Segmentation of overlapping convex objects

This thesis presents a framework for segmentation of clustered overlapping convex objects. The proposed approach is based on a three-step framework in which the tasks of seed point extraction, contour evidence extraction, and contour estimation are addressed. The state-of-art techniques for each step were studied and evaluated using synthetic and real microscopic image data. According to obtained evaluation results, a method combining the best performers in each step was presented. In the proposed method, Fast Radial Symmetry transform, edge-to-marker association algorithm and ellipse fitting are employed for seed point extraction, contour evidence extraction and contour estimation respectively. Using synthetic and real image data, the proposed method was evaluated and compared with two competing methods and the results showed a promising improvement over the competing methods, with high segmentation and size distribution estimation accuracy.

Measurement of the tree root growth using electrical impedance spectroscopy

Abstract

Methods for the analysis of two dimensional measurement data of paper web

This work is devoted to the problem of reconstructing the basis weight structure at paper web with black{box techniques. The data that is analyzed comes from a real paper machine and is collected by an o®-line scanner. The principal mathematical tool used in this work is Autoregressive Moving Average (ARMA) modelling. When coupled with the Discrete Fourier Transform (DFT), it gives a very flexible and interesting tool for analyzing properties of the paper web. Both ARMA and DFT are independently used to represent the given signal in a simplified version of our algorithm, but the final goal is to combine the two together. Ljung-Box Q-statistic lack-of-fit test combined with the Root Mean Squared Error coefficient gives a tool to separate significant signals from noise.

Optinen kolmiulotteinen mittaus ohutlevytuotteiden laadunvalvonnassa

Ohutlevyteollisuuden markkinatilanne on muuttunut, kun tuotantomäärät ovat kasvaneet, laatuvaatimukset tiukentuneet ja markkinat globalisoituneet. Konenäön avulla on mahdollista tehostaa laadunvalvontaa, jolloin virheet voidaan havaita nopeammin ja siten säästää tuotantokustannuksissa. Muotoiltujen ohutlevyosien tarkastamiseksi tarvitaan kolmiulotteisia mittausmenetelmiä, joilla pystytään varsin nopeasti ja tarkasti analysoimaan kappaleita. Erityisesti fotogrammetriaan perustuvaa rakenteista valoa on sovellettu erilaisissa mittalaitteissa, ja menetelmä on myös varsin joustava sekä edullinen käyttää. Fotogrammetriaan ja rakenteiseen valoon perustuvista mittalaitteista valittiin arvioitavaksi Mapvision 4D. Testeissä tutkittiin laitteen tarkkuutta, nopeutta ja soveltuvuutta teollisuusympäristöön sekä erityisesti taivutuskulmien, reikien halkaisijoidenja etäisyyksien mittaamista. Sovittamalla mitattu data CAD-malliin pystytään kappaleen mitoitus tarkastamaan vaaditulla 0,1 millimetrin tarkkuudella. Testitulosten perusteella voidaan todeta sekä mittalaitteen että mittausmenetelmän soveltuvan ohutlevykappaleiden laadunvalvontaan, kunhan reunojen määrityksessä esiintyvä säännöllinen epätarkkuus otetaan huomioon.

End-to-end Availability ofCritical Applications

Diplomityön tavoitteena on määrittää case-yritykselle IT sovellusten käytettävyyden mittarit ja mittausprosessit, kartoittaa markkinoilla tarjollaolevien mittaustyökalujen mahdollisuuksia ja antaa suositus yrityksen tarpeisiin sopivimmista työkaluista. Aluksi työssä tutustutaan yleisesti sovellusten käytettävyyteen, sekä erityisesti sen mittaamiseen ja hallintaan. Case-yrityksen ulkoistettujen tietotekniikkapalveluiden johdosta tarkastelu keskittyy pääosin sovellusten monitorointiin, käytettävyyden hallintaan palveluntasosopimuksilla ja mittausprosesseihin. Lisäksi tutkitaan eri mittausmenetelmiä, määritetään yrityksen tarpeita ja tehdään vertailu työkaluista keskittyen toiminnallisiin ja teknisiin ominaisuuksiin. Päästä päähän sovellusten käytettävyyden mittauksen aloittaminen on iso projekti, josta tämä diplomityö kattaa vain osan. Lukuisat vaihtoehdot ovat harkittava tarkkaan liiketoiminnan kannalta parhaan hyödyn löytämiseksi.

