CN104870142A - 用于在电动工具中确定人和静止器械之间的接触的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种操作电动工具的方法检测人与电动工具中的不移动器械的接触。该方法包括：产生通过所述不移动器械的电信号的一系列样本；确定对于所述电信号的所述一系列样本中的每个样本的分量；确定与所述一系列样本中的在第一周期性时间间隔期间出现的第一多个样本相对应的第一最大-最小值，该确定根据在第一多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和响应于第一最大-最小值大于第一预定阈值而确定人与所述不移动器械的接触。

Description

用于在电动工具中确定人和静止器械之间的接触的系统和方法

技术领域

本公开总体涉及动力工具，并且更特别地，涉及用于检测人与动力工具中的不移动器械之间的接触的系统和方法。

背景技术

已经研发出供各种制造设备和动力工具使用的检测或者感测系统。这种检测系统能够操作以通过检测或者感测操作者的某附肢与设备的某部分之间的接近或者接触来触发反应装置。例如，台锯中现有的电容式接触感测系统检测操作者与移动锯片之间的接触。

图1示出了一种与台锯1结合的现有技术的基于电容感测的检测系统90。检测系统90驱动电联接至台锯1的移动锯片22的激励电压并且检测从锯片22引出的电流。所检测到的电流和/或激励电压的幅度或者相位在锯片22接触到导电物体(比如，操作者的手、手指或者其他身体部分以及工件)时发生变化。该变化的特征用来触发反应系统92的操作。反应系统92例如通过应用制动器停止锯片22的运动和/或通过降下或以其他方式从切割区移除锯片22来使锯片22不能操作。反应系统92的一个实例使用爆发充填装置(explosive charge)来将停止器(未示出)驱动到锯片22中以阻止锯片22的运动。附加地或者替代地，反应系统92的一个实施例使锯片支承构件(未示出)降下或者收缩以将锯片22推动到锯台14的表面以下。

图1中所示的检测系统90的实施例包括在线路12上产生时变信号的振荡器10。所述时变信号是任何合适的信号类型，例如包括正弦波、多个正弦波的和、线性调频波形、噪声信号等。选择信号的频率以使检测系统能够区分与第一物体(比如手指或者手)和第二物体(比如待由动力工具切割的木材或者其他材料)的接触。在图1的实施例中，频率为1.22MHz，但还可以使用其他频率以及非正弦波形。振荡器10参考锯台14或者其他金属结构作为局部接地。如图1中所示，锯片22垂直地设置在由锯台14(或工作面或切割表面或平台)限定出的开口中。

振荡器10通过线路12连接至两个电压放大器或者缓冲器16、18。第一电压放大器16具有连接至线路20的输出端，从而将振荡器的输出端可操作地联接至锯片22。电流传感器24将来自线路20的信号可操作地耦合到线路26上以便供给至放大器28，所述放大器28经由线路32连接至处理器30。电流传感器24例如是电流传感转换器、电流传感电阻器、霍尔效应电流传感装置或者其他合适种类的电流传感器。来自处理器30的输出线路34可操作地连接至反应系统92，从而如果检测到预定条件则处理器30就触发反应系统92，所述预定条件例如指示锯片22与第一物体之间的接触。

线路26上的信号指示出由锯片引出的瞬时电流。因为锯片22在台锯操作期间运动，所以通过通常平行于锯片22安装的激励板36形成连接。在图1的实施例中，板36由第一电压放大器16驱动并且配置成相对于锯片22具有大约100微微法(pF)的电容。板36相对于锯片22的侧面被保持在稳定位置中。激励板36被配置成：能在台锯1的操作期间当锯片22的高度和斜切角被调整时跟随锯片22。

在图1的实施例中，第一物体与锯台14(或者电力线接地(如果存在一个的话))之间的电容在大约30-50pF的范围内。当激励板36与锯片22之间的电容超过第一物体与锯台14之间的电容时，检测阈值不会过度受板到锯片的电容方面变化的影响。在图1的配置中，板36与锯片22平行地设置在锯片22搁靠在心轴37的那侧上，从而锯片厚度方面的变化不会影响锯片22与板36之间的间隙。其他激励方法(包括通过心轴轴承的接触或者与轴或锯片的电刷接触)可用于相同作用。

