具有基于接近度的热剖析的电动工具及其方法
【技术领域】
[0001]本公开大体涉及电动工具，并且更具体地涉及用于对人与电动工具中的移动器具之间的接近度进行检测的系统和方法。
【背景技术】
[0002]检测或感测系统已经被开发用于与各种类型的制造装备和电动工具一起使用。这样的检测系统可操作地通过对操作者的特定附肢与装备的特定部分的接触进行检测或感测来触发反应设备。例如，本领域中已知的台锯中的电容式接触感测系统对操作者与刀片之间的接触进行检测，并且诸如制动器或刀片撤回设备的反应设备停止刀片的运动或者将刀片从与人的接触移开。
[0003]现有检测系统一般被配置为在停止刀片的运动之前对诸如锯片的电动工具的移动部分与人体的附肢或其他部分之间的接触进行识别。现有系统对与人的附肢的直接接触进行检测，或者通过在不超过几毫米的距离处进行电容式耦合来对到人的附肢的极端接近度进行检测。考虑到最小检测距离，现有系统通常要求在诸如I毫秒内的非常短的时间段内停止移动锯片或其他器具的高精度机构。鉴于这些缺陷，使得能够在不要求附肢与器具之间的直接接触的情况下对人的附肢与电动工具中的移动器具之间的潜在接触进行识别的对检测系统的改进将是有益的。
【发明内容】
[0004]在一个实施例中，已经开发了一种电动工具。所述电动工具包括:致动器，其被配置为使器具移动；红外传感器，其被配置为生成与接近所述器具的区域相对应的温度数据，在所述区域中，多个对象靠近所述器具；距离传感器，其被定位在距所述器具的预定距离处并且被配置为生成与接近所述器具的所述区域中的所述多个对象相对应的距离数据；以及控制器，其可操作地连接到所述红外传感器、所述距离传感器以及所述致动器。所述控制器被配置为:操作所述致动器以使所述器具移动；参考从所述红外传感器接收的所述温度数据来对在接近所述器具的所述区域中具有在预定温度范围内的温度的对象的存在进行识别；参考从所述距离传感器接收的所述距离数据来对所述器具与具有在所述预定温度范围内的所述温度的所述对象之间的距离进行识别；并且响应于所述器具与具有所述预定温度范围的所述温度的所述对象之间的所识别的距离小于预定阈值而停止对所述器具的移动。
[0005]在另一实施例中，已经开发了一种操作电动工具的方法。所述方法包括:操作致动器以使与所述电动工具相关联的器具移动；参考从红外传感器接收的温度数据来对在接近所述器具的区域中具有在预定温度范围内的温度的对象的存在进行识别；参考从距离传感器接收的距离数据来对具有在所述预定温度范围内的所述温度的所述对象与所述器具之间的距离进行识别；并且响应于所述器具与具有在所述预定温度范围内的所述温度的所述对象之间的所识别的距离小于预定阈值而停止对所述器具的移动。
【附图说明】
[0006]图1是台锯的透视图，所述台锯被配置为对靠近锯中的锯片的对象进行识别并且在台锯与人之间的接触之前停用驱动台锯的电机；
[0007]图2是图1的台锯的平面图；
[0008]图3是用于当人体的一部分也在与电动工具相关联的移动器具的预定距离内时停止电动工具中的器具的运动的过程的流程图；
[0009]图4是用于当人体的一部分以大于预定速率向器具移动时停止电动工具中的器具的运动的过程的流程图；并且
[0010]图5是用于当人体的一部分在到距器具的最小预定距离的估计到达时间小于预定阈值的情况下向器具移动时停止电动工具中的器具的运动的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0011]出于促进对本文描述的实施例的原理的理解的目的，现在对附图和下面撰写的说明书中的描述进行参考。这些参考不旨在对主题的范围进行限制。本专利还包含对图示的实施例的任何更改和修改以及如对本文档所属领域的技术人员将通常进行的对描述的实施例的原理的另外的应用。
[0012]如本文所使用的，术语“电动工具”指的是具有由致动器移动的一个或多个移动部分的任何工具，致动器例如电机、内燃机、液压缸或气压缸等。例如，电动工具包括但不限于:斜面锯、斜切锯、台锯、圆锯、往复锯、机动锯、带锯、冷锯、切割机、冲击驱动、角磨机、钻孔机、接合器、打钉驱动器、磨砂机、修剪器和刨槽机。如本文所使用的，术语“器具”指的是在电动工具的操作期间至少部分地被暴露的电动工具的移动部分。电动工具中的器具的范例包括但不限于，旋转且往复的锯片、钻头、铣刀、磨盘、磨轮等。如下文所描述的，与电动工具集成的监测系统被用于停止对器具的移动以避免在器具正在移动的同时人类操作者与器具之间的接触。
[0013]图1描绘了台锯100。台锯100包括台104，通过台104台锯108延伸以切割诸如木材片的工件。台锯100还包括电机112、锯尾刀116、红外传感器120、距离测定传感器124、刀片制动器132以及控制器140。台104、刀片108以及电机112的一般配置是本领域众所周知用于在切割工件中使用的，并且在本文中不再更详细地进行描述。额外地，类似于锯尾刀116的锯尾刀对于本领域是已知的，但是现有锯尾刀不包含诸如红外传感器120和距离测定传感器124的传感器。为简洁起见，从图1省略了在台锯中常用的一些部件，例如用于工件的引导、刀片高度调节机构以及刀片护罩。
[0014]在锯100中，红外传感器120和距离测定传感器124两者都被安装到锯片108上面的锯尾刀116。红外传感器120例如是生成在从锯尾刀116延伸的区域150中的对象的图像数据的热成像设备。区域150在形状上近似是圆锥形的，并且沿着台104上的台锯108的长度延伸。距离测定传感器124是生成与距离测定器124与区域150中的一个或多个对象之间的距离相对应的数据的激光距离测定器或其他距离测定设备。在锯100中，锯尾刀116被定位在距锯片100的预定距离处，并且锯尾刀116当在操作期间调节锯片108时随锯片108而移动。因此，距离测定传感器124在对锯的操作期间被定位在距锯片108的预定距离处。
[0015]控制器140可操作地连接到电机112、红外传感器120、距离测定传感器124以及制动器132。控制器140包括一个或多个数字逻辑设备，包括通用中央处理单元(CPU)、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和适合于对锯100的操作的任何其他数字逻辑设备。控制器140包括存储器142，存储器142存储用于对控制器140的操作的编程指令，并且任选地存储从红外传感器120和距离测定传感器124接收的数据。在一个配置中，存储器142存储针对区域150中的一个或多个对象的温度数据和距离数据以在一段时间内跟踪对象的移动的方向和移动的速率。
[0016]在操作期间，控制器140从红外传感器120接收与区域150中的一个或多个对象的温度相对应的数据，并且控制器140从距离测定传感器124接收与距离测定传感器124与区域150中的一个或多个对象之间的距离相对应的数据。控制器140还参考距离测定传感器124与对象之间的距离以及距离测定传感器124与刀片108之间的预定距离两者来对对象与锯片108之间的距离进行识别。如下文更详细描述的，如果从红外传感器120和距离测定传感器124接收的数据指示人类操作者的附肢或其他部分在锯片108的预定距离内或如果人类操作者的运动指示可能与锯片108接触，则控制器140停用电机112并且操作制动器132。
[0017]在操作期间，电机11