The use of branched ketenedimers in solving the deposit problems related to the internal sizing of uncoated fine paper

Alkyl ketene dimers (AKD) are effective and highly hydrophobic sizing agents for the internal sizing of alkaline papers, but in some cases they may form deposits on paper machines and copiers. In addition, alkenyl succinic anhydrides (ASA)- based sizing agents are highly reactive, producing on-machine sizing, but under uncontrolled wet end conditions the hydrolysis of ASA may cause problems. This thesis aims at developing an improved ketene dimer based sizing agent that would have a lower deposit formation tendency on paper machines and copiers than a traditional type of AKD. The aim is also to improve the ink jet printability of a AKD sized paper. The sizing characteristics ofketene dimers have been compared to those of ASA. A lower tendency of ketene dimer deposit formation was shown in paper machine trials and in printability tests when branched fatty acids were used in the manufacture of a ketene dimer basedsizing agent. Fitting the melting and solidification temperature of a ketene dimer size to the process temperature of a paper machine or a copier contributes to machine cleanliness. A lower hydrophobicity of the paper sized with branched ketene dimer compared to the paper sized with traditional AKD was discovered. However, the ink jet print quality could be improved by the use of a branched ketene dimer. The branched ketene dimer helps in balancing the paper hydrophobicity for both black and color printing. The use of a high amount of protective colloidin the emulsification was considered to be useful for the sizing performance ofthe liquid type of sizing agents. Similar findings were indicated for both the branched ketene dimer and ASA.

Gas-liquid mass transfer in bubbly flow: Estimation of mass transfer, bubble size and reactor performance in various applications

Gas-liquid mass transfer is an important issue in the design and operation of many chemical unit operations. Despite its importance, the evaluation of gas-liquid mass transfer is not straightforward due to the complex nature of the phenomena involved. In this thesis gas-liquid mass transfer was evaluated in three different gas-liquid reactors in a traditional way by measuring the volumetric mass transfer coefficient (kLa). The studied reactors were a bubble column with a T-junction two-phase nozzle for gas dispersion, an industrial scale bubble column reactor for the oxidation of tetrahydroanthrahydroquinone and a concurrent downflow structured bed.The main drawback of this approach is that the obtained correlations give only the average volumetric mass transfer coefficient, which is dependent on average conditions. Moreover, the obtained correlations are valid only for the studied geometry and for the chemical system used in the measurements. In principle, a more fundamental approach is to estimate the interfacial area available for mass transfer from bubble size distributions obtained by solution of population balance equations. This approach has been used in this thesis by developing a population balance model for a bubble column together with phenomenological models for bubble breakage and coalescence. The parameters of the bubble breakage rate and coalescence rate models were estimated by comparing the measured and calculated bubble sizes. The coalescence models always have at least one experimental parameter. This is because the bubble coalescence depends on liquid composition in a way which is difficult to evaluate using known physical properties. The coalescence properties of some model solutions were evaluated by measuring the time that a bubble rests at the free liquid-gas interface before coalescing (the so-calledpersistence time or rest time). The measured persistence times range from 10 msup to 15 s depending on the solution. The coalescence was never found to be instantaneous. The bubble oscillates up and down at the interface at least a coupleof times before coalescence takes place. The measured persistence times were compared to coalescence times obtained by parameter fitting using measured bubble size distributions in a bubble column and a bubble column population balance model. For short persistence times, the persistence and coalescence times are in good agreement. For longer persistence times, however, the persistence times are at least an order of magnitude longer than the corresponding coalescence times from parameter fitting. This discrepancy may be attributed to the uncertainties concerning the estimation of energy dissipation rates, collision rates and mechanisms and contact times of the bubbles.