在检测系统90中，第二放大器18连接至护罩38，并且放大器18将护罩38驱动至与激励板36相同的电位。此外，检测系统90中的传感器可选地监测由护罩38引出的电流水平。在图1的配置中，护罩38在锯台14下方围绕锯片22延伸并且在锯台14上与锯片22间隔开某一距离。护罩38的配置减小了锯片22与锯台14之间的静态电容，从而在锯台未电连接至接地的情况下充当接地面。在不同实施例中，护罩38是连续的网状袋或者在由振荡器10产生的激励频率上电性地相当于法拉第笼的其他种类防护器。护罩38可选地包括随锯片调整而移动的构件，或者大到足以容纳锯片调整以及能够安装在台锯上的各种锯片。在图1的配置中，护罩38随锯片调整而移动并且包括锯台14的喉板区域。

处理器30执行各种预处理步骤，并且实现能检测指示第一物体与锯片22之间的接触的条件的自适应触发器。处理器30可选地包括一个或多个关联的模拟-数字(A/D)转换器。来自电流传感器24的锯片电流信号被引向产生相应数字信号的A/D转换器中的一个或多个。在某些实施例中，表示锯片22与激励板36之间的电压降的锯片电压信号被引向A/D转换器以产生数字式锯片电压信号。处理器30接收数字化信号并且基于所接收的信号来执行各种数字信号处理操作和/或计算导出参数。处理器30对所调节的锯片信号进行分析或者以其他方式执行操作，以检测指示第一物体与锯片22之间的接触的条件。

现有的检测系统(比如，图1的系统90)被配置成在动力工具操作以移动器械时使用。例如，在锯1中，检测系统90基于瞬态信号(比如，数字式锯片电压信号中的尖脉冲)来确定移动锯片与物体之间的接触。瞬态信号在短暂时间上出现，但是系统90能识别所述信号并且处理器30在锯片与物体之间接触的短暂时间段内采取适当的动作。然而，当锯片没有移动时，如果信号正通过锯片，则瞬态信号也会出现，但是该信号迅速地返回到发生接触之前的类似水平，并且检测系统90不能有效地确定物体与器械之间的长期接触。另外，如果当振荡器10开始产生信号时物体已经与静止器械接触，则检测系统90不会检测到与物体和器械之间初始接触对应的瞬态信号。例如，如果当锯片22不移动时操作者握住锯片22，则传感系统90不能确定操作者的手与静止锯片22之间长时间的接触。因此，对能够确定出物体与动力工具中的不移动器械之间的接触的动力工具进行改进是有益的。

发明内容

在一个实施例中，已经发展出一种用于确定动力工具中的不移动器械与人之间的接触的方法。该方法包括：对通过不移动器械的电信号进行采样来获得电信号的一系列样本；确定对于电信号的所述一系列样本中的每个样本的分量；确定与所述一系列样本中的在第一周期性时间间隔期间出现的第一多个样本相对应的第一最大-最小值，该确定参照在所述第一多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和响应于第一最大-最小值大于第一预定阈值来确定人与不移动器械的接触。

在另一实施例中，已经发展出一种动力工具，其被配置成能检测人与动力工具中的不移动器械之间的接触。所述动力工具包括：被配置成能移动器械的致动器；被配置成能生成通过所述器械的时变电信号的时钟源；存储器；以及可操作地连接至所述致动器和所述存储器的控制器。控制器被配置成用于：当致动器停用并且所述器械为不移动器械时接收电信号的一系列样本；确定与所述一系列样本中的在第一周期性时间间隔期间出现的第一多个样本相对应的第一最大-最小值，该确定参照在所述第一多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和响应于第一最大-最小值大于存储器中所存储的第一预定阈值来确定人与不移动器械的接触；和响应于确定人与不移动器械的接触来禁用致动器。

附图说明

图1是包括用于检测人与锯片之间接触的现有技术检测系统的现有技术台锯的简图。

图2是台锯的框图，其被配置成能在转动锯片之前确定锯中的锯片是否与物体接触。

图3是用于确定在人和在电动工具中的不移动器械之间的接触或者不接触的过程的流程图。

图4是描述流经在电动工具中的不移动器械的信号的同相分量和与在人与不移动器械接触的阶段和人与不移动器械不接触的阶段期间的信号相应的最大-最小值的曲线图。

图5是描述流经在电动工具中的不移动器械的信号的同相分量的曲线图和用于在信号中的时间周期间隔的最大-最小值的相应的曲线图。

具体实施方式

为了提升对本文所描述的实施例的原理的理解的目的，现在参照附图和以下书面说明书中的描述。这些参考不意图对该主题的范围进行限制。本申请还包括对所阐述的实施例的任何改变和改进以及该文件有关技术领域的技术人员通常能想到的对所描述的实施例的原理的进一步应用。

