CASESTUDY
CASESTUDY
Ajou University researchers integrated OAV Air Bushings with magnetic levitation to develop a faster, more rugged, and highly precise electromagnetic force compensation weighing system.
CUSTOMER
Ajou University
INDUSTRY
Research & Academics
APPLICATION
Magnetic Levitation
PRODUCT USED
Air Bushings
BENEFIT
Precision Measurement
CASESTUDY
Precision mass measurement is important in industries such as semiconductor manufacturing, food production, and medicine, where accurate weighing is used for quality control and product inspection. Two common technologies are strain gauge load cells and electromagnetic force compensation (EMFC) weighing cells. However, both have limitations when high accuracy, fast response, and mechanical durability are required.
Strain gauge load cells are rugged and relatively inexpensive, but their accuracy and weighing speed can be limited by weak damping and resonant behavior. EMFC weighing cells offer high repeatability and resolution, but conventional flexure-based mechanisms can result in longer settling times and limited load capacity. Repeated or excessive loading can also increase the risk of fatigue failure.
To address these limitations, researchers developed an EMFC weighing cell that replaced the conventional flexure mechanism with magnetic springs and OAV Air Bushings. The magnetic springs provided near-zero negative stiffness to increase system bandwidth and compensated for gravitational forces from deadweight. The OAV Air Bushings provided frictionless guidance while increasing stiffness in parasitic directions, which improved the system ruggedness and reduced measurement errors caused by external forces.
CASESTUDY
The proposed design used magnetic springs to compensate for deadweight while providing near-zero stiffness, helping increase system bandwidth and measurement sensitivity. OAV Air Bushings replaced the conventional flexure-based guide mechanism, providing greater stiffness in parasitic directions and increased mechanical ruggedness. High-precision optical encoders were used for position sensing, while voice coil motors (VCMs) provided the force required for electromagnetic compensation.
The magnetic springs were designed around the required static force, dimensional constraints, and target stiffness. Through analytical modeling and optimization, the researchers developed a configuration that provided gravity compensation while maintaining near-zero negative stiffness within the required operating range.
Together, the magnetic springs and OAV Air Bushings addressed several limitations of conventional flexure-based EMFC weighing cells. The design combined the high sensitivity required for precision mass measurement with greater mechanical stiffness and a faster dynamic response.
Figure 1. Experimental setup of the EMFC precision weighing system.
Figure 2. EMFC weighing cell architecture showing the magnetic spring, air bearing guidance system, and key components.
CASESTUDY
The integration of magnetic springs and OAV Air Bushings improved the performance of the EMFC weighing system by addressing key limitations of conventional flexure-based designs. The resulting system achieved faster settling, increased ruggedness, and high measurement precision while maintaining the sensitivity required for precision mass measurement.
Reduced settling time for faster precision measurements
Increased load capacity and system ruggedness
Minimized measurement errors caused by external forces
Achieved high-precision, repeatable mass measurement
The research demonstrated how OAV Air Bearing technology can complement magnetic levitation in advanced precision weighing systems where accuracy, response time, and mechanical robustness are critical.
CASESTUDY
Uitzonderlijke prestaties worden gesmeed vanuit de zeer fundamentele wortels van een doel. Voortdurende verbetering van die wortels zal de weg vrijmaken voor enorme prestaties en vorderingen. Bij OAV Air Bearings benadrukken we dat een sterke basis de essentie is van groei. De wrijvingsloze en nauwkeurige mogelijkheden van OAV Air Bearings zorgen voor de groei van ongelooflijk unieke en monumentale inspanningen. Hemelse activiteiten zijn zo'n voorbeeld.
Satellietcommunicatie en aardobservatie hebben op tal van manieren invloed op het leven. Van communicatie tot onderzoek en data, satellieten zijn een cruciaal onderdeel van wat we vandaag weten en gebruiken. Door het gebruik van cubesats is Open Cosmos gespecialiseerd in kritische satellietcommunicatie en -observatie. Cubesats zijn miniatuursatellieten, gebaseerd op een grootteconfiguratie tussen 10 cm en 30 cm, in de vorm van een vierkant die door de inzet in een baan om de aarde worden gelanceerd. Deze nanosatellieten zijn verantwoordelijk voor het verzamelen van een breed scala aan gegevens, van wereldwijde rampen tot wetenschappelijke onderzoeken, tot energie en hulpbronnen, tot communicatie en logistiek.
Het montage- en testteam van Open Cosmos produceert en test deze apparaten om aan hun doelstellingen te voldoen. Door het gebruik van de nieuwe OAV Roller Air Bearing is het team in staat om met succes satellieten in een baan om de aarde te simuleren en het standcontrolesysteem te testen. Het luchtlager wordt op een standaard geplaatst en het ruimtevaartuig op het luchtlager. Door wrijvingsloze beweging rond één as te bieden, stelt het luchtlager het team in staat om het houdingscontrolesysteem de ene as na de andere te testen. Vanuit de aarde is Open Cosmos in staat om met de OAV Air Bearing een vrijwel wrijvingsloze en microzwaartekrachtomgeving te creëren voor hemelonderzoek.
Voorafgaand aan het gebruik van OAV Air Bearing-producten verzamelde het team deze gegevens door middel van simulatieberekeningen en analyses. Een primaire uitdaging in deze periode was de onzekerheid over hoe nauwkeurig de simulaties en berekeningen werkelijk waren. Door het gebruik van het luchtlager kan het team dergelijke scenario's nu fysiek simuleren om hun berekeningen te bevestigen voor het genereren van volledige nauwkeurigheid.
____________________________________________________________________________________________________________________________________
Afbeelding* Open Cosmos SatCubes Space Infrastructure
Dit materiaal is gebaseerd op werk ondersteund door Open Cosmos LTD. www.open-cosmos.com