Control hardware and Condition Monitoring System for Intersector Weld/Cut Robot

Työ sisältää ohjaislaitteiston vertailun ja valinnan rinnakkaisrakenteista robottia varten sekä kunnonvalvontajärjestelmän periaatteiden laadinnan kyseistä robottia varten. Ohjauslaitteisto sisältää teollisuustietokoneen sekä kenttäväylän. Sekä tietokoneesta että väylästä on teoriaosuus ja yksityiskohtaisempi valintaosuus. Teoriaosuudessa selitetään tarkemmin laitteiden toimintaperiaatteista. Valintaosuudessa kerrotaanmiksi jokin tietty laite on valittu käytettäväksi robotin ohjauksessa. Kunnonvalvontateoria ja rinnakkaisrakenteisen robotin kunnonvalvonnan keinot ovat työn toinen osa. Teoriaosa sisältää yleisluonteisen selvityksen vikaantumisesta ja valvonnasta. Erikoisrobotin kunnonvalvonnan keinot esitetään työssä tietyssä järjestyksessä. Ensin esitetään mahdolliset vikatilanteet. Toisessa kohdassa havainnollistetaan vikojen havaitseminen.

Siirtyminen C-kielestä Pythoniin ohjelmoinnin perusopetuksessa

Ohjelmointitaito on asia, jonka oppimisesta ja opettamisesta voidaan olla montaa mieltä, eikä yhtä oikeaa tapaa toteuttaa ohjelmoinnin opetusta tunnu olevan olemassa. Se on kuitenkin selvää, että jotkin menetelmät ja työkalut tuntuvat olevan parempia kuin toiset. Lukuvuoden 2005-2006 päätteeksi Lappeenrannan teknillinen yliopisto päätti päivittää ohjelmoinnin perusopetusta, ja kokeili siirtymistä Python-ohjelmointikieleen ohjelmoinnin alkeiskursseilla. Koska kurssin varsinaiset muutokset keskittyivät tekniseen infrastruktuuriin, tutustuttiin alustavassa kirjallisuustutkimuksessa ensin erilaisiin lähestymistapoihin,aiempiin tapauksiin sekä mielekkäiden työkalujen löytämiseen. Tässä diplomityössä perehdytään ohjelmoinnin opetuksen työkaluihin sekä erityisesti Python-ohjelmointikielen hyödyntämiseen ohjelmoinnin perusopetuksessa. Diplomityö esittelee useita lähestymistapoja sekä keskittyy tutkimaan Pythonin soveltuvuutta alkeisopetuksen käyttötarkoituksiin. Diplomityö tutustuu myös Lappeenrannassa järjestetyn ohjelmoinnin perusteiden kurssin tuloksiin, ja analysoi sitä, pystyikö Python-pohjainen kurssi toteuttamaan teknisen yliopiston sille asettamat vaatimukset. Lopuksi aineistosta analysoidaan jatkotutkimuksen tarpeita sekä pyritään löytämään ne osa-alueet, joita näissä jatkotutkimuksissa tulisi vielä kehittää.

