本申請(qǐng)要求于2013年11月18日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/905,726的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及包括配置成迅速停止成形裝置的運(yùn)動(dòng)的保護(hù)性系統(tǒng)的動(dòng)力工具。

背景技術(shù)：

已經(jīng)產(chǎn)生大量動(dòng)力工具以促進(jìn)將工件成型為期望的形狀。一種這樣的動(dòng)力工具是斜切鋸。斜切鋸存在安全隱患，這是因?yàn)樾鼻袖彽匿徠ǔ７浅ｄh利且以高速率運(yùn)動(dòng)。因此，諸如割斷指趾和深度裂傷的嚴(yán)重傷害能夠幾乎瞬間地發(fā)生。響應(yīng)于在以高速運(yùn)動(dòng)的暴露鋸片中固有的危險(xiǎn)，已經(jīng)針對(duì)斜切鋸研發(fā)了大量不同的安全系統(tǒng)。一種這樣的安全系統(tǒng)是鋸片防護(hù)件。鋸片防護(hù)件能夠運(yùn)動(dòng)地圍封鋸片，由此提供必須在暴露旋轉(zhuǎn)鋸片之前將其移開的物理屏障。雖然鋸片防護(hù)件有效地防止了一些傷害，但是用戶的手指依然接近運(yùn)動(dòng)的鋸片，特別是當(dāng)使用斜切鋸來使工件成形時(shí)試圖固定工件的時(shí)候。

已經(jīng)研發(fā)了斜切鋸安全系統(tǒng)，其旨在當(dāng)用戶的手接近或觸碰鋸片時(shí)使鋸片停止。已經(jīng)研發(fā)了各種止動(dòng)裝置，包括物理地插入鋸片的齒內(nèi)的制動(dòng)裝置。總體地，當(dāng)檢測到人鄰近鋸片時(shí)，處理信號(hào)并將其發(fā)送到諸如制動(dòng)機(jī)構(gòu)的反應(yīng)系統(tǒng)，以在短時(shí)間段內(nèi)使鋸片旋轉(zhuǎn)停止。一種這樣的系統(tǒng)在美國專利公布No. 2011/0048197中公開。在其它系統(tǒng)中，反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)合機(jī)械制動(dòng)或電氣制動(dòng)。在一些反應(yīng)系統(tǒng)中也使用煙火啟動(dòng)（pyrotechnic firing），以迫使初始地延伸通過工作臺(tái)中的狹槽或孔的運(yùn)動(dòng)鋸片或其它成形裝置到達(dá)工作臺(tái)下方。

在所有這些系統(tǒng)中，將系統(tǒng)放置于安全狀態(tài)的能力取決于及時(shí)地感測到不安全狀態(tài)的存在。感測系統(tǒng)的靈敏性因此必須足以使傷害的風(fēng)險(xiǎn)最小化。然而，如果系統(tǒng)過于靈敏，則當(dāng)實(shí)際上對(duì)用戶不存在危險(xiǎn)時(shí)，也會(huì)將工具放置于安全狀態(tài)。傷害緩解系統(tǒng)的這種無意的啟用能夠是非常不方便的，并且在一些系統(tǒng)中是昂貴的。

因此，所需要的是簡單且可靠的配置，其在提供對(duì)不安全狀態(tài)的增加的靈敏性的同時(shí)，減少了對(duì)于傷害緩解系統(tǒng)的無意啟用的潛在可能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)力工具包括切割組件、鄰近切割組件的傳感器系統(tǒng)、能夠操作地連接到切割組件的反應(yīng)系統(tǒng)、存儲(chǔ)器、儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序指令、儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi)的空間識(shí)別算法和能夠操作地連接到反應(yīng)系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和存儲(chǔ)器的處理器。處理器配置成執(zhí)行程序指令以檢測在與切割組件相關(guān)聯(lián)的檢測區(qū)內(nèi)的人體輪廓、基于檢測利用空間識(shí)別算法在檢測區(qū)內(nèi)建立人體輪廓的位置、基于所建立的位置確定不安全狀態(tài)存在，以及啟用反應(yīng)系統(tǒng)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)包括電容性感測芯片和一個(gè)或多個(gè)接收器，且處理器進(jìn)一步配置成執(zhí)行程序指令以獲得來自一個(gè)或多個(gè)接收器中的每一個(gè)的相應(yīng)信號(hào)，并且建立人體輪廓的位置包括基于相應(yīng)信號(hào)建立人體輪廓的位置。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，處理器配置成執(zhí)行程序指令，以基于檢測建立在檢測區(qū)內(nèi)人體輪廓相對(duì)于切割組件的運(yùn)動(dòng)部件的位置。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)部件包括鋸片，且電容性感測芯片操作性地連接到鋸片，使得電容性感測芯片的信號(hào)由鋸片傳送。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，處理器配置成執(zhí)行程序指令，以基于所確定的人體輪廓的運(yùn)動(dòng)的速度和方向確定不安全狀態(tài)存在。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，處理器配置成執(zhí)行程序指令，以限定關(guān)于鋸片的危險(xiǎn)區(qū)，和基于所建立的位置和危險(xiǎn)區(qū)確定不安全狀態(tài)存在。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，處理器配置成執(zhí)行程序指令，以基于所確定的鋸片位置限定危險(xiǎn)區(qū)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，處理器配置成執(zhí)行程序指令，以基于圍繞鋸片的一部分定位的鋸片防護(hù)件的確定位置限定危險(xiǎn)區(qū)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)接收器包括位于接近鋸片的前部部分的位置的第一接收器、位于第一接收器之前且接近鋸片的第一側(cè)的位置的第二接收器，和位于第一接收器之前且接近鋸片的第二側(cè)的位置的第三接收器，其中第二側(cè)與第一側(cè)相對(duì)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)接收器包括位于接近鋸片的在前部分的位置的第四接收器、位于第四接收器前方且接近鋸片的第一側(cè)的位置的第五接收器，以及位于第四接收器前方且接近鋸片的第二側(cè)的位置的第六接收器。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，處理器配置成當(dāng)鋸片防護(hù)件的位置變化時(shí)基于圍繞鋸片的一部分定位的鋸片防護(hù)件的確定位置限定危險(xiǎn)區(qū)。

