利用光譜分析的皮膚感測的制作方法
【專利摘要】一種動力工具，包括運動器具、器具止動機構(gòu)、光發(fā)射器、光檢測器和控制器。所述控制器啟動第一發(fā)射器以將波長在800 nm和1100 nm之間的光引導至物體上，并且由來自所述光檢測器的反射比信號確定物體的第一反射比水平。所述控制器啟動第二發(fā)射器以將波長在1350 nm和1800 nm之間的光引導至所述物體上，并且由所述光檢測器確定第二反射比水平。如果對應于確定的所述第一反射比水平和確定的所述第二反射比水平的比率超過預定閾值，那么所述控制器啟動器具止動機構(gòu)以防止所述物體與所述運動器具之間的接觸。
【專利說明】
利用光譜分析的皮膚感測
[00011優(yōu)先權(quán)聲明 本申請要求于2013年12月18日提交的、題目為"Skin Sensing Using Spectral Analysis"的印度臨時申請No. 5929/CHE/2013的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容特此通過引用 并入本文。
技術領域
[0002] 本公開總體上涉及動力工具，并且更具體地，涉及用于檢測人與動力工具中的運 動器具之間的接近度的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0003] 已經(jīng)研發(fā)出用于各種種類的制造設備和動力工具的檢測或者感測系統(tǒng)。這種檢測 系統(tǒng)能夠操作成通過檢測或感測操作者的某些附屬肢體與設備的某些部分的接觸來觸發(fā) 反應裝置。例如，本領域已知的臺鋸中的電容性接觸感測系統(tǒng)檢測操作者與刀片之間的接 觸，并且反應裝置(諸如制動器或退刀裝置），或者中止刀片的運動或者移除刀片使其不與 人接觸。
[0004] 現(xiàn)有的檢測系統(tǒng)通常構(gòu)造成在中止刀片的運動之前，確定動力工具的運動部分 (諸如鋸片)與人類的附屬肢體或其它部分之間的接觸。現(xiàn)有的系統(tǒng)通過在不多于幾毫米的 距離處的電容耦合檢測與人類附屬肢體的直接接觸或者與人類附屬肢體的極端接近度中 的任一者。給定最小檢測距離，則現(xiàn)有系統(tǒng)通常需要高精度的機構(gòu)以在非常短的時間段中 (諸如在1毫秒內(nèi)）中止運動的鋸片或其它器具。由于這些不足，對檢測系統(tǒng)的改進使得能夠 在不需要人類附屬肢體與器具之間的直接接觸的情況下確定人類附屬肢體與動力工具中 的運動器具之間的潛在接觸將是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一個實施例中，已經(jīng)研發(fā)出動力工具。該動力工具包括:器具；構(gòu)造成在該動力 工具的操作期間使該器具運動的致動器;器具止動機構(gòu)；構(gòu)造成發(fā)射波長在800 nm至1100 nm之間的光的第一發(fā)射器;構(gòu)造成發(fā)射波長在1350 nm至1800 nm之間的光的第二發(fā)射器； 構(gòu)造成接收來自從第一發(fā)射器和第二發(fā)射器接收光的物體的反射信號的光檢測器;以及操 作性地連接至致動器、器具止動機構(gòu)、第一發(fā)射器、第二發(fā)射器和光檢測器的控制器?？刂?器被構(gòu)造成:操作致動器以使器具運動;僅啟動第一發(fā)射器；當僅啟動第一發(fā)射器時，參照 由光檢測器接收的第一反射信號確定來自物體的第一反射比水平;僅啟動第二發(fā)射器；當 僅啟動第二發(fā)射器時，參照由光檢測器接收的第二反射信號，確定來自物體的第二反射比 水平；以及，在器具響應于對應于第一確定的反射比水平和第二確定的反射比水平的比率 超過第一預定閾值而處于運動中的同時，啟動器具止動機構(gòu)以防止物體與器具之間的接 觸。
[0006] 在另一實施例中，已經(jīng)研發(fā)出一種操作動力工具的方法。該方法包括:操作致動器 以使器具運動；用控制器啟動僅第一發(fā)射器，以發(fā)射波長在800 nm至1100 nm之間的光；當 僅啟動第一發(fā)射器時，參照由光檢測器接收的第一反射信號，用控制器確定來自物體的第 一反射比水平；用控制器啟動僅第二發(fā)射器，以發(fā)射波長在1350 nm至1800 nm之間的光；當 僅啟動第二發(fā)射器時，參照由光檢測器接收的第一反射信號，用控制器確定來自物體的第 二反射比水平；以及，在器具響應于與第一確定的反射比水平和第二確定的反射比水平對 應的比率超過第一預定閾值而處于運動中的同時，用控制器啟動器具止動機構(gòu)以防止物體 與器具之間的接觸。
【附圖說明】
[0007] 圖1是帶有檢測接近運動鋸片的人類皮膚的存在的光傳感器的臺鋸的示意圖。
[0008] 圖2是圖1的鋸中的光傳感器的示意圖。
[0009] 圖3是描繪了光傳感器將光引導向目標物體的圖。
[00?0]圖4是圖1的傳感器和據(jù)中的部件的不意圖。
