CN108942806A - 手持电动工具及其控制方法、控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持电动工具及其控制方法、控制装置。所述控制方法在工作过程中对手持工具进行控制，且手持电动工具中包括工作头，控制方法包括一下步骤：获取手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度，分别为X方向加速度、Y方向加速度和Z方向加速度；对X方向加速度、Y方向加速度和Z方向加速度分别滤波处理后进行加速度合成，得到手持电动工具的空间总加速度；判断空间总加速度是否在预设范围内，或者空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内，若超出与预设范围或者变化幅度超出预设幅度，则限制工作头的转动输出，否则，工作头正常工作。从而能够防止手持工具的工作头发生堵转等转动异常状况时，产生的冲击力对操作者造成伤害。

Description

手持电动工具及其控制方法、控制装置

技术领域

本发明涉及电动工具技术领域，尤其涉及一种手持电动工具及其控制方法、控制装置。

背景技术

对于带有可旋转工作头的手持电动工具，如电动手持枪钻等设备，当出现堵转等情形时，容易产生反向冲击，对操作者造成伤害。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够对电动工具的工作头的转动情况进行检查，并对异常情况及时进行处理的手持电动工具，及手持电动工具的控制方法及控制装置。

为实现本发明目的提供的一种手持电动工具的控制方法，用于在所述手持电动工具工作过程中对所述手持工具进行控制，且所述手持电动工具中包括工作头，其特征在于，所述控制方法包括：

获取所述手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度，分别为X方向加速度、Y方向加速度和Z方向加速度；

对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度分别滤波处理后进行加速度合成，得到所述手持电动工具的空间总加速度；

判断所述空间总加速度是否在预设范围内，或者所述空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内；

若所述空间总加速度超出所述预设范围或者所述空间总加速度的变化幅度超出所述预设幅度，限制所述工作头转动输出；

若所述空间总加速度在预设范围内，或者所述空间总加速度的变化幅度在预设幅度内，所述工作头正常工作。

在其中一个实施例中，获取手持电动工具的握持部在空间三个相互垂直方向上的加速度作为手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度。

在其中一个实施例中，通过安装在所述手持电动工具的握持部上的三轴加速度传感器获取所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度。

在其中一个实施例中，采用均值滤波的方式分别对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度进行滤波处理。

在其中一个实施例中，采用滑动均值滤波的方式分别对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度进行滤波处理。

在其中一个实施例中，所述工作头作用于负载上时，对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度进行滤波处理。

在其中一个实施例中，所述判断所述空间总加速度是否在预设范围内，包括：

对所述空间总加速度进行求模计算，得到所述空间总加速度值；

判断所述空间总加速度值是否大于或者等于所述预设范围的最小值，若是，则继续判断所述空间总加速度值是否小于或者等于所述预设范围的最大值，若否，则判定所述空间总加速度不在所述预设范围内；

判断所述空间总加速度值是否小于或者等于所述预设范围的最大值，若是，则判定所述空间总加速度在所述预设范围内，若否，则判定所述空间总加速度不在所述预设范围内。

在其中一个实施例中，所述判断所述空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内，包括：

对所述空间总加速度进行求模计算，得到所述空间总加速度值；

将所述空间总加速度值与预设数量的历史空间总加速值进行线性拟合，得到加速度斜率；所述历史空间总加速度值在时间上超前所述空间总加速度值；

判断所述加速度斜率是否超过预设斜率；

当所述加速度斜率超过所述预设斜率时，判定所述空间总加速度的变化幅度不在所述预设幅度内；

当所述加速度斜率不超过所述斜率时，则判定所述空间总加速度的变化幅度在所述预设幅度内。

在其中一个实施例中，所述获取所述手持电动工具在空间三个垂直方向上的加速度，包括：

每间隔预设时间获取一次所述手持电动工具在空间三个垂直方向上的加速度。

基于同一发明构思，本发明还提供一种手持电动工具的控制装置，其特征在于，用于在所述手持电动工具工作过程中对所述手持工具进行控制，且所述手持电动工具中包括工作头，其特征在于，所述控制装置包括：

加速度获取模块，用于获取所述手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度，分别为X方向加速度、Y方向加速度和Z方向加速度；

