CN106132649A - 带有电容性伤害缓解系统的动力工具 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，动力工具包括切割组件、接近切割组件的传感器系统、能够操作地连接到切割组件的反应系统、存储器、储存在存储器内的程序指令、储存在存储器内的空间识别算法和能够操作地连接到反应系统、传感器系统和存储器的处理器。处理器配置成执行程序指令以检测在与切割组件相关联的检测区内的人体轮廓、基于检测利用空间识别算法建立检测区内人体轮廓的位置、基于所建立的位置确定不安全状态存在，以及启用反应系统。

Description

带有电容性伤害缓解系统的动力工具

交叉引用

本申请要求于2013年11月18日提交的美国临时申请No. 61/905,726的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及包括配置成迅速停止成形装置的运动的保护性系统的动力工具。

背景技术

已经产生大量动力工具以促进将工件成型为期望的形状。一种这样的动力工具是斜切锯。斜切锯存在安全隐患，这是因为斜切锯的锯片通常非常锋利且以高速率运动。因此，诸如割断指趾和深度裂伤的严重伤害能够几乎瞬间地发生。响应于在以高速运动的暴露锯片中固有的危险，已经针对斜切锯研发了大量不同的安全系统。一种这样的安全系统是锯片防护件。锯片防护件能够运动地围封锯片，由此提供必须在暴露旋转锯片之前将其移开的物理屏障。虽然锯片防护件有效地防止了一些伤害，但是用户的手指依然接近运动的锯片，特别是当使用斜切锯来使工件成形时试图固定工件的时候。

已经研发了斜切锯安全系统，其旨在当用户的手接近或触碰锯片时使锯片停止。已经研发了各种止动装置，包括物理地插入锯片的齿内的制动装置。总体地，当检测到人邻近锯片时，处理信号并将其发送到诸如制动机构的反应系统，以在短时间段内使锯片旋转停止。一种这样的系统在美国专利公布No. 2011/0048197中公开。在其它系统中，反应系统结合机械制动或电气制动。在一些反应系统中也使用烟火启动（pyrotechnic firing），以迫使初始地延伸通过工作台中的狭槽或孔的运动锯片或其它成形装置到达工作台下方。

在所有这些系统中，将系统放置于安全状态的能力取决于及时地感测到不安全状态的存在。感测系统的灵敏性因此必须足以使伤害的风险最小化。然而，如果系统过于灵敏，则当实际上对用户不存在危险时，也会将工具放置于安全状态。伤害缓解系统的这种无意的启用能够是非常不方便的，并且在一些系统中是昂贵的。

因此，所需要的是简单且可靠的配置，其在提供对不安全状态的增加的灵敏性的同时，减少了对于伤害缓解系统的无意启用的潜在可能。

发明内容

在一个实施例中，动力工具包括切割组件、邻近切割组件的传感器系统、能够操作地连接到切割组件的反应系统、存储器、储存在存储器内的程序指令、储存在存储器内的空间识别算法和能够操作地连接到反应系统、传感器系统和存储器的处理器。处理器配置成执行程序指令以检测在与切割组件相关联的检测区内的人体轮廓、基于检测利用空间识别算法在检测区内建立人体轮廓的位置、基于所建立的位置确定不安全状态存在，以及启用反应系统。

在一个或多个实施例中，传感器系统包括电容性感测芯片和一个或多个接收器，且处理器进一步配置成执行程序指令以获得来自一个或多个接收器中的每一个的相应信号，并且建立人体轮廓的位置包括基于相应信号建立人体轮廓的位置。

在一个或多个实施例中，处理器配置成执行程序指令，以基于检测建立在检测区内人体轮廓相对于切割组件的运动部件的位置。

在一个或多个实施例中，运动部件包括锯片，且电容性感测芯片操作性地连接到锯片，使得电容性感测芯片的信号由锯片传送。

在一个或多个实施例中，处理器配置成执行程序指令，以基于所确定的人体轮廓的运动的速度和方向确定不安全状态存在。

在一个或多个实施例中，处理器配置成执行程序指令，以限定关于锯片的危险区，和基于所建立的位置和危险区确定不安全状态存在。

在一个或多个实施例中，处理器配置成执行程序指令，以基于所确定的锯片位置限定危险区。

在一个或多个实施例中，处理器配置成执行程序指令，以基于围绕锯片的一部分定位的锯片防护件的确定位置限定危险区。

在一个或多个实施例中，一个或多个接收器包括位于接近锯片的前部部分的位置的第一接收器、位于第一接收器之前且接近锯片的第一侧的位置的第二接收器，和位于第一接收器之前且接近锯片的第二侧的位置的第三接收器，其中第二侧与第一侧相对。

在一个或多个实施例中，一个或多个接收器包括位于接近锯片的在前部分的位置的第四接收器、位于第四接收器前方且接近锯片的第一侧的位置的第五接收器，以及位于第四接收器前方且接近锯片的第二侧的位置的第六接收器。