在另一實(shí)施例中，操作動(dòng)力工具的方法包括用傳感器系統(tǒng)檢測在與動(dòng)力工具的切割組件相關(guān)聯(lián)的檢測區(qū)內(nèi)的人體輪廓、基于檢測通過用處理器應(yīng)用儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi)的空間識(shí)別算法建立人體輪廓在檢測區(qū)內(nèi)的位置、基于所建立的位置用處理器確定不安全狀態(tài)存在，以及用處理器啟用反應(yīng)系統(tǒng)以緩解不安全狀態(tài)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，檢測人體輪廓包括利用電容性感測芯片和多個(gè)接收器檢測人體輪廓，并且建立人體輪廓的位置包括利用由處理器從接收器中的一個(gè)或多個(gè)接收的多個(gè)信號(hào)建立人體輪廓的位置。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，建立人體輪廓的位置包括利用多個(gè)信號(hào)建立人體輪廓相對(duì)于切割組件的運(yùn)動(dòng)部件的位置。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，方法包括利用電容性感測芯片傳送來自切割組件的鋸片的信號(hào)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，用處理器確定不安全狀態(tài)存在包括用處理器基于所確定的人體輪廓的運(yùn)動(dòng)的速度和方向確定不安全狀態(tài)存在。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，方法包括利用處理器確定鋸片的位置，和利用鋸片的確定位置通過用處理器執(zhí)行儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序指令限定危險(xiǎn)區(qū)，其中，用處理器確定不安全狀態(tài)存在包括基于所限定的危險(xiǎn)區(qū)用處理器確定不安全狀態(tài)存在。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，限定危險(xiǎn)區(qū)包括基于圍繞鋸片的一部分定位的鋸片防護(hù)件的確定位置限定危險(xiǎn)區(qū)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，建立人體輪廓的位置包括分析從多個(gè)接收器中的位于接近鋸片的前部部分的位置的第一個(gè)接收器接收的多個(gè)信號(hào)中的第一個(gè)信號(hào)、分析從多個(gè)接收器中位于第一接收器之前且接近鋸片的第一側(cè)的位置的的第二個(gè)接收器接收的多個(gè)信號(hào)中的第二個(gè)信號(hào)，以及分析從多個(gè)接收器中位于第一接收器之前且接近鋸片的第二側(cè)的位置的第三個(gè)接收器接收的多個(gè)信號(hào)中的第三個(gè)信號(hào)，其中第二側(cè)與第一側(cè)相對(duì)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，建立肉體的位置包括分析從多個(gè)接收器中的位于接近鋸片的在前部分的位置的第四個(gè)接收器接收的多個(gè)信號(hào)中的第四個(gè)信號(hào)、分析從多個(gè)接收器中的位于第四接收器前方且接近鋸片的第一側(cè)的位置的第五個(gè)接收器接收的多個(gè)信號(hào)中的第五個(gè)信號(hào)、以及分析從多個(gè)接收器中的位于第四接收器前方且接近鋸片的第二側(cè)的位置的第六個(gè)接收器接收的多個(gè)信號(hào)中的第六個(gè)信號(hào)。

附圖說明

圖1描繪了斜切鋸組件的前視右視透視圖；

圖2描繪了馬達(dá)和鋸片之間的動(dòng)力傳送系的示意圖，包括控制反應(yīng)系統(tǒng)的呈互電容配置的安全電路；

圖3描繪了動(dòng)力傳送系的右側(cè)的簡化平面視圖；

圖4描繪了圖2的安全電路的示意圖；

圖5描繪了由圖4的處理器實(shí)施的過程的流程圖，實(shí)施該過程以利用電容性感測和空間識(shí)別提供傷害緩解；

圖6-8描述了當(dāng)用戶圍繞圖1的斜切鋸組件使手運(yùn)動(dòng)時(shí)圖4的傳感器中的一些的輸出；

圖9描繪了由圖4的處理器實(shí)施的校準(zhǔn)過程的流程圖，實(shí)施該校準(zhǔn)過程以基于圖1的斜切鋸組件的部件的運(yùn)動(dòng)修改閾值；以及

圖10描繪了圖2的馬達(dá)和鋸片之間的動(dòng)力傳送系的示意圖，而且包括控制反應(yīng)系統(tǒng)的呈自電容配置的安全電路。

具體實(shí)施方式

出于促進(jìn)對(duì)本公開的原理的理解的目的，現(xiàn)在將參考在附圖中圖示且在下文的書面說明書中描述的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，不由此預(yù)期對(duì)本公開的范圍作出限制。還應(yīng)當(dāng)理解，本公開包括對(duì)圖示的實(shí)施例的任意改變和改型，且包括如本公開所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將通常想到的本公開的原理的進(jìn)一步應(yīng)用。

現(xiàn)在參考圖1，圖示了一種呈斜切鋸組件100的形式的動(dòng)力工具。其它類型的動(dòng)力工具（諸如臺(tái)鋸、滑座式斜切鋸、杠桿式鋸（drop saw）、復(fù)合鋸（compound saw）、圓鋸、木工鋸）等是可行的。斜切鋸組件100包括基底102和能夠在基底102上旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)104。斜切鋸組件100還包括安裝在切割頭支撐組件108上的切割頭106。切割頭106（其也可以在本文中稱為“切割組件”）包括馬達(dá)110，其能夠操作成使圓形鋸片112旋轉(zhuǎn)。切割頭支撐組件108附接到轉(zhuǎn)臺(tái)104，且配置成支撐切割頭106，使得切割頭106可以在轉(zhuǎn)臺(tái)104之上運(yùn)動(dòng)，并且在由轉(zhuǎn)臺(tái)104支撐的工件（WP）上執(zhí)行切割操作?？梢允褂酶浇拥交?02的引導(dǎo)柵（guide fence）114來對(duì)齊其上的工件WP。