加速度合成模块，用于对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z 方向加速度分别滤波处理后进行加速度合成，得到所述手持电动工具的空间总加速度；

判断模块，用于判断所述空间总加速度是否在预设范围内，或者所述空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内；

第一执行控制模块，用于当所述空间总加速度超出所述预设范围或者所述空间总加速度的变化幅度超出所述预设幅度时，限制所述工作头转动输出；

第二执行控制模块，用于当所述空间总加速度在预设范围内，或者所述空间总加速度的变化幅度在预设幅度内时，所述工作头正常工作。

在其中一个实施例中，所述加速度获取模块获取所述手持电动工具的握持部在空间三个相互垂直方向上的加速度作为所述手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度。

在其中一个实施例中，采用滑动均值滤波的方式分别对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度进行滤波处理。

在其中一个实施例中，所述判断模块包括：

求模计算子模块，用于对所述空间总加速度进行求模计算，得到所述空间总加速度值；

范围判断子模块，包括：

第一判断单元，用于判断所述空间总加速度值是否大于或者等于所述预设范围的最小值，若是，则继续执行所述第二判断单元，若否，则判定所述空间总加速度不在所述预设范围内；

第二判断单元，用于判断所述空间总加速度值是否小于或者等于所述预设范围的最大值，若是，则判定所述空间总加速度在所述预设范围内，若否，则判定所述空间总加速度不在所述预设范围内。

在其中一个实施例中，所述判断模块包括：

求模计算子模块，用于对所述空间总加速度进行求模计算，得到所述空间总加速度值；

幅度判断子模块，包括：

线性拟合单元，用于将所述空间总加速度值与预设数量的历史空间总加速值进行线性拟合，得到加速度斜率；所述历史空间总加速度值在时间上超前所述空间总加速度值；

第三判断单元，用于判断所述加速度斜率是否超过预设斜率；

第一结果判定单元，用于根据所述判断单元的判断结果，当所述加速度斜率超过所述预设斜率时，判定所述空间总加速度的变化幅度不在所述预设幅度内；

第二结果判定单元，用于根据所述判断单元的判断结果，当所述加速度斜率不超过所述斜率时，则判定所述空间总加速度的变化幅度在所述预设幅度内。

本发明还提供一种手持电动工具，包括前述任一实施例的手持电动工具的控制装置。

在其中一个实施例中，包括对外提供动力的工作头，用于固定所述工作头的固定部，及设置在所述握持部上的三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器为所述控制装置提供所述固定部在空间三个相互垂直方向上的加速度。

本发明的有益效果包括：本发明提供的一种手持电动工具的控制方法和装置，通过设置在手持工具固定部中的检查元件检测手持电动工具固定部的状态进行检测，得到手持电动工具空间三个相互垂直方向上的加速度，并进一步计算出空间总加速度。根据所述空间总加速度判断手持工具工作头转动是否正常，并在所述工作头转动没有正常转动(转动异常)时，控制器停止转动。从而能够防止手持工具的工作头发生堵转等转动异常状况时，产生的冲击力对操作者造成伤害。

附图说明

图1为一实例的电钻中设置加速度传感器的结构示意图；

图2为一实施例的手持电动工具的控制方法流程图；

图3为手持电动工具的控制方法中检测的加速度的方向示意图；

图4为另一实例的电钻中设置加速度传感器的结构示意图；

图5为另一实例的电钻中设置加速度传感器的结构示意图；

图6为一实施例的手持电动工具的控制装置的构成示意图；

图7为一实施例的手持电动工具的控制装置中的判断模块的构成示意图；

图8为另一实施例的手持电动工具的控制装置中的判断模块的构成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的手持电动工具的控制方法、控制装置及手持电动工具的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1、图4和图5所示，下面以一个手持电钻作为手持电动工具的具体实例对控制方法进行详细的说明。图1所示的电钻中，钻头及其相连接的驱动部件为工作头12，而电钻其他的在使用过程中相对不动的部件称为手持电动工具的固定部11。本领域技术人员可以理解，电钻在工作过程中，钻头相对所述固定部旋转。

具体的，如图2所示，本实施例的控制方法对电钻的控制过程包括如下步骤：

S100，获取手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度，分别为X 方向加速度Y方向加速度和Z方向加速度