如本文所使用的，术语“动力工具”是指具有由致动器移动的一个或多个移动部分的任何工具，比如电机、内燃机、液压缸或气动缸等。例如，动力工具包括但不限于，斜面锯、斜切锯、台锯、圆锯、往复锯、细竖锯、带锯、冷锯、截切机、冲击驱动器、角磨机、钻孔机、连接器(jointer)、打钉器、打磨机、修边机和刳刨机。如本文所使用的，术语“器械”是指动力工具的在动力工具操作期间至少部分地露出的移动部分。动力工具中的器械的实例包括但不限于，旋转和往复式锯片、钻头、刳钻、磨盘、磨轮等。如以下描述的，与动力工具集成的感测电路被用于停止器械的运动以避免当器械移动时操作员与器械之间的接触。如本文所使用的，术语“静止器械”是指动力工具中的不移动器械。例如，当锯被停用时不移动的锯片或者当钻孔机被停用时不转动的钻头是静止器械。

如本文所使用的，术语“最大-最小”为“最大量-最小量”的缩写并且指的是在一段时间期间所获得的信号的多个样本中所确定的在信号的最大值和最小值之间所确定的差。例如，图5对于通过电动工具中的静止器械的时变电信号描绘了成随时间变化序列的同相信号幅度值500的曲线图。在图5中所描绘的每条垂直线代表由具有由于在信号幅度中的变化而具有正的或负的值的一些幅度值的信号所产生的单个样本。如本文所使用的，术语“系列”或者“一系列样本”指的是在时间上在信号中所确定的多个样本，其中，样本基于各个样本在被从信号中获得的时间点而被排序。例如，在图5中的周期性时间间隔512和524各包括一系列的以预定的采样率在时间上获得的样本。在第一周期性时间间隔504期间，样本508具有对于在间隔504期间所获得的样本来说的最大值，并且样本512具有对于相同的样本来说的最小值。因此，用于周期性时间间隔504的最大-最小值为在在样本508和512的值之间的差，该差被在最大-最小图550中的线516所代表。类似地，在周期性时间间隔524中，样本528具有对于在间隔524中所获得的样本来说的最大值，并且样本532具有对于相同的样本来说的最小值，并且最大-最小图550描绘在样本之间的差536。在图550中的每个最大-最小值大于或等于零，其中，为零的最大-最小值表明在图500中的每个样本在预定的时间周期期间具有相同的值。如以下更详细地描述的，当该工具接触到一个物体、比如人体的一部分时，通过电动工具中的器械的电信号的最大-最小值改变。

图2示出了台锯100。台锯100包括锯台104，锯片108延伸通过该锯台以用于切割工件、比如木块。台锯100还包括电机112、锯片封罩118和锯片限动装置132。板120与锯片108形成了电容器124，其中，板120与锯片108之间的小空气间隙充当电介体。在不同实施例中，板120是、或者包括感测锯片与物体之间的接触或检测接近锯片108的物体的电容式的、电阻式的、投射电容式的、光学的、热学的、近红外的或者其他合适的感测机构。锯片封罩118电连接至锯片108。锯台104、锯片108和电机112的总体构造对用于切割工件是本领域公知的并且本文中不再详细地描述。为了清晰起见，图2中省略了台锯中常用的某些部件，比如工件的导向件、锯片高度调整机构和锯片防护器。

锯100包括安装有感测电路的印刷电路板102，所述感测电路包括时钟源144、激励放大器(driver amplifier)146、转换器150和控制器140。电端子插座107从外部电源(比如，发电机或者公用电力供应器)接收交流(AC)电功率信号，所述电端子插座在图2中安装在印刷电路板102上或者在另一实施例中以其他方式电连接至转换电源106。转换电源106将来自外部电源的AC电信号转换成处于一个或多个电压水平的直流(DC)电功率信号以向控制器140、时钟源144和放大器146供电。印刷电路板102和安装在印刷电路板102上的器件与接地电隔离。电源106作为用于安装至印刷电路板102的器件的局部接地。

