TW201531638A - 具有用於感測器具和物體之間的接觸的超音波感測器之電動工具 - Google Patents

Abstract

一種電動工具包含一移動器具以及一超音波換能器，該超音波換能器發射超音波信號並且從反射該些超音波信號的一物體處接收回音回傳信號。一控制器以來自該物體的該些回音回傳信號為基礎來辨識該器具與該物體之間的距離並且辨識該物體的類型。該控制器響應於該物體與該超音波換能器之間的距離小於一預設臨界值以及該物體的經辨識類型對應於人體的一部分，而啟動一器具制止機制。

Description

具有用於感測器具和物體之間的接觸的超音波感測器之電動工具

本揭示內容大體上和電動工具有關，且更明確地說，本揭示內容關於偵測介於人體(human)與電動工具中的移動中的器具(moving implement)之間的接觸的系統及方法。

優先權主張

本申請案主張2013年12月24日提申的印度臨時申請案第6071/CHE/2013號的優先權，該案標題為「具有用於感測器具和物體之間的接觸的超音波感測器之電動工具」，本文以引用的方式將其完整內容併入。

偵測系統或感測系統已經被開發用於各式各樣製造設備及電動工具。此些偵測系統可操作用以因偵測到或是感測到操作者的肢體接近或是接觸到該設備的特定部分而觸發一反應裝置。舉例來說，桌鋸(table saw)中既有的電容式接觸感測系統便會偵測操作者與刀片之間的接觸。

圖1所示的係一種先前技術之基於電容式感測的偵測系統90，其與一桌鋸100合併。偵測系統90會產生一激發電壓，其被電氣耦合至鋸子100的一可移動的刀片22並且偵測被該刀片22吸取的電流。當刀片 22接觸到一導電物體(例如，操作者的手、手指、或是其它身體部分，以及工作件)時，經偵測的電流及/或激發電壓的振幅或相位便會改變。該些變化的特徵會被用來觸發一反應系統92的操作。舉例來說，反應系統92會藉由套用煞車而停止刀片22的運動及/或藉由從裁切區域處降下刀片22或是以其它方式移除刀片22而取消刀片22的操作。其中一種範例的反應系統92使用爆發電荷來驅動一止動器(圖中並未顯示)至刀片22之中，用以制止刀片22的運動。此外，或者取而代之的係，一範例反應系統92會降下或是崩解一刀片支撐部件(圖中並未顯示)，用以驅使刀片22降至桌臺14的表面以下。

圖1中所示的偵測系統90的實施例包含一振盪器10，其會在線路12上產生一時變信號。該時變信號為任何合宜的信號類型，舉例來說，其包含：正弦波、多個正弦波的總和、啁啾波形(chirp waveform)、雜訊信號、…等。該信號的頻率經過選擇，以便達成區分和第一物體(例如，手指或手)與第二物體(例如，木頭或是該電動工具要裁切的其它材料)之接觸的目的。在圖1的實施例中，頻率雖然為1.22MHz；但是，亦能夠使用其它頻率以及非正弦波的形狀。振盪器10被電氣連接至提供能量以操作鋸子桌臺14的AC電源的地面地端，以便讓該偵測系統與該桌鋸共同接地至地面地端。如圖1中所示，刀片22被垂直設置在由鋸子桌臺14(或者工作表面或裁切表面或平台)所定義的開口之中。

振盪器10經由線路12被連接至兩個電壓放大器或緩衝器16、18。第一電壓放大器16有一輸出被連接至線路20，其在操作上會將該振盪器的輸出耦合至鋸片22。一電流感測器24在操作上會將來自線路20 的信號耦合至線路26，線路26被饋送至一放大器28，該放大器28的輸出藉由線路32被連接至一處理器30。舉例來說，電流感測器24為一電流感測變壓器、一電流感測電阻器、一霍爾效應(Hall Effect)電流感測裝置、或是其它合宜類型的感測器。來自處理器30的一輸出線路34在操作上係被連接至反應系統92，俾使得，舉例來說，倘若偵測到預設的條件表示刀片22與該第一物體之間有接觸的話，那麼，該處理器30便會觸發該反應系統92。

