4 w/ c! _: t0 g4 lSawStop的總裁兼安全技術發明人Steve Gass博士指出:“作為木材工作者,我始終認為應當有一套更好的臺鋸安全系統,但作為發明者,我榮幸地找到了開發這一系統的方法。現在,無論是學校、用人單位還是保險公司都發現,盡管SawStop工具需要的投資略多一些,但它大幅降低了在課堂或工作崗位上嚴重受傷的風險,因而是完全值得的。” % \2 q( c4 K" R$ F9 h3 E! T/ F 7 N, z, p8 e: ^, ?/ U: s Y基于DSP的高性能控制技術 1 e8 G8 ^& j8 d: ~5 Z& Y% X5 A8 n' N' Q# l
SawStop安全系統的核心在于由德州儀器 (TI) TMS320C2000TM 數字信號控制器支持的高級感測與控制技術。C2000控制器建立在TI高級數字信號處理器(DSP)技術基礎之上,專為實時嵌入式控制應用系統而精心設計。類似SawStop的嵌入式控制系統不僅要求 DSP 具備高度的計算性能,而且還要實現外設集成以及微控制單元 (MCU) 通常所能實現的易用性。高速C2000控制器使SawStop工具不僅能瞬間感測到刀片接觸到手的情況,而且還能區別人體與軟木、濕木之間的區別,這樣安全特性就不會影響正常的木材生產工作。 - N/ T' K' ~, Y3 x8 e ! z, a) h1 Z$ |' LGass指出:“我們在設計安全模塊時有許多種控制產品可供選擇,但我們最終決定采用C2000控制器,因為其在編程靈活性以及低價格方面均符合我們的要求。這種基于DSP的控制器為我們提供了類似于 MCU 的集成度,并顯著簡化了開發工作,而且其性能也是MCU所不能企及的。”/ Y7 M/ ~! x. Y
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SawStop技術的工作原理在于區別人體與木材的不同電氣屬性。系統通電時在臺鋸刀片上生成3V的500千赫茲電信號,并通過控制器監視該信號。刀片切割木材時信號保持不變,因為木材具有較低的本征電容與電導。不過,如果臺鋸在工作時刀片接觸到木工,那么人體內部相對較大的電容將改變電信號。圖 2 顯示了臺鋸鋸齒接觸手指等有生命的肌體組織時信號電壓的變化。/ G8 f2 i$ c% M3 v9 X* a, c# n
4 W) Z# G8 T& ^控制器的工作頻率為40兆赫茲(MHz),每秒能夠執行4,000萬次的累積乘法運算(MMACS)。該控制器負責監控刀片的電壓,每完成一次控制回路僅需6微秒 (μs)。如果來自刀片的信號突然改變,那么控制器將識別出臺鋸與身體接觸所導致的變化,并發出高速的高強度制動信號,以停止鋸齒的轉動。在不到5ms內,刀片就能完全停止轉動并收縮回去。從剛接觸皮膚到臺鋸鋸齒停止刀片轉動并從木工手部收回,總共僅需二百分之一秒的時間。2 l. P K G1 f