在锯100中，感测电路中的时钟源144和激励放大器146产生了时变电信号，所述时变电信号被引导通过转换器150中的初级绕组152、板120、锯片108和锯片封罩118。时变电信号被称为“感应电流”，因为控制器140根据感应电流的幅度上的变化来感测锯片108与人体的一部分之间的接触。时变电信号是包括同相分量和正交分量的复值信号。感应电流通过转换器150中的初级绕组152至板120。因板120与锯片108之间的放电所引起的初级绕组中的变化在转换器150的次级绕组154中产生了激励信号。该激励信号是与通过初级绕组152的感应电流对应的另一复值信号。

感测电路中的控制器140可操作地连接至电机112、转换器150中的次级绕组154、机械式锯片限动装置132。控制器140包括一个或多个数字逻辑装置，所述一个或多个数字逻辑装置包括通用型中央处理器(CPU)、微型控制器、数字信号处理器(DSP)、模-数转换器(ADC)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和适用于锯100的操作的任何其他数字逻辑装置。控制器140包括存储器142，所述存储器142存储用于操作控制器140的程序指令和与最大-最小变量的阈值水平相对应的数据，当静态的锯片108与人体接触时，在感应电流中产生所述最大-最小变量。

在感测电路的操作期间，时钟源144按预定频率产生时变信号，比如正弦波形。在图2的实施例中，时钟源144被配置成按1.22MHz的频率产生信号，所述频率公知为通过人体传播。放大器146产生作为来自时钟源144的信号的具有充分大幅度的放大型式的感应电流，以激励转换器150和电容124，以便由控制器140进行检测。

在感测电路的操作期间，控制器140接收次级绕组154中的激励信号通过第一解调器143A的同相分量I和激励信号通过第二解调器143B的正交分量Q。转换器150将流过初级绕组152、板120、锯片108和锯片封罩118的感应电流与解调器143A和143B隔离开，所述解调器143A和143B分别将信号的同相分量和正交相位分量供给至控制器140。因为解调器143A和143B产生电噪声，所以转换器150减小或者消除了噪声在初级绕组152和感应电流上的影响。在一种配置中，转换器150是初级绕组152和次级绕组154具有相等圈数的1:1的转换器。在替代性配置中，选择初级绕组152和次级绕组154中的绕组比以递升或者递降信号来用于解调和由控制器140监测。控制器140包括一个或多个ADC、过滤器、及所需的其他信号处理装置以产生同相信号I和正交信号Q的幅度的数字表示。控制器140确定在给定时间作为每个样本中的同相分量和正交分量的毕达哥拉斯(Pythagorean)和的感应电流A的幅度，如以下等式中所阐述的：控制器140按预定频率(比如，100KHz的采样速率)来测量已解调信号，以确定复值信号的幅度A方面的变化。

当电机112转动锯片108时，旋转的锯片108接触到不同物体，包括木块和其他工件。聚积在锯片108上的电荷的小部分流入工件中。然而，木质工件的导电性是相当低的，并且感测电路中的控制器140继续使电机112能转动锯片108。例如，当锯片108接合木块时，控制器140一般测量到感应电流A中的小变化，但是将感应电流中的变化确定为对应于木材或者具有低导电率的其他材料。

虽然工件(比如木材)具有低导电率，但是其他物体(比如人体的一部分)具有高很多的导电性并且当该部分接近锯片108时吸收锯片108上的电荷的很大部分。在图2中，通过指示从锯片108到人体的电荷流动的电荷云来表示人体164的一部分，比如手、手指或者臂。当人体164靠近锯片108时，控制器140因感应电流的幅度A方面的急剧变化而确定人体164与锯片108之间即将发生接触。响应于感应信号的幅度方面的急剧变化，控制器140在锯片接触到人体164之前停用电机112，接合锯片限动装置132来停止锯片108的运动，以及可选地撤回锯片108。

在图2的配置中，锯片108是具有围绕锯片的周边设置的多个齿的圆形锯片。所述齿在锯正常操作期间接合工件以切割工件。锯片108中的齿也聚积有来自感应电流的电荷。当人体接近锯片108时，锯片上的齿有助于将聚积在锯片108上的电荷放电至人体164。在某些配置中，人体164与锯片108中的齿的顶端之间的电弧使聚积在锯片108上的电荷能够在人体164实际上接触锯片108之前流入人体164中。弧距一般在几毫米的量级。控制器140由于人体164与锯片108之间直接接触或紧密接近而确定出感应电流的幅度A方面的变化并且响应于锯片108的放电来停止锯片108。