線路26上的信號係表示被刀片22吸取的瞬間電流。因為鋸片22會在該桌鋸的操作期間處於運動中，連接係經由一激發平板36來達成，該激發平板36被鑲嵌為大體上平行於刀片22。該平板36係由第一電壓放大器16來驅動。該平板36以刀片22的側邊為基準被固持在一穩定的位置中。該激發平板36被配置成用以在鋸子100的操作期間當刀片22的高度及斜角被調整時遵循該刀片22。

於圖1的實施例中，該第一物體與該鋸子桌臺14(或是電力線接地，如果存在的話)之間的電容落在約30pF至50pF的範圍之中。當該激發平板36與該鋸片22之間的電容超過該第一物體與該鋸子桌臺14之間的電容時，偵測臨界值不會因平板至刀片電容的變化而受到過度的影響。在圖1的配置中，平板36以平行於刀片22的方式被排列在座抵心軸37的刀片22側邊上，俾使得刀片厚度的變化不會影響該刀片22與該平板36之間的電容。亦可以使用其它的激發方法達到相同的效果，其包含經由心軸軸承來接觸或是與軸柄或刀片的刷式接觸。

在偵測系統90中，第二放大器18被連接至一屏蔽38，並且該放大器18會將屏蔽38驅動至和激發平板36相同的電位。另外，偵測 系統90中的感測器還會視情況監視被屏蔽38吸取的電流。在圖1的配置中，該屏蔽38延伸圍繞位在桌臺14底下的刀片22並且在桌臺14的頂端和刀片22分開特定的距離。屏蔽38的配置會降低刀片22與桌臺14之間的靜態電容，倘若該桌臺沒有被電氣連接至地面地端的話，該屏蔽38便充當一地端平面。於不同的實施例中，屏蔽38為一連續的網狀囊袋或是特定其它類型的防護板，其電氣等效於在由振盪器10所產生的激發頻率處的一法拉第籠。該屏蔽38視情況包含一配合該些刀片調整而移動的器件，或者，尺寸足以容納該刀片之調整以及足以容納適配於該桌鋸的各種刀片之調整。在圖1的配置中，該屏蔽38會配合該些刀片調整而移動並且包含桌臺頂端14的一喉部平板區域。

處理器30會實施各種前置處理步驟並且施行一適應性觸發，用以偵測表示該第一物體與該刀片22之間的接觸的條件。處理器30會視情況包含一或更多個相關聯的類比至數位(A/D)轉換器，其會產生一對應的數位信號。於某些實施例中，一代表刀片22與激發平板36之間的電壓降的刀片電壓信號會被引導至一A/D轉換器，用以產生一數位刀片信號。該處理器30會接收該經數位化的信號並且實施各種數位信號處理運算及/或以該經接收的信號為基礎來計算衍生參數。該處理器30會對該有條件式的刀片信號進行分析或是實施運算，用以偵測表示該第一物體與該刀片22之間的接觸的條件。

如上面提及，既有的偵測系統(例如，圖1的系統90)需要連接至地面地端，以便偵測一人體與該電動工具的器具(例如，刀片22)之間的接觸。在該鋸子的操作期間，該移動中的刀片會產生電氣雜訊與靜電放電， 其會降低該偵測系統的精確性。再者，某些工作件(例如，具有高度水接觸的木頭)可能會產生一無法和操作人員之接觸作區分的電氣信號。除此之外，該先前技術的偵測系統在該系統啟動煞車或式刀片落下機制之前還會需要一操作人員與該刀片22之間有真實接觸。在此些缺點的前提下，對偵測系統進行改善以辨識操作人員與電動工具中的一移動中的器具之間的接觸或是潛在接觸會有好處。

於一實施例中，已經開發一種電動工具，該電動工具具有一移動器具以及一用以偵測鄰近該移動器具之物體的系統。該電動工具包含：一器具，其位於該電動工具中的一預設位置中；一致動器，其被配置成用以在該電動工具的操作期間以預設的運動來移動該器具；一器具制止機制，其在操作上被連接至該器具；一超音波發射器與一超音波接收器，該超音波發射器被配置成用以發射一超音波信號並且該超音波接收器被配置成用以從反射該超音波信號的物體處接收一回音回傳信號；以及一控制器，其在操作上被連接至該致動器、該超音波發射器、該超音波接收器、以及該器具制止機制。該控制器被配置成用以：操作該致動器以移動該器具；參考對應於從該超音波發射器處所發射的超音波信號以及被該超音波接收器所接收的回音回傳信號的資料來辨識介於該器具以及鄰近於該器具的一物體之間的距離；參考該回音回傳信號的振幅來辨識該物體的類型；以及響應於該經辨識的距離小於一預設臨界值以及該物體的經辨識類型對應於人體的一部分而在該器具於運動中時啟動該器具制止機制，用以停止該器具的移動或是將該器具從該預設位置處移開，以便防止該物體與該器 具之間發生接觸。

