CN106625451A - 位置反馈控制方法和电动工具 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及位置反馈控制方法和电动工具。描述了电动工具和操作电动工具的方法的多个实施例。该电动工具可包括第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和控制器。第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器中的均可生成表示相应的位置传感器与工件之间的距离的信号。该控制器可基于第一信号、第二信号和第三信号确定电动工具相对于工件的一个或多个角度，并且呈现该一个或多个角度是否在预定范围内的指示。该控制器可基于第一信号、第二信号和第三信号进一步获得深度测量值，并且基于所获得的深度测量值生成控制电动工具操作的一个或多个控制信号。

Description

位置反馈控制方法和电动工具
技术领域
各种实施方式涉及一种电动工具，并且更具体地，涉及基于所检测到的位置控制电动工具(power tool)的操作。
背景技术
用传统电钻或电动螺丝刀旋入螺钉要求工具的精确的手动调节以获得准确的深度。这样的电钻或电动螺丝刀的使用者通常必须恰好在准确的时刻松开触发器。电动旋入螺钉通常是一个快速的过程，对于多数使用者来说，这使得精确调节成为一个挑战。不精确的调节通常会导致螺钉的过度旋入或旋入不足。过度旋入螺钉导致螺钉旋入过深并且可能使螺钉或旋入了螺钉的工件(workpiece)失效。旋入不足导致螺钉旋入不够深，因此为了齐平地旋入螺钉，需要重新开始旋入过程。但是，在阻止不齐平之后重新开始旋入过程通常会导致螺丝刀头滑脱，使螺钉脱落或损害螺钉，或者损坏旋入了螺钉的工件。
通过将这样的系统与在本申请其余的部分陈述的本发明的方面进行比较，常规和传统方法的局限和缺点对于本领域的技术人员来说是很明显的。
发明内容
结合附图中的至少一个基本示出和/或描述了位置反馈控制方法和使用该方法的电动工具，并且在所述权利要求中更加全面地陈述了所述位置反馈控制方法和使用该方法的电动工具。
将从下面的描述和附图中更加全面地理解本发明的优点、方面和新颖的特征及其示例性实施方式的具体细节。
附图说明
为了清晰示出之目的，在附图中示出的示例性元件无需按比例绘制。就这一点而言，例如，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大以便提供清晰度。此外，在认为合适的地方，参考标记在这些附图中被重复以便表明对应或类似的元件。
图1提供了根据一个实施方式的电动工具的透视图。
图2提供了图1示出的电动工具的另一个透视图。
图3提供了图1中示出的电动工具的侧视图，其包括其触发器的放大视图。
图4提供了图1中示出的电动工具的俯视图。
图5提供了图1中示出的电动工具的前视图。
图6提供了图1中示出的电动工具的后视图。
图7提供了图1中示出的电动工具的后面的方框图。
图8示出了针对图1中示出的电动工具的位置传感器的一个方向。
图9示出了图1中示出的电动工具第一操作角度。
图10示出了图1中示出的电动工具第二操作角度。
图11示出了针对图1中示出的电动工具的实例零操作模式(zero mode ofoperation)的流程图。
图12A至图12C示出了针对图1中示出的电动工具的实例盲孔操作模式或自动齐平操作模式的流程图。
图13示出了用于图1中示出的电动工具的角度指示器的一个实例。
图14示出了用于图1中示出的电动工具的角度指示器的另一个实例。
图15示出了用于图1中示出的电动工具的角度指示器的又一个另外实例。
具体实施方式
本发明的方面总体上涉及电动工具和用于这种电动工具的位置反馈控制。以下说明集中于电钻/电动螺丝刀的实施方式，所述电钻/电动螺丝刀可用于在钻头被电钻/电动螺丝刀的夹头(chuck)固定时在工件上钻孔，或者用于在螺丝刀头被电钻/电动螺丝刀的夹头固定时将螺钉旋入工件。但是所述位置反馈控制的各种方面可应用于广范围的电动工具，例如电钻、螺丝刀、锯子、切刀和电锤。
现参照图1至图6，示出了无绳电动工具(cordless power tool)10的数个外观图。虽然示出了无绳电动工具，下文描述的电动工具10的各个方面也可实施在有绳电动工具中。如图所示，电动工具10可包括手柄20，该手柄耦接在上部30与基座部(base portion)40之间。基座部40可被配置为收纳电池组，所述电池组可用于为电动工具10提供电力。基座部40可进一步包括下支承件(lower support)42，当电动工具10置于水平面上时，所述下支承件42能够使电动工具10保持在直垂直状态。
手柄20可设置一表面，使用者可通过该表面抓住并握紧电动工具10。如图所示，手柄20可包括朝向手柄20上端的触发器22。触发器22可被这样放置以便使用者可通过用握住电动工具10的那只手的手指(例如食指)按压触发器22来启动触发器22。