[0011] 圖5是描繪了人類皮膚對不同波長的光的反射比水平的曲線圖。
[0012] 圖6是描繪了對兩個紅外圖像應用歸一化差異皮膚指數(shù)(NDSI)和閾值處理之后在 可見光譜中和紅外光譜中的場景的一組照片。
【具體實施方式】
[0013] 出于促進對本文描述的實施例的原理的理解的目的，現(xiàn)在參照附圖和以下書面說 明書中的描述。這些參照不旨在限制主題的范圍。本專利還涵蓋了本文獻所屬領域的技術 人員通常能夠想到的對所圖示的實施例的任何改變和修改，以及對所描述的實施例的原理 的進一步應用。
[0014] 如本文所使用的那樣，術語"動力工具"指的是帶有由致動器(諸如電動馬達、內(nèi)燃 發(fā)動機、液壓缸或氣壓缸等)使其運動的一個或多個運動零件的任何工具。例如，動力工具 包括，但不限于，斜面鋸、斜切鋸、臺鋸、圓鋸、往復鋸、曲線鋸、帶鋸、冷鋸、切割器、沖擊起 子、角向磨光機、鉆、刨（jointer)、打釘器、磨沙機、修剪器和刳刨機。如本文所使用的那樣， 術語"器具"指的是在動力工具的操作期間至少部分地露出的動力工具的運動部分。動力工 具中的器具的示例包括，但不限于，旋轉(zhuǎn)和往復鋸片、鉆頭、刳鉆、研磨盤、研磨輪等。如下文 所描述的那樣，監(jiān)測系統(tǒng)識別人類操作者的皮膚并且啟動器具止動機構(gòu)，以在與人類操作 者接觸之前中止器具或者退出器具。
[0015] 如本文所使用的那樣，術語"器具止動機構(gòu)"指的是包括制動器和回縮機構(gòu)的一系 列裝置，該制動器和回縮機構(gòu)使運動器具停止，使運動器具從該器具能夠接觸人類操作者 的位置回縮，或者兩者兼有。例如，鋸中的刀片制動機構(gòu)在短時間段內(nèi)使運動刀片的運動停 止。刀片下降或者葉片回縮裝置使刀片運動離開刀片能夠接觸人類操作者的位置。在臺鋸 的實施例中，刀片下降系統(tǒng)將運動刀片拉到臺鋸中的工作臺的水平下方，以防止刀片與操 作者之間的接觸。刀片回縮系統(tǒng)也可選地包括刀片制動機構(gòu)。
[0016] 如本文所使用的那樣，術語"光"指的是處于紅外光譜、可見光譜和紫外光譜中的 電磁福射的形式。如下文更詳細地描述的那樣，光發(fā)射器(諸如發(fā)光二極管或其它電磁發(fā)射 器)生成不同波長的光，包括紅外輻射波長、可見光波長和紫外光波長。動力工具確定發(fā)射 器產(chǎn)生的不同波長的光的反射比水平，以確定人類皮膚或其它物體(諸如工具中的器具周 圍的區(qū)域中的工件）。
[0017] 圖1描繪了臺鋸100。該臺鋸100包括工作臺104,該工作臺104包括開口 105,鋸片 108延伸通過該開口 105以便切割工件(諸如，木塊）。臺鋸100還包括電動馬達112、劈刀116、 光傳感器120、體現(xiàn)為刀片制動器132的器具止動機構(gòu)，和控制器140。本領域已知用于切割 工件的工作臺104、鋸片108和馬達112的總體構(gòu)造，并且不在本文更詳細地描述。另外，本領 域已知與劈刀116相似的劈刀，但是現(xiàn)有的劈刀不包含諸如光傳感器120的傳感器。為了簡 潔起見，從圖1中省略了在臺鋸中通常使用的一些部件，諸如用于工件的引導件、刀片高度 調(diào)整機構(gòu)和刀片保護罩。
[0018] 在鋸100中，光傳感器120在鋸片108的一部分的上方安裝于劈刀116。光傳感器120 包括將在下文更詳細描述的紅外發(fā)射器和紅外檢測器。光傳感器120生成處于從劈刀116延 伸的區(qū)域150中的物體的圖像數(shù)據(jù)。該區(qū)域150近似是圓錐形狀并且沿鋸片108的長度在工 作臺104上方延伸。在鋸100中，劈刀116位于距鋸片100預定距離處，并且當在操作期間調(diào)整 鋸片108時，劈刀116與鋸片108-起運動。
[0019] 控制器140操作性地連接至馬達112、光傳感器120和制動器132?？刂破?40包括一 個或多個數(shù)字邏輯裝置，該數(shù)字邏輯裝置包括通用中央處理單元(CPU)、微控制器，現(xiàn)場可 編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)和適合于鋸100的操作的任何其它數(shù)字邏輯裝置。 控制器140包括存儲器142,該存儲器142儲存用于控制器140的操作的程序指令，并且可選 地儲存從光傳感器120接收的數(shù)據(jù)。在一種構(gòu)造中，存儲器142儲存區(qū)域150中的一個或多個 物體的反射比數(shù)據(jù)，以隨時間追蹤物體運動方向和運動速率。