在图2的配置中，即使当印刷电路板102与接地绝缘时并且当人体164与接地绝缘时，比如当操作员穿上具有橡胶鞋底的鞋时，人体也具有充分高的导电率和电容来从锯片108吸取电荷。因此，虽然印刷电路板102和人164没有共用的公共地线，但是控制器140通过确定所确定出的感应电流的幅度A中的急剧变化来持续确定人164与锯片108之间的接触。虽然幅度A的绝对值在锯100操作期间可能变化，但是控制器140仍可以响应于幅度A的相对值方面的变化的幅度和时间来确定与人164的接触。在锯100操作期间，控制器140被配置成：在大约1毫秒的时间段内确定与人164的接触并停用电机112并且接合锯片限动机构132来停止锯片108。

在锯100中，控制器140响应于锯片108与人的一部分之间的接触的确定而停用电机112。在锯100中，锯片108通常由于锯片108在运转期间聚积的动量而继续转动几秒的一段时间。锯片限动装置132被配置成：能在短很多的时间段内停止锯片108，将锯片108降到锯台104以下以撤回锯片108使之不与人接触，或者停止并撤回锯片108。在锯100中，锯片限动装置132包括停止锯片108的转动的制动机构。附加地，锯片限动装置132将锯片108撤回到锯台104的表面以下。在其他动力工具实施例中，在不需要附加的制动机构的情况下，移动器械在致动器停用之后的短时间内停止。

除了当锯片108移动时感测物体与锯片108之间的接触之外，锯100中的感测电路被配置成：当锯片108静止时确定锯片108与物体(比如人体164的一部分)之间的接触。特别是，控制器140被配置成：当操作者闭合启动开关110以开始使用锯100时，确定物体是否与静止锯片108接触。如以下更详细地描述的，控制器140在操作启动开关110之前启动感应电流通过锯片108，以确定物体(比如人164)是否与锯片108接触。控制器140根据在用于针对感应电流的多个样本所确定的同相分量的最大和最小采样值上的变化和存储在存储器142中的预定同相最大-最小阈值来确定接触。在一种替代的实施方式中，控制器140使用感应电流的正交相位分量或者使用感应电流的同相和正交相位分量的组合来确定人164和锯片22之间的接触。

如果锯片108不与人164或者除工件(比如，木片)以外的物体接触，则控制器140仅启动电机112来转动锯片108。如果控制器140确定锯片108与人164接触，则控制器关闭电机112。为了关闭电机112，控制器140禁止电机112运转，并且直到合适的手动动作被采取以确保物体从锯片108附近移开时才重新启动电机112。控制器140选择性地产生警报(比如，听得见或者可视的指示)以指示电机112被关闭并且操作者应采取合适动作来重新启用锯100。

图2描绘了作为动力工具的说明性实例的台锯，其被配置成能确定人体的一部分或者其他物体与静止器械之间的接触，所述静止器械是当锯片108不在锯100中移动时的锯片108。替代性实施例可设想将图2的感测电路结合到大范围的动力工具中，包括但不限于，手持式电钻、钻孔机、手持式圆锯、往复锯、带锯、刳刨机、研磨机和具有当动力工具停用时能接触物体的静止器械的任何其他动力工具。

图3描绘了用于确定物体、比如人体的一部分是否接触电动工具中的静止器械的过程300。为了说明性目的，结合图2的锯100来描述图3。在以下的论述中，涉及执行功能或动作的过程300是指一个或多个处理器(比如控制器140)执行存储在存储器中的程序指令来操作动力工具的部件以执行所述功能或者动作。

过程300从动力工具产生用于通过器械的感应电流的电信号开始(框304)。如以上参照图2所述，来自时钟源144和放大器146的放大的时变电信号通过转换器150和由板120与锯片108形成的电容124。