於另一實施例中，已經開發一種操作電動工具的方法。該方法包含：操作一致動器，用以移動一器具；利用一控制器來操作一超音波發射器，用以發射一超音波信號；利用一超音波接收器從一物體處接收一對應於從該超音波發射器處所發射之超音波信號的回音回傳信號；利用該控制器參考該些經發射的超音波信號以及該些經接收的回音回傳信號來辨識介於該器具以及鄰近於該器具的一物體之間的距離；利用該控制器參考該回音回傳信號的振幅來辨識該物體的類型；以及利用該控制器響應於該經辨識之介於該物體與該換能器之間的距離小於一預設臨界值以及該物體的經辨識類型對應於人體的一部分而在該器具於運動中時啟動一器具制止機制，用以停止該器具的移動或是將該器具從該預設位置處移開，以便防止該物體與該器具之間發生接觸。

10‧‧‧振盪器

12‧‧‧線路

14‧‧‧桌臺

16‧‧‧電壓放大器或緩衝器

18‧‧‧電壓放大器或緩衝器

20‧‧‧線路

22‧‧‧可移動的刀片

24‧‧‧電流感測器

26‧‧‧線路

28‧‧‧放大器

30‧‧‧處理器

32‧‧‧線路

34‧‧‧輸出線路

36‧‧‧激發平板

37‧‧‧心軸

38‧‧‧屏蔽

90‧‧‧偵測系統

92‧‧‧反應系統

100‧‧‧桌鋸

200‧‧‧桌鋸

210‧‧‧桌臺

216‧‧‧劈刀

222‧‧‧鋸片

223‧‧‧電馬達

224‧‧‧工作件

225‧‧‧超音波換能器

226‧‧‧超音波換能器

227‧‧‧開口

229‧‧‧手指

230‧‧‧區域

236‧‧‧器具制止機制

240‧‧‧控制器

242‧‧‧記憶體

圖1所示的係一種先前技術的桌鋸的示意圖，其包含一先前技術的偵測系統，用以偵測人體與鋸片之間的接觸。

圖2所示的係一種桌鋸的示意圖，其包含一超音波感測器，用以偵測鄰近該桌鋸中的一移動中的刀片的物體的位置與類型。

圖3所示的係利用超音波感測器與器具制止機制來操作一電動工具的方法的方塊圖，用以防止人體的一部分與該電動工具中的一移動中的器具發生接觸。

為達瞭解本文中所述實施例的原理的目的，現在將參考圖式以及下面書面說明書中的說明。此些參考並沒有限制本發明主要內容的範疇的用意。本專利還涵蓋熟習與本專利案件相關之技術的人士通常可進行之本文中所解釋之實施例的任何變更與修正以及所述實施例之原理的進一步應用。

如本文中的用法，「電動工具」一詞係指具有一或更多個移動部件的任何工具，該些移動部件係由一致動器(例如，電馬達、內燃引擎、液壓缸或氣壓缸、以及類似物)來移動。舉例來說，電動工具包含，但是並不限制於，斜面鋸(bevel saw)、斜切鋸(miter saw)、桌鋸、圓形鋸、往復鋸(reciprocating saw)、豎鋸(jig saw)、帶鋸(band saw)、冷鋸(cold saw)、裁切機(cutter)、衝擊起子(impact drive)、角磨機(angler grinder)、鑽孔機(drill)、接合機(jointer)、釘子打入器(nail drive)、磨砂機(sander)、修剪機(trimmer)、以及刳刨機(router)。如本文中的用法，「器具」一詞係指該電動工具的一移動部件，其會在該電動工具的操作期間至少部分露出。電動工具中的器具的範例包含，但是並不限制於，旋轉與往復鋸片、鑽頭(drill bit)、刳鑽(routing bit)、研磨盤(grinding disk)、研磨輪(grinding wheel)、以及類似物。如下面的說明，一與電動工具整合的感測電路會被用來在該器具移動時避免操作人員與該器具之間發生接觸。

