叉车设计因素的能见度测量技术比较外文翻译资料

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叉车设计因素的能见度测量技术比较

TF1），Peom Park\，Young-Ho Kim\，M. Susan Hallbeck\，Myung-Chul Jung\

\工业和信息系统工程，亚洲大学，水原443-749，韩国

\研发中心，韩国仁川401-020，斗山工程机械

\工业和管理系统工程，内布拉斯加大学，林肯，NE 68588，美国

文章历史：

2007年4月16日收到

2008年4月4日接受

关键词：

叉车的能见度灯泡阴影测试

人体模型视力评估测试

摘要

这项研究将灯泡阴影测试，人体模型视觉评估测试和单独测试应用于叉车，以识别叉车影响能见度的设计因素。灯泡阴影测试遵循ISO / DIS 13564-1的标准，用于四条测试路径（测试编号1,3,4和6）的操纵测试。使用CATIA V5R13人体建模解决方案开发了人体模型视觉评估测试的数字人体模型和叉车模型。六名参与者进行了单独的测试。两者都采用与灯泡阴影测试相似的参数。由于眼球运动和人体测量学差异，单项测试比其他两项测试具有更好的可视性、更少的数量和更大的阴影网格分布。为了提高能见度，尤其是在叉车主要在空旷地区执行前进行驶任务时，应该首先考虑负载靠背延伸，升降链，软管，仪表板和方向盘的设计因素。

1.介绍

尽管叉车在大多数行业的物料搬运中无处不在，但由于操作员在操作过程中依靠视觉收集90％的必要信息，因此叉车的视野不足可能导致严重事故。德鲁里和克莱门特（1978）; Esteve（2000）; Barron(2005). 柯林斯 (1999)发现能见度问题占到叉车相关事故的80％以上，例如打击行人或其他车辆，堕下坡道或装卸码头，以及遇到障碍物翻车。因此,良好的能见度对于叉车运行的安全至关重要。

不恰当的人机界面可能是造成这些事故的一个可能原因（Godthelp等，1993), Hella等人 (1988) 说大多数叉车事故是由于驾驶员视力不足造成的。然而，与汽车相比，对动力工业车辆进行的可见性研究很少：大多数叉车研究都强调与工伤有关的振动问题，而不是影响能见度的设计因素。为了在叉车上获得足够的可视性，有必要确定这些影响可见性的因素，以供工业车辆设计师和工程师在叉车设计中使用; 这些设计师目前只考虑没有人为因素的美学和机械因素人体工程学知识（Wulff等人，1999; Haslegrave和 Holmes，1994年; Klein和Brezovic，1986; Swierenga等，1990).

简而言之，能见度是指物体可以被看见的程度，但它不仅要看物体，还要感知他们的视觉刺激通过眼睛，并决定人类是否可以从背景中清楚地识别它们（Sanders和McCormick，1993年）。有几种测量可用于各种车辆的可见度的技术。Esteve等人（2000年）提到了三种不同的技术和详细的解释，比如笛卡尔坐标系，光束捕捉和光线发射，这些都可以用于汽车设计。测量液压挖掘机的可见性，Hella等人（1991年）将国际标准组织（ISO）标准的灯泡阴影测试与使用特殊相机开发的照相记录技术相比较，该技术不会使圆形视野变形。巴伦等人（2005年）提出了一种使用用于一般电场机器的光强度测量传感器来量化三维视场中的能见度以减轻灯泡阴影测试的弱点的技术。但是，在叉车上应用这些技术时没有发现任何已发表的文献。

因此，本研究将三种不同的技术应用到叉车上进行能见度测量，以便比较这些技术之间的差异，并确定影响叉车能见度的设计因素。这三个测试是ISO标准中概述的灯泡阴影测试（ISO，2004），使用CATIA V5R13人体的人体模型视力评估测试建模方案（Dassault Systems，2004）以及参与者实际坐在叉车上并将头戴式激光器指向电网的单独测试。

图1.灯泡阴影测试的实验设置：照明夹具（左侧）和测试屏幕和机身（右侧）。

2.方法

2.1灯泡阴影测试

灯泡阴影测试实验根据ISO / DIS 13564-1建立，其中静坐操作员卡车的测试路径小于10,000kg容量（ISO，2004）。将容量为1000公斤的卸载式叉车放置在15米（高）times;15米（宽）times;15米（长）的暗室中。叉车桅杆直立，叉臂距离地面30厘米。用M1，M2，T1，T2，T3，T4，T5，T6，T7，T8，T9，M3和M4标记的具有13个50W灯泡的照明装置被连续放置3.75厘米。他们可以从前向（01）旋转1351来表示操作员的头部旋转。照明装置安装在离叉车座位指示点（SIP）65厘米的高度处，以代表就座操作员的眼睛高度。制造带有轮子和不动的测试屏幕的可移动测试体，代表在叉车上可见的障碍物和表面。测试体具有120cm（高度）times;50cm（宽度）的垂直表面和50cm（宽度）times;50cm（长度）的水平表面。测试屏只有50厘米（高）times;50厘米（宽）的垂直表面，距地面高120厘米。每个表面具有10厘米times;10厘米的网格（图1）阴影下降。

在与经验丰富的叉车司机讨论他们在任务操作期间最经常看到的方向之后，从ISO / DIS 13564-1提出的可能性13中选择了4条测试路径进行能见度测试（表格1和图2）。 代表叉车在行驶期间在开阔区域移动相对较长的距离时，测试1使用沿着测试路径从P1.1移动到1.2，距离叉车前部400cm距离的测试体。测试3使用测试屏幕代替测试体在同一测试路径P1.1和P1.2中，没有屏幕移动。 T1-T3，T2-T4，T3-T5，T4-T6，T5-T7，T6-T8七对灯泡。随机接通T7-T9，直到在测试编号1和3中都没有被该对灯泡（暗影）照亮的格栅的数量最大化为止

