Epäpuhtauksien optinen laskenta sulpusta

Työn tarkoituksena oli hakea mittausjärjestelmän raja-arvoja optiselle kamerapohjaiselle roskalaskentajärjestelmälle sekä testata roskalaskentajärjestelmän toimivuus käytännössä. Tavoitteena oli tuotteistaa kamerapohjainen roskalaskenta-analyysi palvelutuotteeksi, jota voitaisiin hyödyntää sihtien kuntokartoituksessa ja ongelmanratkaisuvälineenä. Teoriaosa koostui kahdesta kokonaisuudesta: sulpun epäpuhtauksista, roskalaskennan teoriasta ja epäpuhtauksien mittausmenetelmistä sekä markkinoinnista, tuotteistamis- ja lanseerausprosessista palvelutuotteen näkökulmasta. Kokeellisessa osassa selvitettiin kamerapohjaiseen roskalaskentaanalyysiin vaikuttavia tekijöitä: kameran tarkennus, kuvan terävyys, analysoitavan arkin väri, neliömassa ja roskapitoisuus, impregnointi, valonlähde, kuvan muokkaus, tiedostomuoto ja pikselimäärä. Kamerapohjaisen roskalaskenta-analyysin soveltuvuus käytäntöön testattiin tehdasesimerkin avulla. Havaittiin, että kamerapohjaista roskalaskenta-analyysiä voitaisiin käyttää lähes kaikille massatyypeille. Työssä määriteltiin kalibrointimenetelmä kameran tarkentamiseksi arkin tasoon sekä suljinnopeusanalyysi massatyypistä riippuvan suljinnopeuden selvitykseen. Kamerapohjaisessa roskalaskenta-analyysissä määritettiin käytettäväksi arkin neliömassana 60 g/m2, suljinaukkoa F5 ja terävyysasetusta 5. Tulokseksi saatiin, että analysoitavia arkkeja ei tarvitse impregnoida tai jälkikäsitellä. Korrelaatiota Somerville-erotustehokkuuteen ei löytynyt. Esimerkkitehtaasta selvitettiin primääriportaan roskapitoisuudet ja erotustehokkuudet. Tehdasesimerkin tulosten perusteella havaittiin happivaiheen ja D0-vaiheen olleen tehokkaimpia epäpuhtauksien poistajia.

OLED-teknologia silmänäytössä ja linssiokulaarin korvaaminen muoviprismalla

Tämä diplomityö esittelee monikäyttöisen kamerajärjestelmän, mikä on pääsääntöisesti tarkoitettu valovahvistimen perään integroitavaksi. Tarkoituksena on parantaa sotilaan pimeätoimintakykyä ja urbaanissa ympäristössä operointia. Järjestelmän yhtenä moduulina on silmänäyttö, joka perustuu itse-emittoivaan orgaaniseen LED-näyttöelementtiin ja perinteiseen okulaarioptiikkaan. Työssä tutustutaan näyttöelementin teknologiaan, sen mahdollisiin rajoituksiin sekä selvitetään optisilla mittauksilla, voitaisiinko konventionaalinen linssiokulaari korvata muovisella prismaokulaarilla. Tämä mahdollistaisi pienemmän ja kevyemmän silmänäytön kehittämisen, mikä parantaisi kamerajärjestelmän käytettävyyttä ja kilpailukykyä.

Performance Evaluation and Calibration of Machine Vision Measurement

This thesis presents the calibration and comparison of two systems, a machine vision system that uses 3 channel RGB images and a line scanning spectral system. Calibration. is the process of checking and adjusting the accuracy of a measuring instrument by comparing it with standards. For the RGB system self-calibrating methods for finding various parameters of the imaging device were developed. Color calibration was done and the colors produced by the system were compared to the known colors values of the target. Software drivers for the Sony Robot were also developed and a mechanical part to connect a camera to the robot was also designed. For the line scanning spectral system, methods for the calibrating the alignment of the system and the measurement of the dimensions of the line scanned by the system were developed. Color calibration of the spectral system is also presented.