[0020] 在操作期間，控制器140從光傳感器120接收數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)對應于區(qū)域150中的一個 或多個物體對所發(fā)射的一個或多個波長的光的反射率。如下文更詳細描述的那樣，控制器 140停用馬達112,并且如果從光傳感器120接收的數(shù)據(jù)表明人類操作者的附屬肢體或者其 它部分處于鄰近刀片108的預定目標位置處，那么操作制動器132。該制動器132是以迅速方 式使刀片108停止運動的器具止動機構(gòu)的示例。在另一實施例中，鋸100包括刀片回縮機構(gòu)， 該刀片回縮機構(gòu)將刀片108拉到工作臺104的水平面下方，以防止手指164與運動刀片之間 的接觸。
[0021] 在操作期間，馬達112使鋸片108如圖1所示的那樣旋轉(zhuǎn)。操作者使一個或多個工件 (諸如，木塊160)朝向旋轉(zhuǎn)刀片108運動以便切割。人類操作者通常用附屬肢體(諸如圖1中 所描繪的手指164、或一只或多只手)推動工件。光傳感器120生成對應于木工件160和手指 164兩者的紅外反射率數(shù)據(jù)。如下文所討論的，控制器140基于木塊160和手指164反射不同 波長的紅外輻射的不同傾向來區(qū)分木塊160與手指164。如果手指164保持在距刀片108預定 距離之外，并且如果手指164接近刀片108的速率保持足夠低，那么當工件160接觸刀片108 以便切割時，馬達112繼續(xù)使刀片108旋轉(zhuǎn)。
[0022] 雖然圖1描繪了臺鋸作為動力工具的說明性示例，但是替代性實施例在廣泛的動 力工具中包含光傳感器120,其中廣泛的動力工具包括，但不限于，手持電鉆、鉆床、手持圓 鋸、往復鋸、帶鋸、刳刨機、研磨機，和帶有運動器具的任何其它動力工具。在替代性實施例 中，一個或多個光傳感器安裝在各種動力工具的外殼或支撐件上，以使得能夠監(jiān)測在操作 期間人的手或其它部分可以接近器具的鄰近器具的區(qū)域。
[0023] 圖2更詳細地描繪了傳感器120。傳感器120包括兩個發(fā)射器的陣列，其中發(fā)射器產(chǎn) 生兩種不同波長的紅外輻射。在圖2的實施例中，發(fā)射器是發(fā)光二極管(LED)，其中對于LED 204A-204C，發(fā)射波長為1080 nm的紅外輻射，并且對于LED 208A-208C，發(fā)射波長為1580 nm 的紅外輻射。傳感器120包括光檢測器212,其接收來自反射來自發(fā)射器204A-204C和208A-208C的紅外輻射的物體的反射紅外信號。光檢測器120例如是光電二極管、電荷耦合裝置 (CCD)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)，或者構(gòu)造成檢測對應于發(fā)射器204A-204C和208A-208C的波長的波長的反射光的水平的任何其它檢測器。在操作期間，傳感器120以交替的順 序啟動發(fā)射器204A-204C和208A-208C，使得在操作期間的任何時間，傳感器120僅發(fā)出1080 nm或者1580 nm的紅外輻射。在包括不同波長的額外光發(fā)射器的傳感器120的替代性實施例 中，控制器140通過使用時分復用技術在不同時間操作多個發(fā)射器，以檢測一個或多個物體 的反射比水平。例如，控制器140操作包括多個LED的光傳感器，其中多個LED發(fā)射波長近似 為540 nm、660 nm、860 nm、1080 nm和1580 nm的光，并且在不同時間操作每個發(fā)射器以使 光傳感器120能夠單獨檢測每個波長的反射比水平。
[0024] 光檢測器212在不同時間檢測反射的紅外輻射的樣本，以生成這兩種波長的反射 率測量。在圖2的構(gòu)造中，發(fā)射器204A-204C和208A-208C以環(huán)形構(gòu)造設置在光檢測器212周 圍。如圖3中所描繪的，傳感器120中的LED發(fā)射器204A-204C和208A-208C以預定角度對齊， 以在距光檢測器212預定距離處匯聚于目標304上。在鋸100中，傳感器120檢查處于鋸片108 附近的位置中的目標。當目標是工件時，鋸100繼續(xù)操作。然而，如果啟動鋸馬達112并且目 標是手指、手或其它人體部分，那么控制器140啟動刀片制動器132或刀片下降機構(gòu)以防止 運動刀片108與人體部分之間的接觸。
[0025] 圖4描繪了傳感器120中的所選部件的示意圖。傳感器120通過使用跨阻抗放大器 424從光檢測器112生成輸出電壓信號，并且用運算放大器428生成模擬電壓輸出。模數(shù)轉(zhuǎn)換 器(ADC)432將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)，并且數(shù)字控制器140接收數(shù)字數(shù)據(jù)以便用于在傳 感器120的視野中識別人體部分。
[0026] 在操作期間，控制器140接收來自傳感器120的圖像數(shù)據(jù)。在一個實施例中，圖像數(shù) 據(jù)能夠包括單個像素，該單個像素對應于反射來自發(fā)射器204A-204C和208A-208C的紅外輻 射的小目標位置。在另一實施例中，傳感器120以與數(shù)碼攝像機類似的方式生成帶有像素陣 列的二維圖像數(shù)據(jù)。該二維圖像數(shù)據(jù)描繪來自傳感器120前方的場景中的不同物體的反射 光。在鋸100中，當在一個圖像中用1080 nm的波長輻射照亮場景時并且當在另一個圖像中 用1580 nm的波長輻射照亮場景時，控制器140生成對應于場景的至少兩個圖像。