在一些实施方式中，触发器22可具有第一运动范围(first range of travel)RT1和第二运动范围(second range of travel)RT2，这使得使用者能够在这两种操作模式中进行选择。第一操作模式可以与在静止位置23与第一停止位置24之间的第一运动范围RT1相关联。第二操作模式可以与在第一停止位置24与第二停止位置25之间的第二运动范围RT2相关联。为区别这两种操作模式，触发器22可包括第一弹簧26和第二弹簧27，第一弹簧26和第二弹簧27协作向触发器22施加抗力。具体来说，弹簧26可在触发器22沿着在静止位置23与第一停止位置24之间的第一运动范围运动时向触发器22施加第一力量。第一弹簧26和第二弹簧27在触发器22沿着从第一停止位置24到第二停止位置25的第二运动范围运动时可协作向触发器22施加第二力量，该力量大于施加在触发器22上的第一力量。以这种方式，为了使触发器22移过第一停止位置24，则可能需要使用者在触发器22上施加另外的力量。
如图所示，上部30可包括沿着上表面35放置的模式选择器32。上部30可进一步包括位置传感器341、342、343，所述位置传感器341、342、343朝向电动工具10的前部31被放置于夹头36的周围。上部30可进一步包括角度指示器38，所述指示器38被置于朝向电动工具10的背部33。
通常，模式选择器32令使用者能够从数个不同的操作模式中进行选择。为了这个目的，模式选择器32可包括线性滑动选择器，令使用者能够将所述选择器在数个不同的位置间线性地滑动。不同的位置中的每一个可对应于电动工具10的不同的操作模式。例如，在一个实施方式中，模式选择器32可被设置在对应于与位置传感器341、342、343相关联的各种操作模式的位置处。在一个实施方式中，模式选择器32能够在与位置传感器341、342、343相关联的关闭模式(off mode)、盲孔模式(blind hole mode)、自动齐平模式(auto flushmode)、自定义齐平模式(custom flush mode)和零模式(zero mode)中进行选择。
关闭模式通常对应于位置传感器341、342、343关闭、失灵或被忽略的模式。像这样的情况，电动工具10的操作方式与没有这样的位置传感器341、342、343的电动工具相似。盲孔模式允许电动工具10的使用者钻指定的可重复的深度的盲孔。自动齐平模式允许电动工具10的使用者使用普通/包含的长度的钻头将普通样式的螺钉齐平插入工件中。自定义齐平模式允许电动工具10的使用者在自定义零点设定之后将螺钉齐平旋入工件中。零模式允许使用者针对盲孔模式或自定义齐平模式设定自定义零点。虽然电动工具10的一些实施方式可支持上面提到的每一种模式，其他的实施方式可支持这些模式的子集、可支持另外的模式或者可支持这些模式的子集以及另外的模式。
如上文所述，模式选择器32可包括沿着上部30的上表面35的线性滑动选择器。其他实施方式可为模式选择器32提供不同的位置诸如例如在上部30的不同位置或电动工具10的不同部分(诸如，手柄20或基座部40)。此外，虽然在图1到图6中，模式选择器32被示为线性滑动，其他实施方式可使用不同类型的选择器。例如，模式选择器32可包括为选择期望的操作模式可被驱动的旋转拨号盘、旋转开关、一个(或多个)按钮开关、按钮、单选按钮等。
在图7中示出了电动工具10的高级的方框图。如图所示，电动工具10通常包括电力系统70、控制器80和电动机90。电力系统70可包括端子、调功器(power regulator)、功率调节器(power conditioner)和/或其他电路系统，这些电路系统被配置为将电力分配给控制器80、电动机90、位置传感器341、342、343、角度指示器36和可能的电动工具10的其他组件。在一些实施方式中，电力系统70可被配置为收纳电池或电池组72并且将由被收纳的电池或电池组提供的电力输送至电动工具10的相应的组件。在一些实施方式中，电力系统70可包括电源线74，该电源线用于可拆卸地将电力系统70耦接至电源插座，这样电力系统70可输送由电源插座向电动工具10的各自组件提供的电力。
电动机90可包括DC电动机，诸如无刷直流电动机或有刷直流电动机。此外，电动机90可经由齿轮箱(gear box)92耦接至夹头36。在一个实施方式中，齿轮箱92包括锤子94，该锤子94被配置为以一连串的冲击将扭力从电动机90转移到夹头36。在其他实施方式中，齿轮箱92不包括锤子94。在这样的实施方式中，齿轮箱92连续不断地将扭力从电动机90传递到夹头36，而不是以一连串冲击的方式。不管以怎样的方式将电动机90耦接至夹头36，电动机90通常将扭力传递至夹头36，使得通过夹头36夹住的工具38(例如，钻头、螺丝刀头等)使该夹头36旋转。