Sensor Fusion of Proprioception, Force and Vision in Estimation and Robot

Sensor-based robot control allows manipulation in dynamic environments with uncertainties. Vision is a versatile low-cost sensory modality, but low sample rate, high sensor delay and uncertain measurements limit its usability, especially in strongly dynamic environments. Force is a complementary sensory modality allowing accurate measurements of local object shape when a tooltip is in contact with the object. In multimodal sensor fusion, several sensors measuring different modalities are combined to give a more accurate estimate of the environment. As force and vision are fundamentally different sensory modalities not sharing a common representation, combining the information from these sensors is not straightforward. In this thesis, methods for fusing proprioception, force and vision together are proposed. Making assumptions of object shape and modeling the uncertainties of the sensors, the measurements can be fused together in an extended Kalman filter. The fusion of force and visual measurements makes it possible to estimate the pose of a moving target with an end-effector mounted moving camera at high rate and accuracy. The proposed approach takes the latency of the vision system into account explicitly, to provide high sample rate estimates. The estimates also allow a smooth transition from vision-based motion control to force control. The velocity of the end-effector can be controlled by estimating the distance to the target by vision and determining the velocity profile giving rapid approach and minimal force overshoot. Experiments with a 5-degree-of-freedom parallel hydraulic manipulator and a 6-degree-of-freedom serial manipulator show that integration of several sensor modalities can increase the accuracy of the measurements significantly.

Kuplakokojakauman hallinta happidelignifioinnissa

Työn tarkoituksena oli uutta kuvantamistekniikkaa hyödyntäen tutkia erilaisten tekijöiden vaikutusta kaasun dispergoitumiseen kemikaalisekoittimessa, kun kaasua sekoitetaan keskisakeaan massaan. Lisäksi työssä pyrittiin selvittämään, kuinka paljon kuitususpensioon tuotettu kaasufaasin kuplakokojakauma vaikuttaa happidelignifioinnin tulokseen. Kaasumaisten aineiden käyttäytymistä keskisakeissa kuitususpensiossa ei tarkkaan tunneta. Mikäli kaasumaisen hapen käyttäytymisestä saadaan uutta tietoa, tarjoaa tämä muun muassa uusia mahdollisuuksia kaasua sekoittavien laitteiden tuotekehityksessä. Työn kokeellinen osuus koostui kahdesta osasta, joista ensimmäisessä osassa selvitettiin sekoittimen roottorin pyörimisnopeuden, reaktorin kaasutilavuuden sekä suspension sakeuden vaikutusta muodostuvaan kaasun kuplakokojakaumaan. Työn jälkimmäisessä osassa arvioitiin yksivaiheisten keskisakeudessa tehtyjen happidelignifiointien perusteella suspensioon tuotetun kaasun kuplakokojakauman merkitystä happidelignifiointitulokseen. Kuplakokojakaumat määritettiin reaktoriin kiinnitetyllä kameralla kuvatuista valokuvista, joita otettiin sekoitustapahtuman aikana. Työn tuloksien perusteella sekoituksen voimakkuudella oli suurin vaikutus suspensioon muodostuvan kuplakokojakauman kannalta. Roottorin kierrosnopeuden kasvaessa kaasun keskimääräinen kuplakoko pieneni sekä havaittujen kuplien lukumäärää kasvoi huomattavasti. Myös suspension sakeuden kasvattamisen havaittiin vaikuttavan kuplakokoon pienentävästi. Happidelignifioinneissa saavutettiin paras kappareduktio, kun kaasun kuplakoko oli mahdollisimman pieni. Käytetty kuvantamistekniikka on tiettävästi ensimmäinen menetelmä, jolla saadaan reaaliaikaista tietoa vain muutamien kymmenien mikrometrien kokoisten kaasukuplien käyttäytymisestä oikeassa prosessitilanteessa.