如本文中的用法，「器具制止機制」一詞係指包含煞車以及收回機制的各種裝置，其會停止一移動中的器具或是從該器具會接觸到操作人員的位置處收回該移動中的器具。舉例來說，一鋸子中的刀片煞車機制會在短時間週期中停止一移動中的刀片的運動。刀片落下裝置或是刀片 收回裝置會將刀片移到該刀片會接觸到操作人員的位置之外。在桌鋸實施例中，一刀片落下系統會將一移動中的刀片下拉至該桌鋸中的桌臺的水平以下，用以防止刀片與操作者之間繼續接觸。

圖2所示的係一種桌鋸200。該桌鋸200包含：一桌臺210；一旋轉鋸片222；以及一超音波換能器226，其被定位在桌臺210之中，用以朝刀片222以及該刀片222附近的一區域發射超音波，該區域包含一工作件，例如，工作件224。換能器226的操作如同一超音波發射器以及一超音波接收器，該音波發射器會發射超音波信號，而該超音波接收器則會從一或更多個物體(例如，圖2中的工作件224以及手指229)的表面處接收回音回傳信號。於一替代的配置中，一電動工具會使用分離的超音波發射器裝置以及超音波接收器裝置。圖2還描繪超音波換能器225的替代配置，其被定位在鋸子200中的劈刀216上。更一般來說，電動工具併入一或更多個超音波發射器與接收器，它們的位置係在以該電動工具中的器具為基準的預設位置中，以便產生從該器具附近的一區域中的物體處反射的超音波信號。

在鋸子200中，一電馬達223或是其它致動器在操作上會被連接至鋸片222，以便在鋸子200的操作期間旋轉該鋸片222。刀片222會延伸穿過被形成在桌臺210的表面中的開口227。在圖2的配置中，超音波換能器226位於桌臺210底下並且在刀片222的後面，用以致能該超音波換能器將超音波信號發射至鋸片222附近的一區域230之中。圖2還描繪超音波換能器225的替代配置，其被鑲嵌在鋸子200中的劈刀216上。劈刀216被鑲嵌在刀片222的一部分之上。在任一配置中，該超音波換能器都會發射超音波能量於鋸片222附近的一區域230之中。超音波換能器225或226 還會從反射自物體(其包含刀片222、工作件224、以及潛在的操作人員的手或是身體的其它部分)的表面的超音波的一部分中接收回音回傳信號。超音波換能器225或226被定位在桌臺210底下，用以避免接觸刀片222以及工作件(例如，工作件224)。在圖2中，一控制器240會控制超音波換能器225或226以及器具制止機制236的操作，該器具制止機制236會將刀片222撤回至鋸子200中的桌臺210的水平之下。在替代的實施例中，該器具制止機制236為一刀片煞車，其會以快速的方式停止刀片222的旋轉，或者，同時停止刀片222的旋轉並且將刀片222撤回至桌臺210的水平之下。舉例來說，控制器240係一微控制器、微處理器、數位信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、或是會接收對應於來自超音波換能器225或226之回傳信號的資料用以辨識鄰近於該刀片222的物體之存在與位置的其它合宜的數位邏輯裝置。

在鋸子200的操作期間，刀片222會旋轉以裁切工作件224。於圖2的解釋性範例中，該工作件224係一木塊。一操作人員會推移該工作件224通過刀片222。超音波換能器225或226會發射超音波於刀片222以及工作件224附近的區域230之中。該些超音波信號的一部分會從該工作件224的表面處反射。控制器240以及超音波換能器225或226使用本技術中已知的信號閘控技術或是其它技術來控制該些超音波信號的發射，用以讓控制器240辨識一超音波信號之發射以及來自一物體之對應於該已發射信號的回音回傳之間的時間延遲。控制器240會使用時間延遲以及該超音波信號的預設傳播速度來辨識超音波換能器225或226與該物體之間的距離。因為鋸子200將鋸片222固持在相對於該些超音波換能器225或226的固定 位置中，所以，控制器240還可辨識該物體與刀片222之間的距離。

在鋸子200的操作期間，控制器240以及超音波換能器225或226會偵測移動至鄰近該鋸片222的不同物體。在正常的操作期間，當鋸子200裁切工作件(例如，工作件224)時，該些工作件會移動以接觸旋轉的刀片222。然而，倘若操作人員的手或是其它身體部分進入刀片222的預設距離裡面的話，該些超音波信號中的一部分亦會從該操作人員的手處反射。控制器240被配置成用以區分由木頭或是其它適當材料製成的工作件以及操作人員的皮膚、手套、或是衣服。