切割頭支撐組件108包括斜臂116、切割臂118、第一樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)120和第二樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)122。斜臂116（在本文中也稱為“斜柱”）提供用于斜切鋸組件100的斜向支撐結(jié)構(gòu)。斜臂116由第一樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)120樞轉(zhuǎn)地附接到轉(zhuǎn)臺(tái)104。第一樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)120包括鉸鏈布置，其使得支撐組件108的斜臂116能夠在設(shè)置工序期間相對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)104樞轉(zhuǎn)。具體地，該布置配置成使得斜臂116能夠在切削操作之前沿向左方向或向右方向從豎直位置（如圖1-2中所示）樞轉(zhuǎn)到45°的角度（未示出）或更大的角度。該樞轉(zhuǎn)允許切割組件106的鋸片112從斜角接近工作臺(tái)104，且在支撐于工作臺(tái)104上的工件上執(zhí)行成角度的切削，如本領(lǐng)域中眾所周知的那樣。

支撐組件108的切割臂118為切割組件106提供支撐。切割臂118經(jīng)由樞軸126能夠樞轉(zhuǎn)地連接到鉸鏈124。樞軸126能夠?qū)崿F(xiàn)在切削操作期間切割組件106關(guān)于轉(zhuǎn)臺(tái)104和基底102的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該樞轉(zhuǎn)允許切割組件106的鋸片112朝向和遠(yuǎn)離水平轉(zhuǎn)臺(tái)104運(yùn)動(dòng)，以執(zhí)行切割操作。在其它實(shí)施例中，切割臂118可以安裝于鉸鏈124部件，且鉸鏈124部件安裝在軌道上（滑座式斜切鋸）。另一種配置是針對(duì)切割臂118直接地安裝在斜臂116上的情況，并且其中樞軸位于第二樞軸122處（切割鋸-非滑座式或滑動(dòng)式斜切鋸）。

切割組件106包括連接到切割臂118的手柄126，以促進(jìn)切割組件106相對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)104的運(yùn)動(dòng)。手柄126的設(shè)計(jì)和尺寸適合于當(dāng)實(shí)施切削操作時(shí)由人手抓持。這允許用戶容易地使切割組件106樞轉(zhuǎn)。手柄126上可以設(shè)置開關(guān)（未示出），以允許用戶在切割操作期間容易地對(duì)電氣馬達(dá)110供電和斷電。鋸片防護(hù)件128覆蓋圓形鋸片112的頂部部分。出于清晰的目的以虛線示出的下鋸片防護(hù)件130能夠旋轉(zhuǎn)地安裝到切割頭組件106。在圖1的視圖中，當(dāng)使切割頭組件106朝向轉(zhuǎn)臺(tái)104樞轉(zhuǎn)由此暴露出圓形鋸片112時(shí)，下鋸片防護(hù)件130配置成相對(duì)于切割頭組件106沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

參考圖2和圖3進(jìn)一步描述馬達(dá)110和鋸片112之間的連接。馬達(dá)110具有輸出軸131，其驅(qū)動(dòng)行星小齒輪（pinion gear）132。行星小齒輪132能夠操作地連接到齒輪134，其驅(qū)動(dòng)離合器/制動(dòng)組件135。離合器/制動(dòng)組件135包括主離合器136，其將齒輪134連接到主制動(dòng)組件138。在一個(gè)實(shí)施例中，主制動(dòng)組件138是在美國專利申請(qǐng)公布No. 2011/0048197中描述的制動(dòng)組件，該文獻(xiàn)的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

主制動(dòng)組件138驅(qū)動(dòng)帶輪140，其由帶144能夠操作地連接到帶輪142。在一些實(shí)施例中，由齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取代帶輪系統(tǒng)。帶輪142能夠操作地連接到齒輪146，其驅(qū)動(dòng)能夠操作地連接到驅(qū)動(dòng)軸150（鋸片112安裝在其上）的齒輪148。馬達(dá)110，連同齒輪和帶輪一起，配置成使得鋸片112向下旋轉(zhuǎn)。

行星小齒輪132也連接到換向齒輪152。換向齒輪152驅(qū)動(dòng)齒輪154，齒輪154驅(qū)動(dòng)次離合器156，次離合器156相應(yīng)地連接到次制動(dòng)器158。次制動(dòng)器158操作性地連接到鉸鏈124。

圖2進(jìn)一步示出安全電路160，其用于感測不安全狀態(tài)，并且響應(yīng)于這種狀態(tài)控制斜切鋸組件100的各種部件。也在圖4中示出的安全電路160包括處理器162，其能夠操作地連接到馬達(dá)110、主離合器136和次離合器156。處理器162進(jìn)一步能夠操作地連接到存儲(chǔ)器164、用戶接口166、電容性感測芯片168和接收器，圖示了多個(gè)接收器170、172、174、176、178、180和182。

如期望的那樣實(shí)現(xiàn)處理器162，諸如用執(zhí)行儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器164中的編程指令（如在下文中更詳細(xì)地討論）的一個(gè)或多個(gè)通用或?qū)Ｓ每删幊烫幚砥鲗?shí)現(xiàn)。處理器162、存儲(chǔ)器164和接口電路能夠設(shè)置在印刷電路卡上，或設(shè)置為專用集成電路（ASIC）中的電路。電路中的每一個(gè)均能夠用單獨(dú)的處理器實(shí)現(xiàn)，或者能夠在相同的處理器上實(shí)現(xiàn)多個(gè)電路。替代性地，能夠用設(shè)置在VLSI電路中的離散部件或電路實(shí)現(xiàn)電路。而且，本文中所描述的電路能夠用處理器、ASIC、離散部件或VLSI電路的組合實(shí)現(xiàn)。