所述空间三个相互垂直方向上的加速度，如图3所示，包括水平方向的X 方形的加速度、Y方向的加速度，以及与水平面垂直的竖直方向Z方向加速度。当然，图3中所述的三个的加速度方向也可以在保持相对方向不变的情况下，进行一定的转动。即，对于X方向加速度、Y方向加速度和Z方向加速度可以不包括与水平面平行的方向上的加速度，也可以不包括竖直方向上的加速度。但三个方向上的加速度之间相互垂直。

且对于三个相互垂直方向上的加速度，可对每个方向上的加速度分别设置加速度传感器进行检测，也可以直接在手持电动工具的固定部11上设置三轴加速度传感器直接对三个相互垂直的方向上的加速度进行检测。

且如图1所示，可以将加速度传感器101(单方向加速度传感器或者三轴加速度传感器)设置在电钻的底座111上。且较佳的，可将加速度传感器101设置在底座111的内部，以便于加速度传感器101获取的检测数据传输到同样设置在底座中的控制电路中。当然，安装简便及便于检修等方面考虑，也可以将加速度传感器101设置在底座111的外部。

其中，所述控制电路是指对电钻的整体工作进行控制的通讯传输及连接线路部分。如可包括集成本实施例的控制方法的单片机部件及相连接的驱动电路。且当由单片机对本实施例的控制方法中的加速度传感器101的检测数据进行分析处理时，所述加速度传感器的检测信号从单片机的输入引脚将检测信号(检测数据)传输到单片机中。

在另一实施例中，如图4所示，也可以将加速度传感器101设置在电钻的握持部(把手)112的内部。当然在其他实施例中也可以将加速度传感器101设置到电钻的握持部112的外部。

在另一实施例中，如图5所示，也可以在电钻的主体上设置额外增加一个辅助部件113，所述辅助部件113也为所述固定部11的一部分，并在辅助部件 113内部设置加速度传感器101。而且可以将所述辅助部件113设置在电钻的前端，也可以设置在主体的下方等对电钻使用影响较小，或者没有影响的位置。

作为一种可实施方式，也可以在电钻主体内部或者外部设置多个加速度传感器对空间三个垂直方向上的加速度进行检测。

本实施例的控制方法中，获取到手持电动工具空间上三个方向上的加速度后，继续执行下面的步骤S200。

S200，对X方向加速度Y方向加速度和Z方向加速度分别滤波处理后进行加速度合成，得到手持电动工具的空间总加速度a_i。所述空间总加速度a_i具有一定的大小和方向。

其中，在其中一个实施例中，在根据三个方向的加速度进行空间总加速度a_i的合成计算时，可首先对各方向上的加速度分别进行滤波处理，如可采用滑动均值滤波的方式分别对X方向加速度Y方向加速度和Z方向加速度进行滤波处理，滤除手持电动工具在工作过程中振动所导致的各方向上的加速度的波动。从而削弱工具振动对固定部加速度情况判断的干扰，提高工具工作状况判断的准确度。

S300，判断空间总加速度是否在预设范围内，或者空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内。

本步骤中，可以根据步骤S200得到的空间总加速度a_i对手持电动工具中的工作头的运行状态进行判断，如对电钻的钻头的转动情况进行判断。空间总加速度在预设范围内，或者空间总加速度的变化幅度在预设幅度内时说明手持电动工具运行在正常工作状态下。且一般运行在正常工作状态时，固定部上的空间总加速度是在一定范围内的，即所述工作头正常转动时，所述空间总加速度在预设范围内，或者所述空间总加速度的变化幅度在预设幅度内。如工作头正常转动时，空间总加速度为竖直向下方向，或者在直角坐标系的第四象限的某个方向上，且大小在某一范围内。本实施例的控制方法在具体实施之前，可预先存储手持电动工具正常工作状态下，即工作头正常转动状态下的空间总加速度范围以及可接受的变化幅度等数值，从能可以进一步的根据空间总加速度判断工作头是否正常转动。

相反的，当出现工作头偏转，以及工作头堵转等异常情况时，工作头转速与输出扭矩不匹配情况，当输出扭矩较大时，会使手持电动工具的工作头以外的部件在某个方向上产生加速度。从而设置在电钻底座或者握持部内部的加速度传感器能够检测到设备本身(握持部)的加速度，并传输到设备内部的单片机等控制部件中。