控制器240會以回音回傳信號的振幅位準為基礎來辨識反射該些超音波信號的物體的類型。舉例來說，控制器240會以來自超音波換能器225或226的回音回傳信號的振幅位準為基礎來區分工作件以及操作人員。舉例來說，相較於操作人員的皮膚或衣服，木頭工作件對該些超音波信號有較高的反射係數位準，操作人員的皮膚或衣服會吸收該超音波信號中較大比例的能量。當控制器240偵測到具有高反射係數位準的物體時，鋸子200會配合轉動的刀片222來運作。控制器240會辨識來自與該些超音波換能器225或226相隔預設範圍處的一回音回傳信號的振幅究竟係對應於該工作件或者該物體係人體部分或衣服。倘若該控制器240辨識出一物體為人體部分或是和人體相關聯的衣服並且該物體落在刀片222的預設距離裡面的話，那麼，該控制器240便會啟動一器具制止機制，用以防止該物體與該移動中的鋸片222之間發生接觸。在鋸子200中，該控制器240會在操作人員接觸該鋸片222之前啟動該器具制止機制。

在操作期間，控制器240會啟動該些超音波換能器225或 226，用以在該鋸片222附近的桌臺210的一區域之中發射超音波。該些超音波換能器225或226會發射頻率範圍在20KHz至1MHz之中的超音波。當物體(例如，工作件或是操作人員的身體的一部分)在桌臺210上移動時，該些超音波的一部分會從該些物體處被反射並且被超音波換能器225或226偵測到。

當該些物體接近鋸片222時，控制器240會從該些超音波換能器225或226處接收對應於來自桌臺210上之物體的反射的信號。在操作期間，該鋸片222應該保持運動，以便裁切工作件(例如，工作件224)；但是，如果辨識到操作人員的身體的一部分中的皮膚在刀片222的預設最小距離裡面移動的話，那麼，控制器240便會啟動一刀片煞車或是一刀片收回機制。為區分工作件與人體皮膚，控制器240會辨識反射自該物體的入射波的振幅位準以及該波被該物體吸收的部分。吸收係數α對應於吸收係數比率：。I_a項對應於被該物體吸收的超音波部分I_a，而I_i項對應於從該物體處反射並且被超音波換能器225或226吸收的入射音波的振幅。振幅數值I_a與I_i係以瓦/平方公尺(W/m₂)或是功率與表面積的另一合宜比率來表示。於一替代的配置中，該振幅會利用該物體的正規化表面積被辨識為經發射功率與經反射功率的比率。於另一配置中，該吸收係數α為一沒有維度的(dimensionless)數值。

在操作期間，控制器240會辨識在桌臺210上移動的物體的吸收係數α。和該控制器240相關聯的數位記憶體242會儲存通常會被併入在工作件之中的各種材料(其包含人體皮膚以及諸如木頭、磚塊、以及石灰的材料)的預設吸收係數資料。控制器240會以皮膚相較於該些工作件的吸 收係數之間的差異為基礎來辨識在鄰近於刀片222的一預設距離裡面的人體皮膚的存在。一般來說，相較於人體皮膚會吸收該些超音波的較大部分，諸如木頭的工作件材料傾向於反射來自該些換能器225或226的超音波的較大部分。倘若鄰近於刀片222的物體的吸收係數對應於人體皮膚的話，控制器240會關閉馬達並且啟用一刀片煞車或是刀片收回機制。下面的表1所列的係人體皮膚以及各種工作件的吸收係數的範例。

在鋸子200中，該些超音波換能器225或226不會受到經常因刀片222以及工作件224或是鋸子200中的其它元件之間的靜電放電所產 生的電雜訊影響。該電雜訊會損及先前技術的刀片接觸偵測系統的精確性。除此之外，當有高水含量的木頭接觸一鋸片時，既有的刀片接觸偵測系統亦經常會產生誤報(false positive)結果，但是，木頭的水含量對回傳到鋸子200中的超音波換能器225或226的超音波回音回傳有最小的影響。因此，控制器240以及超音波換能器225或226可致能鋸子200的操作，以相較於既有刀片接觸偵測系統為有改善的精確性來避免操作人員與該移動中的鋸片222之間發生接觸。

