PFI:AIR - TT: Non-Intrusive Position Measurement in Oscillating Piston Applications

PFI:AIR - TT:摆动活塞应用中的非侵入式位置测量

基本信息

  • 批准号:
    1601644
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-04-15 至 2018-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This PFI AIR Technology Translation project focuses on translating research for determining the spatial location of a magnet into technology to fulfill the need for piston position measurement in piston-cylinder actuators. The developed sensor is important because it can enable automation in a number of industrial and mobile machines. The project will result in a robust prototype of a piston position measurement sensor. The proposed sensor will be non-contacting, non-intrusive, inexpensive, will not require line-of-sight access, and will involve minimal effort for installation on a cylinder. Due to these advantages, the proposed sensor has an opportunity to establish a significant market share in the piston position application domain. This project addresses the following technology gaps as it translates from research discovery towards commercial applications: a) The need to place the sensor at an off-axis location on top of the actuator requires the development and use of complex two-dimensional magnetic field models. b) The sensor prototype needs to address problems due to hysteresis when the cylinder is made of soft steel which gets magnetized and demagnetized in real time due to oscillatory motion of a magnet. c) Extension of the previous linear position sensor technology to rotational applications requires new sensor architectures, development of new models, and new estimation algorithms.Specific solutions to address the above challenges will be fully developed and evaluated in the project. The proposed solutions include development of analytical two-dimensional magnetic field models, development of a new analytical model for hysteresis that has significant advantages over the traditional Preisach model, and development of robust auto-calibration algorithms. In addition, a graduate student and a post-doc involved in the project will receive technology translation experience through prototype development and industrial interaction.The project engages three major actuator companies to evaluate the sensor prototype on their actuator products, as the technology is translated from research discovery towards commercial reality.
该 PFI AIR 技术翻译项目侧重于将确定磁体空间位置的研究转化为技术,以满足活塞气缸执行器中活塞位置测量的需求。所开发的传感器非常重要,因为它可以实现许多工业和移动机器的自动化。 该项目将产生一个强大的活塞位置测量传感器原型。所提出的传感器将是非接触式、非侵入式、廉价的,不需要视线访问,并且在气缸上安装所需的工作量最少。 由于这些优点,所提出的传感器有机会在活塞位置应用领域建立重要的市场份额。该项目在从研究发现转向商业应用时解决了以下技术差距: a) 将传感器放置在执行器顶部的离轴位置需要开发和使用复杂的二维磁场模型。 b) 传感器原型需要解决当圆柱体由软钢制成时,由于磁体的振荡运动而实时磁化和消磁时产生的磁滞问题。 c) 将先前的线性位置传感器技术扩展到旋转应用需要新的传感器架构、新模型的开发和新的估计算法。解决上述挑战的具体解决方案将在该项目中得到充分开发和评估。 提出的解决方案包括开发分析二维磁场模型、开发比传统 Preisach 模型具有显着优势的新磁滞分析模型,以及开发鲁棒的自动校准算法。此外,参与该项目的一名研究生和一名博士后将通过原型开发和工业互动获得技术转化经验。该项目聘请了三大执行器公司来评估其执行器产品上的传感器原型,因为该技术是从针对商业现实的研究发现。

项目成果

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