Design of adjustable packaging line

Diplomityön tavoite oli tutkia, mitä toimintoja ja tekniikoita uusi, joustava kartonkipakkauslinja sisältää ja mitkä suuntaukset pakkausteollisuudessa tulevat olemaan tärkeitä tulevaisuudessa. Pakkauslinjan päätoimintoja tarkasteltiin nykyisten jatulevaisuuden tekniikoiden pohjalta. Erityisesti tarkasteltiin laser-sovellusten käytön mahdollisuutta pakkauslinjan eri osatoiminnoissa. Katsaus pakkausteollisuuden tulevaisuuden näkymiin luotiin kirjallisuuden ja aikaisempien tutkimusten pohjalta, minkä perusteella työssä oletetaan, että yksilölliset ja monitoimipakkaukset tulevat lisääntymään tulevaisuudessa. Eri tuotantoerien välillä olevat asetusajat tulee saada minimoitua, mutta millä keinoin joustavuus on saavutettavissa? Yksi ratkaisu pakkausten valmistamisessa on käyttää robottisolua, mikä on mahdollista luultavasti ainakin kuppimuotoisten pakkausten kohdalla. Muutenkin robotiikka on lisääntymässä pakkausteollisuudessa. Digitaalisten painotekniikoiden kehitys on mahdollistanut yksilölliset painatukset. Tulevaisuudessa painatus on mahdollista tehdä pakkauslinjan loppupäässä, jopa vasta täytön ja suljennan jälkeen. Laserleikkaus on jo nyt käytössä, mutta tulevaisuudessa myös saumaus ja perinteinen nuuttaus on mahdollista tehdä lasersovelluksia käyttäen. Kehittynyt, väyläpohjainen ohjausjärjestelmä on tulevaisuudessa välttämätön joustavassa pakkauslinjassa. Internetin välityksellä toimiva etäohjattu virheenkorjausdiagnostiikka tulee myös olemaan itsestäänselvyys tulevaisuudessa. Kustannussäästöjä voidaan saavuttaa käyttämälläpakkauslinjassa modulaarista rakennetta. Standardiosien ja standardiosajärjestelmien käyttäminen pienentää myös käyttö- ja huoltokustannuksia. Tärkeää on kuitenkin muistaa, ettei joustavuutta voida saavuttaa pelkästään yhtä ominaisuutta tai tekniikkaa hyödyntäen vaan monia menetelmiä yhdistäen. Suunniteltavan pakkauslinjan toiminta on myös hyvä varmistaa käyttäen apuna mallinnusta ja simulointia.

Toimitusvalvonnan tehostaminen projektiympäristössä

Työn tutkimusongelmana on selvittää mitä on toimitusvalvonta, ja miten toimitusvalvontaa voidaan tehostaa projektitoiminnassa valvottaessa ulkopuolelta tilattuja laitteita. Tutkimuksen tuloksena annetaan hyviä käytäntöjä ja neuvoja miten toimitusvalvonta tulisi järjestää taloudellisesti ja kuitenkin tehokkaasti. Tutkimus tehtiin konstruktiivisena case-tutkimuksena havainnoimalla ja haastatteluilla. Raporttia varten tehtiin kirjallisuustutkimus, jonka tuloksena on tutkimuksen teoriaosuus. Tutkimuksen teoriaosassa on käsitelty toimitusvalvonnan työympäristöä yleisemmin ja on käyty läpi yksityiskohtaisesti toimitusvalvojan tehtävät aikataulun, kustannusten ja toimituslaajuuden valvonnassa. Teoriaosassa selvitetään myös niitä perimmäisiä syitä, jotka aiheuttavat ongelmia asiakkaan ja toimittajan välillä koskien toimituksen taloutta, riskien jakoa ja teknisiä ratkaisuja. Tutkimuksen loppuosissa on yhdistetty alkuosan teoria ja tutkimuksesta saadut tehostamistoimenpiteet sekä hyvät käytännöt. Siinä annetaan malli, miten toimitusvalvonta on mahdollista organisoida projektissa niin, että se on taloudellisesti tehokasta ja resurssit on mahdollista suunnata niihin kohteisiin, joissa niistä on eniten hyötyä. Lisäksi käydään läpi yleisimpiä ongelmakohtia.

Design of a Condition Monitoring System for a Glass Wool Production Line

Työn tarkoituksena oli suunnitella kunnonvalvontajärjestelmä kahdelle lasivillan tuotantolinjalle. Suunnitteluprosessin lisäksi työssä on esitelty erilaisia kunnonvalvontamenetelmiä. Työn alussa on kerrottu erilaisista kunnonvalvontamenetelmistä, joilla voidaan seurata erilaisten laitteiden ja koneiden toimintakuntoa.Erityisesti työssä on tarkasteltu teollisuudessa yleistyviä kunnonvalvonnan värähtelymittauksia. Työssä suunniteltu kunnonvalvontajärjestelmä perustuu viiteen eri menetelmään, jotka ovat värähtelymittaus, lämpötilanmittaus lämpökameralla, lämpötilanmittaus kannettavalla mittarilla, kuuntelu elektronisella stetoskoopilla ja pyörivien osien kunnontarkkailu stroboskoopilla. Kunnonvalvontajärjestelmän suunnittelu on tehty useassa eri vaiheessa. Ensin työssä on kartoitettu tuotannon kannalta tärkeimmät laitteet ja niiden mahdolliset vikaantumistavat. Seuraavaksi on valittu sopivat kunnonvalvontamenetelmät ja tehty mittaussuunnitelma, jossa on esitetty eri laitteille suoritettavat mittaukset ja mittausten aikavälit.Lopuksi työssä on esitelty muutama esimerkkitapaus kunnonvalvontamenetelmien käytöstä sekä kerrottu mahdollisista tulevaisuuden kehitysmahdollisuuksista.

