核輻射檢測儀外觀設(shè)計與表現(xiàn)分析

安靜斌

摘要：本文目的是研究核輻射檢測儀的外觀，通過分析現(xiàn)有市場產(chǎn)品造型的利弊，人機交互界面的合理性以及手握操作尺寸數(shù)據(jù)，確定梯形外觀和“棒式”結(jié)構(gòu)，材料方面從視感和觸感進行論證最終篩選鋁質(zhì)材料作為主體機殼，并配有手柄部分黑色膠條的防滑設(shè)計，從生理、心理、警示色三個方面入手分析配色，經(jīng)過論證最后選用黃黑搭配色。論述了設(shè)計定位、明確了外觀及界面的設(shè)計方案，為今后相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：核輻射檢測儀 人機交互 造型概念 色彩配色 材料分析

核輻射檢測儀現(xiàn)狀

核能正以高效、低耗能、環(huán)保等優(yōu)勢逐步替代過去傳統(tǒng)能源，成為現(xiàn)代新能源架構(gòu)中重要的組成部分，所占比例也越來越大，我國正在加大能源結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，隨著各種項目的核技術(shù)路線及戰(zhàn)略路線不斷探索開發(fā)，大量應(yīng)用在軍事戰(zhàn)略、生產(chǎn)電力、醫(yī)學(xué)器械檢測、地質(zhì)勘探測量、刑事偵察、食品保存及提高糧食產(chǎn)量等領(lǐng)域。目前市場上的核輻射檢測設(shè)備普遍存在功率耗能高、體積龐大、不方便隨身攜帶、同一設(shè)備兼具的功能偏少、操作起來較為復(fù)雜、檢測數(shù)據(jù)范圍有限、售后維修比較困難等共有的問題。伴隨著科學(xué)迅速發(fā)展，檢測核輻射的設(shè)備技術(shù)提升換代的頻率非常高，尤其是遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)在核輻探測中應(yīng)用推廣為核輻射探測儀器供了科技化平臺，大大提升了儀器智能化的程度，實現(xiàn)了操控一體，未來發(fā)展總體趨勢是一機多能、高可靠、寬量程和平臺綜合集成，并向核化生一體化與信息化方向。

一、核輻射檢測儀造型設(shè)計分析

產(chǎn)品外觀設(shè)計主要通過造型、材質(zhì)、色彩實現(xiàn)，對于核輻射檢測儀外觀設(shè)計也主要從這三個要素下手進行考慮。針對檢測類設(shè)備，重點考慮的是基本功能實現(xiàn)和操作便利性，通過改進產(chǎn)品外觀造型設(shè)計優(yōu)化其形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)、操作、功能結(jié)合方式，與使用環(huán)境更為協(xié)調(diào)。設(shè)計產(chǎn)品初期就必須考慮產(chǎn)品的技術(shù)理論決定產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)建的布置，操作方式?jīng)Q定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、造型、色彩、肌理產(chǎn)品使用環(huán)境之間關(guān)系（圖1）。

（一）檢測儀人機特征分析

便攜式屬于手持設(shè)備，儀器與手的交互更需要符合人機要求的優(yōu)化設(shè)計實現(xiàn)操作的功能性、安全性，幫助使用者更方便快捷完成任務(wù)。

通過上述分析在形態(tài)設(shè)計上對“棒式”進行了改良，加寬了手柄部分，外觀上采用梯形使得視覺上更加硬朗，機械感更強，關(guān)鍵是加大了儀器探測部分，擴大了探測范圍，提升了機器的工作效能，閑置時放置穩(wěn)定，不易損壞。

（二）檢測儀尺寸分析

設(shè)計檢測儀時需實現(xiàn)基本功能還需提升用戶使用的舒適度，這就必須結(jié)合具體的人機數(shù)據(jù)，參考手部測量范圍，其主要尺寸依據(jù)手部抓握寬度和長度，同時又考慮到用戶群主要是男性，因此設(shè)計參考數(shù)據(jù)依據(jù)國家人體手部測量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品最佳功能尺寸=人體尺寸百分位數(shù)+功能修正量+心理修正量?？紤]到操作員可能會戴手套，把它設(shè)為修正量，根據(jù)參考數(shù)據(jù)得出最佳持握區(qū)域長度范圍是100-115mm，寬度范圍65-73mm。

