用于动力工具的检测系统技术方案

公开了一种动力工具。该动力工具可以包括可运动刀片和用于检测刀片和物体之间的接触的检测系统。该检测系统可以包括将驱动信号电容耦合到可运动刀片的激励板；和与激励板通信的电路。该电路可以被配置成：从指示可运动刀片吸取的瞬时电流的刀片电流信号产生同相分量信号和正交分量信号；以及考虑同相分量和正交分量计算刀片电流信号的能量。该电路还可被编程为对刀片电流信号的能量和自适应触发阈值进行比较，以便基于刀片电流信号的能量是否大于自适应触发阈值来检测刀片和物体之间的接触。自适应触发阈值可以基于包括固定直流（ＤＣ）偏移和刀片电流信号的能量的均值的第一多个值的总和。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
已经开发了用于各种制造装备和动力工具的检测或感测系统。这样的检测系统可操作成通过检测或感测操作员接近装备的某个部分或操作员接触装备的某个部分，来触发某种类型的状态缓解机制。例如，已知在台锯中使用电容式接触感测系统来检测操作员和刀片的接触。然而，这种系统难以区分可能引起状态缓解机制的误激活的某些材料。因此， 需要改进的并且更鲁棒的电容式接触感测系统。
技术实现思路
在一个一般方面，本专利技术涉及具有改进的检测系统的动力工具，该检测系统能够区分动力工具的可运动刀片和被认为应引起状态缓解系统或“反应系统”的激活的第一物体之间的接触，和刀片和被认为不应引起反应系统的激活的其它物体之间的接触。被认为应引起反应系统的激活的第一物体可以是例如动力工具的操作员的手指或手。当检测到刀片和第一物体之间的接触时，可以启动状态缓解系统(或“反应系统”)，以便禁止运动刀片 (例如，通过停止其运动和/或改变其位置)。这种缓解动作可以缩短刀片和第一物体接触的持续时间，从而缓解对第一物体的潜在伤害。根据各个实施例，动力工具可以采用基于可运动刀片和激励板之间的电容产生信号的电容式接触感测系统。驱动信号源可以与激励板进行通信，并且可以产生电容耦合到可运动刀片的驱动信号。可将电流传感器耦接到激励板，以便感测刀片吸取的电流，其可被称为“刀片电流信号”。在某些实施例中，除电流传感器以外或取代电流传感器，可以存在电压传感器，以便感测刀片上的电压降(例如，“刀片电压信号”)。电路(例如，处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、定制专用集成电路(ASIC)或其它适合的模拟或数字组件)可以实现基于刀片电流信号和/或刀片电压信号来区分第一物体和其它物体之间的接触的一个或多个算法。根据一个示例算法，对刀片电流信号的能量和自适应触发阈值进行比较。当刀片电流信号的能量级超过自适应触发阈值时，指示可运动刀片和第一物体之间的接触。可以通过任意适合方法来确定刀片电流信号的能量级。例如，处理器可以从刀片电流信号产生同相分量信号和正交分量信号。可以按照这两个值确定刀片电流信号的能量级。可以通过对固定直流(DC)偏移和刀片电流信号的能量的均值的求和来确定自适应触发阈值。根据各个实施例，自适应触发阈值还包括对应于由同相分量和正交分量形成的矢量的相位的方差的相加分量，和/或对应于感测刀片电流信号的能量的峰值检测器的输出的相加分量。可以除了自适应触发算法之外，或结合自适应触发算法使用各种其它触发信号。 例如，可以监视自适应触发阈值的改变率(例如，导数、方差等)。当改变率超过预定阈值时，可以指示第一物体和刀片之间的接触。另外，例如，频域触发信号可以指示刀片电流信号或刀片电压信号是否包括可能建议可运动刀片和第一物体之间的接触的高频人为信号。 可以使用周期性触发信号来指示可能建议可运动刀片和第一物体之间的接触的刀片电流信号或刀片电压信号中的周期性的存在。5 可以单独或组合使用各种触发信号。例如，可将多个不同的触发信号一起进行逻辑“或”，以便产生用于触发反应系统的一个合并信号。另外，例如可以按照多个输入信号的加权平均产生合成触发信号。应当理解，不同实施例在不同情况下表现出不同优点。然而， 根据各个实施例，动力工具可以表现出区分第一物体和湿木材和/或经加压处理的木材的增加的灵敏性和能力。