在一个或多个实施例中，处理器配置成当锯片防护件的位置变化时基于围绕锯片的一部分定位的锯片防护件的确定位置限定危险区。

在另一实施例中，操作动力工具的方法包括用传感器系统检测在与动力工具的切割组件相关联的检测区内的人体轮廓、基于检测通过用处理器应用储存在存储器内的空间识别算法建立人体轮廓在检测区内的位置、基于所建立的位置用处理器确定不安全状态存在，以及用处理器启用反应系统以缓解不安全状态。

在一个或多个实施例中，检测人体轮廓包括利用电容性感测芯片和多个接收器检测人体轮廓，并且建立人体轮廓的位置包括利用由处理器从接收器中的一个或多个接收的多个信号建立人体轮廓的位置。

在一个或多个实施例中，建立人体轮廓的位置包括利用多个信号建立人体轮廓相对于切割组件的运动部件的位置。

在一个或多个实施例中，方法包括利用电容性感测芯片传送来自切割组件的锯片的信号。

在一个或多个实施例中，用处理器确定不安全状态存在包括用处理器基于所确定的人体轮廓的运动的速度和方向确定不安全状态存在。

在一个或多个实施例中，方法包括利用处理器确定锯片的位置，和利用锯片的确定位置通过用处理器执行储存在存储器内的程序指令限定危险区，其中，用处理器确定不安全状态存在包括基于所限定的危险区用处理器确定不安全状态存在。

在一个或多个实施例中，限定危险区包括基于围绕锯片的一部分定位的锯片防护件的确定位置限定危险区。

在一个或多个实施例中，建立人体轮廓的位置包括分析从多个接收器中的位于接近锯片的前部部分的位置的第一个接收器接收的多个信号中的第一个信号、分析从多个接收器中位于第一接收器之前且接近锯片的第一侧的位置的的第二个接收器接收的多个信号中的第二个信号，以及分析从多个接收器中位于第一接收器之前且接近锯片的第二侧的位置的第三个接收器接收的多个信号中的第三个信号，其中第二侧与第一侧相对。

在一个或多个实施例中，建立肉体的位置包括分析从多个接收器中的位于接近锯片的在前部分的位置的第四个接收器接收的多个信号中的第四个信号、分析从多个接收器中的位于第四接收器前方且接近锯片的第一侧的位置的第五个接收器接收的多个信号中的第五个信号、以及分析从多个接收器中的位于第四接收器前方且接近锯片的第二侧的位置的第六个接收器接收的多个信号中的第六个信号。

附图说明

图1描绘了斜切锯组件的前视右视透视图；

图2描绘了马达和锯片之间的动力传送系的示意图，包括控制反应系统的呈互电容配置的安全电路；

图3描绘了动力传送系的右侧的简化平面视图；

图4描绘了图2的安全电路的示意图；

图5描绘了由图4的处理器实施的过程的流程图，实施该过程以利用电容性感测和空间识别提供伤害缓解；

图6-8描述了当用户围绕图1的斜切锯组件使手运动时图4的传感器中的一些的输出；

图9描绘了由图4的处理器实施的校准过程的流程图，实施该校准过程以基于图1的斜切锯组件的部件的运动修改阈值；以及

图10描绘了图2的马达和锯片之间的动力传送系的示意图，而且包括控制反应系统的呈自电容配置的安全电路。

具体实施方式

出于促进对本公开的原理的理解的目的，现在将参考在附图中图示且在下文的书面说明书中描述的实施例。应当理解的是，不由此预期对本公开的范围作出限制。还应当理解，本公开包括对图示的实施例的任意改变和改型，且包括如本公开所属领域的技术人员将通常想到的本公开的原理的进一步应用。

现在参考图1，图示了一种呈斜切锯组件100的形式的动力工具。其它类型的动力工具（诸如台锯、滑座式斜切锯、杠杆式锯（drop saw）、复合锯（compound saw）、圆锯、木工锯）等是可行的。斜切锯组件100包括基底102和能够在基底102上旋转的转台104。斜切锯组件100还包括安装在切割头支撑组件108上的切割头106。切割头106（其也可以在本文中称为“切割组件”）包括马达110，其能够操作成使圆形锯片112旋转。切割头支撑组件108附接到转台104，且配置成支撑切割头106，使得切割头106可以在转台104之上运动，并且在由转台104支撑的工件（WP）上执行切割操作。可以使用附接到基底102的引导栅（guide fence）114来对齐其上的工件WP。

切割头支撑组件108包括斜臂116、切割臂118、第一枢转机构120和第二枢转机构122。斜臂116（在本文中也称为“斜柱”）提供用于斜切锯组件100的斜向支撑结构。斜臂116由第一枢转机构120枢转地附接到转台104。第一枢转机构120包括铰链布置，其使得支撑组件108的斜臂116能够在设置工序期间相对于转台104枢转。具体地，该布置配置成使得斜臂116能够在切削操作之前沿向左方向或向右方向从竖直位置（如图1-2中所示）枢转到45°的角度（未示出）或更大的角度。该枢转允许切割组件106的锯片112从斜角接近工作台104，且在支撑于工作台104上的工件上执行成角度的切削，如本领域中众所周知的那样。

