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　　加工中心是由機械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的適用于加工復(fù)雜工件的高效率自動化機床，它是目前世界上產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機床之一［1］。在加工中心的屏蔽門上大多有能夠識別的、有透過性的觀察窗。觀察窗是輔助操作者了解內(nèi)部機床工作狀態(tài)的重要部件，操作者監(jiān)視機床工作狀態(tài)和觀察工件加工都需通過觀察窗來進(jìn)行。這種通過直接觀察所獲取的加工狀態(tài)信息同控制面板上的顯示數(shù)據(jù)一起構(gòu)成了加工中心對個人反饋，對操作者更好的完成加工任務(wù)具有重要指導(dǎo)作用［2］。操作者對加工狀態(tài)的觀察和監(jiān)視控制十分頻繁，如果觀察窗設(shè)計不合理，會使操作者在觀察時感到不適，進(jìn)而對加工狀態(tài)信息的獲取產(chǎn)生影響，因此觀察窗的人性化設(shè)計顯得尤為重要。
　　在現(xiàn)有對加工中心觀察窗的研究中，李世葳［3］通過對機床外罩選用透明材料構(gòu)成觀察窗來增加機床工作區(qū)的可視性; 張鐵成［4］利用 Core 對觀察窗進(jìn)行了人機仿真分析; 范含晶［5］、孫旭東［6］通過對觀察窗結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行優(yōu)化，使之具有較好的強度和透明度; 藤井隆亮［7］通過為觀察窗加裝具有自動控制功能的擋板來保持觀察窗的清潔; 李倩［8］基于人的視覺特征對加工中心觀察窗的尺寸展開了研究。作為一種觀察和了解機床工作狀態(tài)與工件加工情況的重要人機界面，觀察窗的設(shè)計不僅要達(dá)到“可觀察”、“能觀察”的目標(biāo)，而且應(yīng)符合人機學(xué)原理滿足“易觀察”、“宜觀察”的要求。由于目前國內(nèi)外運用人機工程學(xué)理論專門針對加工中心觀察窗的設(shè)計方法展開的深入研究還相對較少，并且缺乏相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則以及評價模型。人們在加工中心觀察窗的設(shè)計時更多注重的是功能的實現(xiàn)問題，卻很少考慮對人因( 生理和心理) 的影響，其宜人性等難以符合人機學(xué)要求。
　　本文以國產(chǎn)μ2000－630HF 臥式加工中心為例，研究面向人因的加工中心觀察窗設(shè)計方法。面向人因的設(shè)計方法可以保障人在觀察時的安全前提下，同時使人能在自然舒適的狀態(tài)下實現(xiàn)對加工過程信息快速且準(zhǔn)確的獲取。在各種型號的加工中心以及數(shù)控機床的觀察窗設(shè)計中都可以從可視性、宜人性和安全性等方面出發(fā)，采用面向人因的設(shè)計方法來提高觀察窗的實用性和人性化程度。
1 加工中心觀察窗人機學(xué)設(shè)計準(zhǔn)則
　　在滿足觀察窗基本功能的前提下，對觀察窗進(jìn)行人機學(xué)設(shè)計，主要滿足可視性、宜人性和安全性等要求。
1. 1可視性準(zhǔn)則
　　可視性是指操作者透過觀察窗能夠清晰地看到機床加工過程中的各種必要視覺信息。它取決于觀察路徑上是否存在視線遮擋以及觀察者的視野范圍和視覺清晰程度。
( 1) 視野范圍要求
　　如圖 1 人的視野即在其頭部和眼球固定不動的情況下，其眼睛觀看正前方物體時所能看到的視覺范圍 ( 常用角度表示) ［9］。根據(jù)人機學(xué)原理，水平方向上人的雙眼視區(qū)在 62°左右，人的最佳可視錐為 30°即最佳視野范圍位于標(biāo)準(zhǔn)視線左右各 15° 的區(qū)間內(nèi); 而垂直方向上人站立時自然舒適的視線低于水平線 10°，坐著時低于水平線 15°，垂直方向上人站立時的最佳視野為水平線上 5°到水平線下 25°之間。
　

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4結(jié)語
根據(jù)上述研究和實例應(yīng)用可以得出如下結(jié)論:
     ( 1) 面向人因的加工中心觀察窗設(shè)計主要遵循的是可視性、宜人性和安全性等原則。其中可視性指操作者透過觀察窗能夠清晰地看到機床加工過程中的各種必要視覺信息; 宜人性指觀察者在自然舒適的姿勢下滿足最佳視野對工作臺的覆蓋; 安全性是指觀察窗所具備的防護能力。
     ( 2) 加工中心觀察窗人機學(xué)評價指標(biāo)主要包括: 可視性、宜人性、安全性 3 個一級指標(biāo)，以及視覺可達(dá)、清洗措施、視覺清晰度、尺寸大小、安裝位置、觀察空間、安全距離、防護措施 8 個二級指標(biāo)。它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系，采用層次分析法和模糊綜合評價方法比較符合實際。
     ( 3) 在實例應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，運用了面向人因的觀察窗設(shè)計方法，在視覺可達(dá)、清潔措施和防護能力等方面都有了明顯的改善。該方法不僅可保證產(chǎn)品的功能即“可觀察”目標(biāo)的實現(xiàn)，而且能滿足“宜觀察”的要求，使產(chǎn)品具有良好的宜人性。

一種面向人因的加工中心觀察窗設(shè)計方法

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