[0027] 在系統(tǒng)100中，在操作期間，控制器140在來自傳感器120的圖像數(shù)據(jù)中識別對應于 人類皮膚的物體，同時忽略其它物體(包括鋸1 〇〇切割的工件）。在標準可見光譜中，人類皮 膚具有膚色色調(diào)，并且許多色調(diào)可能與非人類物體混淆。然而在紅外光譜中，人類皮膚在從 近似800 nm到1100 nm的波長范圍中具有較高的反射比水平，并且在波長大于1400 nm的紅 外波段中具有較低的反射比水平。無論可見光譜中人的膚色如何，在800 nm到1100 nm的波 段中都會出現(xiàn)高反射率，這被認為至少部分地是由于人類皮膚中黑色素的存在。如本領域 中眾所周知的，水在1400 nm的波長附近具有高吸收率，并且由于人類皮膚具有高水平的含 水量，因此人類皮膚傾向于對波長接近1400 nm的范圍具有低反射率。
[0028]圖5描繪了在紅外光譜中不同膚色(類型I-類型VI)的反射比水平的曲線圖500。在 圖500中，1080 nm的波長504對于所有膚色都具有高反射比水平，同時1580 nm的波長508對 于所有膚色都具有低反射比水平。圖5描繪了從近似1350 nm至1800 nm的波長范圍，在該范 圍中，人類皮膚的紅外反射率實質(zhì)上低于在800 nm至1100 nm的波長范圍中的反射比水平。 [0029] 在鋸100中，控制器140使用1080 nm和1580 nm兩種波長的圖像數(shù)據(jù)，以基于不同 波長下的反射比參數(shù)_確定圖像數(shù)據(jù)中一個或多個物體的歸一化差異皮膚指數(shù)(DNSI)參 數(shù)。以下等式提供了 NDSB··:
,反射比參數(shù)為是指源發(fā)射器的功率與 如由光檢測器檢測到的反射功率之比。因此，NDSI項F對應于物體在兩種不同波長下的反 射比水平之間的差異。在人類皮膚的情況中，1080 nm的更短波長產(chǎn)生更高水平的反射， 1058 nm的更長波長產(chǎn)生更低水平的反射。在一些實施例中，控制器140還使用額外的光譜 參數(shù)，包括歸一化差異紅綠指數(shù)(Normalized Differenced Red-Green Index，NDGRI)和歸 一化差異植被指數(shù)(Normalized Differenced Vegetation Index，NDVI)，以區(qū)分人類皮膚 與各種物體(包括塵土、巖石和植被）。以與測量NDSI參數(shù)相似的方式測量NDGRI參數(shù)，但是 在以下等式中設定的不同光波長下測量反射比水平
其中，660 nm 波長對應于紅光，并且540 nm波長對應于綠光，雖然替代性實施例可以采用不同的波長來 確定NDGRI。相似地，通過使用在以下等式：
中提出的兩種不同的光波 長來確定NDVI參數(shù)。通用的NDSI、NDGRI和NDVI參數(shù)是本領域已知的并且這些參數(shù)由Maj. Abel S. Nunez在"A Physical Model of Human Skin and Its Application for Search and Rescue"中公開。表1描述了一組常見材料與對應的NDSI和NDGRI參數(shù)。
表1。
[0030]在鋸100中，存儲器142儲存用于在鋸100的操作期間由光傳感器120檢測的人類皮 膚和可選地其它材料的NDSI、NDVI和NDGRI參數(shù)中的一個或多個的一組預定的參數(shù)數(shù)據(jù)。控 制器140使用NDVI、NDSI和NDGRI度量標準中的一個或多個來確定來自傳感器120的圖像數(shù) 據(jù)對應于人類操作者的皮膚還是對應于另一物體。不同的指數(shù)值使得控制器140能夠區(qū)分 物體，即使物體具有與皮膚相似的視覺外觀。例如，圖6描繪了可視圖像600中的場景和對應 的圖像650,圖像650通過使用在1080 nm和1580 nm波長下獲取的場景的兩個圖像在圖像中 描繪像素的NDSI。場景600包括四只可見的手602、606、608和612。場景600也包括不是人體 的部分的若干其它物體。具體地，場景600包括視覺上近似人類皮膚的玩偶620、由動物毛皮 形成的皮靴624和草628。圖像650通過使用在1080 nm和1580 nm的波長下獲取的兩個不同 圖像中的每個像素的NDSI值，描繪了圖像600的場景。圖像650是二值圖像，其中將NDSI參數(shù) 水平低于預定NDSI閾值的任何像素描繪為白色像素，并且將超過NDSI閾值的像素描繪為黑 色像素。在圖6的說明性示例中，NDSI閾值參數(shù)選擇為朽=0.6。通過使用該閾值，圖像650包 括分別對應于圖像600中的手602、606、608和614的可見手652、656、658和664。場景的其余 部分保持為白色，因為場景中其它物體的NDSI參數(shù)全部低于預定NDSI閾值水平:Ττ。
