Design and implementation of machine vision system for the mobile assembly robot

The review of intelligent machines shows that the demand for new ways of helping people in perception of the real world is becoming higher and higher every year. This thesis provides information about design and implementation of machine vision for mobile assembly robot. The work has been done as a part of LUT project in Laboratory of Intelligent Machines. The aim of this work is to create a working vision system. The qualitative and quantitative research were done to complete this task. In the first part, the author presents the theoretical background of such things as digital camera work principles, wireless transmission basics, creation of live stream, methods used for pattern recognition. Formulas, dependencies and previous research related to the topic are shown. In the second part, the equipment used for the project is described. There is information about the brands, models, capabilities and also requirements needed for implementation. Although, the author gives a description of LabVIEW software, its add-ons and OpenCV which are used in the project. Furthermore, one can find results in further section of considered thesis. They mainly represented by screenshots from cameras, working station and photos of the system. The key result of this thesis is vision system created for the needs of mobile assembly robot. Therefore, it is possible to see graphically what was done on examples. Future research in this field includes optimization of the pattern recognition algorithm. This will give less response time for recognizing objects. Presented by author system can be used also for further activities which include artificial intelligence usage.

The Design and Implementation of a SD Card File System

SD card (Secure Digital Memory Card) is widely used in portable storage medium. Currently, latest researches on SD card, are mainly SD card controller based on FPGA (Field Programmable Gate Array). Most of them are relying on API interface (Application Programming Interface), AHB bus (Advanced High performance Bus), etc. They are dedicated to the realization of ultra high speed communication between SD card and upper systems. Studies about SD card controller, really play a vital role in the field of high speed cameras and other sub-areas of expertise. This design of FPGA-based file systems and SD2.0 IP (Intellectual Property core) does not only exhibit a nice transmission rate, but also achieve the systematic management of files, while retaining a strong portability and practicality. The file system design and implementation on a SD card covers the main three IP innovation points. First, the combination and integration of file system and SD card controller, makes the overall system highly integrated and practical. The popular SD2.0 protocol is implemented for communication channels. Pure digital logic design based on VHDL (Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language), integrates the SD card controller in hardware layer and the FAT32 file system for the entire system. Secondly, the document management system mechanism makes document processing more convenient and easy. Especially for small files in batch processing, it can ease the pressure of upper system to frequently access and process them, thereby enhancing the overall efficiency of systems. Finally, digital design ensures the superior performance. For transmission security, CRC (Cyclic Redundancy Check) algorithm is for data transmission protection. Design of each module is platform-independent of macro cells, and keeps a better portability. Custom integrated instructions and interfaces may facilitate easily to use. Finally, the actual test went through multi-platform method, Xilinx and Altera FPGA developing platforms. The timing simulation and debugging of each module was covered. Finally, Test results show that the designed FPGA-based file system IP on SD card can support SD card, TF card and Micro SD with 2.0 protocols, and the successful implementation of systematic management for stored files, and supports SD bus mode. Data read and write rates in Kingston class10 card is approximately 24.27MB/s and 16.94MB/s.

Synchronous Digital Hierarchy implementation to a Radio Transmission Node

Kiristyville markkinoille on aina tuotava jotain uutta tarjottavaa ja SDH-kortti on yksi sellainen tuote jonka Nokia Networks julkistaa osaksi uutta Nokia Flexihub Nodea. Tavoitteena on suunnitella VC-12kanavoitu STM-1 kortti yhdistämään ylemmän tason tietoliikenneverkko suuren kapasiteetin radioon. Ennen kuin markkinoilla on valmis tuote, on sen takana valtaisa määrä työtä. Erilaisia dokumentteja on pitänyt tuottaa ja sopimuksia tehdä. Esimerkiksi vaatimusmäärittelyt on oltava selvät, jotta tiedetään mitä tuotteelta halutaan. Tätä ennen on kuitenkin pitänyt ymmärtää miten SDHtoimii ja miten otsikkotavuja käsitellään. Myös erilaiset piirivalinnat aiheuttavat miettimistä, sillä markkinoilla on runsaasti valmiita piirejä SDH signaalinkäsittelyyn. Varma tiedonsiirto on tärkeää puhelinoperaattorille ja siksi joudutaan miettimään varmennuksia ja niiden toteuttamista. Myös synkronointi on tärkeä osa SDH järjestelmää ja sen toteuttaminen hyvin on tärkeää. Hälytykset on otettava huomioon ja mietittävä, miten niiden käsittely saadaan hoidettua järkevästi, ilman että mikään järjestelmän osa ruuhkautuu kohtuuttomasti. Tässä Diplomityössä on tutustuttu SDH-järjestelmään, otsikkotavujen käsittelyyn ja vaatimusmäärittelyihin.