在过程300期间，控制器140获得通过静止器械的感应电流的一系列样本(框308)。在锯100中，控制器140接收流经在变压器150中的次级绕组154的感应电流的同相分量I的一系列样本。通过初级绕组152的感应电流在次级绕组154中产生相应的激励电流，并且解调器143A提供感应电流的同相分量I给控制器140。过程300不需要控制器140从解调器143B获得正交相位分量Q的样本，虽然，在替代的实施方式中，控制器140可被配置成用于对正交相位分量Q采样以供使用。例如，在替代的实施方式中，控制器140获得同相和正交相位分量的样本来独立地确定人与锯片122的接触。处理器140使用同相和正交相位信号来确定人与锯片122的接触。

控制器140包括任何附加的电路、比如滤波器和ADC来产生与感应电流的同相分量相对应的数字数据。控制器140以预定的采样率、例如100KHz的采样率对所接收的感应电流的同相分量在时间上进行采样，以便获得用于感应电流的一系列样本。

过程300这样继续：当器械从与外部的物体、比如人体的一部分的接触中移开时，电动工具确定在预定数量的周期性时间间隔中的每个时间间隔上对于样本的最大-最小值(框312)。在过程300的一种实施方式中，控制器140对在一系列的40毫秒的时间间隔期间所产生的样本产生单个的最大-最小值。当器械不与外部的物接触时，比如例如在电动工具连接到电池、电插座或者其它的电源来源之后不久的时间段，控制器140对在400毫秒(10个40毫秒的周期性时间间隔)的时间段上的采样的信号值确定十个最大-最小值。当器械不与物体接触时，尽管使用40毫秒的时间间隔和一系列的十个最大-最小值来描述过程300，但是替代的实施方式使用较短或较长的时间间隔和不同数量的连续的时间间隔来确定期待范围的最大-最小值。

当器械从与人的接触中移开时，在由信号样本产生预定数量的最大-最小值之后，过程300相应于所确定的最大-最小值的平均值来确定最大-最小阈值(框316)。所确定的最大-最小阈值对应于当锯片108从与人体的接触中移开时针对感应电流的同相分量的最大和最小采样值之间的所期望的变化。所述阈值也被称作不接触阈值。在锯100中，控制器140将针对不接触阈值所确定的最大-最小值存储在存储器142中。

图4描绘了示范性的图，其包括在锯片108从与外部物体的接触移开时所获得的感应电流的同相分量的一系列样本404和由样本值404产生的相应的最大-最小值454的信号图。在以上根据框312和316所描述的过程期间，控制器140将不接触阈值472确定为预定数量的最大-最小值454的平均值。如以下所描述的，不接触阈值被用于确定在人与器械接触之后器械是否从与人体的接触移开。

再次参考图3，过程300继续获得感应电流的同相分量的一系列样本并且对附加的时间段确定最大-最小值(框320)。例如，控制器140继续对感应电流采样并且由在相继的40毫秒时间段上的样本确定最大-最小值。

在过程300确定最大-最小样本值时，人类操作者或者其他人可能与静止器械接触。例如，在锯100中，在锯片108不运行时人类操作者可能触摸锯片108。在人和锯片之间的接触在感应电流中产生更大程度的可变性，并且当人与锯片108接触时，由感应电流所产生的样本的相应的最大-最小值增大。例如在图4中，尖脉冲406相应于在人刚接触锯片108时所产生的感应信号中的瞬态，并且样本408的系列相当于在人保持与锯片108接触时的稳态感应信号。最大-最小值类似地包括相应于瞬变尖脉冲406的峰值410，和稳态最大-最小值458。在图4中，最大-最小值458的平均值超过与接触阈值相应的预定最大-最小值476。接触阈值476凭经验地被确定并且在开始过程300之前存储在电动工具的存储器、比如存储器142中。接触阈值476大于不接触阈值472。

在过程300期间，根据用于在预定数量的时间段上所取的一系列样本的最大-最小值比较接触阈值476和不接触阈值472来作出人与电动工具中的静止器械的接触的确定。例如，在最大-最小图像中的峰值410表明与电动工具中的器械的初始的接触，但是峰值410快速下降并且对人和器械之间的延长的接触而言不是可靠的指标。此外，当人松开器械时，如在图4中的信号数据尖峰410所表明的这样，产生第二最大-最小峰值460。由于器械的初始接触和初始松开在最大-最小数据中分别产生峰值410和460，过程300就根据在多个样本时间段上所确定的确定的最大-最小值与不接触阈值472和接触阈值476进行比较而确定出器械和人体之间的接触或者不接触。