Suorituskyvyn mittaaminen ja johtaminen henkilöstön näkökulmasta

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää niitä tekijöitä, joihin yrityksen johdon tulisi kiinnittää huomiota suorituskykyä mitattaessa. Työssä tarkasteltiin tietämystä yrityksen suorituskyvystä, tavoitteista ja niiden mittaamisesta. Lisäksi tutkittiin yritysten sisäistä viestintää, päätöksentekoon vaikuttamista ja palkitsemista. Asioita tarkasteltiin eri ammattiasemissa olevien näkökulmista sekä esimiesaseman ja koulutustason suhteen. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin kyselylomakkeella kahdeksasta yrityksestä, vastauksia saatiin 210 kappaletta. Aineiston analysoinnissa käytettiin ristiintaulukointia ja -2- riippumattomuustestiä. Tutkimuksen tuloksena selvisi, että tieto omasta työstä ja sen tavoitteista on hyvällä tasolla. Henkilökohtaiseen kanssakäymiseen perustuvaa viestintää pidettiin parhaimpana. Omaan työhön ja tiimiin liittyvät päätökset olivat niitä, joihin haluttaisiin tulevaisuudessa vaikuttaa eniten. Palkitsemiskeinoista rahaa pidettiin parhaana, myös vapaa-aika ja kiitokset esimieheltä sekä työkaverilta miellyttivät vastaajia.

Python as a programming language for the introductory programming courses

Tämä kandidaatintyö tutkii tietotekniikan perusopetuksessa keskeisen aiheen,ohjelmoinnin, alkeisopetusta ja siihen liittyviä ongelmia. Työssä perehdytään ohjelmoinnin perusopetusmenetelmiin ja opetuksen lähestymistapoihin, sekä ratkaisuihin, joilla opetusta voidaan tehostaa. Näitä ratkaisuja työssä ovat mm. ohjelmointikielen valinta, käytettävän kehitysympäristön löytäminen sekä kurssia tukevien opetusapuvälineiden etsiminen. Lisäksi kurssin läpivientiin liittyvien toimintojen, kuten harjoitusten ja mahdollisten viikkotehtävien valinta kuuluu osaksitätä työtä. Työ itsessään lähestyy aihetta tutkimalla Pythonin soveltuvuutta ohjelmoinnin alkeisopetukseen mm. vertailemalla sitä muihin olemassa oleviin yleisiin opetuskieliin, kuten C, C++ tai Java. Se tarkastelee kielen hyviä ja huonoja puolia, sekä tutkii, voidaanko Pythonia hyödyntää luontevasti pääasiallisena opetuskielenä. Lisäksi työ perehtyy siihen, mitä kaikkea kurssilla tulisi opettaa, sekä siihen, kuinka kurssin läpivienti olisi tehokkainta toteuttaa ja minkälaiset tekniset puitteet kurssin toteuttamista varten olisi järkevää valita.

A computationally efficient shear deformable beam element for large deformation multibody applications

In this paper, a new two-dimensional shear deformable beam element based on the absolute nodal coordinate formulation is proposed. The nonlinear elastic forces of the beam element are obtained using a continuum mechanics approach without employing a local element coordinate system. In this study, linear polynomials are used to interpolate both the transverse and longitudinal components of the displacement. This is different from other absolute nodal-coordinate-based beam elements where cubic polynomials are used in the longitudinal direction. The accompanying defects of the phenomenon known as shear locking are avoided through the adoption of selective integration within the numerical integration method. The proposed element is verified using several numerical examples, and the results are compared to analytical solutions and the results for an existing shear deformable beam element. It is shown that by using the proposed element, accurate linear and nonlinear static deformations, as well as realistic dynamic behavior, can be achieved with a smaller computational effort than by using existing shear deformable two-dimensional beam elements.