Mobiiliavusteisen rakennusprojektin seurantajärjestelmän suunnittelu ja toteutus

In the construction industry, the role of project management and monitoring is emphasized, because the responsibilities have been carefully planned and divided. A concrete element factory manufactures the units based on construction drawings, while a transport company is responsible of transporting the elements to the worksite. At the worksite, an installation team assembles the elements according to plans. Usually, there are several manufacturers and transport companies involved in the construction process and the distances between different parties can be rather long. Therefore, the role of information exchange is critical in order to control, for example, schedules and exceptions. From the viewpoint of project management, the whole process should be controlled and monitored in realtime - in such a way that the managers are able to analyze and report the data afterwards. In this master’s thesis, a mobile-aided construction project monitoring system is designed and implemented. The monitoring system consists of three main components: mobile phone application, server software and an interface application to Tekla Structures BIM-software. Precast construction components, projects and users are identified by using 2D-barcodes that are read with the camera of a mobile phone. An option would be to use RFID tags and readers. After successful identification, the precast component can be tagged with monitoring data, including state acknowledgments and error reports that are sent and saved to the server. Collected data can be viewed through the www-pages of the monitoring system. In addition, the data can be synchronized to the Tekla Structures-software that is running the 3D-model of the whole building. Synchronization maintains and enhances the traceability of monitoring data, as well as, helps to visualize the progression of the project.

Porvoon jalostamon haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästömääritysmenetelmät

Työssä käytiin läpi Porvoon jalostamon haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästömääritysmenetelmiä ja arvioitiin nykyisin käytössä olevien sekä uusien menetelmien soveltuvuutta Porvoon jalostamon päästömääritykseen. Nykyisten menetelmien arviointia tehtiin käymällä läpi eri alueiden 2000-luvun päästömäärät sekä vertaamalla päästömääriä muiden jalostamojen vastaaviin päästömääriin. Haihtuvista orgaanisista yhdisteistä puhuttaessa jätetään yleisesti metaani määritelmän ulkopuolelle ja käytetään termiä NMVOC-yhdisteet. Työssä laskettiin arvio Porvoon jalostamon metaanin päästömäärälle ja arvioitiin sen vaikutusta NMVOC-kokonaispäästömäärään. Metaanin kokonaispäästömäärien havaittiin olevan noin kymmenen kertaa haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästömääriä pienempiä, ja näin ollen niiden lisäämisellä NMVOC-päästöihin ei ole juuri vaikutusta. Myös menetelmien investointi- ja käyttökustannuksia, sekä pidemmän aikavälin kustannuksia arvioitiin. Kustannuksiltaan tällä hetkellä Porvoon jalostamolla käytössä olevat menetelmät ovat kustannustehokkaita. Uusista menetelmistä DIAL, SOF ja OGI ovat kustannuksiltaan huomattavasti kalliimpia, myös pitkän aikavälin vertailulla. Nykyisten menetelmien vuosittaiset kustannukset aiheutuvat mittausten vaatimista henkilötyötunneista. Uusista menetelmistä SOF ja DIAL vaativat ulkopuolisten mittaajien käyttämistä. Massavirran määrityksen suhteen vielä kehitysvaiheessa olevalla OGI-kameralla mitatessa voidaan käyttää mittaajina omaa henkilökuntaa. Toisin kuin DIAL- ja SOF-menetelmien laitteistot, OGI-kamera ostetaan omaksi ja näin ollen sitä voidaan käyttää tarpeen vaatiessa vuoden ympäri esimerkiksi suurien vuotajien paikallistamiseen ja LDAR-kiristysohjelman tukena. Tarkastelun perusteella olisi suositeltavaa tarkastaa nykyisin käytettävistä laskentamenetelmistä erityisesti prosessi- ja säiliöalueen sekä jätevesijärjestelmä päästömäärät käyttäen tarkempia DIAL-, SOF- tai myöhemmin OGI-menetelmiä ja muokata laskentamenetelmiä vastamaan näillä määritettyjä päästömääriä.