控制器80可控制逻辑电路，该逻辑电路通常被配置为控制电动工具10的操作。具体而言，控制器80可从触发器22、模式选择器32、位置传感器341、342、343、电力系统70和电动机90接收信号。基于这些信号，控制器80可根据由模式选择器32所选择的操作模式来控制电动工具10的操作。具体而言，控制器80可通过至电动机90的一个或多个信号控制电动机90的操作。此外，控制器80可控制制动器(brake)96，该制动器被配置为经由一个或多个控制信号使电动机90停止。除了控制电动机90和制动器96，控制器80可基于来自位置传感器34的信号进一步确定相对于工件电动工具10沿着两条轴的角度。
控制器80可包括处理器82、包括固件86的存储器84和输入/输出端口88。为响应执行存储的固件86的指令，处理器82可处理经由输入/输出端口88接收的信号、基于所接收到的信号确定合适的控制信号以及经由输入/输出端口88输出控制电动工具10的操作的信号。正如下文详细说明的，处理器82可基于来自位置传感器341、342、343的信号确定操作角度、旋入深度或者这两者都确定，并且可基于这样的操作角度、旋入深度或者这两者调节电动工具10的操作。
如在图5和图8中所示，电动工具10可包括三个位置传感器341、342、343，所述传感器以三角形配置被放置在夹头36的周围。但是，在其他实施方式中，电动工具10可包括不同数量的位置传感器。每一个位置传感器341、342、343可包括一个或多个辐射源以及一个或多个辐射接收器，所述一个或多个辐射源以及一个或多个辐射接收器协作检测相应的传感器与工件之间的距离。通常，每一个位置传感器341、342、343的一个或多个辐射源可投影一个图案到工件的表面。每一个位置传感器341、342、343的一个或多个辐射接收器可接收被反射的图案从而生成表示传感器341、342、343和工件之间距离的信号。位置传感器341、342、343可使用不同类型的辐射源和辐射接收器。例如，位置传感器341、342、343可基于生成和检测光辐射、电磁辐射或声辐射操作。在一个实施方式中，位置传感器341、342、343可用零件号为AL6180X的意法半导体近距离和环境光传感(AIS)模块实施。所述意法半导体(STMicroelectronics)AIS模块测量光传至目标并反射回AIS模块所用的时间。然后，AIS模块可基于测量时间获得距离测量值(distance measurement)。在另一个实施方式中，可以用与美国专利4,968,146中描述的光深测量设备相似的方式实施位置传感器341、342、343。这样的光深测量设备基于反射回所述设备的光的多少获得距离测量值。
在一些实施方式中，各个位置传感器341、342、343可包括投影可见图案到工件上的单个辐射源。这样可见的图案允许相应的传感器341、342、343中的一个或多个辐射接收器接收反射的图案并且基于所接收到的反射图案测量至工件的距离，此外，所述可见图案允许电动工具10的使用者确定每一个位置传感器341、342、343实际上所指向的目标工件。当电动工具10用于朝向工件的端部或边缘时，一个或多个位置传感器341、342、343可能没有与工件对齐并且可能偏离所述端部或边缘。所述可见的图案可以使使用者使电动工具10重新对齐或者重新调整电动工具10的位置，使得每一个位置传感器341、342、343将其图案投影到目标工件上。此外，当控制器80确定各个位置传感器341、342、343没有适当地指向工件时，控制器80可使位置传感器341、342、343更改显示的图案。例如，当图案位置不合适时，控制器80可使图案闪烁，当位置合适时，控制器80可使图案保持稳定。
如在图8至图10中所示，第一位置传感器341和第二位置传感器342可被放置使得第一位置传感器341被放置为面向夹头36的左边，而第二位置传感器342被放置为面向夹头36的右边。此外，第一和第二位置传感器341、342可被放置使得第一位置传感器341的中心与第二位置传感器342的中心之间的距离为D1。第三位置传感器343直接置于夹头36的下方，使得穿过第三位置传感器343的中心和夹头36的中心的线在P点被均匀地二分第一位置传感器341与第二位置传感器342之间的距离D1。此外，第三位置传感器343可被放置使得第三位置传感器343的中心与将第一和第二位置传感器341、342连接起来的线的距离为E，与第二位置传感器342的中心的距离为D2，以及与第一位置传感器341的中心的距离为D3。最后位置传感器341、342、343可被如此放置，使得当电动工具10垂直于工件时，每一个位置传感器341、342、343与工件的距离相等。