（三）交互界面設(shè)計分析

良好的人機界面可以最大提升使用效率及用戶的使用黏度，在進行交互界面設(shè)計時按照功能區(qū)域性進行劃分：檢測區(qū)、屏幕顯示區(qū)、操作按鍵區(qū)，數(shù)據(jù)傳送接口、手柄抓握區(qū)。又因為3S技術(shù)在檢測設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，設(shè)計核輻射檢測儀界面時改良了面板大小，加大了顯示界面的尺寸，幾乎實現(xiàn)全屏化，界面布局處于整機視覺平衡點。便攜式的儀器對界面要求更高，在有限范圍內(nèi)需排布最關(guān)鍵的少量按鍵，所以本設(shè)計又把操作按鍵數(shù)量減少到最基本的4個，并布局在液晶顯示屏下方，依舊處于顯示界面的范圍內(nèi)，通過線條、色塊、間隔進行分組，劃分各自區(qū)域，這種模塊化設(shè)計避免儀器的凌亂感，加強視覺的統(tǒng)一。

二、核輻射檢測儀材料質(zhì)感的探究

材料是構(gòu)成產(chǎn)品的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，具有多樣性、重要性和普遍性；任何產(chǎn)品的設(shè)計都無法脫離對材料選用的探討，一般我們會從材料觸覺質(zhì)感、視覺質(zhì)感入手，篩選合適的材料應(yīng)用到設(shè)計當(dāng)中去。

（一）鋁質(zhì)材料的視覺質(zhì)感

視覺是人體整個感覺系統(tǒng)中接收外部信息能力最強的器官。依靠視覺去感知體表特征，綜合指揮，補充其他人的感官神經(jīng)系統(tǒng)；通過視神經(jīng)傳遞腦部的信號，調(diào)出我們熟悉的物面組織，無需動手，單憑視覺就可以完成對質(zhì)感的判斷。鋁質(zhì)材料通過各種表面加工工藝獲得相應(yīng)效果的光澤度和獨特肌理，檢測儀整體鋁質(zhì)外殼與手柄部分上的橡膠條無論光澤度還有顏色都形成鮮明的視覺對比，十分絢麗時尚。在鋁材良好天然色澤基層上進行陽極氧化表面著色處理，使得檢測儀上鮮明警示作用的黃色結(jié)合噴砂表面肌理和光澤，配上手柄上的黑色橡膠條通過個性的色彩來贏得時尚質(zhì)感，帶給用戶大氣穩(wěn)重的視覺形象和情感體驗。

（二）鋁質(zhì)材料的觸感分析

人的觸覺是接觸、滑動、壓覺等機械刺激下一種復(fù)雜綜合作用的總稱，依靠表面皮膚的游離神經(jīng)末梢來感知疼痛、溫度等，由運動感覺和皮膚感覺共同協(xié)作完成。材料的表面微元構(gòu)成形式在物理學(xué)中又稱為“表面結(jié)構(gòu)”。正因為材料存在多種表面微元，使之形成相對應(yīng)的感性意象。例如結(jié)構(gòu)規(guī)律的微元頻率變化均勻，就會產(chǎn)生均衡和諧的感覺，表現(xiàn)在感性意象就會形成光滑、雅致、細(xì)膩、舒適的感覺。相反無規(guī)律的表面微元會形成煩躁、堅硬、混亂的刺激，表現(xiàn)在感性意象方面就是生澀、粗糙、帶刺感等感覺。用戶通過觸覺感受到產(chǎn)品選用不同材料的肌理，以此傳遞豐富情感用來滿足用戶心理需求。

這款防核輻射檢測儀的主體機殼70%采用鋁質(zhì)材料，鋁質(zhì)材料自身具有良好的防爆性、防腐蝕、耐候性、穩(wěn)定性好，安全性高、抗酸雨、鹽霧和各種空氣污染、抗拉強度高等物理性能，同時能夠抵御強烈的紫外線照射，并保持不粉化、不褪色；檢測設(shè)備由于使用頻率高，不可避免會出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象，金屬材料正因其良好的穩(wěn)定性和硬度可以對機身起到較好的保護作用，降低外殼的損耗率，而且鋁材密度低，符合便攜式的設(shè)計要求，機身輕巧，方便外出攜帶，同時還減輕了作業(yè)時用戶的負(fù)重感；鋁也是防輻射下特有材料中的一員，鋁材回收處理的成本較低，回收收益較高，所以被廣泛應(yīng)用到辦公設(shè)備、家用電器、電子類產(chǎn)品的機殼。