Kirjoituksia hämärästä huoneesta

Kirjallisuusarvostelu

Peltipoliisista hengenpelastajaksi : Automaattisen liikenneturvallisuusvalvonnan tarveselvitys 2011 – 2015

Työssä laadittiin automaattisen liikenneturvallisuusvalvonnan kehittämis- ja investointisuunnitelma vuosille 2011-2015 Varsinais-Suomen ja Satakunnan maantieverkolle. Suunnitelmaan kuului nykyisen toimintamallin ja kehittämistarpeiden arviointi sekä vuosina 2011-2015 toteutettavien automaattivalvontajaksojen ja hankkeiden priorisointi. Lisäksi työssä kuvattiin Ruotsissa käytössä olevaa automaattivalvontatekniikkaa ja -toimintamallia sekä esitettiin toimenpide-ehdotuksia automaattivalvonnan hyväksyttävyyden lisäämiseksi. Nykyistä toimintamallia ja automaattivalvonnan kehittämistarpeita arvioitiin asiantuntijahaastattelujen perusteella. Asiantuntijat pitivät nykyistä toimintamallia pääasiassa toimivana ja tehokkaana, sillä suhteellisen pienillä kustannuksilla on päästy tehokkaisiin tuloksiin. Automaattivalvonnassa on kuitenkin asiantuntijoiden mielestä vielä kehitettävää ja Ruotsin toimintamallia pidettiin hyvänä suuntana ja esimerkkinä. Suurimpina kehittämiskohteina pidettiin tekniikan kehittämistä sekä tiedon käsittelyn nopeuttamista ja automatisointia, mikä lisäisi poliisin resursseja valvonnan suorittamiseen. Vuosina 2011-2015 toteutettavat automaattivalvotut tiejaksot priorisoitiin ensisijaisesti onnettomuustiheyksien, onnettomuusmäärien, Tarva-laskentatulosten, nopeustietojen ja liikennemäärien perusteella. Onnettomuustilastoista huomioitiin lähinnä henkilövahinkoon johtaneet onnettomuudet. Lisäksi Tarva-laskentatuloksia hyödynnettiin automaattivalvonnan vaikutusten ja tehokkuuden arvioinnissa. Haastateltujen asiantuntijoiden mielestä tärkeimmät keinot hyväksyttävyyden lisäämiseksi olivat valvonnan avoimuus, valvontalaitteiden näkyvyys ja jatkuva valvonnasta tiedottaminen. Tiedottamisella tuodaan esille järjestelmän hyödyt ja sen merkitys liikenteelle ja liikenneturvallisuuteen. Myös automaattivalvontakameran brändin muuttamista Ruotsin mallin mukaisesti turvallisuuskameraksi pidettiin hyvänä. Tässä työssä esitettiin suunnitelma automaattivalvonnan hyväksyttävyyden lisäämiseksi.

Indoor Localization Solutions for a Marine Industry Augmented Reality Tool

In this report are described means for indoor localization in special, challenging circum-stances in marine industry. The work has been carried out in MARIN project, where a tool based on mobile augmented reality technologies for marine industry is developed. The tool can be used for various inspection and documentation tasks and it is aimed for improving the efficiency in design and construction work by offering the possibility to visualize the newest 3D-CAD model in real environment. Indoor localization is needed to support the system in initialization of the accurate camera pose calculation and auto-matically finding the right location in the 3D-CAD model. The suitability of each indoor localization method to the specific environment and circumstances is evaluated.

Elever syns på nätet : multimodala texter och autentiska mottagare

This study is based on the notion that all students are likely to have a computer of some kind as their primary tool at school within a few years. The overall aim is to contribute to the knowledge of what this development of computer-assisted multimodal text production and communication on and over the net may entail in a school context. The study has an abductive approach drawing on theory from Media and Communication studies and from Pedagogy - particularly on media peda-gogy, multimodality, storytelling, conversation research and deliberative democracy – and is based on a DBR project in three schools. The empirical data are retrieved from four school classes, school years 4 and 5, with good access to computers and digital cameras. The classes have used the class blogs to tell the blog visitors about their school work and Skype to communicate with other classes in Sweden and Tanzania. A variety of research methods was employed: content analysis of texts, observations with field notes and camera documentation, interviews with individual students, group interviews with teachers and students, and a small survey. The study is essentially qualitative, focusing on students’ different perceptions. A small quantitative study was conducted to determine if any factors and variables could be linked to each other and to enable comparisons of the surveyed group with other research results. The results suggest that more computers at school offer more opportunities for real-life assignments and the chance to secure an authentic audience to the students’ production; primarily the students’ parents and relatives, students in the same class and at other schools. A theoretical analysis model to determine the degree of reality and authenticity in various school assignments was developed. The results also indicate that having access to cameras for documenting various events in the classes and to an authentic audience can create new opportunities for storytelling that have not been practiced previously at school. The documentary photo invites a viewer into the present tense of the image and the location where the picture was taken, whoever took the picture. It is used by the students and here too, a model has been developed to describe this relationship. The study also focuses on the freedom of expression and democracy. One of the more unexpected findings is that the students in the study did not see that they can influence other people’s perceptions or change various power structures through communication on the web, neither in nor outside of school.