进一步的，对于根据空间总加速度对工作头的运行状况进行判断，可采用通过空间总加速度方向及大小等因素进行判断。本领域技术人员可以理解，对于电钻等类似的设备，一般设备在使用过程中会沿钻头的轴向方向向前移动，电钻整体会有一个沿钻头方向向前的加速度。因此，如果空间总加速度方向为沿电钻轴向向前，则可认为工作头的转动是正常的，或者空间总加速度在固定部质心所在的平面直角坐标系的第四象限中时，也可认为工作头正常转动。而当空间总加速度方向是朝向其他方向时，一般可认为工作头转动异常。尤其是当加速度传感器检测到方向向上，或者斜向上的加速度，或者垂直所述固定部质心的重力方向的竖直平面的加速度时，判定工作头没有正常转动。

另外，在其他实施例中，也可以根据所述空间总加速度的大小对工作头的运行状态进行判断。如电钻正常工作时，电钻钻头可能会有个一个向前的加速度，但是这个加速度会在一定的范围内，不会过大。而电钻完成工作任务堵转或者意外堵转时，在其他方向上会有一个较大加速度，因此，也可设置一个最大的加速度允许值，也即预设空间总加速度值，当判断出所述空间总加速度的大小超过所述预设空间总加速度值时，则可判定所述工作头没有正常转动。并可以根据判断做出适当的应对措施。

相对应的，在其他实施例中，也可以结合空间总加速度的方向和大小对工作头的转动情况进行判断。如可将空间角度划分为多个区域，如按照垂直平面在360度范围划分为4个区域或者8个区域，并分别对每个区域中的空间加速度的大小进行限定。加速度传感器检测出加速度之后，首先判断空间总加速度在哪个区域中，判定区域之后，再针对该区域进行空间总加速度大小进行比较，如果超出该空间区域对应的加速度大小值，则判定工作头没有正常转动。

S300，当空间总加速度超出预设范围或者空间总加速度的变化幅度超出预设幅度时，限制工作头转动输出。

在空间总加速度超出预设范围或者空间总加速度的变化幅度超出预设幅度时，说明工作头没有正常转动时，此时应对电动工具的工作头的转动进行限制，如控制工作头停止转动。

本步骤中，根据步骤S200的判断结果，发现工作头没有正常转动(空间总加速度不在预设范围内或者空间总加速度的变化幅度超出了预设幅度)，也即手持工具工作异常，包括发生堵转等工作异常显现，则控制手持工具的动力部件，包括减慢工作头的转动速度，或者直接控制工作头停止工作。避免造成堵转等异常工作状态产生的较大扭矩造成手持电动工具底座等固定部的瞬间高速运动对操作者造成损伤。

具体的，对工作头转动状态的控制可通过手持电动工具的内部的工作控制电路实现，如步骤S200的判断过程通过控制电路中的单片机根据内置程序运行实现，进一步的，单片机判断出所述工作头没有正常转动时，发送控制命令给工作头的驱动部件，如发送停止转动驱动信号到驱动电机，控制驱动电机停止转动，从而达到控制工作头停止转动的目的。且，更佳地，因为手持工具的工作头停止转动之后，手持工具已经不在工作状态，此时可控制整个装置停止工作。如在一个实施例中，发现工作头没有正常转动之后，可，作为控制部件的单片机可直接控制整个旋转式手持设备断电，达到控制工作头停止转动以及整个手持工具停止工作的目的。防止手持工具堵转造成的较大的冲击力对操作者造成损伤。

如图2所示，根据步骤S200的判断结果，与步骤S300相对应的，步骤S400，当空间总加速度在预设范围内，或者空间总加速度的变化幅度在预设幅度内时，工作头正常工作。当空间总加速度在预设范围内，或者空间总加速度的变化幅度在预设幅度内时，则可判定工作头正常工作时，则可控制手持电动工具保持正常运行状态，即对手持电动工具不做任何额外控制，保持设备正常运行。并且如图2所示，对旋转式手持设备的运行状态的检测可按周期进行，没有检测到出现问题后，可等待一个周期时间结束，并在下一个检测周期时间到达时，对旋转式手持设备的工作头的运行状态进行下一轮的检测。