Authentication and authorization in PeerHood System

The goal of this work is to design and implement authentication and authorization section to PeerHood system. PeerHood system is developedin Lappeenranta University of Technology. It provides functions of discovering devices compatible with PeerHood and listing services offered by those devices; based on wireless technologies: Wi-Fi, Bluetooth and GPRS. The thesis describes implementation of the security approach intomobile Ad-Hoc environment and includes both authentication and authorization processes.

Implementing theLean Manufacturing System

Tuottavuuden ja tehokkuuden parantaminen on keskeisimpiä menestystekijöitä glo-baaleilla markkinoilla. Yksi kehittämisen toimintamalli on lean manufacturing -ajattelutapa, joka perustuu imuohjaukseen. Sen lähtökohtana on asiakasarvo ja keskit-tyminen arvoa lisäävien toimintojen maksimointiin. Tutkimuksen tavoitteena oli parantaa Strömfors Electric Oy:n materiaalivirtauksia yhdellä tuotantolinjalla. Projektin oli tarkoitus olla pilotti lean-implementointiin koko tehtaalla. Projektissa otettiin käyttöön kanban-imuohjausjärjestelmä, jota varten teh-tiin analyysejä ja laskelmia arvovirtoihin, varastoihin ja ohjaukseen. Lean-ajattelutapaan ja -työkaluihin perustuvaa kirjallisuutta käytettiin pohjatietona pilotti-projektissa sekätulevien kehitysprojektien suunnittelussa. Pilottiprojektin tuloksena materiaalinohjaus tehostui ja keskeneräisen tuotannon va-rasto tasoittui käyttötarpeen mukaiseksi. Työntekijät ja työnjohtajat tutustuivat leanin perusteisiin osallistuessaan pilottiprojektiin. Pidemmän aikavälin suunnitelmissa ontoimitusvarmuuden ja laadun parantuminen ensin pilottiprojektia koskevalla linjalla ja myöhemmin koko tehtaalla imuohjauksen kokonaisvaltaisen käyttöönoton myötä.

Reporting Framework: Implementation and Performance Analysis

Fenix on suuri metsäteollisuuden tuotannonohjausjärjestelmä. Fenix-järjestelmän raportointi- ja tulostuspalvelut elävätvaihdekautta. Aikaisemmin käytetyt raportointityökalut ovat vanhentumassa ja neon korvattava uusilla. Uusi raportointialusta, Global Printing System (GPS), onrakennettu StreamServe Business Communication Platformin ympärille. Uuden alustan on tarkoitus hoitaa Fenixin tulostus sekä raportointitehtävät. Työ kuvaa raportointialustan toteutuksen sekä sen tärkeimmät ominaisuudet. Uuden alustan suorituskyvyssä on ollut toivomisen varaa. Etenkin suurien raporttien generoiminen on kestänyt joskus toivottoman pitkään. Työssä analysoidaan raportointialustan suorituskykyä ja etsitään mahdolliset pullonkaulat. Suorituskyvyn heikkouksiin pyritään löytämään ratkaisut ja annetaan ehdotuksia suorituskyvyn parantamiseksi. XML pohjaisena järjestelmänä GPS:n suorituskyvyssä suurta osaaesittää XML:n tehokkuus. GPS sisääntuleva data tulee XML-muodossa ja sisääntulon parsimisen tehokkuus on avaintekijöitä koko GPS:n tehokkuuden kannalta. Suorituskyvyn parantamisessa keskitytäänki vahvasti XML:n tehokkaampaan käyttöön ja esitetään ehdotuksia sen parantamiseksi.

Modeling and Synthesis of Tracking Control for the Belt Drive System

Usingof belt for high precision applications has become appropriate because of the rapid development in motor and drive technology as well as the implementation of timing belts in servo systems. Belt drive systems provide highspeed and acceleration, accurate and repeatable motion with high efficiency, long stroke lengths and low cost. Modeling of a linear belt-drive system and designing its position control are examined in this work. Friction phenomena and position dependent elasticity of the belt are analyzed. Computer simulated results show that the developed model is adequate. The PID control for accurate tracking control and accurate position control is designed and applied to the real test setup. Both the simulation and the experimental results demonstrate that the designed controller meets the specified performance specifications.