附图说明 此处结合附图以示例方式描述本专利技术的各个实施例，其中 图1是包括检测系统和反应系统的台锯的一个实施例的理想图； 图2是用于将刀片信号分解为I和Q分量的处理流程的一个实施例的方框图； 图3是用于检测指示第一物体和刀片之间的接触的状态的自适应触发阈值处理的一个实施例的方框图； 图4是示出了测量不同刀片状态下I和Q分量的相位的测试结果的图； 图5是包括附加自适应触发提升模块的用于检测指示第一物体和刀片之间的接触的状态的自适应触发阈值处理的另一个实施例的方框图； 图6是用于检测刀片能量信号中的高频人为信号的处理的一个实施例的方框图； 图7是用于检测刀片能量信号中的周期性的处理流程的一个实施例的方框图；和 图8是用于检测刀片与第一物体相接触的指示的基于模板的处理的一个实施例的方框图。具体实施例方式根据各个实施例，本专利技术涉及具有可运动刀片的动力工具，诸如台锯。该动力工具包括用于检测刀片和物体之间的接触的基于电容式感测的检测器系统。反应系统与检测系统通信，并且当被检测系统触发时，进行状态缓解反应。在图1的理想图中示出了根据本专利技术的基于电容式感测的检测系统的一个实施例，其中示出了在台锯1中实现的检测系统90。应理解，检测系统90可被用于其它类型的工具和机器(诸如其它类型的动力工具)，尤其是具有暴露的、可运动的(例如，旋转和/或往复)刀片的工具和机器，并且这些实现在本专利技术的范围内。例如，检测系统90还可用于便携锯，诸如电圆锯或曲线锯。根据各个实施例，检测系统90通过在台锯1的可运动刀片22上驱动激励电压，并且检测从刀片22吸取的电流来操作。当刀片22与导电物体(诸如，操作员的手、手指或其它身体部分以及工件)相接触时，该电流和/或激励电压可以显示幅值和相位的改变。可以使用这些改变的特性有选择地触发反应系统92的操作。反应系统92可用于通过停止刀片22的运动和/或使其退出或离开切割区域来禁止刀片22。反应系统92的一个例子可以使用爆炸装药来驱动制动器(未示出)进入刀片22，阻止其运动。另外或取而代之，示例反应系统92可以落下或折叠刀片支撑部件(未示出)，使得刀片22回落到工作台14的表面之下。在于2006年3月13日提交的美国专利申请No. 11/374,319中描述了示例反应系统 92，其全部内容通过引用并入本文。图1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。时 6变信号可以是任意适合的信号类型，包括例如正弦波、多个正弦波的和、啁啾波形、噪声信号等。可以选择信号频率，以优化诸如手指或手的第一物体和诸如被动力工具切割的木材或其它材料的第二物体之间的区分。该频率可以是例如1.22MHz，但是还可以使用其它频率以及非正弦波形。振荡器10以锯台14或其它金属结构作为本地接地。如图1所示，刀片 22垂直布置在以锯台14(或工作表面或切割表面或平台)定义的开口内。振荡器10可被以线路12连接，以便驱动两个电压放大器或缓冲器16、18。第一电压放大器16的输出连接到线路20，线路20可操作地耦接到锯片22，并且驱动锯片22跟随振荡器的输出。可操作地耦接到线路20的电流传感器M在线路沈上提供信号，该信号被馈入以线路32连接到处理器30的放大器28。电流传感器M可以是例如电流感测变压器、电流感测电阻器、霍尔效应电流感测装置或其它适合类型的电流传感器。处理器30的输出线路34可操作地连接到反应系统92，从而如果检测到指示例如刀片22和第一物体之间的接触的预定状态，则处理器30可以触发反应系统92。线路沈上的信号指示由刀片22吸取的瞬时电流。由于在台锯操作过程中锯片22 在运动，并且由于在锯的使用期限中优选地保持有效连接，所以优选地通过大致平行于刀片22安装的激励板36形成该连接。