且对于时间周期的检测，可通过设置在控制电路中的计时器实现，计时器可与进行检测控制的单片机的输入引脚连接，将计时信号输入到单片机中，单片机根据计时时间对检测周期进行控制，当到达检测周期，获取一次加速度传感器的检测信号。作为另一种可实施方式，也可在电路设计的时候直接设定所需的计时时间周期，所述计时器每间隔一个检测周期发送一次时间信号到作为控制中心的单片机。单片机接收到计时器的计时信号后，则获取一次加速度传感器的检测信号，进行一次工作头转动状态的检测。

另外还需要说明的是，对空间总加速度是否在预设范围内的判断以及空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内的判断是两种不同的对手持电动工具是否正常工作的判断方式，在不同的具体实施例中可采用不同的判断方式。

作为一种可实施方式，步骤S200，判断空间总加速度a_i是否在预设范围内，判断工作头是否正常转动，具体包括以下步骤：

S210，对空间总加速度a_i进行求模计算，得到空间总加速度值|a_i|，也即空间总加速度的大小值。计算到大小值之后，继续执行步骤S220，判断所述空间总加速度值是否大于或者等于所述预设范围的最小值，若是，则继续判断所述空间总加速度值是否小于或者等于所述预设范围的最大值，若否，则判定所述空间总加速度不在所述预设范围内。步骤S230，判断所述空间总加速度值是否小于或者等于所述预设范围的最大值，若是，则判定所述空间总加速度在所述预设范围内，若否，则判定所述空间总加速度不在所述预设范围内。

在另一实施例中，采用空间总加速度是否发生突变的判断方式对手持电动工具是否工作异常进行判断。具体的，步骤S200中，判断所述空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内，除了上述步骤S210，对所述空间总加速度进行求模计算，得到所述空间总加速度值外，还包括以下步骤：

S220’，将所述空间总加速度值与预设数量的历史空间总加速值进行线性拟合，得到加速度斜率。其中，所述历史空间总加速度值在时间上超前所述空间总加速度值；

S230’，判断所述加速度斜率是否超过预设斜率；

S240’，当所述加速度斜率超过所述预设斜率时，判定所述空间总加速度不在所述预设幅度内；

S250’，当所述加速度斜率不超过所述斜率时，则判定所述空间总加速度在所述预设幅度内。

空间总加速度的变化幅度在预设幅度内，则空间总加速度未发生突变，手持电动工具可保持现有工作状态不变；空间总加速度的变化幅度不在预设幅度内时，则说明空间总加速发生了突变。需要采取措施限制手持电动工具工作头的转动速度。

另外还需要说明的是，在其中一个实施例中，采用均值滤波的方式分别对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度进行滤波处理。保证用于计算的三个方向的加速度的准确性。且对三个方向加速的的滤波处理是在手持电动工具的工作头作用于负载上时进行的。

结合图1及前面的描述，可每间隔预设时间获取一次手持电动工具的在空间三个垂直方向上的加速度。如可利用三轴加速度传感器对X，Y，Z三个方向上的加速度进行实时采样，得到X方向加速度Y方向加速度和Z方向加速度其中，i表示不同时刻获取的各方向的加速度，i为正整数其中，所间隔的预设时间可根据实际检测需求设定，一般间隔时间越短事故回避的效果越好，但是也要考虑控制电路本身的处理性能，尤其是作为控制中心的单片机的处理性能。受单片机本身处理性能的限制，所述预设时间间隔不宜设置过短。作为一种可实施方式，可设定获取加速度传感器的检测结果的周期T＝20ms，也即预设时间为20ms。需要说明的是，此处是在控制电路的角度，可设定作为控制中心的单片机每间隔20ms获取一次加速度检测结果。在时间使用中，也可以设定单片机每间隔预设时间对加速度进行一次检测，并将检测结果推送给单片机，单片机将接收到的加速度作为手持工具的当前加速度，对当前手持工具的工作头的运行状态进行判断。当然，对于具有存储功能的加速度传感器也可以设置其按照一定的时间周期进行加速度的检测，并将检测结果进行存储，单片机依然采用下拉的方式获取传感器的检测结果，具体的，其经过预设时间，加速度传感器获取一次加速度检测结果，此时，可读取加速度传感器的存储元件中存储的最新数据，将其作为手持工具当前的加速度，并根据其对手持工具的运行状态进行判断。