雖然僅示出一個(gè)電容性感測芯片168，但是可以設(shè)置更多個(gè)。電容性感測芯片168是電容性傳感器或電容性近距離傳感器，其由一個(gè)或多個(gè)近距離感測芯片（自電容或互電容）驅(qū)動(dòng)，諸如來自芯科實(shí)驗(yàn)室（Silicon Labs）（C8051F7xx、C8051F8xx、C8051F9xx和未列出的類似芯片）、微芯科技（Microchip）（GestIC、所有通用mTouch MCU和未列出的類似芯片）、愛特美爾（Atmel）（QTouch/QTouchADC、QMatrix和未列出的類似芯片）的那些芯片，或者其它類似芯片。圖2的實(shí)施例中的電容性感測芯片168是互電容配置。因此，電容性感測芯片168配置成使得信號(hào)在鋸片112上，并且其中鋸片112與工具的其余部分電氣地隔離，這允許鋸片112作用為發(fā)送器。在其它實(shí)施例中，電容性感測芯片168配置成使得斜切鋸100的另一部件（諸如上防護(hù)件、柵或工作臺(tái)頂部）是發(fā)送器。

在一些實(shí)施例中，近距離感測整合在處理器（諸如基于ARM的架構(gòu)處理器或任意其它期望形式）內(nèi)。在一些實(shí)施例中，使用多于一個(gè)微控制器來驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)電容性近距離感測芯片。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)微控制器驅(qū)動(dòng)（多個(gè)）電容性近距離感測芯片和其它感測系統(tǒng)（例如NIR、UWB、IR等）的組合。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)微控制器驅(qū)動(dòng)基于ARM的處理器和其它感測系統(tǒng)（例如，NIR、UWB、IR等）的組合。

電容性近距離感測芯片能夠操作地連接到鋸片112（或其它系統(tǒng)的其它運(yùn)動(dòng)部分），同時(shí)接收器170-182圍繞鋸片112定位。圖2例如描繪了接收器170在鋸片112的后方右側(cè)處、接收器172在鋸片112的中間右側(cè)處、接收器174在鋸片112的前方右側(cè)處、接收器176在鋸片112的后方左側(cè)處、接收器178在鋸片112的中間左側(cè)處、接收器180在鋸片112的前方左側(cè)處和接收器182在鋸片112的前方處。在一個(gè)實(shí)施例中，接收器安裝在鋸片防護(hù)件128上，在鋸片防護(hù)件128的外側(cè)或內(nèi)側(cè)中的任一者上。在其它實(shí)施例中，使用更多或更少的接收器。雖然可以使用單個(gè)接收器，但是多個(gè)接收器的結(jié)合提供冗余，并且對(duì)于一些算法，提供增加的準(zhǔn)確性。額外地，如果期望，接收器的實(shí)際安裝位置是變化的。例如，在一些實(shí)施例中，接收器安裝在上防護(hù)件、工作臺(tái)、柵和/或切槽板（kerf plate）中的一者或多者上。

此外，在一些實(shí)施例中，安全電路160結(jié)合在臺(tái)鋸內(nèi)。在這種實(shí)施例中，能夠利用鋸片、調(diào)節(jié)叉、工作臺(tái)、切槽板、劈刀、底架和/或防護(hù)件配置發(fā)送器和接收器對(duì)。因此，用作發(fā)送器的部件的選擇將變化，并且其中接收器放置在其它部件中的一者或多者上。

在一些實(shí)施例中，安全電路160結(jié)合在圓鋸內(nèi)。在這種實(shí)施例中，能夠利用鋸片、固定防護(hù)件、活動(dòng)防護(hù)件和/或腳板配置發(fā)送器和接收器對(duì)。用作發(fā)送器的部件的選擇將因此變化，并且其中接收器放置在其它部件中的一者或多者上。

進(jìn)一步參考圖5描述安全電路160的操作。當(dāng)向安全電路160初始地提供動(dòng)力時(shí)（框190），處理器162執(zhí)行儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器164中的程序指令，以實(shí)施系統(tǒng)的診斷/校準(zhǔn)（框192）。在一些實(shí)施例中，安全電路進(jìn)一步配置成在框192處在失效模式和影響分析（FMEA）期間在主/次制動(dòng)系統(tǒng)上實(shí)施可用性/可操作性測試。（多個(gè)）傳感器的功能監(jiān)測包括通過掃描過一個(gè)或多個(gè)傳感器來實(shí)施FMEA，以確保適當(dāng)功能。在主制動(dòng)系統(tǒng)和/或次制動(dòng)系統(tǒng)的故障檢測事件中，一些實(shí)施例中的安全電路使鋸不能夠操作。在其它實(shí)施例中，在主制動(dòng)系統(tǒng)的故障檢測事件中，一些實(shí)施例中的安全電路使次制動(dòng)組件和鋸不能夠操作。

如果在框194處，診斷/校準(zhǔn)不成功，則生成錯(cuò)誤消息（框196），且系統(tǒng)檢查以查看安全電路160是否處于旁路模式（框198）。如果系統(tǒng)處于旁路模式，則接受狀態(tài)（框200），并且系統(tǒng)前進(jìn)到空閑/待機(jī)狀態(tài)（框202）。

如果在框198處，系統(tǒng)不處于旁路模式，則生成重置信號(hào)（框204），并且程序返回框192。

返回框194，如果成功地完成診斷/校準(zhǔn)程序，則程序繼續(xù)到框206。如果在框206處，安全電路160處于旁路模式，則生成錯(cuò)誤消息，原因在于沒有理由將安全電路160作為旁路。如果在框206處，安全電路160不處于旁路模式，則過程繼續(xù)到空閑/待機(jī)狀態(tài)（框208）。

