智能电动工具及其控制方法与流程

1.本发明实施例涉及电动工具控制技术领域，尤其涉及一种智能电动工具及其控制方法。


背景技术：

2.随着智能控制技术的发展，电动工具的智能化控制技术得到越来越广泛的应用。例如，电钻螺丝批，利用控制器驱动电机实现紧固件的装配、拆卸等工作。
3.然而，电钻螺丝批在工作过程中，比如，电钻螺丝批在将金属螺钉打入多层钢板或木板时，当螺钉打到底部后，如果不能及时停机，可能会出现打滑，导致螺钉松动等情况，进而可能会影响钢板或木板的紧固。现有技术一般采用根据工况设置预定位置阈值，通过判断触发位置是否超过预定位置阈值，确定是否停机。但是这种方法不能满足多种工况下的自动停机，进而降低工作效率。


技术实现要素：

4.本发明提供一种智能电动工具及其控制方法，以实现根据电动工具的第一检测值和/或第二检测值控制电机停转以控制智能电动工具停机，能够适应多种不同的工况，提高工作效率。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种智能电动工具，该智能电动工具包括：
6.输出轴，用于输出扭力；
7.电机，用于驱动所述输出轴转动；
8.壳体，用于容纳所述电机；
9.传动组件，所述传动组件连接所述电机和所述输出轴；
10.调节组件，用于调节所述智能电动工具的工作模式，所述工作模式至少包括金属模式；
11.检测单元，用于检测获得所述智能电动工具在工作中的电流值；
12.控制器，用于根据所述智能电动工具在工作中的电流值确定第一检测值和第二检测值；
13.根据所述第一检测值和/或所述第二检测值控制所述电机停转，以控制所述智能电动工具停机。第二方面，本发明实施例还提供了一种智能电动工具的控制方法，该控制方法包括：获取所述智能电动工具在工作中的电流值；
14.根据所述智能电动工具在工作中的电流值确定第一检测值和第二检测值；
15.如果所述第一检测值和/或所述第二检测值满足预设条件，则所述智能电动工具触发停机。本发明实施例提供的技术方案，通过提供一种智能电动工具，用于将紧固件打入工件，该智能电动工具包括：输出轴，用于输出扭力；电机，用于驱动输出轴转动；壳体，用于容纳电机；传动组件，传动组件连接电机和输出轴；调节组件，用于调节智能电动工具的工作模式，其中，工作模式至少包括金属模式；检测单元，用于检测获得智能电动工具在工作
中的电流值；控制器，用于根据智能电动工具在工作中的电流值确定第一检测值和第二检测值；根据第一检测值和/或第二检测值控制电机停转，以控制智能电动工具停机。解决现有技术存在不能满足多种工况下的自动停机、工作效率低的问题，实现根据智能电动工具的第一检测值和/或第二检测值控制电机停转以控制智能电动工具停机，能够适应多种不同的工况，提高工作效率的效果。
附图说明
16.图1是本发明实施例提供的一种智能电动工具的结构示意图；
17.图2是本发明实施例提供的另一种智能电动工具的结构示意图；
18.图3是本发明实施例提供的一种智能电动工具的第一检测值的计算方法的流程图；
19.图4是本发明实施例提供的一种智能电动工具的第二检测值的计算方法的流程图；
20.图5是本发明实施例提供的一种智能电动工具的控制方法的流程图。结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
22.图1为本发明实施例提供的一种智能电动工具的结构示意图，图2为本发明实施例提供的另一种智能电动工具的结构示意图。该智能电动工具用于将紧固件打入工件，参考图1和图2，该智能电动工具100包括：输出轴110，用于输出扭力；电机210，用于驱动输出轴110转动；壳体120，用于容纳电机；传动组件，用于连接电机和输出轴；