利用下面的公式分别对获取的x轴加速度、y轴加速度及z轴加速度分别进行滑动均值滤波。

且上述公式(1)、公式(2)和公式(3)中，i＝k,k+1,......。k为正整数，而其取值可更具滑动均值滤波的精度进行选取。作为一种可实施方式，可选k值为3。在其他实施例中也可选取k值为5，或者其他正整数。

进一步的，对于每一时间获取到的空间三个方向的加速度，均加速度合成，即根据进行加速度合成，得到将最新获取到的空间总加速度值最为当前空间总加速度值，而将以前获取的空间总加速度值作为历史空间总加速度值，即历史空间总加速度值在时间上超前空间总加速度值。且当机器(手持电动工具)静止时，其合成加速度|a_i|≈g(g为重力加速度的模)。手持工具正常工作时，合成加速度a_i在较小范围内波动，当手持工具瞬间产生较大扭力时，合成加速度a_i将会瞬间增大。

本实施例中，将(当前)空间总加速度值与预设数量的历史空间总加速值进行线性拟合，得到加速度斜率借助线性回归方程计算合成加速度变化趋势。且作为一种可实施方式，取3点的空间总加速度值进行计算，加速度斜率取n＝3，当前的时间为t_k，历史时间为t_k-1、t_k-2，x_i表示横坐标，其中，横坐标为时间，令t_k-2、t_k-1、t_k分别为1、2、3；y_i表示纵坐标，纵坐标为加速度，当前的时间为a_k、历史时间为a_k-1、a_k-2；因此，其中，j＝k-2，k-2＝1,2,...，其中j＝i-2， i-2＝1,2,...。x_i对应a_i，x_i表示横坐标，对应数值1，2，3。上述公式中，a_i，一般为最新获取的手持工具的运行空间总加速度值，a_i-1为前一时刻的空间总加速度值，a_i-2为再前一时刻的空间总加速度值，采用连续三个时刻的空间总加速值进行线性拟合，判断加速度斜率是否超过预设斜率，判断空间总加速度是否发生了突变，从而判定工作头是否正常转动。当加速度斜率超过预设斜率时，则判定空间总加速度发生了突变，此时，认为手持电动工具的工作头转动异常。应该发出警报或者控制工作头停止工作。

具体的，根据实际工况中需保护的瞬间扭力，设定k_j的阈值为k_p，比较k_j与 k_p。当k_j＞k_p时(合成加速度产生突变)，输出工作头停止转动的控制信号；否则，继续采样(通过加速度传感器获取手持工具的加速度)对手持工具的运行状态进行判定。

在其他实施例中，也可将|a_i|与阈值a_threshold，也即预设空间总加速度值进行比较，当合成的空间总加速度值大小超过预先设定的加速度阈值a_threshold时，则判定空间总加速度发送了突变，此时也可认为手持电动工具的工作头转动异常，可根据设定发出警报或者直接控制工作头停止工作。

基于同一发明构思，还提供一种手持电动工具的控制装置，由于此装置解决问题的原理与前述一种手持电动工具的控制方法相似，因此，该装置的实施可以按照前述方法的具体步骤实现，重复之处不再赘述。

如图6所示，其中一个实施例的手持电动工具的控制装置，用于在手持电动工具工作过程中对手持工具进行控制，且手持电动工具中包括工作头，控制装置包括：加速度获取模块100，加速度合成模块200，判断模块300、第一执行控制模块400及第二执行控制模块500。其中，所述加速度获取模块100，用于获取手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度，分别为X方向加速度、Y方向加速度和Z方向加速度。所述加速度合成模块200，用于对X方向加速度、Y方向加速度和Z方向加速度进行合成，得到手持电动工具的空间总加速度。所述判断模块300，用于判断空间总加速度是否在预设范围内，或者空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内。即判断工作头是否正常转动。所述第一执行控制模块400，用于当所述空间总加速度超出所述预设范围或者所述空间总加速度的变化幅度超出所述预设幅度时，限制工作头转动输出，所述限制工作头输出包括减慢工作头的转动速度甚至直接控制工作头停止转动。即根据判断模块的判断结果，当工作头没有正常转动(转动异常)时，控制工作头停止转动。其中，各方向加速度的检测可通过设置在手持工具底座或者握持部内部的加速度传感器获得。且在空间三个相互垂直方向上的加速度可通过一个三轴加速度传感器获得。所述第二执行控制模块500，用于当空间总加速度在预设范围内，或者空间总加速度的变化幅度在预设幅度内时，控制工作头正常工作。也即对手持电动工具当前的工作状态不做调整，保持当前工作状态不变。