一旦系統(tǒng)處于空閑/待機(jī)狀態(tài)（框208），則在框210處，處理器162就檢查觸發(fā)器開關(guān)（未示出）的狀態(tài)，其通常位于手柄126中。如果觸發(fā)器開關(guān)不處于“ON（開）”位置，則程序返回空閑/待機(jī)狀態(tài)（框208）。

如果在框210處，觸發(fā)器開關(guān)處于“ON”位置，則處理器162檢查安全電路160是否處于旁路模式（框212）。如果安全電路160處于旁路模式，那么就將傳感器輸入作為旁路（框214），并且處理器162證實(shí)馬達(dá)110被供電且觸發(fā)器開關(guān)處于“ON”位置（框216）。如果馬達(dá)110被供電且觸發(fā)器開關(guān)處于“ON”位置，則程序繼續(xù)到框214。如果在框216處，或者馬達(dá)110斷電或者觸發(fā)器開關(guān)不處于“ON”位置，程序都繼續(xù)至框218且實(shí)施FMEA。如果在框218處，F(xiàn)MEA通過（pass），則系統(tǒng)返回框208處的空閑/待機(jī)。如果在框218處，F(xiàn)MEA未通過，則過程繼續(xù)到框208處的空閑/待機(jī)，且向用戶提供關(guān)于FMEA的結(jié)果的警報(bào)。

返回框212，如果系統(tǒng)不處于旁路模式，則程序繼續(xù)至框220且實(shí)施FMEA/校準(zhǔn)。如果FMEA/校準(zhǔn)程序失敗，則生成錯(cuò)誤消息且過程終止。如果FMEA/校準(zhǔn)程序通過，則在框222處實(shí)現(xiàn)正常切割。在框224處，處理器162在框224處證實(shí)馬達(dá)110被供電且觸發(fā)器開關(guān)處于“ON”位置。只要存在那些條件，過程就前進(jìn)到框226，且處理器162檢查不安全狀態(tài)。

如果從接收器170-182接收的信號(hào)個(gè)別地或共同地超過儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器164中的閾值，則“不安全”狀態(tài)存在。參考圖6-8解釋閾值。圖6描繪從接收器174、180和182輸出的圖表230。接收器174的輸出由線232指示，接收器180的輸出由線234指示，且接收器182的輸出由線236指示。噪聲水平之上的信號(hào)強(qiáng)度的增加指示已經(jīng)在圍繞切割組件的檢測區(qū)內(nèi)檢測到諸如肉體、指、臂、肘、手或者人體部分的任意部分的人體輪廓。檢測區(qū)是與傳感器裝置（在該實(shí)施例中是接收器）中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的檢測區(qū)域的組合。通過分析信號(hào)，能夠確定人體輪廓在檢測區(qū)內(nèi)的具體位置。

例如，通過使個(gè)體的手運(yùn)動(dòng)靠近鋸片112的左前方部分生成圖表230。因?yàn)槭肿羁拷邮掌?82，所以接收器182生成最大的信號(hào)（線236）。因?yàn)橄啾扔诮邮掌?74，手更靠近接收器180，所以接收器180生成次大的信號(hào)（線234）。

圖7中的圖表240示出與圖6中所繪出的相同的接收器的輸出，但是圖表240是通過使個(gè)體的手運(yùn)動(dòng)靠近鋸片112的右前方部分來生成的。因?yàn)樵跁r(shí)間T₂處，手最靠近接收器174，所以接收器174生成最大的信號(hào)（線232）。因?yàn)橄啾扔诮邮掌?80，手更靠近接收器182，所以接收器182生成次大的信號(hào)（線236）。圖表240進(jìn)一步指示，在時(shí)間T_l處，相比于接收器174（線232），手實(shí)際上更靠近接收器182（線236）。因此，通過分析信號(hào)輸出，能夠追蹤手相對(duì)于接收器的位置。

圖8中的圖表242示出與圖6中所繪出的相同的接收器的輸出，但是圖表242通過使個(gè)體的手運(yùn)動(dòng)靠近鋸片112的左前方部分來生成。因?yàn)樵跁r(shí)間T₂之后，手最靠近接收器180，所以接收器180生成最大的信號(hào)（線234）。因?yàn)橄啾扔诮邮掌?80，手更靠近接收器182，所以接收器182生成次大的信號(hào)（線236）。圖表240進(jìn)一步指示，在時(shí)間T₁和T₂之間，手朝向鋸片112運(yùn)動(dòng)，但是主要朝向鋸片112的左側(cè)前方，這是因?yàn)樗械慕邮掌骶a(chǎn)生增加的信號(hào)，而且來自接收器180和182的信號(hào)（分別地，線234和236）的改變速率大于來自接收器174（線232）的改變速率。

因此，通過在存儲(chǔ)器164中儲(chǔ)存期望算法，能夠分析接收器170-182的輸出，以確定手的運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位置、速度和方向。因此，通過選取安全電路160中的部件的期望位置和配置，能夠?qū)踩娐放渲贸捎闷谕男螤詈挽`敏性限定危險(xiǎn)區(qū)。例如，在圖1的實(shí)施例中，靠近由鋸片防護(hù)件128覆蓋的鋸片112的部分的手相比于位于靠近暴露的或由下鋸片防護(hù)件130覆蓋的鋸片112的部分的位置的手更不可能受到傷害。安全電路160因此提供空間識(shí)別，其利用儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器164中的空間識(shí)別算法，能夠更好地基于參照切割組件的鋸片112或其它運(yùn)動(dòng)部件的手的確定位置和手的運(yùn)動(dòng)速度來識(shí)別不安全狀態(tài)?！伴撝怠币虼耸侨S危險(xiǎn)區(qū)的邊界，在一些實(shí)施例中，其形狀反映了具體位置關(guān)于切割組件的運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)危險(xiǎn)。