Från plåtpolis till livräddare : Behovsanalys för automatisk trafiksäkerhetskontroll 2011 – 2015

I det här arbetet utformades en utvecklings- och investeringsplan för automatisk trafiksäkerhetsövervakning för åren 2011-2015 för landsvägsnätet i Egentliga Finland och Satakunta. Planen innehåller analys av den nuvarande verksamhetsmodellen och förslag hur verksamhetsmodellen kunde förbättras samt förslag om vilka vägavsnitt som ska få automatisk övervakning och vilka projekt som ska prioriteras under åren 2011-2015. Vidare beskrivs i planen den automatiska övervakningsteknik och verksamhetsmodell som används i Sverige samt åtgärdsförslag för att öka den automatiska trafikövervakningens acceptans. Den nuvarande verksamhetsmodellen och behovet av att utveckla den automatiska trafikövervakningen har utvärderats på basis av intervjuer med experter. Experterna ansåg att den nuvarande verksamhetsmodellen i huvudsak är funktionell och effektiv, eftersom man med relativt små kostnader har uppnått effektiva resultat. Den automatiska trafikövervakningen måste dock fortfarande utvecklas och Sveriges verksamhetsmodell ansågs vara en bra förebild och ett gott exempel. De viktigaste utvecklingsområdena ansågs vara utveckling av tekniken, snabbare informationsbehandling och automatisering, vilket skulle öka polisens resurser att verkställa övervakningen. Vägavsnitten som ska få automatisk övervakning under åren 2011-2015 prioriterades främst på basis av olycksfrekvens, antal olyckor, Tarva-beräkningsresultat, hastighetsdata och trafikmängder. Av olycksstatistiken har man främst uppmärksammat personskadeolyckor. Tarva-beräkningarna användes också för att utvärdera den automatiska trafikövervakningens inverkan och effektivitet. Enligt de intervjuade experterna är öppenhet kring övervakningen, synlig övervakningsapparatur och kontinuerlig informationsförmedling bland de viktigaste sätten att öka acceptansen. Genom att informera för man fram systemets fördelar och dess betydelse för trafiksäkerheten. Att förändra övervakningskamerans varumärke till säkerhetskamera enligt Sveriges modell ansågs även vara bra. I detta arbete presenteras en plan för att utveckla acceptansen för automatisk trafiksäkerhetsövervakning.

Scalable algorithms for height field illumination

Global illumination algorithms are at the center of realistic image synthesis and account for non-trivial light transport and occlusion within scenes, such as indirect illumination, ambient occlusion, and environment lighting. Their computationally most difficult part is determining light source visibility at each visible scene point. Height fields, on the other hand, constitute an important special case of geometry and are mainly used to describe certain types of objects such as terrains and to map detailed geometry onto object surfaces. The geometry of an entire scene can also be approximated by treating the distance values of its camera projection as a screen-space height field. In order to shadow height fields from environment lights a horizon map is usually used to occlude incident light. We reduce the per-receiver time complexity of generating the horizon map on N N height fields from O(N) of the previous work to O(1) by using an algorithm that incrementally traverses the height field and reuses the information already gathered along the path of traversal. We also propose an accurate method to integrate the incident light within the limits given by the horizon map. Indirect illumination in height fields requires information about which other points are visible to each height field point. We present an algorithm to determine this intervisibility in a time complexity that matches the space complexity of the produced visibility information, which is in contrast to previous methods which scale in the height field size. As a result the amount of computation is reduced by two orders of magnitude in common use cases. Screen-space ambient obscurance methods approximate ambient obscurance from the depth bu er geometry and have been widely adopted by contemporary real-time applications. They work by sampling the screen-space geometry around each receiver point but have been previously limited to near- field effects because sampling a large radius quickly exceeds the render time budget. We present an algorithm that reduces the quadratic per-pixel complexity of previous methods to a linear complexity by line sweeping over the depth bu er and maintaining an internal representation of the processed geometry from which occluders can be efficiently queried. Another algorithm is presented to determine ambient obscurance from the entire depth bu er at each screen pixel. The algorithm scans the depth bu er in a quick pre-pass and locates important features in it, which are then used to evaluate the ambient obscurance integral accurately. We also propose an evaluation of the integral such that results within a few percent of the ray traced screen-space reference are obtained at real-time render times.