其通过检测手持电动工具的固定部的加速度，对手持工具工作头转动是否异常进行检测，从而能够在手持工具运行异常时，及时对工作头进行停转等处理，避免或者降低手持工具堵转等异常状况造成反向冲击对操作人员造成伤害。其中，工作头正常转动时，所述空间总加速度在预设范围内，或者所述空间总加速度的变化幅度在预设幅度内。

具体的当采用空间总加速度是否在预范围内进行判断时，如图7所示，判断模块300包括求模计算子模块310和范围判断子模块320。所述求模计算子模块310，用于对所述空间总加速度进行求模计算，得到所述空间总加速度值。所述范围判断子模块320，包括：第一判断单元321和第二判断单元322，其中所述第一判断单元311，用于判断空间总加速度值是否大于或者等于预设范围的最小值，若是，则继续执行第二判断单元322，若否，则判定空间总加速度不在预设范围内；所述第二判断单元322，用于判断空间总加速度值是否小于或者等于预设范围的最大值，若是，则判定空间总加速度在预设范围内，若否，则判定空间总加速度不在预设范围内。空间总加速度不在预设范围内时，则手持电动工具转动异常。

相对应的，采用判断空间总加速度是否发生突变的方式进行判断时，如图8 所示，判断模块包括求模计算子模块310和幅度判断子模块330。其中，幅度判断子模块330包括线性拟合单元331、第三判断单元332、第一结果判定单元333 和第二结果判定单元334。其中，所述线性拟合单元，用于将空间总加速度值与预设数量的历史空间总加速值进行线性拟合，得到加速度斜率；历史空间总加速度值在时间上超前空间总加速度值；所述第三判断单元，用于判断加速度斜率是否超过预设斜率；所述第一结果判定单元，用于根据判断单元的判断结果，当加速度斜率超过预设斜率时，判定空间总加速度的变化幅度不在预设幅度内；所述第二结果判定单元，用于根据判断单元的判断结果，当加速度斜率不超过斜率时，则判定空间总加速度的变化幅度在预设幅度内。

其采用线性拟合的方式，结合历史数据对加速度的变化形式进行检测，当加速度发生突变，即加速度变化的斜率过大时，则判定手持工具运行异常，需要进行及时处理(控制工作头停止转动)。

同时，还提供一种手持电动工具，其包括前述任一实施例的手持电动工具的控制装置。所述手持电动工具的控制装置可设置在手持电动工具主体的内部，用于对手持电动工具的转动过程进行控制，尤其是在手持工具中的工作头转动异常时，对其进行停转处理，避免产生的冲击力对操作人员造成伤害。

具体的，手持电动工具中包括对外提供动力的工作头，用于固定工作头的固定部，及设置在固定部上的三轴加速度传感器。使用过程中可使用三轴加速度传感器为控制装置获取固定部在空间三个相互垂直方向上的加速度。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory， ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种手持电动工具的控制方法，用于在所述手持电动工具工作过程中对所述手持工具进行控制，且所述手持电动工具中包括工作头，其特征在于，所述控制方法包括：

获取所述手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度，分别为X方向加速度、Y方向加速度和Z方向加速度；

对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度分别滤波处理后进行加速度合成，得到所述手持电动工具的空间总加速度；

判断所述空间总加速度是否在预设范围内，或者所述空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内；

若所述空间总加速度超出所述预设范围或者所述空间总加速度的变化幅度超出所述预设幅度，限制所述工作头转动输出；

若所述空间总加速度在预设范围内，或者所述空间总加速度的变化幅度在预设幅度内，所述工作头正常工作。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，获取所述手持电动工具的握持部在空间三个相互垂直方向上的加速度作为所述手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过安装在所述手持电动工具上的三轴加速度传感器获取所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，采用均值滤波的方式分别对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度进行滤波处理。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，采用滑动均值滤波的方式分别对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度进行滤波处理。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述工作头作用于负载上时，对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度进行滤波处理。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述判断所述空间总加速度是否在预设范围内，包括：