支撑组件108的切割臂118为切割组件106提供支撑。切割臂118经由枢轴126能够枢转地连接到铰链124。枢轴126能够实现在切削操作期间切割组件106关于转台104和基底102的枢转运动。该枢转允许切割组件106的锯片112朝向和远离水平转台104运动，以执行切割操作。在其它实施例中，切割臂118可以安装于铰链124部件，且铰链124部件安装在轨道上（滑座式斜切锯）。另一种配置是针对切割臂118直接地安装在斜臂116上的情况，并且其中枢轴位于第二枢轴122处（切割锯-非滑座式或滑动式斜切锯）。

切割组件106包括连接到切割臂118的手柄126，以促进切割组件106相对于转台104的运动。手柄126的设计和尺寸适合于当实施切削操作时由人手抓持。这允许用户容易地使切割组件106枢转。手柄126上可以设置开关（未示出），以允许用户在切割操作期间容易地对电气马达110供电和断电。锯片防护件128覆盖圆形锯片112的顶部部分。出于清晰的目的以虚线示出的下锯片防护件130能够旋转地安装到切割头组件106。在图1的视图中，当使切割头组件106朝向转台104枢转由此暴露出圆形锯片112时，下锯片防护件130配置成相对于切割头组件106沿顺时针方向旋转。

参考图2和图3进一步描述马达110和锯片112之间的连接。马达110具有输出轴131，其驱动行星小齿轮（pinion gear）132。行星小齿轮132能够操作地连接到齿轮134，其驱动离合器/制动组件135。离合器/制动组件135包括主离合器136，其将齿轮134连接到主制动组件138。在一个实施例中，主制动组件138是在美国专利申请公布No. 2011/0048197中描述的制动组件，该文献的全部内容通过引用并入本文。

主制动组件138驱动带轮140，其由带144能够操作地连接到带轮142。在一些实施例中，由齿轮驱动系统取代带轮系统。带轮142能够操作地连接到齿轮146，其驱动能够操作地连接到驱动轴150（锯片112安装在其上）的齿轮148。马达110，连同齿轮和带轮一起，配置成使得锯片112向下旋转。

行星小齿轮132也连接到换向齿轮152。换向齿轮152驱动齿轮154，齿轮154驱动次离合器156，次离合器156相应地连接到次制动器158。次制动器158操作性地连接到铰链124。

图2进一步示出安全电路160，其用于感测不安全状态，并且响应于这种状态控制斜切锯组件100的各种部件。也在图4中示出的安全电路160包括处理器162，其能够操作地连接到马达110、主离合器136和次离合器156。处理器162进一步能够操作地连接到存储器164、用户接口166、电容性感测芯片168和接收器，图示了多个接收器170、172、174、176、178、180和182。

如期望的那样实现处理器162，诸如用执行储存在存储器164中的编程指令（如在下文中更详细地讨论）的一个或多个通用或专用可编程处理器实现。处理器162、存储器164和接口电路能够设置在印刷电路卡上，或设置为专用集成电路（ASIC）中的电路。电路中的每一个均能够用单独的处理器实现，或者能够在相同的处理器上实现多个电路。替代性地，能够用设置在VLSI电路中的离散部件或电路实现电路。而且，本文中所描述的电路能够用处理器、ASIC、离散部件或VLSI电路的组合实现。

虽然仅示出一个电容性感测芯片168，但是可以设置更多个。电容性感测芯片168是电容性传感器或电容性近距离传感器，其由一个或多个近距离感测芯片（自电容或互电容）驱动，诸如来自芯科实验室（Silicon Labs）（C8051F7xx、C8051F8xx、C8051F9xx和未列出的类似芯片）、微芯科技（Microchip）（GestIC、所有通用mTouch MCU和未列出的类似芯片）、爱特美尔（Atmel）（QTouch/QTouchADC、QMatrix和未列出的类似芯片）的那些芯片，或者其它类似芯片。图2的实施例中的电容性感测芯片168是互电容配置。因此，电容性感测芯片168配置成使得信号在锯片112上，并且其中锯片112与工具的其余部分电气地隔离，这允许锯片112作用为发送器。在其它实施例中，电容性感测芯片168配置成使得斜切锯100的另一部件（诸如上防护件、栅或工作台顶部）是发送器。

在一些实施例中，近距离感测整合在处理器（诸如基于ARM的架构处理器或任意其它期望形式）内。在一些实施例中，使用多于一个微控制器来驱动一个或多个电容性近距离感测芯片。在一些实施例中，一个或多个微控制器驱动（多个）电容性近距离感测芯片和其它感测系统（例如NIR、UWB、IR等）的组合。在一些实施例中，一个或多个微控制器驱动基于ARM的处理器和其它感测系统（例如，NIR、UWB、IR等）的组合。