23.调节组件130，用于调节智能工具的工作模式，其中，工作模式至少包括金属模式，金属模式适用于例如，铝板、薄钢板等较硬的材料需要钻孔及拧紧的工况；此外，智能电动工具的工作模式还可以包括木工模式、钻档模式以及普通档模式。其中，木工模式适用于，例如塑料、木板等木质较软的材料的钻孔及拧紧；钻档模式适用于，例如木板、金属板等只钻孔的情况；普通档模式适用于上述各种模式的情况。
24.检测单元220，用于获取智能电动工具在工作中的电流值；
25.控制器230，用于根据智能电动工具在工作中的电流值确定第一检测值和第二检测值，控制智能电动工具的运行，控制器在智能电动工具作用的紧固件触底时控制智能电动工具以预定速度减速运行或停转运行；
26.控制器230根据第一检测值和/或第二检测值控制电机210停转，以控制智能电动工具停机。
27.需要说明的是，本发明实施例是将检测单元220与控制器230分开设置的，在其他实施例中，检测单元220与控制器230也可以集成为一个整体。
28.参考图1，该智能电动工具100包括壳体120、输出轴110、握持部140、调速机构150、电源装置160、电机和控制器。
29.壳体120形成有握持部140，握持部140供用户握持，当然，握持部140可以作为独立
的零件。壳体120构成智能电动工具100的主体部分，其用于容纳电机、控制器、传动组件以及其他诸如电路板等电子部件。输出轴110可用于安装功能件。
30.功能件用于实现智能电动工具100的功能，功能件由电机驱动运行。对于不同的智能电动工具而言，功能元件不同。对螺丝批而言，功能件为套筒，用于实现紧固螺钉或拆卸螺丝功能。功能件与电机可操作地连接，具体地，功能件通过输出轴110和传动组件与电机电连接。
31.调速机构150至少用于设置电机的目标转速，也即是说，调速机构150用于实现电机调速，调速机构150可以是但不限于扳机、旋钮、滑动机构等。在本实施方式中，调速机构150被配置成滑动机构。通过获取调速机构的输出信号，可以确定智能电动工具100当前是否处于设定的速度模式。例如，通过获取扳机开关的输出信号，可以确定扳机开关是否处于设定的按压角度范围，从而确定电动工具是否处于设定的速度模式。
32.电源装置160用于为智能电动工具100提供电能。在本实施例中，智能电动工具100采用电池包供电。作为可选地，智能电动工具100还包括电池包结合部，用于使电池包连接至智能电动工具100。
33.智能电动工具100的电机和控制器设置在壳体120内(图1中未示出)，电机用于响应控制器的控制信号驱动相应的功能件运转，从而让智能电动工具100得以正常运行。
34.本发明实施例提供的技术方案，通过提供一种智能电动工具，用于将紧固件打入工件，该智能电动工具包括：输出轴，用于输出扭力；电机，用于驱动输出轴转动；壳体，用于容纳电机；传动组件，传动组件连接电机和输出轴；调节组件，用于调节智能电动工具的工作模式，其中，工作模式至少包括金属模式；检测单元，用于检测获得智能电动工具在工作中的电流值；控制器，用于根据智能电动工具在工作中的电流值确定第一检测值和第二检测值；根据第一检测值和/或第二检测值控制电机停转，以控制智能电动工具停机。解决了现有技术存在不能满足多种工况下的自动停机、工作效率低的问题，实现了根据智能电动工具的第一检测值和/或第二检测值控制电机停转以控制智能电动工具停机，能够适应多种不同的工况，提高工作效率的效果。
35.本发明实施例所提供的智能电动工具可执行本发明任意实施例所提供的智能电动工具的控制方法，具备执行该方法相应的功能模块和有益效果。
