人機工程學在互感器液晶校驗儀面板設計中的應用

山西省機電設計研究院 裴蜓蜓

引言

人機工程學（Man-Machine Engineering）是研究人、機械及其工作環境之間相互作用的學科。通過人體各部分的尺寸、重量等人體結構特征參數；分析人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官的機能特性；來探討人-機-環境之間的相互影響關系。

在創新化、專業化、精確化等為主題的當代，面板設計更加注重創新及高技術的應用，忽視了人、環境與產品之間的協調關系，使產品缺乏競爭力。本文結合互感器液晶校驗儀的面板設計，闡述人機工程學在面板設計中的具體應用。

1.面板的構成

面板包含了人在直接或間接操作機器時所涉及到的各個方面。是人和產品之間信息交換的紐帶。

互感器液晶校驗儀面板由顯示器、功能元件及標識組成。

①顯示器顯示測試同相分量、正交分量及百分表數據，以判斷被測互感器是否合格。

②功能元件電源開關啟動或關閉產品，復位鍵在數據測試過程中發生錯誤或測試完成后，使產品回到原始狀態。

③標識提供產品其他輔助信息。

2.面板的設計

2.1 面板與整體造型設計

根據我國成人人體尺寸國家標準（GB10000-88）提供的人機工程學測量數據顯示；正常人的兩眼視角范圍水平方向大于垂直方向（水平方向約為140°，垂直方向約為120°），眼睛的水平運動比垂直運動敏捷，頭部的橫向轉動比上下轉動更加靈活。為此，面板設計采用橫向矩形，以方便操作者觀察和讀取面板數據。如圖1正視圖所示。

在面板的操作中，我們一般采用坐姿操作。在顯示器、操縱器數量較少的情況下，根據人機工程學原理控制面板與整機形成20°的后傾角。有利于視覺觀察和手動操作。如圖1側視圖所示。

2.2 面板布局設計

作為人-機交互的橋梁，傳遞和交換信息的面板，設計首先應考慮人體生理器官的特征。根據人機工程學原理對互感器液晶校驗儀面板進行布局設計：①功能分組原則，如圖1正視圖所示左側是顯示功能區域，右側電源開關和復位鍵為操作功能區域；②操作次序與使用頻率原則，首先操作的電源開關在上，復位鍵在下方在最佳視野和最佳控制區方便控制元件防止誤操作。

圖1 面板與整體造型設計

2.3 面板元器件配位

在互感器液晶校驗儀面板的設計中采用了長方形電源開關與長方形顯示器相呼應，采用圓形復位鍵突顯重要性與個性。

2.3.1 操作配位

面板的操作配位與人肢體活動有關。一是手、肘、頭部及眼睛等的活動角度；二是肢體活動所能達到的最佳距離范圍；

面板的控制元件至于操作者的正前方效果最佳，控制區域在以肩為圓心，半徑約為59.7cm的半球區域，如圖2所示。圖中畫陰影的是操作者手眼協調區，適合安置常用的操作器。互感器液晶校驗儀面板上功能操縱區域在面板右上方，因為右手操作更加靈活操作精度更高，操作者能更好的控制產品。

圖2 面板水平作業區域

2.3.2 視覺配位

人的水平有效視區為半徑53.5cm，人的視覺注意力不均衡，在觀看產品時面板的上方比下方、左側比右側更易吸引視覺注意力，顯示器設計在面板左側以方便觀察數據變化。根據人眼的活動角度與活動范圍，人對視覺信號的辨認清晰程度和辨認速度不同，垂直方向水平線下15°水平方向20°達到最佳視區，垂直方向上10°～下30°，水平方向30°達到有效視區，面板布局設計應在最佳視區和有效視區內。

2.4 面板字符修飾與色彩搭配

2.4.1 字符修飾

面板上所列出的產品型號、名稱及生產廠名與標記等字符，對整個面板的布局具有調整和修飾作用；字符配位、中英文選擇、大小配合、色彩應用、凹凸變化等對整個面板給予視覺上的平衡。

如圖3所示產品型號名稱位于面板左上方易于識別產品的種類，功能指示文字宜緊置于功能元件下方或正上方起到指示作用，右下部分生產廠名與標記位于功能元件區域以外的主導地位，充實面板空間。

圖3 面板設計效果圖

2.4.2 色彩的修飾

色彩是產品增值的捷徑具有先聲奪人的藝術效果，利用色彩修飾，使面板更富有生氣，是現代產品設計的一大特征。

采用不同的色彩修飾不僅能美化產品而且能使操作更方便快捷。如圖3所示底色采用淺灰白色（編號：PB-001），較暗的底色使操作者眼睛的耐疲勞時間增長了3～4倍；面板主色采用中性色，適用于所有消費大眾；顯示區域與功能區域用不同的色彩加以區分更方便識別與操作，特殊功能的復位鍵設計成單獨顏色突顯功能重要性。

3.產品整機效果

根據人機工程學原則互感器液晶校驗儀整體小巧便攜，采用中性色美觀大方，面板運用企業形象設計使產品具有更深層的文化含義并區別于同類產品。如圖4所示。

圖4 互感器液晶校驗儀整機效果

4.結語

在產品使用中操作者既要觀察特殊的環境又要方便快捷的正確操作產品。運用人機工程學原理設計出“人—機—環境”相協調的控制面板，面板不僅美觀，而且從客觀上減少誤操作，提高工作效率更好的完成工作。

[1]丁玉蘭.人機工程學[M].北京理工大學出版社,2005.

[2]吳藝華.色彩設計[M].化學工業出版社,2015.

[3]郭伏.人因工程學[M].機械工業出版社,2006.

[4]熊能林.工業設計概論[M].機械工業出版社,2011.