电容性近距离感测芯片能够操作地连接到锯片112（或其它系统的其它运动部分），同时接收器170-182围绕锯片112定位。图2例如描绘了接收器170在锯片112的后方右侧处、接收器172在锯片112的中间右侧处、接收器174在锯片112的前方右侧处、接收器176在锯片112的后方左侧处、接收器178在锯片112的中间左侧处、接收器180在锯片112的前方左侧处和接收器182在锯片112的前方处。在一个实施例中，接收器安装在锯片防护件128上，在锯片防护件128的外侧或内侧中的任一者上。在其它实施例中，使用更多或更少的接收器。虽然可以使用单个接收器，但是多个接收器的结合提供冗余，并且对于一些算法，提供增加的准确性。额外地，如果期望，接收器的实际安装位置是变化的。例如，在一些实施例中，接收器安装在上防护件、工作台、栅和/或切槽板（kerf plate）中的一者或多者上。

此外，在一些实施例中，安全电路160结合在台锯内。在这种实施例中，能够利用锯片、调节叉、工作台、切槽板、劈刀、底架和/或防护件配置发送器和接收器对。因此，用作发送器的部件的选择将变化，并且其中接收器放置在其它部件中的一者或多者上。

在一些实施例中，安全电路160结合在圆锯内。在这种实施例中，能够利用锯片、固定防护件、活动防护件和/或脚板配置发送器和接收器对。用作发送器的部件的选择将因此变化，并且其中接收器放置在其它部件中的一者或多者上。

进一步参考图5描述安全电路160的操作。当向安全电路160初始地提供动力时（框190），处理器162执行储存在存储器164中的程序指令，以实施系统的诊断/校准（框192）。在一些实施例中，安全电路进一步配置成在框192处在失效模式和影响分析（FMEA）期间在主/次制动系统上实施可用性/可操作性测试。（多个）传感器的功能监测包括通过扫描过一个或多个传感器来实施FMEA，以确保适当功能。在主制动系统和/或次制动系统的故障检测事件中，一些实施例中的安全电路使锯不能够操作。在其它实施例中，在主制动系统的故障检测事件中，一些实施例中的安全电路使次制动组件和锯不能够操作。

如果在框194处，诊断/校准不成功，则生成错误消息（框196），且系统检查以查看安全电路160是否处于旁路模式（框198）。如果系统处于旁路模式，则接受状态（框200），并且系统前进到空闲/待机状态（框202）。

如果在框198处，系统不处于旁路模式，则生成重置信号（框204），并且程序返回框192。

返回框194，如果成功地完成诊断/校准程序，则程序继续到框206。如果在框206处，安全电路160处于旁路模式，则生成错误消息，原因在于没有理由将安全电路160作为旁路。如果在框206处，安全电路160不处于旁路模式，则过程继续到空闲/待机状态（框208）。

一旦系统处于空闲/待机状态（框208），则在框210处，处理器162就检查触发器开关（未示出）的状态，其通常位于手柄126中。如果触发器开关不处于“ON（开）”位置，则程序返回空闲/待机状态（框208）。

如果在框210处，触发器开关处于“ON”位置，则处理器162检查安全电路160是否处于旁路模式（框212）。如果安全电路160处于旁路模式，那么就将传感器输入作为旁路（框214），并且处理器162证实马达110被供电且触发器开关处于“ON”位置（框216）。如果马达110被供电且触发器开关处于“ON”位置，则程序继续到框214。如果在框216处，或者马达110断电或者触发器开关不处于“ON”位置，程序都继续至框218且实施FMEA。如果在框218处，FMEA通过（pass），则系统返回框208处的空闲/待机。如果在框218处，FMEA未通过，则过程继续到框208处的空闲/待机，且向用户提供关于FMEA的结果的警报。

返回框212，如果系统不处于旁路模式，则程序继续至框220且实施FMEA/校准。如果FMEA/校准程序失败，则生成错误消息且过程终止。如果FMEA/校准程序通过，则在框222处实现正常切割。在框224处，处理器162在框224处证实马达110被供电且触发器开关处于“ON”位置。只要存在那些条件，过程就前进到框226，且处理器162检查不安全状态。

如果从接收器170-182接收的信号个别地或共同地超过储存在存储器164中的阈值，则“不安全”状态存在。参考图6-8解释阈值。图6描绘从接收器174、180和182输出的图表230。接收器174的输出由线232指示，接收器180的输出由线234指示，且接收器182的输出由线236指示。噪声水平之上的信号强度的增加指示已经在围绕切割组件的检测区内检测到诸如肉体、指、臂、肘、手或者人体部分的任意部分的人体轮廓。检测区是与传感器装置（在该实施例中是接收器）中的每一个相关联的检测区域的组合。通过分析信号，能够确定人体轮廓在检测区内的具体位置。