机身沿测试路径从P 3.1移动到P 3.2测试4，测试从P 5.1移动到P 5.2测试6。它位于叉车前部和右侧120cm的距离卡车，分别在测试编号的M1-T1，M2-T2，T8-M3和T9-M4的另外一对接通的灯泡上也检查了测试体的垂直和水平表面上的阴影阴影。4和6中的测试编号为1和3。

表格1 ISO / DIS 13564-1的13个测试中选择的可见性测试（ISO，2004）

图2.静坐运营卡车的容量小于10,000千克的选定测试路径（ISO，2004）

2.2人体模型视力评估测试

使用CATIA V5R13人体模型解决方案开发人体模型（Dassault Systems，2004）基于第五百分位德国男性身材的年龄在26至40岁之间的人体测量数据集的数字人体模型。由于第五百分位数的德国男性身材数据与第五十位韩国男性叉车卡车活跃驾驶员人群相似，因此该人群被雇用，因为该人群的人体测量数据在软件中不可用（2006年，Pheasant和Haslegrave）。人体模型的姿势是基于坐在叉车上的9名韩国男性直接测量的平均关节角度。如图所示图3叉车也是用CAD开发的。人体模型视力评估测试使用与双目视觉灯泡阴影测试相同的方法。进行两次机动测试，测试主体和测试屏沿着从P1.1到P1.2的测试路径进行，测试屏沿测试路径从P3.1到P3.2以及从P5.1到P 5.2，与灯泡阴影测试中的开灯灯泡具有相同的眼对

图3.用于人体模型视觉评估测试的人体和叉车模型。

2.3个人测试

六名男生参加了这项研究。他们的平均年龄和学生之间的距离分别为25.771.1岁和6.170.3厘米。所有参与者都具有正常的静态视力或用镜片矫正到正常。他们的动态视觉敏感度未被测量，因为相当年轻的参与者年龄在视觉测量和驾驶表现之间没有显着相关性，测试人体运动缓慢，以及动态视敏度的非标准化测量技术（Peacook和Karwowski，1993年; Banks等人，2004).

在获知实验方法后，收集了必要的瞳孔高度和距离的人体测量数据。每个参与者的眼睛高度都与灯泡阴影测试中照明夹具的高度相匹配，方法是根据座位高度提供坐垫。图4显示评估网格阴影的三件辅助设备：头部定位框架，激光束头盔和目标。开发该设备是为了在灯泡阴影测试中将参与者头部的位置标准化为尽可能接近与开灯灯泡对相同的位置。戴好激光束头盔后，参与者用头后部触及放在参与者正后方的头部定位框架，然后将激光束指向放置在测试体或测试屏幕正后方的目标中心。能见度测试也使用相同的测试对象，测试路径和程序作为灯泡阴影测试。每个参与者随机进行四个行驶和机动测试，测试主体和测试屏幕沿着从P1.1到P1.2的测试路径以及从P测试路径沿着测试路径的测试屏幕3.1到P 3.2和从P 5.1到P 5.2，同时指示参与者头部安装的激光束朝向目标中心。

3.结果

由于灯泡阴影测试和人体模型视觉评估测试每个都只有一次重复，所以在没有统计分析的技术中直接比较测试对象表面上的阴影的数量和分布。

图4.单个测试的总体视图。

再有四名参与者决定在单个测试中无法看到网格，它也被认为是具有黑影的网格单元。表2介绍结果的总结。

阴影网格只能从测试编号1,3和4的测试体和屏幕的垂直表面找到。单独测试在测试编号1和3中具有最少数量的阴影网格，灯泡阴影测试在测试1中最多，而模型视觉评估测试在测试3中最多。每个可见性测量技术具有与测试4相似的阴影网格数量。总体而言，个体测试具有最少的总数在可见性测量技术中，测试体和屏幕的垂直表面上的阴影网格的数量; 在试验No.1,4,6中，试验体的水平面全部没有被遮蔽（试验No.3仅为垂直）。

除了阴影网格数量的不同之外，每个可见性测量技术都显示出阴影网格的分布略有不同，见于图 5-7.

发现为了防止小的或未结合的载荷向操作员下落而安装的货叉上的载荷靠背延伸部是测试1中的测试体的垂直表面上的排10中的格栅中的主要障碍物（图5）。第9行第1列和第2列的网格也在灯泡阴影测试中被遮蔽，而第9行第4列的网格，第10行的第3列和第4列是单独测试中唯一的阴影网格。

对于灯泡阴影测试和单独测试，安装在叉车桅杆内侧的升降链在测试屏幕的垂直表面上阻挡了第4列和第5列的格栅，但是第3列和第4用于人体模型视力评估测试（图6）。此外，围绕桅杆缠绕的软管阻挡了第3列的行1和2的网格以进行灯泡阴影测试，第5列的行1至3的网格用于人体模型视觉评估测试，但是仅列网格第1行中的第4和第5行用于单独测试，它们也被链条阻挡。

在4号测试中，负载靠背延伸部分，仪表板和方向盘是叉车堵塞测试体垂直表面上网格的因素（图7）。 灯泡阴影测试和人体模型视觉评估测试具有相同的阴影网格分布，除了在灯泡阴影测试中添加第12行的第3列和第4列。第1排和第10排中的阴影网格是由于负载靠背延伸而造成的，而第12排中的阴影网格则是由于仪表板。个别测试显示了其他测试中阴影网格的分布非常不同。负载靠背延伸部分地阻挡了行1,2,9和10的格栅，仪表板阻挡了行12的格栅，并且方向盘阻挡了行6的格栅。

表2三种测量技术的能见度测试结果总结

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