对所述空间总加速度进行求模计算，得到所述空间总加速度值；

判断所述空间总加速度值是否大于或者等于所述预设范围的最小值，若是，则继续判断所述空间总加速度值是否小于或者等于所述预设范围的最大值，若否，则判定所述空间总加速度不在所述预设范围内；

判断所述空间总加速度值是否小于或者等于所述预设范围的最大值，若是，则判定所述空间总加速度在所述预设范围内，若否，则判定所述空间总加速度不在所述预设范围内。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述判断所述空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内，包括：

对所述空间总加速度进行求模计算，得到所述空间总加速度值；

将所述空间总加速度值与预设数量的历史空间总加速值进行线性拟合，得到加速度斜率；所述历史空间总加速度值在时间上超前所述空间总加速度值；

判断所述加速度斜率是否超过预设斜率；

当所述加速度斜率超过所述预设斜率时，判定所述空间总加速度的变化幅度不在所述预设幅度内；

当所述加速度斜率不超过所述斜率时，则判定所述空间总加速度的变化幅度在所述预设幅度内。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取所述手持电动工具在空间三个垂直方向上的加速度，包括：

每间隔预设时间获取一次所述手持电动工具在空间三个垂直方向上的加速度。

10.一种手持电动工具的控制装置，其特征在于，用于在所述手持电动工具工作过程中对所述手持工具进行控制，且所述手持电动工具中包括工作头，其特征在于，所述控制装置包括：

加速度获取模块，用于获取所述手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度，分别为X方向加速度、Y方向加速度和Z方向加速度；

加速度合成模块，用于对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度分别滤波处理后进行加速度合成，得到所述手持电动工具的空间总加速度；

判断模块，用于判断所述空间总加速度是否在预设范围内，或者所述空间总加速度的变化幅度是否在预设幅度内；

第一执行控制模块，用于当所述空间总加速度超出所述预设范围或者所述空间总加速度的变化幅度超出所述预设幅度时，限制所述工作头转动输出；

第二执行控制模块，用于当所述空间总加速度在预设范围内，或者所述空间总加速度的变化幅度在预设幅度内时，所述工作头正常工作。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述加速度获取模块获取所述手持电动工具的握持部在空间三个相互垂直方向上的加速度作为所述手持电动工具在空间三个相互垂直方向上的加速度。

12.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，采用滑动均值滤波的方式分别对所述X方向加速度、所述Y方向加速度和所述Z方向加速度进行滤波处理。

13.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述判断模块包括：

求模计算子模块，用于对所述空间总加速度进行求模计算，得到所述空间总加速度值；

范围判断子模块，包括：

第一判断单元，用于判断所述空间总加速度值是否大于或者等于所述预设范围的最小值，若是，则继续执行所述第二判断单元，若否，则判定所述空间总加速度不在所述预设范围内；

第二判断单元，用于判断所述空间总加速度值是否小于或者等于所述预设范围的最大值，若是，则判定所述空间总加速度在所述预设范围内，若否，则判定所述空间总加速度不在所述预设范围内。

14.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述判断模块包括：

求模计算子模块，用于对所述空间总加速度进行求模计算，得到所述空间总加速度值；

幅度判断子模块，包括：

线性拟合单元，用于将所述空间总加速度值与预设数量的历史空间总加速值进行线性拟合，得到加速度斜率；所述历史空间总加速度值在时间上超前所述空间总加速度值；

第三判断单元，用于判断所述加速度斜率是否超过预设斜率；

第一结果判定单元，用于根据所述判断单元的判断结果，当所述加速度斜率超过所述预设斜率时，判定所述空间总加速度的变化幅度不在所述预设幅度内；

第二结果判定单元，用于根据所述判断单元的判断结果，当所述加速度斜率不超过所述斜率时，则判定所述空间总加速度的变化幅度在所述预设幅度内。

15.一种手持电动工具，其特征在于，包括权利要求10至14任一项所述的手持电动工具的控制装置。