由于位置传感器341、342、343以这种方式放置，则控制器80可确定角度α1(该角度对应于电动工具10相对于工件的左到右的倾斜)和角度β(该角度对应于电动工具10相对于工件的后到前的倾斜)。具体来说，控制器80可使用分别从传感器341、342获得的距离S1、S2和传感器341、342之间的已知距离D1，按照下面的等式1确定角度α1。同样地，控制器80可使用分别从传感器342、343获得的距离S2、S3和传感器342、343之间的已知距离D2，按照下面的等式2，确定角度α2。同样地，控制器80可使用分别从传感器341、343获得的距离S1、S3和传感器341、343之间的已知距离D3，按照下面的等式3，确定角度α3。最后，控制器80可使用分别从传感器341、342、343获得的距离S1、S2、S3和从第三位置传感器343到将第一位置传感器341与第二位置传感器342连接起来的线的已知距离E，按照下面的等式4确定角度β。
等式1:
等式2:
等式3:
等式4:
上面的等式4基于以上文描述的方式，基于第三位置传感器343将第一和第二传感器341、342之间的距离相等地二分。但是，等式4可容易地被修改以提出这样的一个实施方式，在该实施方式中，第三位置传感器343在第一和第二位置传感器341、342之间不是等距的。具体来说，对应于由第一和第二传感器341、342检测到的平均距离的表达式(S1+S2)/2可变为(off2/D1)*S1+(off1/D1)*S2，在该表达式中，off1和off2分别对应于点P(第三位置传感器343在该点二分距离D1)与相应的位置传感器341、342之间的距离。
现参照图11，示出了针对零操作模式的流程图200。如上文所提到的，零操作模式中的电动工具10可允许使用者为后来的盲孔模式或自定义齐平模式的使用设定自定义零值Z。为了这个目的，使用者在205可钻一个需要的深度的孔或将螺钉旋入所需要的深度。在一个实施方式中，当达到各个预定深度间隔时，电动工具10被配置为生成指示。例如，当获得各个预定深度间隔(例如1/4”)时，电动工具10可生成一个或多个信号，该信号引发触觉嗡嗡声、听得见的哔哔声、视觉LED照明等。例如，当获得1/4"深度时电动工具10可提供短的指示，当获得1/2"深度时电动工具10可提供双重短的指示，当获得3/4"深度时电动工具10可提供短的指示，当获得1"深度时电动工具10可提供长的指示。基于这样的指示，为了使电动工具10为进一步的参考设定并存储期望零值Z，使用者可以在期望的深度手动地使电动工具10停止。虽然当达到每一个间隔深度时，电动工具10可使用相同的指示，以上文相似的方式改变指示可减少使用者失去指示数目从而为不期望得到的深度设定零值Z的可能性。
控制器80在210中可检测到使用者已经获得期望的深度并且要求设定零值Z。控制器80在215可基于从每个位置传感器341、342、343接收到的信号针对每个位置传感器341、342、343获得的距离测量值S1、S2、S3。控制器80在220可检测并忽略被阻塞的距离测量值S1、S2、S3。在工作环境中，灰尘、泥土、木屑粒子等覆盖一个或多个位置传感器341、342、34并不罕见。小于从每个位置传感器341、342、343到夹头36的末端39(见图3和图4)的距离C1、C2、C3的距离可表示每个位置传感器341、342、343被这样的粒子阻塞、可表示每个位置传感器341、342、343失灵或者可表示其他事物引起可不正确的读数。因此，控制器80在220可忽略或删除任何小于从每个位置传感器341、342、343到夹头36的末端39的距离C1、C2、C3的距离测量值S1、S2、S3。
如果控制器80在222中确定所有的距离测量值S1、S2、S3已经被忽略，那么控制器80在225可生成呈现给使用者出错或警告消息的信号。例如控制器8可经由角度指示器38或经由传感器341、342、343投影的可见图案或经由以上两者呈现这样的出错消息。
如果控制器80在224中确定只有其中一个距离测量值S1、S2、S3被保留或没有被忽略，那么为了选择所述一个保留的距离测量值S1、S2、S3作为自定义零值Z，控制器80进入226。控制器80在250中可为进一步的参考存储获得的零值Z。
否则，控制器80在230中可针对每一对所保留的距离测量值S1、S2、S3根据等式1到各个3确定对应的角度α1、α2、α3。在一个实施方式中，如果各对传感器341、342、343的其中之一或其两者的距离测量值S1、S2、S3没有被保留，那么控制器80在232可设定对应的角度α1、α2、α3的值，该值表示角度α1、α2、α3是未知的或者该角度α1、α2、α3存在于预定的可接受的范围之外。
在235中，控制器80可根据等式4确定角度β。在一个实施方式中，如果所有的三个传感器341、342、343的距离测量值S1、S2、S3没有被保留，那么控制器80在235中设定角度β的值，该值表示角度β是未知的或者角度β存在于预定的可接受的范围之外。
在240中，控制器80可确定所有的角度α1、α2、α3、β是否在预定的可接受的范围之内。例如，如果各个角度α1、α2、α3、β在75°与105°之间，即与垂直角度相差±15°，控制器80可确定角度α1、α2、α3、β在预定的可接受的范围之内。如果所有的角度α1、α2、α3、β在预定的可接受的范围之内，那么为了确定并存储自定义零值Z，控制器80可进入245中。具体来说，控制器80在245中可将距离测量值S1、S2、S3平均以获得自定义零值Z。在250中，控制器80可在存储器84中为进一步的参考存储所获得的值Z。