Esiselvitys puupolttoaineen jalostamisesta torrefiointitekniikalla

Fossiilisten polttoaineiden käytöstä aiheutuvia kasvihuonekaasupäästöjä pyritään vähentämään EU:ssa mm. päästökaupan avulla. Uusiutumattomien polttoaineiden tilalle kehitetään biopolttoaineita, joita voidaan hyödyntää olemassa olevien voimalaitosten polttolaitteistoilla. Biopolttoaineiden etuna on, ettäniiden ei katsota lisäävän hiilidioksidipäästöjä, koska biomassa sitoo itseensä kasvaessaan poltossa vapautuvan määrän hiiltä. Eräs kiinnostavimmista jalostetuista biopolttoaineista on torrefioitu puu, joka vastaa useimmilta ominaisuuksiltaan kivihiiltä ja jota voidaan käyttää hiilivoimalaitoksissa ilman laitteistomuutoksia. Torrefiointi on puun eräänlaista paistamista hapettomissa olosuhteissa 250-270ºC:ssa, jolloin siitä saadaanpoistettua vesi ja osa haihtuvista aineista. Puun väri muuttuu suklaanruskeaksi, se kevenee, ei savuta poltettaessa, hylkii vettä, jauhautuu hyvin sekä sillä on pienet hiukkaspäästöt. Käsitellyn puun ominaisuudet muuttuvat säilyvyydeltään ja käyttöominaisuuksiltaan merkittävästi raaka-aineeseen verrattuna. Torrefioinnilla saavutetaan puulle polttoainekäytön kannalta myös paremmat ja kestävämmät ominaisuudet kuin hiiltämällä. Torrefiointiprosessia on tutkittu jonkin verran ja torrefioidun biomassan polttoa voimalaitosmittakaavassa on kokeiltu pienessä mittakaavassa. Torrefioitu materiaali on alhaisen tiheytensä vuoksi hankalaa ja kallista kuljettaa,joten sen tiheyttä tulee nostaa kuljetuksia varten tiivistämällä esim.pelletöimällä. Torrefionti yhdistettynä pelletöintiin on parhaimmillaan kilpailukykyinen vaihtoehto, kun kivihiiltä korvaavaa biomassaa jalostetaan kaukana käyttöpaikasta ja kuljetetaan irtotavarana aluskuljetuksina. Torrefioitua puuta on tiettävästi poltettu vain hollantilaisessa voimalaitoksessa. Tässä esiselvityksessä kootun tiedon perusteella torrefioidun puupolttoaineen tuottamiseen Suomen olosuhteissa arvioidaan olevan teknis-taloudellisia mahdollisuuksia. Kuitenkin torrefiointiprosessin soveltaminen suomen olosuhteisiin ja kotimaisiin raakaaineisiin vaatii panostusta jatkotutkimukseen ennen varsinaiseen toteutusvaiheeseen siirtymistä.

Lappeenrannan teknillisen yliopiston sähkötekniikan osaston uuden kaksivaiheisen tutkintorakenteen kansainvälinen vertailu. Raportti vertailuhankkeen toisesta vaiheesta 15.2.2005