Model-Based Tracking Initialization in Ship Building Environment

An augmented reality (AR) device must know observer’s location and orientation, i.e. observer’s pose, to be able to correctly register the virtual content to observer’s view. One possible way to determine and continuously follow-up the pose is model-based visual tracking. It supposes that a 3D model of the surroundings is known and that there is a video camera that is fixed to the device. The pose is tracked by comparing the video camera image to the model. Each new pose estimate is usually based on the previous estimate. However, the first estimate must be found out without a prior estimate, i.e. the tracking must be initialized, which in practice means that some model features must be identified from the image and matched to model features. This is known in literature as model-to-image registration problem or simultaneous pose and correspondence problem. This report reviews visual tracking initialization methods that are suitable for visual tracking in ship building environment when the ship CAD model is available. The environment is complex, which makes the initialization non-trivial. The report has been done as part of MARIN project.

Pulssimuodon vaikutus valokaaren käytettävyyteen pulssi-MIG/MAG-hitsauksessa

Käytettävyydeltään huippuluokkaa olevan pulssi-MIG/MAG-hitsausvalokaaren toteuttaminen vaatii runsaasti tietoa eri pulssiparametreista ja niiden vaikutuksista hitsaukseen. Näihin vaikutuksiin liittyvä tieteellinen tutkimus on ollut melko vähäistä. Erityisesti tieto pulssimuodon vaikutuksista hitsausääneen on perustunut lähinnä kokemuksen tuomaan tuntumaan. Tässä diplomityössä tutkittiin pulssimuodon vaikutusta valokaaren käytettävyyteen pulssi-MIG/MAG-hitsauksessa. Käytettävyys käsittää tässä tapauksessa hitsausäänen, hitsin geometrian ja hitsausominaisuudet. Tutkimuksen alussa perehdyttiin kirjallisuuteen ja tuoreimpiin tutkimuksiin, jonka jälkeen vertailtiin erilaisia pulssimuotoja keskenään hitsauskokeiden avulla. Hitsausääneen ja hitsin geometriaan liittyvät kokeet suoritettiin mekanisoidusti. Hitsausääneen liittyvät mittaukset suoritettiin luokan 1 äänitasomittarilla ja tuloksia analysoitiin tietokoneohjelmistolla. Hitsien geometrioiden vertailu suoritettiin makrohietutkimuksena. Hitsausominaisuuksia tutkittiin suurnopeuskameran ja oskilloskoopin, sekä lopulta käsinhitsauskokeiden avulla. Kaikissa koevaiheissa pulssimuodon tarkasteluun käytettiin oskilloskooppia. Lisäksi käytössä oli toinen oskilloskooppi, jolla tarkasteltiin hitsausvirran spektriä. Pulssimuodon muokkaamiseen käytettiin erillistä tietokoneohjelmaa. Työn kokeellinen osuus keskittyi pulssi-MAG-hitsaukseen. Pulssimuotoa muokkaamalla saatiin aikaan miellyttävämpi hitsausääni. Lisäksi havaittiin, että pulssimuotoa muokkaamalla hitsistä saadaan kapeampi, jolloin juuritunkeumaa saavutetaan enemmän. Käsinhitsauskokeet osoittivat muokatun pulssimuodon olevan myös hitsaajan näkökulmasta käytettävyydeltään paras pulssimuoto. Erityisesti valokaaren vakaus ja kohdistuvuus sekä suurien hitsausnopeuksien sietokyky olivat muokatun pulssimuodon etuja. Selviä haittavaikutuksia pulssimuodon muokkaamiselle ei löydetty.