例如，通过使个体的手运动靠近锯片112的左前方部分生成图表230。因为手最靠近接收器182，所以接收器182生成最大的信号（线236）。因为相比于接收器174，手更靠近接收器180，所以接收器180生成次大的信号（线234）。

图7中的图表240示出与图6中所绘出的相同的接收器的输出，但是图表240是通过使个体的手运动靠近锯片112的右前方部分来生成的。因为在时间T₂处，手最靠近接收器174，所以接收器174生成最大的信号（线232）。因为相比于接收器180，手更靠近接收器182，所以接收器182生成次大的信号（线236）。图表240进一步指示，在时间T_l处，相比于接收器174（线232），手实际上更靠近接收器182（线236）。因此，通过分析信号输出，能够追踪手相对于接收器的位置。

图8中的图表242示出与图6中所绘出的相同的接收器的输出，但是图表242通过使个体的手运动靠近锯片112的左前方部分来生成。因为在时间T₂之后，手最靠近接收器180，所以接收器180生成最大的信号（线234）。因为相比于接收器180，手更靠近接收器182，所以接收器182生成次大的信号（线236）。图表240进一步指示，在时间T₁和T₂之间，手朝向锯片112运动，但是主要朝向锯片112的左侧前方，这是因为所有的接收器均产生增加的信号，而且来自接收器180和182的信号（分别地，线234和236）的改变速率大于来自接收器174（线232）的改变速率。

因此，通过在存储器164中储存期望算法，能够分析接收器170-182的输出，以确定手的运动的相对位置、速度和方向。因此，通过选取安全电路160中的部件的期望位置和配置，能够将安全电路配置成用期望的形状和灵敏性限定危险区。例如，在图1的实施例中，靠近由锯片防护件128覆盖的锯片112的部分的手相比于位于靠近暴露的或由下锯片防护件130覆盖的锯片112的部分的位置的手更不可能受到伤害。安全电路160因此提供空间识别，其利用储存在存储器164中的空间识别算法，能够更好地基于参照切割组件的锯片112或其它运动部件的手的确定位置和手的运动速度来识别不安全状态。“阈值”因此是三维危险区的边界，在一些实施例中，其形状反映了具体位置关于切割组件的运动部件的相对危险。

返回图5，如果未检测到不安全状态（框226），则处理器162证实安全系统160不处于旁路模式（框248）。如果系统不处于旁路模式，则在框222处继续正常切割。如果在框248处系统处于旁路模式，则马达110断电且生成错误消息。

如果在框226处检测到不安全状态，则启用反应系统（框250）。“反应系统”是一种系统，其配置成诸如通过停止切割装置或使切割装置运动远离用户来将切割组件放置在安全状态中。在启用反应系统后，处理器162脱离离合器136且启用主制动组件138，以如在'197公开中更详细地讨论的那样迅速止动。

安全电路160进一步连接到次离合器156和次制动组件158。在感测到不安全状态时，也向离合器/制动组件135中的电磁体发送信号，且释放离合器156并启用次制动组件158。次制动组件158的触发正时能够与主制动组件138的触发正时同时发生，或者在预定时间之后发生。在一些实施例中，该正时取决于具体应用（例如，在斜切锯或圆锯上）。在诸如图1的实施例的一些斜切锯应用中，触发正时也随切割头106的旋转位置而变化。

因为次制动组件158与主制动系统138并联工作，所以对锯100应用动态平衡机构。将次制动组件158选取为类似于主制动系统138，以减少从主制动系统138生成的破坏性能量。因此，两个制动部件的大小如在于2013年3月14日提交的美国申请No. 61/781,931中讨论的那样确定，该文献的全部内容通过引用并入本文。

在框250处启用反应系统之后，程序在框204处继续。

返回框224，如果或者马达110断电或者触发器开关不处于“ON”位置，则程序继续到框252，且处理器162检查不安全状态。如果不安全状态存在，则程序继续到框250。如果在框252处没有不安全状态存在，则程序继续到框254且实施阈值校准。

阈值校准在图9中更详细地绘出。在阈值校准的框256处，处理器162确定斜切锯组件100的任意部分的位置是否有改变。如果不存在改变，则维持用于限定不安全状态的相同阈值（框258），且程序继续到图5的框260。如果斜切锯组件100的一些部分已经改变，则处理器162执行存储器164中的算法以建立新的阈值（框262）。

例如，如果下防护件已经运动，则之前由防护件覆盖的锯片的区域现在暴露。因此，先前将被认为处于安全区中（即，危险区外侧）的手现在处于危险区中。同样地，通过切割头106的枢转或沿滑座运动改变锯片112的相对位置将改变危险区。这在接收器中的一个或多个或安全电路160的其它部件不相对于锯片112以固定关系定位的实施例中尤其确切。

一旦在框262处已经生成新的阈值，则更新储存在存储器164中的阈值，且程序继续到图5的框260。应当注意的是，虽然已经关于图5的框254描述了阈值校准，但是在一些实施例中在框222中，即在正常切割操作期间也发生相同的校准。