如果不是所有的角度α1、α2、α3、β都在预定的可接受的范围之内，控制器80在225中可通过角度指示器38、或通过位置传感器341、342、343投影的图案或经由以上两者向使用者呈现出错或警告消息。例如，控制器80可使角度指示器38呈现出出错代码，反射发光二极管(LED)或生成一些其他表示出错的可见的展示。可替代地或者另外，控制器80可使位置传感器341、342、343投影闪光的图案，不同颜色的图案或一些其他传达给电动工具10的使用者出错或警告信息的可见的示出。
然后，控制器80在260中可将最短的保留的距离测量值S1、S2、S3选择作为自定义零值Z。这样做确保了控制器80不使用可能与和工件不一致的位置传感器341、342、343(例如，将他们相应的辐射投影偏离工件的端点或边缘)相关联的距离测量值S1、S2、S3。之后为了存储获得的零值Z，控制器80可进入250。
现参照图12A到图12B，它们示出了自定义齐平模式或自动齐平模式的控制逻辑的一个实施方式流程图300。在自定义齐平模式中，零值Z是通过图11中的过程或其相似的过程而设定的自定义值。在自动齐平模式中，基于普通样式螺钉以及可能是从一组预先定义的普通样式螺钉中识别出的一种普通样式的使用者选择设定零值。
在方框305中，控制器80可确定触发器22是否被启动。如果没有启动，则控制器80在310中可确定电动机90是否停止。如果没有停止，则为了将制动器96应用到电动机90并且使电动机90停止，控制器80在315可启动制动器96。否则控制器80什么都不做并返回至305，以便确定触发器22是否被启动。
如果触发器22被启动，则控制器在320可从每一个位置传感器341、342、343获得距离测量值S1、S2、S3。控制器80在325可忽略或删除任何小于相应的夹头距离C1、C2、C3的距离测量值S1、S2、S3，所述夹头距离C1、C2、C3对应于沿着正交于工件方向的线从相应的传感器341、342、343到夹头36的末端的距离。
在330中，控制器80确定钻孔/旋入过程是否已经进行。在一个实施方式中，控制器80可基于标记F是否被设定而做出这样的判定。例如，如果设定，那么控制器80可确定电动工具10正在齐平地旋入螺钉或钻孔，并且可持续到345。否则，控制器80可确定电动工具10正在开始钻孔/旋入过程。在这种情况下，控制器80在335可为钻孔/旋入过程初始化控制值。例如，控制器80可设定标记F，以表明齐平旋入螺钉或钻盲孔的过程已经开始。控制器80可为初始深度测量值(depth measurement)M和电动工具10的初始每分钟转数(RPM)值R进一步存储初始值(例如，0)。控制器80在340可在存储器84中存储所保留的距离测量值S1、S2、S3，并且进入360以确定所保留的测量数目。
在345中，控制器80可将当前距离测量值S1、S2、S3与前面存储在存储器84中的距离测量值S1、S2、S3进行比较，并保留与对应的之前读数相差不超过临界百分比(如10％)T的当前距离测量值S1、S2、S3。通过忽略这样的距离测量值S1、S2、S3，控制器80可避免将深度测量值基于不准确反应电动工具10的深度的距离测量值S1、S2、S3。例如，位置传感器S1、S2、S3在钻孔/旋入过程中可变得方向偏离并且偏离工件的端点或边缘投影辐射或者可能被灰尘或在钻孔/旋入过程中生成的碎片阻塞。
控制器80在350中可基于所保留的距离测量值S1、S2、S3更新所存储的距离测量值S1、S2、S3。控制器80在360可确定有多少距离测量值S1、S2、S3被保留。如果零个距离测量值S1、S2、S3被保留，那么控制器80在365可生成一个或多个信号，该信号可使位置传感器341、342、343和/或角度指示器38向使用者显示警告。控制器80在370可应用制动器98使电动机90停止，从而停止钻孔/旋入处理。
如果单个测量值S1、S2、S3被保留，那么控制器80在375可使用保留的测量值S1、S2、S3作为电动工具10的深度测量值M。在380中，控制器80可确定电动工具10的深度测量值M是否大于零值Z。如果大于零值Z，那么控制器80在385可生成一个或多个信号，该信号可使电动机90驱动或继续驱动夹头36。否则，控制器80在370可生成一个或多个信号，该信号在清除在385的标记F并退出流程图300之前应用制动器96使电动机90停止。一旦在380确定深度测量值已经达到零值Z，控制器80可进一步为使用者呈现指示表明期望深度已经达到。例如，控制器80可生成一个或多个信号，该信号经由扬声器、铃、钟锤等引发可听见的指示和/或经由例如角度指示器38的灯光引发视觉指示。