[0031] 在一些動力工具實施例中，傳感器120還包括LED或產(chǎn)生適合于確定NDGRI和NDVI 參數(shù)中的一者或兩者的波長的光的其它發(fā)光元件。例如，傳感器120檢測來自生成近似540 nm和660 nm的波長的光發(fā)射器的反射光，以確定NDGRI參數(shù)。在一個實施例中，傳感器120包 括至少兩個額外LED或者產(chǎn)生在近似500-600 nm和600-700 nm的波長范圍中的光的其它發(fā) 光元件，以便檢測NDGRI參數(shù)中的兩種反射比水平。傳感器120檢測來自生成近似660 nm和 860 nm的波長的光發(fā)射器的反射光。在一個實施例中，傳感器120包括至少兩個額外的LED 或者產(chǎn)生在近似600-700 nm和800-900 nm的波長范圍中的光的其它發(fā)光元件，以便檢測 NDVI參數(shù)中的兩種反射比水平。雖然傳感器120的說明性實施例使用帶有不同發(fā)射波長的 多個LED來照射鋸片108周圍的區(qū)域，但是替代性實施例使用單個照射源，該單個照射源可 重構(gòu)為基于不同波長下的光的反射比水平，發(fā)射生成NDSI、NDGRI和NDVI參數(shù)所需的不同波 長中的每種波長的光。控制器140可選地通過使用時分多路復用操作模式來操作單個光源， 從而以預定速率改變來自單個光源的發(fā)射光的波長。
[0032]在鋸100中，控制器140使用預定閾值，并且比較所確定的來自傳感器120的圖像數(shù) 據(jù)的NDSI水平，以確定目標是NDSI水平低于預定閾值的物體還是NDSI水平超過閾值的人類 操作者的皮膚。如上文所描述的，當控制器140檢測到人類皮膚時，如果鋸100處于操作中， 并且如果物體在器具的預定距離內(nèi)，或者以大于預定速率朝向器具運動，那么控制器140啟 動器具止動機構(gòu)，諸如刀片制動器132或者刀片回縮機構(gòu)，以防止人類操作者與運動鋸片 108之間的接觸。
[0033]圖7描繪了過程700,其用于操作帶有運動器具的動力工具以在運動器具周圍的區(qū) 域中的物體上檢測人類皮膚，并且如果物體運動到器具的預定距離內(nèi)或者以大于預定速率 朝向器具運動，則啟動器具止動機構(gòu)。在下文的討論中，提及過程700執(zhí)行功能或作用指的 是執(zhí)行控制器中儲存的程序指令，以結(jié)合動力工具中的其它部件執(zhí)行功能或作用。出于說 明性目的，結(jié)合圖1的臺鋸100描述過程700。
[0034]過程700開始于控制器140操作馬達112以使器具（諸如在鋸100的示例中是鋸片 108)運動(框704)。在鋸100的操作期間，鋸片108切割一個或多個工件，諸如木塊160。
[0035]在鋸100的操作期間，傳感器120中的發(fā)光元件將多個波長的光發(fā)射到位于鋸100 中的工作臺104的表面上方的鋸片108周圍的區(qū)域150內(nèi)（框708)。如上文在圖2中所述的，安 裝在劈刀116上的光傳感器120包括發(fā)射多個波長的光的光電二極管。光傳感器120中的光 檢測器檢測來自傳感器120的視野中的一個或多個物體的不同波長的反射光(框712)。例 如，在圖1中光傳感器120檢測來自木塊160和可選地來自手指164的光的反射比水平。
[0036]過程700繼續(xù)為控制器140基于來自傳感器120的視野中的物體的反射比水平確定 至少一個反射比參數(shù)值（框716)。如上文所述，控制器140基于來自物體的反射比值確定 NDSI、NDGRI和NDVI參數(shù)中的一個或多個，并且基于儲存在存儲器142中的預定反射比參數(shù) 數(shù)據(jù)確定參數(shù)中的一個或多個是否對應于人類皮膚。在一個實施例中，控制器140參照兩個 測量到的針對在800 nm至1100 nm的范圍中發(fā)射的光和在1350 nm和1800 nm的范圍中發(fā)射 的光的反射比水平來確定NDSI。
[0037]在過程700期間，控制器140確定傳感器120的視野中的物體的反射比參數(shù)是否對 應于人類皮膚(框720)。如果物體的NDSI值超過預定閾值，諸如表1的說明性示例中的0.6， 那么控制器140確定皮膚，這表明物體是人體的一部分。在一些實施例中，控制器140也參照 兩個測量到的針對在600 nm至700 nm的范圍中發(fā)射的光和在800 nm至900 nm的范圍中發(fā) 射的光的反射比值來確定NDVI參數(shù)。在一些實施例中，控制器140也參照兩個測量到的針對 在500 nm至600 nm的范圍中發(fā)射的光和在600 nm至700 nm的范圍中發(fā)射的光的反射率值 來確定NDGRI參數(shù)。在一種構(gòu)造中，控制器140使用所確定的NDVI和NDGRI參數(shù)值中的一者或 兩者來減小NDSI參數(shù)的假陽性判斷(false-positive reading)的可能性。例如，控制器140 確定NDVI參數(shù)值小于第一預定閾值(例如，基于圖1的表為0.6)并且NDGRI參數(shù)小于第二預 定閾值(例如，基于圖1的表為-0.15)，以確認當NDSI水平超過預定閾值時，物體的反射比水 平與皮膚對應。