Raportti käsittelee Lappeenrannan teknillisen yliopiston sähkötekniikan uutta kaksivaiheista tutkintorakennetta suhteessa ulkomaisiin vastaaviin master-tasoisiin tutkintorakenteisiin. Tutkimusmenetelmänä käytetään benchmarking-menetelmää. Tutkimusainesto kerätttiin 52:n eurooppalaisen yliopiston www-sivuilta ja opinto-oppaista. Näistä yliopistoista valittiin tarkempaan vertailuun kolme mielenkiintoiseksi vertailukumppaniksi valittua sähkötekniikan koulutusyksikköä: TUL, Technical University of Lodz, Puolasta. TUM,Technical University of München, Saksasta. KTH, Kungliga Tekniska Högskolan, Ruotsi. Toisen vaiheen vertailutulosten valossa näyttää siltä, että kaikkien vertailtujen yliopistojen tutkintojen sisällöt ja määrät ovat samankaltaisia, joten vertailukumppanit oletettavasti kykenevät ymmärtämään eri yliopistojen koulutusohjelmien toteutuksia. Toisaalta sähkötekniikan koulutuksen toteutukset näyttävät vertailuissa yliopistoissa sen verran erilaisilta, että vertailun avulla on mahdollista oppia eri toteutuksien taustalla olevista kulttuurieroista ja tavoitteista, sekä päästä hedelmälliseen yhteistyöhön vertailtavien yliopistojen sähkötekniikan osastojen kanssa.

International bioenergy trade- scenario study on international biomass market in 2020

The markets of biomass for energy are developing rapidly and becoming more international. A remarkable increase in the use of biomass for energy needs parallel and positive development in several areas, and there will be plenty of challenges to overcome. The main objective of the study was to clarify the alternative future scenarios for the international biomass market until the year 2020, and based on the scenario process, to identify underlying steps needed towards the vital working and sustainable biomass market for energy purposes. Two scenario processes were conducted for this study. The first was carried out with a group of Finnish experts and thesecond involved an international group. A heuristic, semi-structured approach, including the use of preliminary questionnaires as well as manual and computerised group support systems (GSS), was applied in the scenario processes.The scenario processes reinforced the picture of the future of international biomass and bioenergy markets as a complex and multi-layer subject. The scenarios estimated that the biomass market will develop and grow rapidly as well as diversify in the future. The results of the scenario process also opened up new discussion and provided new information and collective views of experts for the purposes of policy makers. An overall view resulting from this scenario analysis are the enormous opportunities relating to the utilisation of biomass as a resource for global energy use in the coming decades. The scenario analysis shows the key issues in the field: global economic growth including the growing need for energy, environmental forces in the global evolution, possibilities of technological development to solve global problems, capabilities of the international community to find solutions for global issues and the complex interdependencies of all these driving forces. The results of the scenario processes provide a starting point for further research analysing the technological and commercial aspects related the scenarios and foreseeing the scales and directions of biomass streams.

Solid and liquid biofuels markets in Finland - a study on international biofuels trade

This study considered the current situation of solid and liquid biofuels markets and international biofuels trade in Finland and identified the challenges ofthe emerging international biofuels markets for Finland. The fact that industryconsumes more than half of the total primary energy, widely applied combined heat and power production (CHP) and a high share of biofuels in the total energy consumption are specific to the Finnish energy system. One third of the electricity is generated in CHP plants. As much as 27% of the total energy consumption ismet by using wood and peat, which makes Finland the leading country in the use of biofuels. Finland has made a commitment to maintain greenhouse gas emissions at the 1990 level at the highest during the period 2008-2012. The Finnish energypolicy aims to achieve the target, and a variety of measures are taken to promote the use of renewable energy sources and especially wood fuels. In this study, the wooden raw material streams of the forest industry were included the international biofuels trade in addition to biomass streams that are traded for energy production. In 2004, as much as 45% of the raw wood importedinto Finland ended up in energy production. The total international trading of biofuels was evaluated at 72 PJ, of which the majority, 58 PJ, was raw wood. About 22% of wood based energy in Finland originated from imported raw wood. Tall oil and wood pellets composed the largest export streams of biofuels. The annual turnover of international biofuels trade was estimated at about ¤ 90 million fordirect trade and at about ¤ 190 million for indirect trade. The forest industryas the biggest user of wood, and the producer and user of wood fuels has a central position in biomass and biofuels markets in Finland. Lately, the international aspects of Finnish biofuels markets have been emphasised as the import of rawwood and the export of wood pellets have increased. Expanding the use of biofuels in the road transportation sector would increase the international streams ofbiofuels in Finland. In coming years, the international trading of biomass for energy purposes can be expected to continue growing.