如果保留了两个或两个以上的测量值S1、S2、S3，那么控制器80在390可根据等式1到等式3为每一对保留的测量值S1、S2、S3确定相应的角度α1、α2、α3。在395中，控制器80可确定所有的角度α1、α2、α3是否在可接收的范围内(例如在75°到105°之间)。如果不是所有的角度α1、α2、α3都在可接收的范围内，那么控制器80在397可生成一个或多个信号，该信号使位置传感器341、342、343和/或角度指示器38向使用者显示警告消息。在400中，控制器80将深度测量值M设置为最短的保留的测量值S1、S2、S3。然后，控制器80可进入380，以确定获得的深度测量值M是否表示电动工具10已经达到与所存储的零值Z相关联的期望深度。
如果所有的角度α1、α2、α3都在可接受的范围内，则控制器80在405中可将深度测量值M被设置为所保留的距离测量值S1、S2、S3的平均值。然后，控制器80可进入380以确定所获得的深度测量值M是否表示电动工具10已经达到与所存储的零值Z相关联的期望深度。
如上文提到的，如果所获得的深度测量值M大于零值Z，那么控制器80在385可生成一个或多个信号，该信号可使电动机90驱动或继续驱动夹头36。然后，如图12C中所示出的，控制器80可保护电动工具10使其免于凸起偏离(cam-out)。具体来说，控制器80在430可确定获得的深度测量值M是否大于之前存储的深度测量值M。如果测量值M增加，则凸起偏离情况(在此情况下，螺丝刀头从螺钉头上滑脱)可能会发生在电动工具10上。在这种情况下，控制器80可进入440进一步检查凸起偏离情况。否则，控制器80在435可更新所存储的深度测量值M并且回到305检查触发器22的状态。
在440中，控制器80可将当前的电动机90的RPM值与存储的RPM值R进行比较，以便确定电动机90的RPM值的增加是否已经超过临界RPM值(例如，100RPM)TR。在一个实施方式中，电动机90被实施为无刷DC电动机，所述无刷直流电动机具有控制电动机90转速的内部电路系统。在这样的实施方式中，控制器80可从这样的电动机90的内部电路系统中获得当前RPM值。在其他的实施方式中，电动工具10可包括在电动机90上的电感传感器，该传感器为控制器80提供一个或多个表示电动机90当前RPM值的信号。如果RPM值的增加没有超过临界RPM值TR，那么控制器80可确定没有发生凸起偏离情况。同样，控制器80在445可更新所存储的RPM值R并且进入305以便检查触发器22的状态。
然而，如果RPM值的增加已经超过临界RPM值TR，那么控制器80可确定发生了凸起偏离情况。因此，控制器80在450中可生成一个或多个信号，该信号应用制动器96使电动机90停止。控制器80在方框455中可等待，直到当前RPM值为零并且传感器测量值S1、S2、S3的平均值在存储的深度测量值M的临界水平(例如0.063英寸)内。在确定当前RPM值和传感器测量值S1、S2、S3的平均值在临界水平TM之内之后，控制器80可进入305，以便检查触发器22的状态。
如上文所说明的，当达到零值Z时，控制器80应用制动器96来使电动机90停止。在一个实施方式中，使用者经由触发器22可使控制器80进一步根据最后修整操作模式(finishing mode of operation)或递增操作模式(incremental mode of operation)来驱动电动机90。例如，使用者可以使触发器22超程(over-travel)，使得触发器22选择最后修整操作模式移动过第一停止位置24而移往第二操作位置25。在另一个实施方式中，使用者选择最后修整操作模式，在零值Z达到之后可以在预定时间继续握着触发器22。
在最后修整操作模式中，控制器80可使电动机90以最后修整速率驱动夹头36，从而使夹头36以比正常操作速率慢的速率转动，直到触发器22被松开。例如，对于冲击工具，控制器80可使锤子94以较慢的最后修整速率(如1击/秒)来通过电动机90冲击夹头36。对于非冲击工具，控制器80可使电动机90以较慢的最后修整速率(如1/4转/秒)转动夹头36。这样较慢的最后修整速率允许进一步地将螺钉旋入工件同时减少凸起偏离的机会，并且使使用者更容易控制电动工具10，这样螺钉被齐平旋进工件而又不会旋入过度。
现参照图13至图15，示出了角度指示器38的一些不同的实例实施方式。在图13中，示出了角度指示器500，该指示器包括一个单独的指示灯510。在这样的实施方式中，当电动工具10垂直于或在可接收的范围内(例如±15°)垂直于工件时，控制器80可生成连续不断地使灯510发光的信号。控制器80可进一步生成使灯510经由灯510的各种闪光的图案向使用者传递消息(例如，警告和/或出错消息)的信号。
在图14中示出了角度指示器520，该指示器包括中央指示灯521以及左侧指示灯522、右侧指示灯524、顶部指示灯526和底部指示灯528。控制器80可生成信号，该信号以与图15的指示灯510相似的方式驱动中央指示灯521。也就是说，当电动工具10在可接收的范围内垂直于工件时，所述控制器80可连续不断地使中央指示灯521发光。当电动工具10不在可接收的范围内垂直时，控制器80可使相应的一个或多个指示灯522、524、526、528发光，以指示电动工具10在哪个方向上没对齐。控制器80通过使指示灯522、524、526、528发光可帮助使用者使电动工具10重新对齐，使得电动工具10在可接收的范围内垂直于工件。