36.作为一种具体实施例的智能电动工具，智能电动工具可以为电钻螺丝批，电钻螺丝批包括电机、控制器、用于紧固螺钉的钻头以及检测单元。在上述实施例的基础上，以电钻螺丝批为例，本发明实施例提供的智能电动工具的具体工作原理如下：例如，在电钻螺丝批紧固螺钉的过程中，通过检测单元实时检测电钻螺丝批的电机输出的电流值，并将实时检测的电流值实时反馈给控制器，控制器根据实时接收的电流值实时计算出对应时刻电流的第一检测值和第二检测值，然后将计算出的对应时刻的第一检测值和第二检测值与预先设置在软件中的预设条件进行比较，如果第一检测值和/或第二检测值满足预设条件，即说明此时电钻螺丝批将螺钉打到底部，则控制器控制电机停转，从而控制电钻螺丝批停机。由此可知，通过控制器判断电钻螺丝批在工作中的第一检测值和/或第二检测值是否满足预设条件，可以判断出电钻螺丝批是否打到底部。当电钻螺丝批在工作中的第一检测值和/或第二检测值满足预设条件时，说明电钻螺丝批打到底部，此时控制器及时控制电机停转，从而避免因电钻螺丝批将螺钉打到底部而导致打滑、出现螺钉松动、影响紧固效率等情况的
发生。此外，多种不同组合的第一检测值和/或第二检测值的判断条件可以适应多种不同的工况，提高了电钻螺丝批的紧固效率。
37.图3为本发明实施例提供的一种智能电动工具的第一检测值的计算方法的流程图，参考图3，在上述技术方案的基础上，本发明实施例提供的第一检测值的计算方法包括：
38.步骤310、根据第一预设时间窗内采样的智能电动工具的电流值的最大电流值和最小电流值计算最大电流值和最小电流值的差值；
39.具体地，根据第一预设时间窗内采样的智能电动工具的电流值找出该时段内采样的最大电流值和最小电流值，并根据该采样的最大电流值和最小电流值计算出二者的差值。其中，第一预设时间窗可以为一个固定时间间隔，例如50毫秒、100毫秒、150毫秒等，也可以为多个不同的固定时间间隔。需要说明的是，第一预设时间窗的具体数值、设置类型可以根据具体的工况进行设定，此处仅是示例性的说明，具体的数值在此不做具体的限定。
40.步骤320、将最大电流值和最小电流值的差值乘以预设倍数后与最小电流值相除，得到第一检测值。
41.其中，预设倍数可以为50、100、150等数值，具体的预设倍数可以根据具体的工况进行设定，此处仅是示例性的说明，具体的数值在此不做具体的限定。
42.此外，第一检测值还可以根据如下方法求得：采样第二预设时间窗内智能电动工具的电流值，采样包括第二预设时间窗开始时刻的电流值和第二预设时间窗结束时刻的电流值。根据第二预设时间窗开始时刻的电流值和第二预设时间窗结束时刻的电流值，计算第二预设时间窗结束时刻的电流值和第二预设时间窗开始时刻的电流值的差值。此外，第二预设时间窗可以为一个固定时间间隔，例如30毫秒、100毫秒、160毫秒等，也可以为多个不同的固定时间间隔。需要说明的是，第二预设时间窗的具体数值、设置类型可以根据具体的工况进行设定，此处仅是示例性的说明，具体的数值在此不做具体的限定。
43.图4为本发明实施例提供的一种智能电动工具的第二检测值的计算方法的流程图，在上述技术方案的基础上，本发明实施例提供的第二检测值的计算方法包括：
44.步骤410、根据第三预设时间窗内采样的智能电动工具的各个时刻的电流值，计算连续相邻的当前时刻的电流值与上一时刻的电流值的差值。
45.其中，第三预设时间窗可以为一个固定时间间隔，例如50毫秒、100毫秒、150毫秒等，也可以为多个不同的固定时间间隔。需要说明的是，第三预设时间窗的具体数值、设置类型可以根据具体的工况进行设定，此处仅是示例性的说明，具体的数值在此不做具体的限定。
46.步骤420、将当前时刻的电流值与上一时刻的电流值的差值与上一时刻的电流值相除，得到当前时刻的第二检测值。
47.具体地，如果当前时刻的第二检测值小于零，则以上一时刻的第二检测值作为当前时刻的第二检测值。
48.通常，为了方便操作人员进行调速，智能电动工具都具有可供调速的多个档位，如金属档位，通过调节金属档位的扳机按压角度可以调节电机调速的占空比，进而可以调节智能电动工具的运行速度。经发明人研究发现，当智能电动工具的金属档位的扳机按压角度在0～10％的范围内时，对应的占空比为0～30％，按一定的比例增大，但智能电动工具不会触发自动停机功能。当扳机按压角度在10％～100％范围内时，对应的占空比增大并可稳