圖3所示的係利用超音波感測器與器具制止機制來操作一電動工具的方法300，用以防止人體的一部分與該電動工具中的一移動中的器具發生接觸。在下面的討論中提及該方法300實施一種功能或動作係表示由該電動工具中的一控制器執行程式指令，以便配合該電動工具中的一或更多個器件來實施該功能或動作。本文中將參考圖2的鋸子200來說明方法300，以便達到解釋的目的。

方法300從控制器240操作馬達223以轉動鋸片222開始(方塊304)。在鋸子200，馬達223為一致動器並且該旋轉的鋸片222為一裁切一或更多個工作件(例如，工作件224)的器具。

在鋸子200的操作期間，控制器240會操作該超音波換能器225或226，用以發射超音波至該刀片222附近的區域之中(方塊308)。如圖2中所示，超音波換能器226發射超音波至刀片222附近的區域230之中，該區域包含工作件224並且可能包含一對應於人體一部分的物體(例如，手指229)。於另一實施例中，被鑲嵌在劈刀216上的超音波換能器225會以雷同的方式發射超音波能量至鋸片222前方的一區域之中。

方法300繼續進行，該超音波換能器會接收該些經發射的超音波信號反射自一物體的回音回傳信號，用以辨識刀片222附近的區域230之中的一或更多個物體的距離與速度(方塊312)。在圖2的解釋性實施例中，換能器226發射該超音波信號並且包含一接收器以偵測回音回傳信號，該些回音回傳信號包含來自工作件224與手指229的回音回傳信號。於其它配置中，該電動工具包含多個超音波偵測器，它們位在該電動工具中相對於該超音波發射器之位置的一或更多個預設位置中。當該些經發射的超音波信號從一物體的表面處反射時，該些超音波偵測器會接收回音回傳信號。

在方法300期間，控制器240會處理該些回音回傳信號，用以辨識在區域230中的一或更多個物體的距離以及速度(方塊316)。舉例來說，換能器226會從圖2的解釋性實施例中的工作件224以及手指229處接收回音回傳信號。控制器240會參考超音波信號的發射以及回傳信號的接收之間所流逝的時間週期以及預設的聲音速度數值(舉例來說，約340m/sec或是經由校正方法所辨識的另一數值)來辨識該換能器226以及物體224與229之間的距離。舉例來說，倘若控制器240辨識超音波信號的發射以及回音回傳信號的接收之間有3毫秒延遲的話，那麼，控制器240會辨識該換能器與該物體之間的距離d為，其中，t為時間以及v為聲音的速度。請注意，和該物體的相隔距離d被辨識為該超音波發射的總前進距離的一半，因為超音波發射前進至該物體而回音信號回傳至該換能器。控制器240會參考該換能器226與刀片222的預設相對位置而明確或隱喻性地辨識介於該刀片222與該物體之間的距離。利用上面的範例，倘若刀片222的前緣比換能器226更靠近該物體的話，那麼，該 刀片222與該物體之間的距離則為約30cm。控制器240會以多個回音回傳信號中的多個距離測量值為基礎來辨識該物體的速度。速度會參考在多個連續超音波發射的產生之間所流逝的預設時間中的距離變化來辨識。

方法300繼續進行，控制器240會辨識來自該換能器的經發射超音波信號的振幅和接收自該物體的回音回傳信號的振幅的比率(方塊320)。於一實施例中，該振幅比率會以該超音波換能器與該物體之間的距離為基礎被正規化。如本技術所知，超音波的振幅會依照反平方定律隨著該超音波移動遠離發射器而縮減。被反射的回音回傳信號的振幅同樣會依照反平方定律而縮減。因為控制器240已經事先辨識和該物體的相隔距離並且因為超音波換能器225或226以預設的振幅位準(舉例來說，1瓦)來發射該超音波信號，所以，控制器240能夠辨識因為反平方定律的關係而由該超音波信號的消散所導致的回音回傳信號的振幅的衰減。於某些實施例中，控制器240會辨識來自一完全反射物體的回音回傳信號的預期振幅並且比較該回傳信號的預期振幅和該回傳信號的實際振幅。控制器240會以先前辨識的和該物體的相隔距離以及反平方定律為基礎，利用經正規化的I_a項與I_i項來辨識振符比率，以便辨識該物體中的材料的聲音吸收係數數值α。