在图15中示出了角度指示器530，该指示器具有第一显示器532和第二显示器534。在一个实施方式中，每一个显示器532和534包括两位的数字七段显示器。控制器80可生成使显示器532、534呈现确定的角度α和β的控制信号。在一个实施方式中，角度α对应于电动工具10左到右的角度，而角度β对应于电动工具10上到下的角度。在这样的实施方式中，显示器532可示出左到右的角度或α角度，而显示器534可示出上到下的角度或β角度。除了显示相应的角度，控制器80可进一步使显示器532、534显示一条或多条消息(例如，警告或出错消息)。这样的消息可包括一个或多个数字符号、字母符号或其他符号。控制器80可进一步使显示器532、534呈现各种闪光的图案，以便进一步向使用者传达消息。
虽然本发明参照特定的实施方式进行描述，但本领域的技术人员将要理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可做出各种改变并且等效的实施方式可替换。另外，在不脱离本发明范围的情况下，可做出很多修改，以便使具体的情况或材料适应于本发明的教导。因此，本发明旨在不将其限制在特定的实施方式或公开的实施方式中，而是旨在包括在所附权利要求范围内所有实施方式。

Claims (18)

1.一种电动工具，包括：
第一位置传感器，被配置为生成表示所述第一位置传感器与工件之间的第一距离的第一信号；
第二位置传感器，被配置为生成表示所述第二位置传感器与所述工件之间的第二距离的第二信号；以及
控制器，被配置为基于所述第一信号和所述第二信号确定所述电动工具相对于所述工件的第一角度并且呈现所述第一角度是否在预定范围内的指示。
2.根据权利要求1所述的电动工具，进一步包括：
第三位置传感器，被配置为生成表示所述第三位置传感器与所述工件之间的第三距离的第三信号；
其中，所述控制器进一步被配置为基于所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号确定所述电动工具相对于所述工件的第二角度并且呈现所述第二角度是否在所述预定范围内的指示。
3.根据权利要求2所述的电动工具，进一步包括：
夹头，被配置为固定工具；以及
电动机，被配置为使所述夹头和所固定的工具旋转；
其中，所述控制器进一步被配置为：
基于所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号获得深度测量值；并且
基于所获得的深度测量值生成控制所述电动机的操作的一个或多个控制信号。
4.根据权利要求2所述的电动工具，进一步包括：
具有末端的夹头，被配置为固定工具；以及
电动机，被配置为使所述夹头和所固定的工具旋转；
其中，所述控制器进一步被配置为：
基于所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号确定所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离；
保留任何一个比在相应的位置传感器与所述夹头的末端之间的距离大的所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离；
基于所保留的距离确定深度测量值；以及
基于所获得的深度测量值生成控制所述电动机的操作的一个或多个控制信号。
5.根据权利要求2所述的电动工具，进一步包括：
具有末端的夹头，被配置为固定工具；以及
电动机，被配置为使所述夹头和所固定的工具旋转；
其中，所述控制器进一步被配置为：
基于所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号确定所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离；
如果所述第一角度在所述预定范围内，则基于所述第一距离和所述第二距离确定深度测量值；以及
基于所获得的深度测量值生成控制所述电动机的操作的一个或多个控制信号。
6.根据权利要求4所述的电动工具，其中，所述控制器被配置为生成所述一个或多个控制信号，使得当所述控制器基于所获得的深度测量值检测到凸起偏离状况时，所述一个或多个控制信号使所述电动机停止。
7.根据权利要求4所述的电动工具，其中，所述控制器被配置为生成所述一个或多个控制信号，使得当所述控制器确定所获得的深度测量值与用于使所述电动机停止的预定深度相对应时，所述一个或多个控制信号使所述电动机停止。
8.根据权利要求1所述的电动工具，进一步包括：
具有末端的夹头，被配置为固定工具；
电动机，被配置为使所述夹头和所固定的工具旋转；以及