定在100％，因而，扳机按压角度在10％～100％范围内时可以激活智能电动工具的触发停机的功能。
49.可选地，在智能电动工具触发停机之前还包括：如果在第一预设时间内，第一检测值出现连续递减两次以上，第二次递减之后的第一检测值小于或者等于第一预设值，并且之后的采样时刻的第一检测值小于或者等于零，则说明智能电动工具启动成功。
50.其中，第一预设时间可以为11毫秒、10毫秒、9毫秒等，第一预设值可以为-3，具体的第一预设时间和第一预设值数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。
51.可选地，根据第一检测值和/或第二检测值控制电机停转，以控制智能电动工具停机，具体可以包括以下多种不同的工况：
52.工况一：在出现第一检测值的尖峰值之后，如果经过m个第一检测值的采样周期后出现第一检测值大于或者等于第二预设值，且在出现第一检测值大于或者等于第二预设值之后出现第一检测值连续两次递减，则智能电动工具触发停机。
53.其中，m为第一检测值的采样周期，m可以为11、10、9等正整数。m的值可以根据具体的工况和采样频率的需求进行设定，具体的数值在此不做具体的限定。第二预设值可以为-2，具体的值数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。
54.工况二：在出现第一检测值的尖峰值之后，经过m个第一检测值的采样周期后出现第一检测值小于或者等于第三预设值，则智能电动工具触发停机。
55.其中，m为第一检测值的采样周期，m可以为11、10、9等正整数。m的值可以根据具体的工况和采样频率的需求进行设定，具体的数值在此不做具体的限定，其中第三预设值小于第二预设值。第三预设值可以为-4，具体的数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。
56.工况三：在出现第一检测值的尖峰值和第一检测值的陡峰值之后，，出现第一检测值大于或者等于第四预设值，则智能电动工具触发停机。其中，第四预设值可以为11，具体的数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。工况四：在出现第一检测值的尖峰值和第一检测值的陡峰值之后，出现第一检测值小于或者等于第五预设值，且在出现第一检测值小于或者等于第五预设值之后出现第一检测值连续递增三次，且最后一次递增的第一检测值大于或者等于零，则智能电动工具触发停机，其中第五预设值小于第四预设值。第五预设值可以为-5，具体的数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。
57.工况五：在出现第一检测值的尖峰值且未出现第一检测值的陡峰值的情况下，出现第一检测值大于或者等于第四预设值，且在出现第一检测值大于或者等于第四预设值之后出现第一检测值大于或者等于第六预设值，则智能电动工具触发停机。其中，第六预设值大于第四预设值。第六预设值可以为18，具体的数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。
58.工况六：在出现第一检测值的尖峰值和第一检测值的陡峰值之后，出现第二检测值大于或者等于第七预设值，且在出现第二检测值大于或者等于第七预设值之后的n个第一检测值的采样周期内：若出现第一检测值大于或者等于第八预设值，则智能电动工具触发停机；若未出现第一检测值大于或者等于第八预设值，则计时清零，重新开始计时检测。
59.其中，n为第一检测值的采样周期，n可以为5、6、7等正整数。n的值可以根据具体的