[0038]在過程700期間，如果控制器140不確定帶有對應于人類皮膚的反射比參數(shù)值的物 體(框720)，那么鋸100繼續(xù)操作，并且過程700返回參照框704所描述的處理。然而，如果在 框720的處理期間，控制器140確定在傳感器120的視野中的物體具有對應于人類皮膚的反 射比水平，則控制器140進一步確定物體是在鋸片108的預定距離內(nèi)還是以大于最大預定速 度運動(框724)。在一些實施例中，光傳感器120被定位成帶有在刀片周圍的視野，在該視野 中人類皮膚的任何檢測都在刀片108的最小距離內(nèi)，并且控制器140響應于檢測到帶有對應 于人類皮膚的反射比值的物體來啟動刀片止動機構(gòu)132(框728)。在其它實施例中，光傳感 器120追蹤物體與鋸片108之間的距離和物體的速度中的一者或兩者。只要物體與鋸片108 之間的距離保持大于第一預定閾值并且物體的速度保持低于第二預定閾值，鋸100就繼續(xù) 操作(框704)。例如，在一個實施例中，只要檢測到的物體(諸如手指164)保持距離刀片大于 20 cm并且手指164朝向刀片108運動的速度保持低于10 cm/sec，控制器140就繼續(xù)鋸100的 操作。然而，如果手指164在預定距離閾值內(nèi)運動或者朝向刀片108以超過預定的最大速度 運動，那么控制器140啟動刀片止動機構(gòu)(框728 )。
[0039]將認識到的是，上文所描述的和其它的特征及功能的變型，或其替代方案可以根 據(jù)期望結(jié)合成許多其它的不同系統(tǒng)、應用或方法。本領域技術人員可以隨后做出各種當前 未預見到的或未曾預料到的替代方案、修改、變型或改進，并且這些替代方案、修改、變型或 改進也旨在由以下實施例涵蓋。
【主權(quán)項】
1. 一種動力工具，包括： 器具； 致動器，所述致動器構(gòu)造成在所述動力工具的操作期間使所述器具運動； 器具止動機構(gòu)； 第一發(fā)射器，所述第一發(fā)射器構(gòu)造成發(fā)射波長在800 nm和1100 nm之間的光； 第二發(fā)射器，所述第二發(fā)射器構(gòu)造成發(fā)射波長在1350 nm和1800 nm之間的光； 光檢測器，所述光檢測器構(gòu)造成從接收來自所述第一發(fā)射器和所述第二發(fā)射器的光的 物體接收反射信號；以及 控制器，所述控制器操作性地連接至所述致動器、所述器具止動機構(gòu)、所述第一發(fā)射 器、所述第二發(fā)射器和所述光檢測器，所述控制器構(gòu)造成： 操作所述致動器以使所述器具運動； 僅啟動所述第一發(fā)射器； 當僅啟動所述第一發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第一反射信號確定來自所述 物體的第一反射比水平； 僅啟動所述第二發(fā)射器； 當僅啟動所述第二發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第二反射信號確定來自所述 物體的第二反射比水平；以及 當所述器具響應于對應于所確定的所述第一反射比水平和所確定的所述第二反射比 水平的比率超過第一預定閾值而處于運動中時，啟動所述器具止動機構(gòu)以防止所述物體與 所述器具之間的接觸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力工具，其中，所述器具還包括鋸片。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的動力工具，還包括： 劈刀，所述劈刀定位在所述鋸片的一部分的上方;并且 所述第一發(fā)射器、所述第二發(fā)射器和所述光檢測器安裝于所述劈刀。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的動力工具，還包括： 具有開口的工作臺，所述開口允許所述鋸片在所述工作臺的表面上方延伸；以及 所述器具止動機構(gòu)被構(gòu)造成響應于通過所述控制器的啟動，使所述鋸片回縮至所述工 作臺的表面下方。