触发器，具有与第一操作模式相关联的第一运动范围和与第二操作模式相关联的第二运动范围；
其中，所述控制器被配置为基于所述触发器处于所述第一运动范围中而生成根据所述第一操作模式操作所述电动机的一个或多个控制信号以及基于所述触发器处于所述第二运动范围中而生成根据所述第二操作模式操作所述电动机的一个或多个控制信号。
9.根据权利要求1所述的电动工具，进一步包括：
具有末端的夹头，被配置为固定工具；
电动机，被配置为使所述夹头和所固定的工具旋转；以及
触发器；
其中，响应于所述触发器被启动，所述控制器被配置为生成根据第一操作模式操作所述电动机的一个或多个控制信号直到所获得的深度测量值对应于预定深度，并且在达到所述预定深度之后生成根据第二操作模式操作所述电动机的一个或多个信号。
10.一种位置反馈控制方法，包括：
利用电动工具的第一位置传感器生成表示所述第一位置传感器与工件之间的第一距离的第一信号；
利用所述电动工具的第二位置传感器生成表示所述第二位置传感器与所述工件之间的第二距离的第二信号；
基于所述第一信号和所述第二信号确定所述电动工具相对于所述工件的第一角度；并且
呈现所述第一角度是否在预定范围内的指示。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
利用所述电动工具的第三位置传感器生成表示所述第三位置传感器与所述工件之间的第三距离的第三信号；
基于所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号确定所述电动工具相对于所述工件的第二角度；以及
呈现所述第二角度是否在预定范围内的指示。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
基于所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号获得深度测量值；以及
基于所获得的深度测量值生成控制所述电动工具的电动机的操作的一个或多个控制信号。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
基于所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号确定所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离；
保留任何一个比在相应的位置传感器与所述电动工具的夹头的末端之间的距离大的所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离；
基于所保留的距离确定深度测量值；以及
基于所获得的深度测量值生成控制所述电动机的操作的一个或多个控制信号。
14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
基于所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号确定所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离；
如果所述第一角度在预定范围内，则基于所述第一距离和所述第二距离确定深度测量值；以及
基于所获得的深度测量值生成控制所述电动机的操作的一个或多个控制信号。
15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
基于所获得的深度测量值检测凸起偏离状况；以及
响应于所述检测生成所述一个或多个控制信号，使得所述一个或多个控制信号使所述电动机停止。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
确定所获得的深度测量值对应于预定深度；以及
响应于所述确定生成所述一个或多个控制信号，使得所述一个或多个控制信号使所述电动机停止。
17.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
响应于所述电动工具的触发器处于第一运动范围内而生成一个或多个控制信号，使得该一个或多个控制信号根据第一操作模式操作所述电动工具的电动机；以及
响应于所述触发器处于第二运动范围内而生成一个或多个控制信号，使得该一个或多个控制信号根据第二操作模式操作所述电动机。
18.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
响应于所述电动工具的触发器被启动而生成根据第一操作模式操作所述电动工具的电动机的一个或多个控制信号直到所获得的深度测量值对应于预定深度；以及
响应于达到预定深度之后启动所述触发器而生成根据第二操作模式操作所述电动机的一个或多个信号。
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