器的间距取决于控制器
这是指按多个控制器的作用顺序排列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。显示器或 控制器按功能顺序排成直线时，由左向右或由上向下排列；如果 是圆形排列应取顺时针方向。
3．使用频率原则
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 4．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 较方便的位置。