板36可由第一电压放大器16驱动，并且可以具有相对于刀片22的大的电容(例如，近似100皮法(本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种动力工具，包括：可运动刀片；和用于检测刀片和物体之间的接触的检测系统，该检测系统包括：将驱动信号电容耦合到可运动刀片的激励板；和与激励板通信的电路，其中该电路被配置成：从指示可运动刀片吸取的瞬时电流的刀片电流信号产生同相分量信号和正交分量信号；考虑同相分量和正交分量，计算刀片电流信号的能量；以及对刀片电流信号的能量和自适应触发阈值进行比较，以便基于刀片电流信号的能量是否大于自适应触发阈值，来检测刀片和物体之间的接触，其中，自适应触发阈值基于包括固定直流（ＤＣ）偏移和刀片电流信号的能量的均值的第一多个值的总和。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US12/231,9342008年9月8日1.一种动力工具，包括可运动刀片；和用于检测刀片和物体之间的接触的检测系统，该检测系统包括将驱动信号电容耦合到可运动刀片的激励板；和与激励板通信的电路，其中该电路被配置成从指示可运动刀片吸取的瞬时电流的刀片电流信号产生同相分量信号和正交分量信号；考虑同相分量和正交分量，计算刀片电流信号的能量；以及对刀片电流信号的能量和自适应触发阈值进行比较，以便基于刀片电流信号的能量是否大于自适应触发阈值，来检测刀片和物体之间的接触，其中，自适应触发阈值基于包括固定直流(DC)偏移和刀片电流信号的能量的均值的第一多个值的总和。2.如权利要求1所述的动力工具，进一步包括与检测系统通信的反应系统，其中，当检测到物体和刀片之间的接触时，检测系统触发反应系统。3.如权利要求1所述的动力工具，其中，该第一多个值进一步包括由同相分量和正交分量形成的矢量的相位的方差。4.如权利要求1所述的动力工具，其中，该第一多个值进一步包括由同相分量和正交分量形成的矢量的相位的基于时间的导数。5.如权利要求1所述的动力工具，其中，该第一多个值进一步包括刀片电流信号的能量的峰值。6.如权利要求1所述的动力工具，进一步包括与检测系统通信的反应系统，其中，当自适应触发阈值的改变率超过预定值时，检测系统触发该反应系统。7.如权利要求6所述的动力工具，其中，自适应触发阈值的改变率是自适应触发阈值的导数。8.如权利要求6所述的动力工具，其中，该电路进一步被配置成通过以预定间隔对自适应触发阈值采样，来测量自适应触发阈值的改变率。9.如权利要求1所述的动力工具，其中，该电路进一步被配置成在计算刀片电流信号的能量之前，从同相分量中去除直流(DC)偏移，并且从正交分量中去除DC偏移。10.如权利要求1所述的动力工具，其中，该电路进一步被配置成感测第一信号中的高频人为信号，以便基于是否存在高频人为信号来检测刀片和物体之间的接触，其中，该第一信号选自以下各项组成的组刀片电流信号、从刀片电流信号得出的信号、可运动刀片和激励板之间的电压降、和从可运动刀片和激励板之间的电压降得出的信号。11.如权利要求10所述的动力工具，其中，检测高频人为信号包括选自以下各项组成的组的至少一个动作对至少一个信号执行短时傅立叶变换(STFT)和执行至少一个信号的小波分析。12.如权利要求1所述的动力工具，其中，该电路进一步被配置成寻找第一信号和多个信号模板之间的相关性，以便基于第一信号和多个模板中的至少一个模板之间的相关性是否大于预定阈值，来检测刀片和所述物体之间的接触，其中，多个信号模板中的每一个对应于指示物体和可运动刀片之间的接触的第一信号的能量级，并且第一信号选自以下各项组成的组刀片电流信号、从刀片电流信号得出的信号、可运动刀片和激励板之间的电压降、和从可运动刀片和激励板之间的电压降得出的信号。13.如权利要求12所述的动力工具，其中，所述多个信号模板包括对应于具有不同齿样式的刀片的信号模板。14.如权利要求1所述的动力工具，其中，该电路进一步被配置成感测第一信号的周期性，以便基于该周期性是否超过预定阈值来检测刀片和物体之间的接触，其中，该第一信号选自以下各项组成的组刀片电流信号、从刀片电流信号得出的信号、可运动刀片和激励板之间的电压降、和从可运动刀片和激励板之间的电压降得出的信号。15.一种感测物体和动力工具的可运动刀片之间的接触的方法，所述动力工具包括与...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·泰泰尔鲍姆，
申请(专利权)人：动力工具研究院，
类型：发明
国别省市：US