再次参照图3，如果M个相继确定的最大-最小值超过预定接触阈值(框324)，则电动工具确定人与器械的接触并且禁用致动器以防止器械的运动(框328)。数量M为在接触阈值之上的预定数量的相继的最大-最小值。例如，在锯100中，如果三个相继的最大-最小值在接触阈值476之上，则控制器140确定出锯片108与人接触。对于在阈值476之上的M个相继的最大-最小值，过程300的不同的实施方式包括不同的数量，并且在一些实施方式中，M的值为一。

在图4中，在峰值410和460中的最大-最小样本以及在区间458中的最大-最小值的平均值在接触阈值476之上，并且控制器140确定出在相应的时间跨距期间人与锯片108接触。注意虽然峰值460对应于人和锯片108之间的接触的消除，增加的最大-最小值仍然超过接触阈值476并且控制器140在消除过程期间继续确定出在人和锯片108之间的接触。当控制器140确定出人与锯片108接触时，控制器140禁用电机112，从而使用开关110操作锯100的尝试不导致电机112的启动。

再次参考图3，如果N个相继地确定的最大-最小值小于或等于不接触阈值(框332)，则电动工具确定出器械不与人接触并且启动致动器以用于电动工具的操作(框336)。数量N为在不接触阈值之下的预定数量的相继的最大-最小值。例如，在锯100中，如果三个相继的最大-最小值在不接触阈值472之下，则控制器140确定出锯片108不与人接触。在另一种实施方式中，预定数量N大于预定数量M，以增加不接触阈值472之下的相继地确定的最大-最小值数量来用于确定器械不与人体接触。在图4中，控制器140在由一系列样本404和412所产生的最大-最小数据的区域454和462中分别确定出人不与器械接触。

在过程300期间，在一系列中的一个或多个最大-最小值既不超过接触阈值476，也不下降到不接触阈值472处或者不接触阈值472之下。例如，在图4中，最大-最小值480和484在中间的区域478中处于接触阈值476以下和不接触阈值472以上。在锯100中，如果控制器140确定出在M个相继的样本的组中的至少一个最大-最小值小于接触阈值(框324)并且在N个相继的样本的组中的至少一个最大-最小值大于不接触阈值(框332)，则控制器140保持在锯片和人体的一部分之间的当前状态的确定(框340)。例如，在图4中，最大-最小值480在当控制器140确定出在锯片108和人之间的接触的时间段458中被确定。控制器140继续在当最大-最小值480被确定的时间期间确定接触。类似地，最大-最小值484在当控制器140确定出锯片108不与人接触的时间段462中被确定，并且控制器140继续在与最大-最小值484相对应的时间期间确定不接触。

过程300继续以反复的方式在时间上对信号采样并且确定电动工具中的静止器械和人之间的接触和不接触。当电动工具工作并且器械运行时，过程300结束，并且电动工具可选地执行不同的过程来确定在器械运行时在器械和人体的一部分之间的接触。过程300随后在电动工具中的致动器停用之后重新开始，以便在该致动器再次启动之前确定在静止器械和人之间的接触。

应当理解，上述变型及其他特征和功能或者其替代方案可以按期望地结合到许多其他不同系统、应用或者方法中。可能随后由本领域技术人员所做出的各种目前未预见到的或者未设想到的替代方案、改型、变化或者改进也意在由以下权利要求所包含。

Claims (16)

1.一种用于检测人和电动工具中的不移动器械的接触的方法，包括：

对通过所述不移动器械的电信号进行采样，以获得所述电信号的一系列样本；

确定对于所述电信号的所述一系列样本中的每个样本的分量；

确定与所述一系列样本中的在第一周期性时间间隔期间出现的第一多个样本相对应的第一最大-最小值，该确定根据在第一多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和

响应于第一最大-最小值大于第一预定阈值而确定人与所述不移动器械的接触。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

确定与所述一系列样本中的在第一周期性时间间隔之后的第二周期性时间间隔中出现的第二多个样本相对应的第二最大-最小值，该确定根据在第二多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和

仅响应于第一最大-最小值和第二最大-最小值都大于所述第一阈值而确定人与所述不移动器械的接触。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在人与所述不移动器械不接触的时间段期间对电信号进行采样，以获得另一系列样本；