返回圖5，如果未檢測到不安全狀態(tài)（框226），則處理器162證實(shí)安全系統(tǒng)160不處于旁路模式（框248）。如果系統(tǒng)不處于旁路模式，則在框222處繼續(xù)正常切割。如果在框248處系統(tǒng)處于旁路模式，則馬達(dá)110斷電且生成錯(cuò)誤消息。

如果在框226處檢測到不安全狀態(tài)，則啟用反應(yīng)系統(tǒng)（框250）?！胺磻?yīng)系統(tǒng)”是一種系統(tǒng)，其配置成諸如通過停止切割裝置或使切割裝置運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離用戶來將切割組件放置在安全狀態(tài)中。在啟用反應(yīng)系統(tǒng)后，處理器162脫離離合器136且啟用主制動(dòng)組件138，以如在'197公開中更詳細(xì)地討論的那樣迅速止動(dòng)。

安全電路160進(jìn)一步連接到次離合器156和次制動(dòng)組件158。在感測到不安全狀態(tài)時(shí)，也向離合器/制動(dòng)組件135中的電磁體發(fā)送信號(hào)，且釋放離合器156并啟用次制動(dòng)組件158。次制動(dòng)組件158的觸發(fā)正時(shí)能夠與主制動(dòng)組件138的觸發(fā)正時(shí)同時(shí)發(fā)生，或者在預(yù)定時(shí)間之后發(fā)生。在一些實(shí)施例中，該正時(shí)取決于具體應(yīng)用（例如，在斜切鋸或圓鋸上）。在諸如圖1的實(shí)施例的一些斜切鋸應(yīng)用中，觸發(fā)正時(shí)也隨切割頭106的旋轉(zhuǎn)位置而變化。

因?yàn)榇沃苿?dòng)組件158與主制動(dòng)系統(tǒng)138并聯(lián)工作，所以對(duì)鋸100應(yīng)用動(dòng)態(tài)平衡機(jī)構(gòu)。將次制動(dòng)組件158選取為類似于主制動(dòng)系統(tǒng)138，以減少從主制動(dòng)系統(tǒng)138生成的破壞性能量。因此，兩個(gè)制動(dòng)部件的大小如在于2013年3月14日提交的美國申請(qǐng)No. 61/781,931中討論的那樣確定，該文獻(xiàn)的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

在框250處啟用反應(yīng)系統(tǒng)之后，程序在框204處繼續(xù)。

返回框224，如果或者馬達(dá)110斷電或者觸發(fā)器開關(guān)不處于“ON”位置，則程序繼續(xù)到框252，且處理器162檢查不安全狀態(tài)。如果不安全狀態(tài)存在，則程序繼續(xù)到框250。如果在框252處沒有不安全狀態(tài)存在，則程序繼續(xù)到框254且實(shí)施閾值校準(zhǔn)。

閾值校準(zhǔn)在圖9中更詳細(xì)地繪出。在閾值校準(zhǔn)的框256處，處理器162確定斜切鋸組件100的任意部分的位置是否有改變。如果不存在改變，則維持用于限定不安全狀態(tài)的相同閾值（框258），且程序繼續(xù)到圖5的框260。如果斜切鋸組件100的一些部分已經(jīng)改變，則處理器162執(zhí)行存儲(chǔ)器164中的算法以建立新的閾值（框262）。

例如，如果下防護(hù)件已經(jīng)運(yùn)動(dòng)，則之前由防護(hù)件覆蓋的鋸片的區(qū)域現(xiàn)在暴露。因此，先前將被認(rèn)為處于安全區(qū)中（即，危險(xiǎn)區(qū)外側(cè)）的手現(xiàn)在處于危險(xiǎn)區(qū)中。同樣地，通過切割頭106的樞轉(zhuǎn)或沿滑座運(yùn)動(dòng)改變鋸片112的相對(duì)位置將改變危險(xiǎn)區(qū)。這在接收器中的一個(gè)或多個(gè)或安全電路160的其它部件不相對(duì)于鋸片112以固定關(guān)系定位的實(shí)施例中尤其確切。

一旦在框262處已經(jīng)生成新的閾值，則更新儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器164中的閾值，且程序繼續(xù)到圖5的框260。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然已經(jīng)關(guān)于圖5的框254描述了閾值校準(zhǔn)，但是在一些實(shí)施例中在框222中，即在正常切割操作期間也發(fā)生相同的校準(zhǔn)。

返回圖5，一旦完成閾值校準(zhǔn)，處理器162就檢查以查看鋸片112是否在框260處完全停止。如果鋸片未完全停止，則程序繼續(xù)在框252處監(jiān)測不安全狀態(tài)。

如果在框260處鋸片完全地停止，則程序在框262處繼續(xù)，并且實(shí)施FMEA。如果FMEA失敗，則程序繼續(xù)到框196。如果FMEA在框262處通過，則程序繼續(xù)到框202。

前述程序能夠針對(duì)具體應(yīng)用以各種方式修改。因此，在一些實(shí)施例中，根據(jù)鋸片的預(yù)定接近區(qū)建立且在沒有鋸片運(yùn)動(dòng)的情況下限定基線閾值，諸如在框192處。在一些實(shí)施例中，傳感器在通電時(shí)校準(zhǔn)，且在每個(gè)小時(shí)間間隔處重新校準(zhǔn)以補(bǔ)償鋸片運(yùn)動(dòng)（即，接地影響（ground affect））。接地部件是工具的任意部分（工作臺(tái)/基底/柵/腳板等），其在鋸片改變位置（斜切、傾斜、頭向上/向下等）時(shí)影響傳感器的電容讀數(shù)。

在一些實(shí)施例中，危險(xiǎn)區(qū)域是限定為圍繞切割鋸片的前方、左方、右方和/或后方的周邊的區(qū)。在一些實(shí)施例中，周邊不是均勻的周邊。通過接觸或接近時(shí)電容水平的改變來實(shí)現(xiàn)肉體或人體輪廓檢測，即不安全狀態(tài)的確定。換言之，當(dāng)手與鋸片接觸或者處于危險(xiǎn)區(qū)域（鋸片的預(yù)定接近區(qū)）內(nèi)時(shí)實(shí)現(xiàn)肉體檢測。