Transparent and secure remote network storage system using an untrusted server

Työssä kehitettin läpinäkyvä Internet Small Computer Systems Interface-verkkolevyä (iSCSI) käyttävä varmistusjärjestelmä. Verkkolevyn sisältö suojattiin asiakaspään salauskerroksella (dm-crypt). Järjestely mahdollisti sen, että verkkolevylle tallennetut varmuuskopiot pysyivät luottamuksellisina, vaikka levypalvelinta tarjoava taho oli joko epäluotettava tai suorastaan vihamielinen. Järjestelmän hyötykäyttöä varten kehitettiin helppokäyttöinen prototyyppisovellus. Järjestelmän riskit ja haavoittuvuudet käytiin läpi ja analysoitiin. Järjestelmälle tehtiin myös karkea kryptoanalyysi sen teknistenominaisuuksien pohjalta. Suorituskykymittaukset tehtiin sekä salatulle että salaamattomalle iSCSI-liikenteelle. Näistä todettiin, että salauksen vaikutus suorituskykyyn oli häviävän pieni jopa 100 megabittiä sekunnissa siirtävillä verkkonopeuksilla. Lisäksi pohdittiin teknologian muita sovelluskohteita ja tulevia tutkimusalueita.

Managing Human Factor in Accounting Change - Introducing Activity Based Costing System to Organization

Tutkimuksen tavoitteena on identifioida yleisimmät toimintolaskennan implementointiin liittyvät ongelmat ja muutosprojektin onnistumiseen vaikuttavat tekijät. Tavoitteena on myös saada kokonaisvaltainen kuva siitä, miksi laskentatoimen muutokset ovat vaikeita implementoida ja miten ihmisten käyttäytyminen vaikuttaa muutosprosessin onnistumiseen. Sekä laskentatoimen että muutosjohtamisen teorioita tarkastellaan laaja-alaisen kuvan saamiseksi siitä, miten ihmisiin ja heidän käyttäytymiseensä liittyvät tekijät vaikuttavat muutosprojektin onnistumiseen tai epäonnistumiseen. Tutkielma käyttää empiirisiä tutkimustuloksia pohjana aiheen tarkastelulle. Tutkielma tarjoaa ehdotuksia tulevaisuuden tutkimukselle liittyen laskentatoimen muutoksen kriittisiin tekijöihin. Kiinnostavimpia alueita tulevaisuuden tutkimukselle on pohtia tarkemmin, miten työntekijöiden oletukset johtajien motiiveista muutoksen takana vaikuttavat muutosvastarintaan sekä miten organisaation rakenne ja muutosvastarintavaikuttavat muutoksen institutionaalistamiseen.

Converter-flux-based current control of voltage source PWM rectifiers - analysis and implementation

Pulsewidth-modulated (PWM) rectifier technology is increasingly used in industrial applications like variable-speed motor drives, since it offers several desired features such as sinusoidal input currents, controllable power factor, bidirectional power flow and high quality DC output voltage. To achieve these features,however, an effective control system with fast and accurate current and DC voltage responses is required. From various control strategies proposed to meet these control objectives, in most cases the commonly known principle of the synchronous-frame current vector control along with some space-vector PWM scheme have been applied. Recently, however, new control approaches analogous to the well-established direct torque control (DTC) method for electrical machines have also emerged to implement a high-performance PWM rectifier. In this thesis the concepts of classical synchronous-frame current control and DTC-based PWM rectifier control are combined and a new converter-flux-based current control (CFCC) scheme is introduced. To achieve sufficient dynamic performance and to ensure a stable operation, the proposed control system is thoroughly analysed and simple rules for the controller design are suggested. Special attention is paid to the estimationof the converter flux, which is the key element of converter-flux-based control. Discrete-time implementation is also discussed. Line-voltage-sensorless reactive reactive power control methods for the L- and LCL-type line filters are presented. For the L-filter an open-loop control law for the d-axis current referenceis proposed. In the case of the LCL-filter the combined open-loop control and feedback control is proposed. The influence of the erroneous filter parameter estimates on the accuracy of the developed control schemes is also discussed. A newzero vector selection rule for suppressing the zero-sequence current in parallel-connected PWM rectifiers is proposed. With this method a truly standalone and independent control of the converter units is allowed and traditional transformer isolation and synchronised-control-based solutions are avoided. The implementation requires only one additional current sensor. The proposed schemes are evaluated by the simulations and laboratory experiments. A satisfactory performance and good agreement between the theory and practice are demonstrated.