工况和采样频率的需求进行设定，第八预设值小于所述第七预设值。第七预设值可以为28，第八预设值可以为9，具体的第七预设值和第八预设值数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。
60.工况七：在出现第一检测值的尖峰值且未出现第一检测值的陡峰值的情况下，出现在连续两个第二检测值的采样周期内出现第二检测值的最大值大于或者等于第九预设值，第二检测值的最小值大于或者等于第十预设值，且在在连续两个第二检测值的采样周期内出现第二检测值的最大值大于或者等第九预设值6之后的n个第一检测值的采样周期内：若出现第一检测值大于或者等于第八预设值，则智能电动工具触发停机；若未出现第一检测值大于或者等于第八预设值，则计时清零，重新开始计时检测。
61.其中，n为第一检测值的采样周期，n可以为5、6、7等正整数。n的值可以根据具体的工况和采样频率的需求进行设定，且第十预设值小于第九预设值。第九预设值可以为26，第十预设值可以为20，具体的第九预设值和第十预设值数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。
62.工况八：在出现第一检测值的尖峰值之后，出现第二检测值大于或者等于第十一预设值，则智能电动工具触发停机。其中，第十一预设值可以为40，具体的数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。
63.工况九：未出现第一检测值的尖峰值但出现第二检测值大于或者等于第十一预设值，在未出现第一检测值的尖峰值但出现第二检测值大于或者等于第十一预设值之后的n个第一检测值的采样周期内：若出现第一检测值大于或者等于第八预设值，则智能电动工具触发停机；若未出现第一检测值大于或者等于第八预设值，则计时清零，重新开始计时检测。
64.其中，n为第一检测值的采样周期，n可以为5、6、7等正整数。n的值可以根据具体的工况和采样频率的需求进行设定，具体的数值在此不做具体的限定。
65.工况十：未出现第一检测值的尖峰值，但出现第二检测值在连续两个第二检测值的采样周期内出现第二检测值的最大值大于或者等于第十二预设值，第二检测值的最小值大于或者等于第十预设值，若在未出现第一检测值的尖峰值但出现第二检测值在连续两个第二检测值的采样周期内出现第二检测值的最大值大于或者等于第十二预设值，第二检测值的最小值大于或者等于第十预设值之后的n个第一检测值的采样周期内：若出现第一检测值大于或者等于第八预设值，则电动工具触发停机；若未出现第一检测值大于或者等于第八预设值，则计时清零，重新开始计时检测。
66.其中，n为第一检测值的采样周期，n可以为5、6、7等正整数。n的值可以根据具体的工况和采样频率的需求进行设定，且第十预设值小于第十二预设值。第十二预设值可以为30，具体的第十二预设值数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。
67.需要说明的是，上述十种情况的触发停机判断条件相互独立，只要第一检测值和/或第二检测值满足上述十种工况中的任何一种，就可以作为触发智能电动工具停机的依据。
68.在上述技术方案的基础上，判断是否出现第一检测值的尖峰值的方法可以包括：
69.在智能电动工具启动成功后的第二预设时间内，若出现第一检测值大于或者等于第十五预设值，且在出现第一检测值大于或者等于第十五预设值之后出现第一检测值连续
递减两次，且在第二次递减之后出现第一检测值大于或者等于零，则可以判断为出现第一检测值的尖峰值。
70.其中，第十五预设值大于零。第二预设时间可以为1秒、1.2秒等，第十五预设值可以为3，具体的第二预设时间和第十五预设值的数值可以根据具体的工况进行设定，在此不做具体地限定。
71.在上述技术方案的基础上，判断是否出现第一检测值的陡峰值的方法可以包括：