鋁質(zhì)材料因其具有良好的導(dǎo)熱性，延展性，柔韌性，本身就為用戶傳遞出一種冰冷、光滑、純凈、堅硬、炙熱的觸覺信息。再對其表面采用不同的處理工藝同樣可以得到不同的觸覺感受。例如壓花、拋光、拉絲、噴砂、高光切削、陽極氧化、蝕刻等工藝，都會起到豐富用戶觸覺體驗；當(dāng)用戶觸摸產(chǎn)品時就間接喚醒其固有的觸覺感受，通過這種經(jīng)驗聯(lián)想到特有的設(shè)計風(fēng)格和使用特點。雖然鋁材本身具有高潔性，使沾在其表面的灰塵很難附著，不易沾染污垢便于清潔，但光滑的金屬表面由于人手上的油漬汗?jié)n，操作頻繁而容易留下許多指紋，檢測儀主體機殼通過噴砂工藝處理后，制造出一種亞光效果，一方面設(shè)計顯得更加高檔，另—方面較好地解決了人長時間操作后弄臟儀器表面。通過選用的材料給用戶光滑、高檔、純凈、整潔的面與體冰冷的觸溫感。在檢測儀設(shè)計中如果只使用鋁材質(zhì)會使得用戶觸覺感受單一，與橡膠材質(zhì)進行組合可以更好地豐富觸感，充分利用金屬的冰冷、純凈，堅硬與手柄橡膠部分溫暖、彈性、防滑形成強烈的觸感反差碰撞，相互襯托豐富用戶的情感體驗。但是多種材料結(jié)合時不易過度復(fù)雜，否則會削弱整體設(shè)計風(fēng)格的統(tǒng)一性，破壞用戶觸覺體驗的單純性。

三、核輻射檢測儀色彩情感的分析

產(chǎn)品設(shè)計造型、色彩、功能、技術(shù)等要素中，色彩是最先反應(yīng)到人的視覺器官，直接影響人體生理心理和行為獨特的情感語言要素；色彩不能作為單獨要素看待，它早已融入形態(tài)、功能之中，對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、外觀起促進作用。一個優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計除功能、外觀形態(tài)上的創(chuàng)新，還要有吸引眼球的色彩要素。在不同民族文化背景下，相同色彩具有特定意義，所以無論什么設(shè)計，都要充分考慮應(yīng)不要用以及隱射的情感要素，將色彩在設(shè)計中的作用發(fā)揮至最大化。

（一）產(chǎn)品色彩對應(yīng)產(chǎn)品特征

用途種類不同的產(chǎn)品色彩應(yīng)用要求也不同，因此進行設(shè)計產(chǎn)品時要充分考慮該產(chǎn)品的特征做好色彩選用。例如：大型機械設(shè)備多會選用國家規(guī)定安全色范圍內(nèi)的黃色、橙色、藍(lán)色視覺敏度較高的顏色，用這種輕松歡快的色彩淡化機械給使用者造成心理冷漠、緊張、壓抑、枯燥感；家電與電子產(chǎn)品類配色多會選用銀色、黑色、白色這種無彩色系來凸顯高新技術(shù)帶來的科技感；醫(yī)療器械產(chǎn)品大多使用白色、淺灰等無色相的顏色，主要因為白色會給人帶來平靜、清新、干凈、明快之感，起到穩(wěn)定患者情緒，產(chǎn)生積極向上的態(tài)度對未來充滿希望，因而白色被大量應(yīng)用在醫(yī)療器械產(chǎn)品當(dāng)中。

（二）設(shè)計中色彩的生理機制分析

光與色不僅表現(xiàn)在對人的眼和腦的刺激上，色彩的刺激幾乎對所有的生物體均都可以產(chǎn)生生理變化，根據(jù)照明環(huán)境對人操作時眨眼頻率進行測試，瞳孔直徑、眨眼頻率作為兩個基本相關(guān)因數(shù)，采用相關(guān)系數(shù)公式計算得出不同色彩環(huán)境在相同照度生理反應(yīng)的實驗結(jié)論，紅色、黃色環(huán)境使人眨眼的頻率高于其他顏色，影響視功能方面也越大，使用戶通過眨眼睛得到更好的休息；因此，紅色對人體生理方面影響最大，黃色次之，藍(lán)色影響最小，黃色可作為戶外核輻射檢測儀的主配色。