反應(yīng)系統(tǒng)做出反應(yīng)時(shí)所處的電容水平限定為閾值水平，且其通過實(shí)驗(yàn)測試和識(shí)別算法確定。如本文中所使用的術(shù)語“識(shí)別算法”的意思是帶有限定的接地補(bǔ)償閾值和操作邏輯的程序。操作邏輯包括但是不限制于自動(dòng)重置、自動(dòng)閾值校準(zhǔn)、感測和反應(yīng)系統(tǒng)的功能監(jiān)測、系統(tǒng)裝備和解除裝備、監(jiān)測閾值偏離和觸發(fā)、用戶接口以及事件的存儲(chǔ)器儲(chǔ)存。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)將電源線插頭插入電源出口時(shí)開始自動(dòng)重置、自動(dòng)閾值校準(zhǔn)、感測和反應(yīng)系統(tǒng)的功能監(jiān)測、系統(tǒng)裝備和解除裝備、監(jiān)測閾值偏離和觸發(fā)和用戶接口。在一些實(shí)施例中，在馬達(dá)電源開關(guān)啟動(dòng)的開始時(shí)或通過手動(dòng)地按壓按鈕發(fā)生系統(tǒng)裝備。在一些實(shí)施例中，如果在預(yù)定時(shí)間之后電源插頭保持插入且馬達(dá)電源開關(guān)保持不活動(dòng)，則發(fā)生系統(tǒng)解除裝備。在一些實(shí)施例中，如果功能監(jiān)測檢測到系統(tǒng)故障，則也發(fā)生系統(tǒng)解除。

實(shí)施例包括微控制器，其運(yùn)行算法以連續(xù)監(jiān)測偏離閾值的任意電容水平，并且確定向反應(yīng)系統(tǒng)輸出停止信號(hào)。一些實(shí)施例配置成使得如果當(dāng)鋸片或切割工具正在旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生停電事故，則安全系統(tǒng)至少直到鋸片完全停止時(shí)都保持有效。

雖然上文詳細(xì)地討論了傳感器的具體布置，但是在一些實(shí)施例中，傳感器定向成與鋸片成任意角度，并且其中平行于鋸片通常限定為0度。此外，傳感器大小和距鋸片的定位位置取決于期望的接近檢測范圍。通常地，傳感器的大小為至少5 mm見方，并且其中沒有最小厚度。額外地，傳感器可以設(shè)置成任意幾何形狀（包括方形、矩形、卷狀物和圈狀物）。在具體實(shí)施例中，傳感器能夠是呈筆直形式、各種樣式或環(huán)的電氣導(dǎo)體。

在一些實(shí)施例中，近距離感測芯片外部的電容器配置成與傳感器串聯(lián)或并聯(lián)，以取決于選取的感測芯片根據(jù)需要增加增益和靈敏性。通常地，電子板固接到工具以減少信號(hào)串?dāng)_，并且防止工具的任意鋁部件作用為傳感器。

在一些實(shí)施例中，用與一個(gè)或多個(gè)固定和/或旋轉(zhuǎn)軸承構(gòu)件（軸承外圈和/或內(nèi)圈）的電氣連接實(shí)現(xiàn)鋸片上的信號(hào)，其中軸承構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)軸（鋸片附接到該旋轉(zhuǎn)軸）接觸。在其它實(shí)施例中，用隔離的固定板（諸如配置成與鋸片平行的電容性聯(lián)接板（CCP））誘發(fā)鋸片上的信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，主動(dòng)屏蔽（多個(gè)）信號(hào)傳輸線以防止諸如地面、噪聲、運(yùn)動(dòng)部件、手等的外部影響將錯(cuò)誤引入信號(hào)內(nèi)。在一些實(shí)施例中，通過非反向單位增益放大器（運(yùn)算放大器）分裂信號(hào)來實(shí)現(xiàn)主動(dòng)屏蔽。

在利用近距離感測的一些實(shí)施例中，用主動(dòng)屏蔽件將傳感器從地面屏蔽，以形成與具體切割組件相關(guān)聯(lián)的期望檢測區(qū)。屏蔽件能夠與接地部件和用戶的接觸電氣地隔離。

本文中所描述的安全電路在不同的實(shí)施例中使用在任意期望的動(dòng)力設(shè)備中，動(dòng)力設(shè)備包括斜切鋸、臺(tái)鋸、圓鋸、帶鋸、刳刨機(jī)、鉆等。在這些實(shí)施例的每一個(gè)中，針對(duì)結(jié)合在工具內(nèi)的具體切割組件修整安全電路。額外地，本文中所描述的安全電路在不同實(shí)施例中在接線和電池操作的工具中使用。

此外，當(dāng)在互電容配置的背景中描述時(shí)，一些實(shí)施例中的安全系統(tǒng)額外地或替代地以自電容配置配置。在這種實(shí)施例中，電容性傳感器或電容性近距離傳感器配置成使得信號(hào)在鋸片上，并且其中鋸片與工具的其余部分電氣地隔離，且因此鋸片變成傳感器。自電容配置對(duì)于斜切鋸、臺(tái)鋸、圓鋸、帶鋸和任意其它動(dòng)力工具或動(dòng)力設(shè)備尤其有用。以示例的方式，圖10描繪了圖2的斜切鋸組件，其中，接收器170-182和電容性感測芯片168已經(jīng)由電容性傳感器或電容性近距離傳感器270取代。與在一些實(shí)施例中體現(xiàn)為GestIC、QMatrix等裝置的電容性感測芯片168相比，電容性近距離傳感器270體現(xiàn)為mTouch MCU、QTouchADC等芯片。