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力工具，所述控制器還構(gòu)造成： 參照所述第一反射比水平和所述第二反射比水平，將所述比率確定為所述物體的歸一 化差異皮膚指數(shù)(NDSI)參數(shù)；以及 響應于所述NDSI參數(shù)超過所述第一預定閾值，啟動所述器具止動機構(gòu)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的動力工具，還包括： 第三發(fā)射器，所述第三發(fā)射器構(gòu)造成發(fā)射波長在500 nm和600 nm之間的光； 第四發(fā)射器，所述第四發(fā)射器構(gòu)造成發(fā)射波長在600 nm和700 nm之間的光；以及 所述控制器操作性地連接至所述第三發(fā)射器和所述第四發(fā)射器，所述控制器還構(gòu)造 成： 僅啟動所述第三發(fā)射器； 當僅啟動所述第三發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第三反射信號，確定來自所 述物體的第三反射比水平； 僅啟動所述第四發(fā)射器； 當僅啟動所述第四發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第四反射信號，確定來自所 述物體的第四反射比水平； 參照所述第三反射比水平和所述第四反射比水平，確定所述物體的歸一化差異紅綠指 數(shù)(NDGRI)參數(shù)；以及 響應于所述NDSI參數(shù)超過所述第一預定閾值和所述NDGRI參數(shù)低于第二預定閾值，啟 動所述器具止動機構(gòu)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的動力工具，還包括： 第五發(fā)射器，所述第五發(fā)射器構(gòu)造成發(fā)射波長在800 nm和900 nm之間的光；以及 所述控制器操作性地連接至所述第五發(fā)射器，所述控制器還構(gòu)造成： 僅啟動所述第五發(fā)射器； 當僅啟動所述第五發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第五反射信號，確定來自所 述物體的第五反射比水平； 參照所述第四反射比水平和所述第五反射比水平，確定所述物體的歸一化差異植被指 數(shù)(NDVI)參數(shù)；以及 響應于所述NDSI參數(shù)超過所述第一預定閾值、所述NDGRI參數(shù)低于所述第二預定閾值 和所述NDVI參數(shù)低于第三預定閾值，啟動所述器具止動機構(gòu)。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的動力工具，還包括： 第三發(fā)射器，所述第三發(fā)射器構(gòu)造成發(fā)射波長在600 nm和700 nm之間的光； 第四發(fā)射器，所述第四發(fā)射器構(gòu)造成發(fā)射波長在800 nm和900 nm之間的光：以及 所述控制器操作性地連接至所述第三發(fā)射器和所述第四發(fā)射器，所述控制器還構(gòu)造 成： 僅啟動所述第三發(fā)射器； 當僅啟動所述第三發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第三反射信號，確定來自所 述物體的第三反射比水平； 僅啟動所述第四發(fā)射器； 當僅啟動所述第四發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第四反射信號，確定來自所 述物體的第四反射比水平； 參照所述第三反射比水平和所述第四反射比水平，確定所述物體的歸一化差異植被指 數(shù)(NDVI)參數(shù)；以及 響應于所述NDSI參數(shù)超過所述預定閾值和所述NDGRI參數(shù)低于另一預定閾值，啟動所 述器具止動機構(gòu)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力工具，所述控制器還構(gòu)造成： 參照所述第一反射信號和所述第二反射信號，確定所述物體與所述運動器具之間的距 離；以及 響應于確定的所述距離小于預定閾值，啟動所述器具止動機構(gòu)。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力工具，所述控制器還構(gòu)造成： 參照所述第一反射信號和所述第二反射信號，確定所述物體的速度；以及 響應于確定的所述速度大于預定閾值，啟動所述器具止動機構(gòu)。11. 一種操作動力工具的方法，包括： 操作致動器以使器具運動； 用控制器僅啟動第一發(fā)射器，以發(fā)射波長在800 nm和1100 nm之間的光； 當僅啟動所述第一發(fā)射器時，參照由光檢測器接收的第一反射信號，用所述控制器確 定來自物體的第一反射比水平； 用所述控制器僅啟動第二發(fā)射器，以發(fā)射波長在1350 nm和1800 nm之間的光； 當僅啟動所述第二發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第一反射信號，用所述控制 器確定來自物體的第二反射比水平；以及 當所述器具響應于對應于確定的所述第一反射比水平和確定的所述第二反射比水平 的比率超過第一預定閾值而處于運動中時，用所述控制器啟動器具止動機構(gòu)以防止所述物 體與所述器具之間的接觸。