确定多个周期性时间间隔中的多个最大-最小值，所述最大-最小值与所述另一系列样本中的在所述多个周期性时间间隔中的每个周期性时间间隔期间出现的多个样本相对应，该确定根据在所述多个时间间隔中的每个中的所述多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；

将第二阈值确定为所确定的所述多个最大-最小值的平均值，所述第二阈值小于所述第一阈值；和

将所述第二阈值存储在所述电动工具的存储器中，以用于在另外的周期性时间间隔中确定人与不移动器械不接触。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

确定与所述一系列样本中的在第三周期性时间间隔期间出现的第三多个样本相对应的第三最大-最小值，该确定根据在第三多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和

响应于第三最大-最小值小于所述第二阈值而确定人与所述不移动器械不接触。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

确定与所述一系列样本中的在第三周期性时间间隔之后的第四周期性时间间隔期间出现的第四多个样本相对应的第四最大-最小值，该确定根据在第四多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和

仅响应于第三最大-最小值和第四最大-最小值都小于所述第二阈值而确定人不接触。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

响应于确定人与所述不移动器械的接触而禁用所述电动工具中的致动器，所述致动器被配置成用于驱动所述不移动器械。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为每个样本所确定的分量为同相分量。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为每个样本所确定的分量为正交相位分量。

9.一种电动工具，包括：

致动器，其被配置成用于驱动器械；

时钟源，其被配置成用于产生通过所述器械的时变电信号；

存储器；和

可操作地连接到所述致动器和所述存储器的控制器，所述控制器被配置成用于：

当所述致动器停用并且所述器械为不移动器械时，获得所述电信号的一系列样本；

确定对于所述电信号的所述一系列样本中的每个样本的分量；

确定与所述一系列样本中的在第一周期性时间间隔期间出现的第一多个样本相对应的第一最大-最小值，该确定根据在第一多个样本的同相分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和

响应于第一最大-最小值大于存储在存储器中的第一预定阈值而确定人与所述不移动器械的接触；和

响应于确定人与所述不移动器械的接触而禁用所述致动器。

10.根据权利要9所述的电动工具，其特征在于，所述控制器还被配置成用于：

确定与所述一系列样本中的在第一周期性时间间隔之后的第二周期性时间间隔中出现的第二多个样本相对应的第二最大-最小值，该确定根据在第二多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和

仅响应于第一最大-最小值和第二最大-最小值都大于所述第一阈值而确定人与所述不移动器械的接触。

11.根据权利要求9所述的电动工具，其特征在于，所述控制器还被配置成用于：

在人与所述不移动器械不接触的时间段期间获得所述电信号的另一系列样本；

确定多个最大-最小值，所述最大-最小值与所述另一系列样本中的在所述多个周期性时间间隔中的每个周期性时间间隔期间出现的多个样本相对应，该确定根据在所述多个时间间隔中的每个中的所述多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；

将第二阈值确定为所确定的所述多个最大-最小值的平均值，所述第二阈值小于所述第一阈值；和

将所述第二阈值存储在所述存储器中，以用于在另外的周期性时间间隔中确定人与不移动器械不接触。

12.根据权利要11所述的电动工具，其特征在于，所述控制器还被配置成用于：

确定与所述一系列样本中的在第三周期性时间间隔期间出现的第三多个样本相对应的第三最大-最小值，该确定根据在第三多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和

响应于第三最大-最小值小于存储在存储器中的所述第二阈值而确定人与所述不移动器械不接触。

13.根据权利要12所述的电动工具，其特征在于，所述控制器还被配置成用于：

确定与所述一系列样本中的在第三周期性时间间隔之后的第四周期性时间间隔期间出现的第四多个样本相对应的第四最大-最小值，该确定根据在第四多个样本的分量中所确定的最大值和最小值之间的差来进行；和

仅响应于第三最大-最小值和第四最大-最小值都小于存储在存储器中的所述第二阈值而确定人与所述不移动器械不接触。

14.根据权利要12所述的电动工具，其特征在于，所述控制器还被配置成用于：

响应于确定人与不移动器械不接触而启用所述致动器的操作以驱动所述器械。

15.根据权利要9所述的电动工具，其特征在于，所述控制器还被配置成用于确定每个样本的同相分量。

16.根据权利要9所述的电动工具，其特征在于，所述控制器还被配置成用于确定每个样本的正交相位分量。