返回图5，一旦完成阈值校准，处理器162就检查以查看锯片112是否在框260处完全停止。如果锯片未完全停止，则程序继续在框252处监测不安全状态。

如果在框260处锯片完全地停止，则程序在框262处继续，并且实施FMEA。如果FMEA失败，则程序继续到框196。如果FMEA在框262处通过，则程序继续到框202。

前述程序能够针对具体应用以各种方式修改。因此，在一些实施例中，根据锯片的预定接近区建立且在没有锯片运动的情况下限定基线阈值，诸如在框192处。在一些实施例中，传感器在通电时校准，且在每个小时间间隔处重新校准以补偿锯片运动（即，接地影响（ground affect））。接地部件是工具的任意部分（工作台/基底/栅/脚板等），其在锯片改变位置（斜切、倾斜、头向上/向下等）时影响传感器的电容读数。

在一些实施例中，危险区域是限定为围绕切割锯片的前方、左方、右方和/或后方的周边的区。在一些实施例中，周边不是均匀的周边。通过接触或接近时电容水平的改变来实现肉体或人体轮廓检测，即不安全状态的确定。换言之，当手与锯片接触或者处于危险区域（锯片的预定接近区）内时实现肉体检测。

反应系统做出反应时所处的电容水平限定为阈值水平，且其通过实验测试和识别算法确定。如本文中所使用的术语“识别算法”的意思是带有限定的接地补偿阈值和操作逻辑的程序。操作逻辑包括但是不限制于自动重置、自动阈值校准、感测和反应系统的功能监测、系统装备和解除装备、监测阈值偏离和触发、用户接口以及事件的存储器储存。

在一些实施例中，当将电源线插头插入电源出口时开始自动重置、自动阈值校准、感测和反应系统的功能监测、系统装备和解除装备、监测阈值偏离和触发和用户接口。在一些实施例中，在马达电源开关启动的开始时或通过手动地按压按钮发生系统装备。在一些实施例中，如果在预定时间之后电源插头保持插入且马达电源开关保持不活动，则发生系统解除装备。在一些实施例中，如果功能监测检测到系统故障，则也发生系统解除。

实施例包括微控制器，其运行算法以连续监测偏离阈值的任意电容水平，并且确定向反应系统输出停止信号。一些实施例配置成使得如果当锯片或切割工具正在旋转时发生停电事故，则安全系统至少直到锯片完全停止时都保持有效。

虽然上文详细地讨论了传感器的具体布置，但是在一些实施例中，传感器定向成与锯片成任意角度，并且其中平行于锯片通常限定为0度。此外，传感器大小和距锯片的定位位置取决于期望的接近检测范围。通常地，传感器的大小为至少5 mm见方，并且其中没有最小厚度。额外地，传感器可以设置成任意几何形状（包括方形、矩形、卷状物和圈状物）。在具体实施例中，传感器能够是呈笔直形式、各种样式或环的电气导体。

在一些实施例中，近距离感测芯片外部的电容器配置成与传感器串联或并联，以取决于选取的感测芯片根据需要增加增益和灵敏性。通常地，电子板固接到工具以减少信号串扰，并且防止工具的任意铝部件作用为传感器。

在一些实施例中，用与一个或多个固定和/或旋转轴承构件（轴承外圈和/或内圈）的电气连接实现锯片上的信号，其中轴承构件与旋转轴（锯片附接到该旋转轴）接触。在其它实施例中，用隔离的固定板（诸如配置成与锯片平行的电容性联接板（CCP））诱发锯片上的信号。

在一些实施例中，主动屏蔽（多个）信号传输线以防止诸如地面、噪声、运动部件、手等的外部影响将错误引入信号内。在一些实施例中，通过非反向单位增益放大器（运算放大器）分裂信号来实现主动屏蔽。

在利用近距离感测的一些实施例中，用主动屏蔽件将传感器从地面屏蔽，以形成与具体切割组件相关联的期望检测区。屏蔽件能够与接地部件和用户的接触电气地隔离。

本文中所描述的安全电路在不同的实施例中使用在任意期望的动力设备中，动力设备包括斜切锯、台锯、圆锯、带锯、刳刨机、钻等。在这些实施例的每一个中，针对结合在工具内的具体切割组件修整安全电路。额外地，本文中所描述的安全电路在不同实施例中在接线和电池操作的工具中使用。

此外，当在互电容配置的背景中描述时，一些实施例中的安全系统额外地或替代地以自电容配置配置。在这种实施例中，电容性传感器或电容性近距离传感器配置成使得信号在锯片上，并且其中锯片与工具的其余部分电气地隔离，且因此锯片变成传感器。自电容配置对于斜切锯、台锯、圆锯、带锯和任意其它动力工具或动力设备尤其有用。以示例的方式，图10描绘了图2的斜切锯组件，其中，接收器170-182和电容性感测芯片168已经由电容性传感器或电容性近距离传感器270取代。与在一些实施例中体现为GestIC、QMatrix等装置的电容性感测芯片168相比，电容性近距离传感器270体现为mTouch MCU、QTouchADC等芯片。