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，啟動所述器具止動機構(gòu)還包括： 用所述控制器啟動所述器具止動機構(gòu)，以使鋸片回縮至臺鋸中的工作臺的表面的下 方。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，確定反射比比率還包括： 參照所述第一反射比水平和所述第二反射比水平，用所述控制器將所述比率確定為所 述物體的歸一化差異皮膚指數(shù)(NDSI)參數(shù);以及 響應于所述NDSI參數(shù)超過所述第一預定閾值，用所述控制器啟動所述器具止動機構(gòu)。14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括： 用所述控制器僅啟動第三發(fā)射器，以發(fā)射波長在500 nm和600 nm之間的光； 當僅啟動所述第三發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第三反射信號，用所述控制 器確定來自所述物體的第三反射比水平； 用所述控制器僅啟動第四發(fā)射器，所述第四發(fā)射器被構(gòu)造成發(fā)射波長在600 nm和700 nm之間的光； 當僅啟動所述第四發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第四反射信號，用所述控制 器確定來自所述物體的第四反射比水平； 參照所述第三反射比水平和所述第四反射比水平，用所述控制器確定所述物體的歸一 化差異紅綠指數(shù)(NDGRI)參數(shù)；以及 響應于所述NDSI參數(shù)超過所述第一預定閾值和所述NDGRI參數(shù)低于第二預定閾值，用 所述控制器啟動所述器具止動機構(gòu)。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括： 用所述控制器僅啟動第五發(fā)射器，以發(fā)射波長在800 nm和900 nm之間的光； 當僅啟動所述第五發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第五反射信號，用所述控制 器確定來自所述物體的第五反射比水平； 參照所述第四反射比水平和所述第五反射比水平，用所述控制器確定所述物體的歸一 化差異植被指數(shù)(NDVI)參數(shù)；以及 響應于所述NDSI參數(shù)超過所述第一預定閾值、所述NDGRI參數(shù)低于所述第二預定閾值 和所述NDVI參數(shù)低于第三預定閾值，用所述控制器啟動所述器具止動機構(gòu)。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括： 用所述控制器僅啟動第三發(fā)射器，以發(fā)射波長在600 nm和700 nm之間的光； 當僅啟動所述第三發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第三反射信號，用所述控制 器確定來自所述物體的第三反射比水平； 用所述控制器僅啟動第四發(fā)射器，所述第四發(fā)射器構(gòu)造成發(fā)射波長在800 nm和900 nm 之間的光； 當僅啟動所述第四發(fā)射器時，參照由所述光檢測器接收的第四反射信號，用所述控制 器確定來自所述物體的第四反射比水平； 參照所述第三反射比水平和所述第四反射比水平，用所述控制器確定所述物體的歸一 化差異植被指數(shù)(NDVI)參數(shù)；以及 響應于所述NDSI參數(shù)超過所述預定閾值和所述NDGRI參數(shù)低于另一預定閾值，用所述 控制器啟動所述器具止動機構(gòu)。17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括： 參照所述第一反射信號和所述第二反射信號，用所述控制器確定所述物體與所述運動 器具之間的距離；以及 響應于確定的所述距離小于預定閾值，用所述控制器啟動所述器具止動機構(gòu)。18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括： 參照所述第一反射信號和所述第二反射信號，用所述控制器確定所述物體的速度；以 及 響應于確定的所述速度大于預定閾值，用所述控制器啟動所述器具止動機構(gòu)。
【文檔編號】B23Q11/00GK105829018SQ201480069249
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月12日
【發(fā)明人】B.馬哈希拉馬斯瓦米, Y.桑龐吉拉邁亞, V.馬內(nèi)瓦特斯里坎泰亞
【申請人】羅伯特·博世有限公司