72.在判断出现第一检测值的尖峰值之后，若出现第一检测值大于或者等于第十三预设值，且在出现第一检测值大于或者等于第十三预设值之后出现第一检测值小于或者等于第十四预设值，则可以判断为出现第一检测值的陡峰值。其中，第十四预设值小于第十三预设值。第十三预设值可以为6，第十四预设值可以为-1，具体的第十三预设值和第十四预设值数值可以根据具体的工况进行设置，在此不做具体的限定。
73.图5为本发明实施例提供的一种智能电动工具的控制方法的流程图。参考图5，本实施例可适用于智能电动工具的控制方法的实现过程，该方法可以由智能电动工具来执行，具体可以由智能电动工具中的软件和/或硬件来实现。该方法具体包括如下步骤：
74.步骤510、获取智能电动工具在工作中的电流值；
75.智能电动工具包括电机、控制器和检测单元等，具体地，智能电动工具在工作中的电流值可以通过检测单元，如电流采样电路获取。检测单元分别与电机和控制器电连接，检测单元可以为电流采样电路，电流采样电路可以包括检流电阻，通过采集流过检流电阻的电流可以获取智能电动工具输出的电流值。通过电流采样电路实时采集电机输出的电流值，并将实时采集的电流值实时反馈给控制器。其中，电流采样电路采集的电流可以包括智能电动工具在开机启动过程、工作过程、停机前等任意时刻的电流。
76.步骤520、根据智能电动工具在工作中的电流值确定第一检测值和第二检测值。
77.例如智能电动工具中的控制器通过电流采样电路实时获取智能电动工具在工作中的电流值，并根据实时获取的电流变化值能够计算出对应时刻的第一检测值和第二检测值。其中，第一检测值可以为电流变化率，能够反应智能电动工具的电流值相对于时间的变化速率。第二检测值可以为电流趋势值，能够反应智能电动工具的电流值变化的趋势。
78.步骤530、如果第一检测值和/或第二检测值满足预设条件，则智能电动工具触发停机。
79.具体地，预设条件可以是根据智能电动工具的不同的工作情况进行设定，例如，可以设定为仅第一检测值满足第一预设第一检测值阈值时，则智能电动工具触发停机，可以设定为仅第二检测值满足第一预设第二检测值阈值时，则智能电动工具触发停机，可以设定为第一检测值和第二检测值都满足各自的预设阈值时，则智能电动工具触发停机，可以设定为第一检测值满足预设阈值而第二检测值不满足预设阈值时，则智能电动工具触发停机，还可以设定为第二检测值满足预设阈值而第一检测值不满足预设阈值时，则智能电动工具触发停机。需要说明的是，第一检测值和/或第二检测值具体满足哪种预设条件可以根据具体的工况进行设定，此处仅是示例性的说明，具体还包括哪些情况在此不做具体的限定。
80.在本实施例的技术方案中，该智能电动工具的控制方法的工作原理为：在智能电动工具工作的过程中，实时检测并获取智能电动工具输出的电流值，根据实时获取的电流
值实时计算出对应时刻电流的第一检测值和第二检测值，然后将计算出的对应时刻的第一检测值和第二检测值与预先设置在软件中的预设条件进行比较，如果第一检测值和/或第二检测值满足预设条件，则智能电动工具触发停机。由此可知，通过判断第一检测值和/或第二检测值是否满足预设条件，可以决定是否触发智能电动工具停机。其中，第一检测值和/或第二检测值具有多种组合形式的判断情况，因而可以满足多种不同工况下的电动工具的触发停机的判断情况，提高了智能电动工具自动控制的效率。
81.本发明实施例提供的技术方案，通过获取智能电动工具在工作中的电流值；根据智能电动工具在工作中的电流值确定第一检测值和第二检测值；如果第一检测值和/或第二检测值满足预设条件，则智能电动工具触发停机。解决现有技术存在不能满足多种工况下的自动停机、工作效率低的问题，实现在智能电动工具的第一检测值和/或第二检测值满足预设条件时触发停机，能够适应多种不同的工况，提高工作效率的效果。
82.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。