在一些实施例中，传感器配置包括一个或多个电容性传感器或电容性近距离传感器，其在锯片作为或者不作为用于斜切锯的传感器的情况下位于上防护件、工作台和/或切槽板上。在一些实施例中，传感器配置包括一个或多个电容性传感器或电容性近距离传感器，其在锯片作为或者不作为用于台锯的传感器的情况下位于调节叉、工作台、切槽板和/或塑料防护件上。在一些实施例中，传感器配置包括一个或多个电容性传感器或电容性近距离传感器，其在锯片作为或者不作为用于圆锯的传感器的情况下位于固定的防护件、活动防护件和/或脚板上。

所描述的实施例提供包括安全电路的预防系统（也称为感测系统）以及反应系统。当配置在动力工具上时，感测系统检测人的肉体在工具的危险区域内的存在且启用反应系统。

通过结合定位在工具上的至少一个电容性传感器或电容性近距离传感器，安全电路通过识别算法提供空间识别。空间识别包括监测锯片相对于地面参考（例如，斜切锯/台锯/圆锯的工作台/基底/栅/脚板）的位置，且相应地调整用于肉体感测的启用阈值。在一些实施例中，通过使用至少一个电容性近距离传感器实现锯片的位置的监测。在一些实施例中，使用一个或多个编码器、电位计、电感近距离传感器和或电容性近距离传感器以便确定相对于地面的锯片位置。在一些实施例中，用与监测锯片的位置相同的传感器检测用户至锯片的接近度，而在其它实施例中，使用单独的传感器。

在一些实施例中，用于安全电路的所限定的安全区基于锯片的位置，针对斜切锯，锯片的位置限定为头向上、头向下、头向上延伸或收缩、头向下延伸或收缩，以及倾斜和斜切与头向上/向下的任意组合。在一些实施例中，针对台锯，锯片的位置限定为锯片高度相对于工作台的不同位置，以及与倾斜结合的锯片高度的不同位置。在一些实施例中，针对圆锯，锯片的位置限定为切割深度相对于脚板的不同位置，以及与倾斜结合的锯片高度的不同位置。

识别算法提供空间识别，这在一些实施例中利用一个或多个接收器确定用户相对于锯片的位置，并且将所确定的位置与调整过的安全区相比较，以确定是否需要向反应系统发送停止信号。

空间识别由锯片的前方、左前方、右前方、后方、左后方、右后方、底部或者全部位置的任意期望的固定保护区构成。在一些实施例中，空间识别配置成在确定不安全状态是否存在时，除了手的位置之外还检测手的接近速度。因此，空间识别由可变的保护区，即变化的阈值构成，其取决于头/锯片位置（例如，头向上、头向下等）和/或手接近速度以使与用户切割习惯的冲突最小化。

由识别算法提供的空间识别能够额外地或替代地结合其它感测技术，包括但不限于电感近距离传感器和光学传感器。由识别算法提供的空间识别能够使用在触控板、计算机鼠标、智能电话、平板电脑等中。

所公开的实施例因此提供带有多通道的利用电容性感测芯片和电容性近距离感测芯片的感测系统，其允许多个传感器配置在工具上以便空间识别。实施例提供多个通道，其允许用于空间识别的各种传感器位置选项，以确定相对于工具的危险区域的用户的位置。例如，在斜切锯上，在信号在锯片、上防护件、工作台和/或切槽板上的情况下能够配置自电容芯片。在信号在锯片上且接收器在上防护件、工作台、和/或切槽板上的情况下能够配置互电容芯片。通过结合空间识别，能够在没有接地影响感测信号的顾虑的情况下实现利用电容性接近度的传感器设计。额外地，能够实现可变的保护区，这允许根据锯片相对于工作台的位置定制保护区。所公开的实施例提供更小的电子板设计，其允许能够在更多应用中实现的更紧凑的设计。

虽然已经在附图和前述描述中详细地图示和描述了本公开，但是其应当被认为是说明性的，且本质上不是约束性的。应当理解的是，仅呈现出了优选实施例，并且期望落在本公开的精神内的全部改变、改型和其它应用受到保护。

Claims (20)