方法300繼續進行，該控制器會辨識該些經偵測的物體的一或更多者是否具有對應於人體部分的振幅吸收係數。於唯一存在於區域230之中的物體為工作件(例如，工作件224)的實例中，該吸收係數不會對應於人體的一部分並且方法300會以和上面所述相同的方式參考方塊304至320的處理繼續進行。

倘若控制器240辨識區域230之中的一或更多個物體具有對應於人體的吸收係數(例如，上面在表1中所列之在約2.0至5.0的範圍中的吸收係數)的話，那麼，控制器240會辨識有一人體部分存在於該區域230之中(方塊324)。因為人體的吸收係數實質上高於典型工作件中所使用的材料，所以，於一實施例中，控制器240會將吸收係數在預設臨界值2.0以上的物體辨識為人體的一部分。控制器240接著會辨識該人體部分是否位在和該移動中的器具相隔預設距離的外面並且在該器具的方向中的速度是否小於預設的臨界值，以便如上面在方塊304至324的處理中所述般地繼續操作該鋸子(方塊328)。

倘若控制器240辨識該人體部分位在該器具的預設距離裡面或者在該移動中的器具的方向中的該人體部分的速度超過預設的臨界值的話(方塊328)，那麼，控制器240會啟動器具制止機制236(方塊332)。舉例來說，於其中一配置中，倘若手指229移動到刀片222的20cm裡面或者手指229朝向刀片222的速度超過20cm/sec的話，控制器240會啟動刀片落下機制236。某些電動工具實施例將超音波換能器225或226併入在涵蓋該移動器具附近的一比較相對小型區域的位置中。於此些配置中，人體部分的任何偵測結果皆被視為落在該預設距離裡面，並且控制器240會響應於在該器件附近的該區域之中的任何人體部分的偵測結果而操作該器具制止機制。

應該明白的係，上面所述的特點與功能以及其它特點與功能的變化例，或是它們的替代例，可以在需要時組合成許多其它不同的系統、應用、或是方法。熟習本技術的人士隨後可以進行各種目前尚未預見或者 沒有預料到的替代、修正、變化、或者改善，它們同樣預期被後面的申請專利範圍涵蓋。

200‧‧‧桌鋸

210‧‧‧桌臺

216‧‧‧劈刀

222‧‧‧鋸片

223‧‧‧電馬達

224‧‧‧工作件

225‧‧‧超音波換能器

226‧‧‧超音波換能器

227‧‧‧開口

229‧‧‧手指

230‧‧‧區域

236‧‧‧器具制止機制

240‧‧‧控制器

242‧‧‧記憶體

Claims (18)