（三）設(shè)計中色彩體驗的心理機制分析

用戶從開始操作儀器到完成使用的整個心理體驗過程，主要以安全心理學(xué)與色彩心理學(xué)為理論依據(jù)。首先，不同顏色的同種產(chǎn)品都會引起用戶注意力變化，心理波動，導(dǎo)致不同的情緒反應(yīng)。其次，不同色相、明度、純度的色彩帶給用戶心理冷暖變化，結(jié)合這兩方面探究上述因素，如何通過用戶心理變化影響其安全操作。

色彩可以通過心理作用產(chǎn)生“重量”感，不同明度、色相、純度的色彩造成的視覺重量感差異較大。根據(jù)色彩及其明度之間視覺重量對比關(guān)系實驗發(fā)現(xiàn)，色彩重心不在明度表的物理重心上，而是都偏向明度較低的一側(cè)，這就說明色彩明度越高視覺重量越低，得出結(jié)論是色彩視覺重量排序為：黑>紅>藍(lán)>綠>黃，所以黃色在眾多色彩中最輕，而核輻射檢測儀設(shè)計亮點也是在于機身整體重量輕，方便攜帶，所以選用黃色為主色調(diào)很匹配，搭配黑色，最重與最輕達(dá)到一種心理重量感的平衡。

（四）警示色規(guī)則及應(yīng)用分析

目前我國國標(biāo)規(guī)定的安全色彩有紅、黃、藍(lán)、綠四類以及它們之間色彩相互配合。警示色概念的提出就是為了提醒目標(biāo)人群在特定環(huán)境下對于危險情況加強注意，其中蘊含著不穩(wěn)定、不安全因素，常用在具有一定操作危險的機械設(shè)備儀器和公共交通場所。進行產(chǎn)品設(shè)計時要遵循基本原則去選用恰當(dāng)?shù)陌踩?/p>

一般大型機械設(shè)備、檢測儀器這類特殊用途的裝備都會涂裝警示色，而且不是單色，多是高低明度、冷暖色調(diào)相互搭配使用。用戶長時間對著明度高或者曖色系的色彩對視敏感度有一定影響的同時容易產(chǎn)生心跳脈搏加速，通過搭配的警示色分析視敏度的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，警示色視敏度順序是黃黑>黑黃>藍(lán)白>白藍(lán)>紅白>白紅>紅黑>黑紅。因此設(shè)計檢測儀時采用了視覺敏感度高的黃黑搭配，沒有通體使用黃色，而是在手柄和上下機殼用到黃色，中間機身和手柄兩側(cè)部分采用到黑色，這種用色搭配既符合科學(xué)理論依據(jù)，同時也通過色塊占用面積大小劃分，使設(shè)計更加豐富飽滿，穩(wěn)重中又不失活潑的元素，避免整體視覺效果單調(diào)乏味，統(tǒng)一與變化并存，符合形式美法則。

四、便攜式檢測儀設(shè)計實踐

基于文中從造型、色彩、材料三個設(shè)計基本元素入手分析核輻射檢測儀，造型上采用改良“棒式”，外觀上采用梯形線條硬朗，使得整個設(shè)計看起來有質(zhì)感，更加寬大的探測部分，使得探測面積更加廣加寬了手柄部分，更加符合人機抓握尺寸。檢測儀的選材采用鋁質(zhì)材料，鋁材本身有良好的防輻射作用，很符合產(chǎn)品的使用用途，同時手柄部位搭配橡膠，防滑方便抓握。最后整個色彩選用警示色彩中對比度最高的黃、黑色搭配，手柄和上下機殼用到高明度的黃色，中間機身和手柄兩側(cè)部分采用沉穩(wěn)優(yōu)雅的黑色，使得設(shè)計造型簡潔，色彩明快，質(zhì)感突出（圖2，3）。

結(jié)語

通過對市面上的核輻射檢測儀的外觀造型、人機交互界面進行分類優(yōu)缺點分析，得出了較為合理的造型要求，色彩在不同使用環(huán)境中的使用要求，為核輻射檢測儀色彩搭配提供設(shè)計借鑒，從而提升核輻射檢測儀在實際操作使用的合理性。通過對鋁材質(zhì)的物理、化學(xué)性以及材料對人的心理、生理等綜合分析明確了選材的依據(jù)，文中的論述分析存在一定的缺陷，還請諒解，希望為今后該產(chǎn)品設(shè)計提供部分參考。