Procurement in Project Implementation

Tutkimus keskittyy hankintatoimen kehittämiseen osana laitosprojektien toteutusta. Työ pohjautuu empiiriseltä taustaltaan Pöyry Oyj:n projektiliiketoimintaan ja työn tarkastelunäkökulmaksi onvalittu projektihallinnosta vastaavan yrityksen näkökulma. Tutkimus on hyvin käytännönläheinen ¿ se lähtee hankinnan ja sen seurannan ongelmista ja pyrkii tarjoamaan niihin uudenlaisia ratkaisuja. Pohjimmiltaan tutkimus kuuluu teollisuustalouden piiriin, vaikka tietojärjestelmätieteellä on vahva tukirooli. Työn tavoitteet ja tulokset liittyvät teollisuustaloudelle ominaisesti yrityksen toiminnan kehittämiseen, käytetyt välineet ja ratkaisut puolestaan hyödyntävät tietojärjestelmätieteen antamia mahdollisuuksia. Tutkimuksessa on käytetty konstruktiivista tutkimusotetta, jonka mukaisesti on luotu innovatiivisia konstruktioita ratkaisemaan aitoja reaalimaailman ongelmia ja tätä kautta tuotettu kontribuutioita teollisuustaloudelle. Tavoitteena oli järjestää hankintatoimi ja sen seuranta suurissa laitosprojekteissa tehokkaammin. Tätä varten uudistettiin ensin projektihallinnon ja hankintatoimen toimintaohjeet vastaamaan paremmin nykyajan vaatimuksia. Toimintaohjeiden perusteella ryhdyttiin toteuttamaan hankintaohjelmistoa, joka pystyisi kattamaan kaikki toimintaohjeissa kuvatut piirteet. Lopulta hankintaohjelmisto toi mukanaan uusia piirteitä projektihallintoon ja hankintatoimeen ja nämä sisällytettiin toimintaohjeisiin. Tähän kehitystyöhön ryhdyttiin, jotta laitosprojektien projektihallinto ja hankintatoimi toimisivat paremmin, eli pienemmin kustannuksin tuottaen projekteissa tarvittavat tulokset nopeammin, tarkemmin ja laadukkaammin. Tutkimuksella on kolmenlaisia tuloksia: hankintatoimen parannetut metodit, hankintaohjelmiston pohjana olevat toiminta- ja laskentamallit sekä implementaationa hankintasovellus. Uudistetut projekti- ja hankintaohjeet kuvaavat hankintatoiminnan parannettuja metodeja. Hankintaohjelmistoasuunnitellessa ja kehitettäessä tehdyt kuvaukset sisältävät uusia malleja niin hankintaprosessille kuin hankinnan seuraamiseksi suurissa laitosprojekteissa. Itse ohjelmisto on tuloksena implementaatio, joka perustuu parannettuihin hankintametodeihin ja uusiin toiminta- ja laskentamalleihin. Uudistetut projekti- ja hankintaohjeet ovat olleet käytössä Pöyry Oyj:ssä vuodesta 1991. Vuosien varrella nämä toimintaohjeet ovat auttaneet ja tukeneet satojen laitosprojektientoteutusta ja ylläpitäneet Pöyry Oyj:n kilpailukykyä kansainvälisenä projektitalona. Hankintasovellus puolestaan on ollut käytössä useissa projekteissa ja sen on havaittu pienentävän hankintatoimen suoria työkustannuksia laitosprojekteissa. Sovelluksen katsotaan myös tuovan epäsuoria kustannussäästöjä parempien hankintapäätösten muodossa, mutta näiden säästöjen suuruutta ei pystytä luotettavasti arvioimaan.

Design and implementation of FPGA-based LQ control of active magnetic bearings

The need for high performance, high precision, and energy saving in rotating machinery demands an alternative solution to traditional bearings. Because of the contactless operation principle, the rotating machines employing active magnetic bearings (AMBs) provide many advantages over the traditional ones. The advantages such as contamination-free operation, low maintenance costs, high rotational speeds, low parasitic losses, programmable stiffness and damping, and vibration insulation come at expense of high cost, and complex technical solution. All these properties make the use of AMBs appropriate primarily for specific and highly demanding applications. High performance and high precision control requires model-based control methods and accurate models of the flexible rotor. In turn, complex models lead to high-order controllers and feature considerable computational burden. Fortunately, in the last few years the advancements in signal processing devices provide new perspective on the real-time control of AMBs. The design and the real-time digital implementation of the high-order LQ controllers, which focus on fast execution times, are the subjects of this work. In particular, the control design and implementation in the field programmable gate array (FPGA) circuits are investigated. The optimal design is guided by the physical constraints of the system for selecting the optimal weighting matrices. The plant model is complemented by augmenting appropriate disturbance models. The compensation of the force-field nonlinearities is proposed for decreasing the uncertainty of the actuator. A disturbance-observer-based unbalance compensation for canceling the magnetic force vibrations or vibrations in the measured positions is presented. The theoretical studies are verified by the practical experiments utilizing a custom-built laboratory test rig. The test rig uses a prototyping control platform developed in the scope of this work. To sum up, the work makes a step in the direction of an embedded single-chip FPGA-based controller of AMBs.