1. 一種電動工具，其包括：一器具，其位於該電動工具中的一預設位置中；一致動器，其被配置成用以在該電動工具的操作期間以預設的運動來移動該器具；一器具制止機制，其在操作上被連接至該器具；一超音波發射器與一超音波接收器，該超音波發射器被配置成用以發射一超音波信號，並且該超音波接收器被配置成用以從反射該超音波信號的物體處接收一回音回傳信號；以及一控制器，其在操作上被連接至該致動器、該超音波發射器、該超音波接收器、以及該器具制止機制，該控制器被配置成用以：操作該致動器以移動該器具，參考對應於從該超音波發射器處所發射的超音波信號以及被該超音波接收器所接收的回音回傳信號的資料來辨識介於該器具以及鄰近於該器具的一物體之間的距離，參考該回音回傳信號的振幅來辨識該物體的類型，以及響應於該經辨識的距離小於一預設臨界值以及該物體的經辨識類型對應於人體的一部分，而在該器具於運動中時啟動該器具制止機制，以停止該器具的移動或是將該器具從該預設位置處移開，以便防止該物體與該器具之間發生接觸。
2. 根據申請專利範圍第1項的電動工具，其中，該器具為一鋸片。
3. 根據申請專利範圍第2項的電動工具，其中，該器具制止機制被配置 成用以將該鋸片收回至該電動工具中的桌臺的水平以下。
4. 根據申請專利範圍第2項的電動工具，其中，該器具制止機制被配置成用以停止該鋸片的運動。
5. 根據申請專利範圍第1項的電動工具，其中，該控制器進一步被配置成用以：參考該超音波信號的發射以及該回音回傳信號的接收之間的時間延遲來辨識該器具與該物體之間的距離。
6. 根據申請專利範圍第1項的電動工具，其中，該控制器進一步被配置成用以：參考該經發射超音波信號的一第一預設振幅、該回音回傳信號的一第二振幅、以及該超音波發射器與該物體之間的經辨識距離來辨識抵達該物體的一表面的該超音波信號的振幅和反射自該物體之該表面的回音回傳信號的振幅的比率作為吸收係數。
7. 根據申請專利範圍第6項的電動工具，其中，該控制器進一步被配置成用以：響應於該吸收係數在一第一預設臨界值之上而辨識該物體的類型為人體的該部分。
8. 根據申請專利範圍第7項的電動工具，其中，該控制器進一步被配置成用以：響應於該吸收係數在該第一預設臨界值之下而辨識該物體的類型為一工作件。
9. 根據申請專利範圍第1項的電動工具，其中，該控制器進一步被配置 成用以：響應於該物體的經辨識類型對應於一工作件而繼續操作該致動器，用以讓該器具保持運動。
10. 根據申請專利範圍第1項的電動工具，其中，該超音波發射器與超音波接收器被併入於一超音波換能器之中。
11. 根據申請專利範圍第1項的電動工具，其中，該控制器進一步被配置成用以：響應於從該超音波發射器處所發射的複數個超音波信號參考從該物體的一表面處被反射的複數個回音回傳信號來辨識該物體的速度；以及響應於該經辨識的速度超過一預設臨界值並且該物體的經辨識類型對應於人體的一部分而在該器具於運動中時啟動該器具制止機制，用以停止該器具的移動或是將該器具從該預設位置處移開，以便防止該物體與該器具之間發生接觸。
12. 一種操作電動工具的方法，其包括：操作一致動器，用以移動一器具；利用一控制器來操作一超音波發射器，用以發射一超音波信號；利用一超音波接收器從一物體處接收一對應於從該超音波發射器處所發射之超音波信號的回音回傳信號；利用該控制器參考該些經發射的超音波信號以及該些經接收的回音回傳信號來辨識介於該器具以及鄰近於該器具的一物體之間的距離；利用該控制器參考該回音回傳信號的振幅來辨識該物體的類型；以及利用該控制器響應於該經辨識之介於該物體與該換能器之間的距離小 於一預設臨界值以及該物體的經辨識類型對應於人體的一部分，而在該器具於運動中時啟動一器具制止機制，以停止該器具的移動或是將該器具從該預設位置處移開，以便防止該物體與該器具之間發生接觸。
13. 根據申請專利範圍第12項的方法，其中，該距離的辨識進一步包括：利用該控制器參考該超音波信號的發射以及該回音回傳信號的接收之間的時間延遲來辨識該器具與該物體之間的距離。
14. 根據申請專利範圍第12項的方法，其進一步包括：利用該控制器參考該經發射超音波信號的一第一預設振幅、該回音回傳信號的一第二振幅、以及該超音波發射器與該物體之間的經辨識距離來辨識抵達該物體的一表面的該超音波信號的振幅和反射自該物體之該表面的回音回傳信號的振幅的比率作為吸收係數。
15. 根據申請專利範圍第14項的方法，其中，該物件類型的辨識進一步包括：利用該控制器響應於該吸收係數在一第一預設臨界值之上而辨識該物體的類型為人體的該部分。
16. 根據申請專利範圍第15項的方法，其中，該物件類型的辨識進一步包括：利用該控制器響應於該吸收係數在該第一預設臨界值之下而辨識該物體的類型為一工作件。
17. 根據申請專利範圍第12項的方法，其進一步包括：利用該控制器響應於該物體的經辨識類型對應於一工作件而繼續操作該致動器，用以讓該器具保持運動。
18. 根據申請專利範圍第12項的方法，其進一步包括：利用該控制器響應於從該超音波發射器處所發射的複數個超音波信號參考從該物體的一表面處被反射的複數個回音回傳信號來辨識該物體的速度；以及利用該控制器響應於該經辨識的速度超過一預設臨界值並且該物體的經辨識類型對應於人體的一部分而在該器具於運動中時啟動該器具制止機制，以停止該器具的移動或是將該器具從該預設位置處移開，以便防止該物體與該器具之間發生接觸。