在一些實(shí)施例中，傳感器配置包括一個(gè)或多個(gè)電容性傳感器或電容性近距離傳感器，其在鋸片作為或者不作為用于斜切鋸的傳感器的情況下位于上防護(hù)件、工作臺(tái)和/或切槽板上。在一些實(shí)施例中，傳感器配置包括一個(gè)或多個(gè)電容性傳感器或電容性近距離傳感器，其在鋸片作為或者不作為用于臺(tái)鋸的傳感器的情況下位于調(diào)節(jié)叉、工作臺(tái)、切槽板和/或塑料防護(hù)件上。在一些實(shí)施例中，傳感器配置包括一個(gè)或多個(gè)電容性傳感器或電容性近距離傳感器，其在鋸片作為或者不作為用于圓鋸的傳感器的情況下位于固定的防護(hù)件、活動(dòng)防護(hù)件和/或腳板上。

所描述的實(shí)施例提供包括安全電路的預(yù)防系統(tǒng)（也稱為感測系統(tǒng)）以及反應(yīng)系統(tǒng)。當(dāng)配置在動(dòng)力工具上時(shí)，感測系統(tǒng)檢測人的肉體在工具的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的存在且啟用反應(yīng)系統(tǒng)。

通過結(jié)合定位在工具上的至少一個(gè)電容性傳感器或電容性近距離傳感器，安全電路通過識(shí)別算法提供空間識(shí)別。空間識(shí)別包括監(jiān)測鋸片相對(duì)于地面參考（例如，斜切鋸/臺(tái)鋸/圓鋸的工作臺(tái)/基底/柵/腳板）的位置，且相應(yīng)地調(diào)整用于肉體感測的啟用閾值。在一些實(shí)施例中，通過使用至少一個(gè)電容性近距離傳感器實(shí)現(xiàn)鋸片的位置的監(jiān)測。在一些實(shí)施例中，使用一個(gè)或多個(gè)編碼器、電位計(jì)、電感近距離傳感器和或電容性近距離傳感器以便確定相對(duì)于地面的鋸片位置。在一些實(shí)施例中，用與監(jiān)測鋸片的位置相同的傳感器檢測用戶至鋸片的接近度，而在其它實(shí)施例中，使用單獨(dú)的傳感器。

在一些實(shí)施例中，用于安全電路的所限定的安全區(qū)基于鋸片的位置，針對(duì)斜切鋸，鋸片的位置限定為頭向上、頭向下、頭向上延伸或收縮、頭向下延伸或收縮，以及傾斜和斜切與頭向上/向下的任意組合。在一些實(shí)施例中，針對(duì)臺(tái)鋸，鋸片的位置限定為鋸片高度相對(duì)于工作臺(tái)的不同位置，以及與傾斜結(jié)合的鋸片高度的不同位置。在一些實(shí)施例中，針對(duì)圓鋸，鋸片的位置限定為切割深度相對(duì)于腳板的不同位置，以及與傾斜結(jié)合的鋸片高度的不同位置。

識(shí)別算法提供空間識(shí)別，這在一些實(shí)施例中利用一個(gè)或多個(gè)接收器確定用戶相對(duì)于鋸片的位置，并且將所確定的位置與調(diào)整過的安全區(qū)相比較，以確定是否需要向反應(yīng)系統(tǒng)發(fā)送停止信號(hào)。

空間識(shí)別由鋸片的前方、左前方、右前方、后方、左后方、右后方、底部或者全部位置的任意期望的固定保護(hù)區(qū)構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，空間識(shí)別配置成在確定不安全狀態(tài)是否存在時(shí)，除了手的位置之外還檢測手的接近速度。因此，空間識(shí)別由可變的保護(hù)區(qū)，即變化的閾值構(gòu)成，其取決于頭/鋸片位置（例如，頭向上、頭向下等）和/或手接近速度以使與用戶切割習(xí)慣的沖突最小化。

由識(shí)別算法提供的空間識(shí)別能夠額外地或替代地結(jié)合其它感測技術(shù)，包括但不限于電感近距離傳感器和光學(xué)傳感器。由識(shí)別算法提供的空間識(shí)別能夠使用在觸控板、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、智能電話、平板電腦等中。

所公開的實(shí)施例因此提供帶有多通道的利用電容性感測芯片和電容性近距離感測芯片的感測系統(tǒng)，其允許多個(gè)傳感器配置在工具上以便空間識(shí)別。實(shí)施例提供多個(gè)通道，其允許用于空間識(shí)別的各種傳感器位置選項(xiàng)，以確定相對(duì)于工具的危險(xiǎn)區(qū)域的用戶的位置。例如，在斜切鋸上，在信號(hào)在鋸片、上防護(hù)件、工作臺(tái)和/或切槽板上的情況下能夠配置自電容芯片。在信號(hào)在鋸片上且接收器在上防護(hù)件、工作臺(tái)、和/或切槽板上的情況下能夠配置互電容芯片。通過結(jié)合空間識(shí)別，能夠在沒有接地影響感測信號(hào)的顧慮的情況下實(shí)現(xiàn)利用電容性接近度的傳感器設(shè)計(jì)。額外地，能夠?qū)崿F(xiàn)可變的保護(hù)區(qū)，這允許根據(jù)鋸片相對(duì)于工作臺(tái)的位置定制保護(hù)區(qū)。所公開的實(shí)施例提供更小的電子板設(shè)計(jì)，其允許能夠在更多應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)的更緊湊的設(shè)計(jì)。

雖然已經(jīng)在附圖和前述描述中詳細(xì)地圖示和描述了本公開，但是其應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說明性的，且本質(zhì)上不是約束性的。應(yīng)當(dāng)理解的是，僅呈現(xiàn)出了優(yōu)選實(shí)施例，并且期望落在本公開的精神內(nèi)的全部改變、改型和其它應(yīng)用受到保護(hù)。