Interfacing Health Care Information Systems Design and Implementation

Terveydenhuollossa käytetään nykyisin informaatioteknologian (IT) mahdollisuuksia parantamaan hoidon laatua, vähentämään hoitoon liittyviä kuluja sekä yksinkertaistamaan ja selkeyttämään laakareiden työnkulkua. Tietojärjestelmät, jotka edustavat jokaisen IT-ratkaisun ydintä, täytyy kehittää täyttämään lukuisia vaatimuksia, ja yksi niistä on kyky integroitua saumattomasti toisten tietojärjestelmien kanssa. Järjestelmäintegraatio on kuitenkin yhä haastava tehtävä, vaikka sita varten on kehitetty useita standardeja. Tässä työssä kuvataan vastakehitetyn lääketieteellisen tietojärjestelmän liittymäratkaisu. Työssä pohditaan vaatimuksia, jotka tällaiselle sovellukselle asetetaan, ja myös tapa, jolla vaatimukset toteutuvat on esitetty. Liittymaratkaisu on jaettu kahteen osaan, tietojärjestelmaliittymään ja "liittymakoneeseen" (interfacing engine). Edellinen on käsittää perustoiminnallisuuden, jota tarvitaan vastaanottamaan ja lähettämään tietoa toisiin järjestelmiin, kun taas jälkimmäinen tarjoaa tuen tuotantoympäristössa käytettäville standardeille. Molempien osien suunnitelu on esitelty perusteellisesti tässä työssä. Ongelma ratkaistiin modulaarisen ja geneerisen suunnittelun avulla. Tämä lähestymistapa osoitetaan työssä kestäväksi ja joustavaksi ratkaisuksi, jota voidaan käyttää tarkastelemaan laajaa valikoimaa liittymäratkaisulle asetettuja vaatimuksia. Lisaksi osoitetaan kuinka tehty ratkaisu voidaan joustavuutensa ansiosta helposti mukauttaa vaatimuksiin, joita ei ole etukäteen tunnistettu, ja siten saavutetaan perusta myös tulevaisuuden tarpeille

Design, implementation and testing of DVB/MHP-application development environment

Tämä diplomityö esittelee 1.6. - 4.11.2002 Mikkelin ammattikorkeakoulun YTI-tutkimuskeskuksen Informaatio- ja mediateknologian hankekokonaisuuden STRIMT-projektin puitteissa tekemäni MHP-kehitysjärjestelmähankinnan tuloksia. Digitaalitelevision MHP-sovelluskehitysjärjestelmän hankinnan tulosten lisäksi työ antaa yleiskuvan MHP-sovelluskehitystyökaluista, digitaalitelevisiostandardeista sekä digitaalitelevisioverkkojen yhteistoimintamalleista televerkkojen kanssa. Keräämieni tietojen, tekemäni tarvemäärittelyn ja suorittamani tuotevertailun perusteella valitsin tarpeisiimme sopivimmaksi järjestelmäksi Alticast Inc.-yrityksen Altifusion-tuotteen. Tuotteen valinnassa otin huomioon myös mahdolliset tulevaisuuden tarpeet aina täysimittaista lähetysjärjestelmää varten kehittämällä vaiheittaisen hankintasuunnitelman. Järjestelmää hankittaessa tärkeintä on huomioida heti alusta alkaen mahdolliset tulevat tarpeet ja varmistaa hankinnan hyödynnettävyys myös tulevaisuudessa. Järjestelmän hankinnan lisäksi vastasin sen käyttöönotosta ja järjestelmää hyödyntävän testisovelluksen laatimisesta.

Design and Implementation of Peer-to-Peer Network over Bluetooth

During the last half decade the popularity of different peer-to-peer applications has grown tremendously. Traditionally only desktop-class computers with fixed line network connections have been powerful enough to utilize peer-to-peer. However, the situation is about to change. The rapid development of wireless terminals will soon enable peer-to-peer applications on these devices as well as on desktops. Possibilities are further enhanced by the upcoming high-bandwidth cellular networks. In this thesis the applicability and implementation alternatives of an existing peer-to-peer system are researched for two target platforms: Linux powered iPaq and Symbian OS based smartphone. The result is a peer-to-peer middleware component suitable for mobile terminals. It works on both platforms and utilizes Bluetooth networking technology. The implemented software platforms are compatible with each other and support for additional network technologies can be added with a minimal effort.