1.一种动力工具，包括：

切割组件；

接近所述切割组件的传感器系统；

能够操作地连接到所述切割组件的反应系统；

存储器；

储存在所述存储器内的程序指令；

储存在所述存储器内的空间识别算法；以及

能够操作地连接到所述反应系统、所述传感器系统和所述存储器的处理器，所述处理器配置成执行所述程序指令，以

检测在与所述切割组件相关联的检测区内的人体轮廓，

利用所述空间识别算法基于检测建立所述检测区内所述人体轮廓的位置，

基于所建立的位置确定不安全状态存在，以及

启用所述反应系统。

2. 根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于：

所述传感器系统包括电容性感测芯片，和一个或多个接收器；以及

所述处理器还配置成执行所述程序指令，以从所述一个或多个接收器中的每一个获得相应信号；以及

建立所述人体轮廓的位置包括基于所述相应信号建立所述人体轮廓的位置。

3.根据权利要求2所述的动力工具，其特征在于，所述处理器配置成执行所述程序指令，以：

基于所述检测建立所述人体轮廓在所述检测区内相对于所述切割组件的运动部件的位置。

4. 根据权利要求3所述的动力工具，其特征在于：

所述运动部件包括锯片；以及

所述电容性感测芯片操作性地连接到所述锯片，使得所述电容性感测芯片的信号由所述锯片传送。

5.根据权利要求4所述的动力工具，其特征在于，所述处理器配置成执行所述程序指令，以基于所述人体轮廓的运动的确定的速度和方向确定所述不安全状态存在。

6. 根据权利要求5所述的动力工具，其特征在于，所述处理器配置成执行所述程序指令，以：

限定关于所述锯片的危险区；以及

基于所建立的位置和所述危险区确定所述不安全状态存在。

7.根据权利要求6所述的动力工具，其特征在于，所述处理器配置成执行所述程序指令，以：

基于所述锯片的确定的位置限定所述危险区。

8.根据权利要求7所述的动力工具，其特征在于，所述处理器配置成执行所述程序指令，以：

基于围绕所述锯片的一部分定位的锯片防护件的所确定的位置限定所述危险区。

9.根据权利要求7所述的动力工具，其特征在于，所述一个或多个接收器包括：

位于接近所述锯片的前部部分的位置的第一接收器；

位于所述第一接收器之前且接近所述锯片的第一侧的位置的第二接收器；以及

位于所述第一接收器之前且接近所述锯片的第二侧的位置的第三接收器，其中所述第二侧与所述第一侧相对。

10.根据权利要求9所述的动力工具，其特征在于，所述一个或多个接收器包括：

位于接近所述锯片的在前部分的位置的第四接收器；

位于所述第四接收器的前方且接近所述锯片的第一侧的位置的第五接收器；以及

位于所述第四接收器的前方且接近所述锯片的第二侧的位置的第六接收器。

11.根据权利要求7所述的动力工具，其特征在于，所述处理器配置成当所述锯片防护件的位置变化时，基于围绕所述锯片的一部分定位的锯片防护件的确定的位置限定所述危险区。

12.一种操作动力工具的方法，包括：

用传感器系统在与所述动力工具的切割组件相关联的检测区内检测人体轮廓；

通过用处理器应用储存在存储器内的空间识别算法基于检测建立所述检测区内所述人体轮廓的位置；

基于所建立的位置用所述处理器确定不安全状态存在；以及

用所述处理器启用反应系统以缓解所述不安全状态。

13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于：

检测肉体包括利用电容性感测芯片和一个或多个接收器检测所述人体轮廓；以及

建立所述人体轮廓的位置包括利用由所述处理器从所述一个或多个接收器接收的一个或多个信号建立所述人体轮廓的位置。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，建立所述人体轮廓的位置包括：

利用所述一个或多个信号建立所述人体轮廓相对于所述切割组件的运动部件的位置。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

利用所述电容性感测芯片传送来自所述切割组件的锯片的信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，用所述处理器确定不安全状态存在包括：

基于所述人体轮廓的运动的确定的速度和方向用所述处理器确定不安全状态存在。

17. 根据权利要求16所述的方法，还包括：

利用所述处理器确定所述锯片的位置；和

通过用所述处理器执行储存在所述存储器内的程序指令，利用所述锯片的确定的位置限定危险区，其中，用所述处理器确定不安全状态存在包括基于所限定的危险区用所述处理器确定不安全状态存在。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，限定所述危险区包括：

基于围绕所述锯片的一部分定位的锯片防护件的确定的位置限定所述危险区。

19.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，建立所述人体轮廓的位置包括：

分析从所述一个或多个接收器中的位于接近所述锯片的前部部分的位置的第一个接收器接收的一个或多个信号中的第一个信号；

分析从所述一个或多个接收器中的位于所述第一接收器之前且接近所述锯片的第一侧的位置的第二个接收器接收的所述一个或多个信号中的第二个信号；以及

分析从所述一个或多个接收器中的位于所述第一接收器之前且接近所述锯片的第二侧的位置的第三个接收器接收的所述一个或多个信号中的第三个信号，其中所述第二侧与所述第一侧相对。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，建立所述人体轮廓的位置包括：

分析从所述一个或多个接收器中的位于接近所述锯片的在前部分的位置的第四个接收器接收的所述一个或多个信号中的第四个信号；

分析从所述一个或多个接收器中的位于所述第四接收器前方且接近所述锯片的第一侧的位置的第五个接收器接收的所述一个或多个信号中的第五个信号；以及

分析从所述一个或多个接收器中的位于所述第四接收器前方且接近所述锯片的第二侧的位置的第六个接收器接收的所述一个或多个信号中的第六个信号。