Direct torque control of permanent magnet synchronous machines - analysis and implementation

Thedirect torque control (DTC) has become an accepted vector control method besidethe current vector control. The DTC was first applied to asynchronous machines,and has later been applied also to synchronous machines. This thesis analyses the application of the DTC to permanent magnet synchronous machines (PMSM). In order to take the full advantage of the DTC, the PMSM has to be properly dimensioned. Therefore the effect of the motor parameters is analysed taking the control principle into account. Based on the analysis, a parameter selection procedure is presented. The analysis and the selection procedure utilize nonlinear optimization methods. The key element of a direct torque controlled drive is the estimation of the stator flux linkage. Different estimation methods - a combination of current and voltage models and improved integration methods - are analysed. The effect of an incorrect measured rotor angle in the current model is analysed andan error detection and compensation method is presented. The dynamic performance of an earlier presented sensorless flux estimation method is made better by improving the dynamic performance of the low-pass filter used and by adapting the correction of the flux linkage to torque changes. A method for the estimation ofthe initial angle of the rotor is presented. The method is based on measuring the inductance of the machine in several directions and fitting the measurements into a model. The model is nonlinear with respect to the rotor angle and therefore a nonlinear least squares optimization method is needed in the procedure. A commonly used current vector control scheme is the minimum current control. In the DTC the stator flux linkage reference is usually kept constant. Achieving the minimum current requires the control of the reference. An on-line method to perform the minimization of the current by controlling the stator flux linkage reference is presented. Also, the control of the reference above the base speed is considered. A new estimation flux linkage is introduced for the estimation of the parameters of the machine model. In order to utilize the flux linkage estimates in off-line parameter estimation, the integration methods are improved. An adaptive correction is used in the same way as in the estimation of the controller stator flux linkage. The presented parameter estimation methods are then used in aself-commissioning scheme. The proposed methods are tested with a laboratory drive, which consists of a commercial inverter hardware with a modified software and several prototype PMSMs.

Toimitusketjun kehittäminen prosessiteollisuudessa

Diplomityön tavoitteena oli erään prosessiteollisuuden yrityksen toimitusketjun kehittäminen pääasiakkaan toimitusten osalta. Ongelmana olivat epäoptimaalinen tuotannon lajinvaihto ja toimitusketjun jakelutoimintojen tehottomuus asiakkaan tilausmäärien huonon ennustettavuuden vuoksi. Työssä keskityttiin tuotannon lajinvaihto- ja jakelutoimintoihin sekä niiden kustannusten määrittämiseen toimintolaskennan avulla. Päätavoitteena oli mallintaa Excel-pohjainen työkalu, joka soveltuu tuotannon lajinvaihdon, kuljetusten ja jakeluvarastoinnin karkeasuunnitteluun tarpeiden ja kapasiteetin yhteensovittamiseksi sekä em. kustannusten määrittämiseksi. Työkalua voidaan käyttää myös analysointityökaluna simuloimalla kustannuksia eri toimintavaihtoehdoilla ja tarkastelemalla kustannusten suhdetta toisiinsa. Työkalun avulla laskettiin tuotantotiheyden, kuljetuseräkoon ja tuotantoerien lukumäärän kustannusvaikutukset. Edellytyksenä työkalun käytölle suunnittelussa ja analysoinnissa ovat viikkokohtaiset kysyntäennusteet, joiden saamiseksi ehdotetaan yhteistyön kehittämistä asiakkaan kanssa. Työkalua voidaan jatkossa käyttää myös apuna erään tietojärjestelmän syöttötietojen määrittelyssä.

Pitkäketjuisten keteenien valmistusreaktiot ja kinetiikka.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia pitkäketjuisten rasvahappokloridien ja alkyyliketeenidimeerien (AKD) valmistusreaktioiden kinetiikkaa. Työn tavoitteena oli saada mittaustuloksia, joiden perusteella voitaisiin kehittää reaktioille kineettinen kineettinen malli ja suorittaa valmistusprosessien alustava optimointi. Teoreettisessa osassa on selvitetty rasvahappokloridien ja alkyyliketeenidimeerien (AKD) eri valmistustapoja. Lisäksi on perehdytty tarkemmin rasvahappokloridien dehydrohalogenointireaktioiden reaktiomekanismeihin ja valmistusprosessin problematiikkaan. Kokeellisessa osassa tutkittiin rasvahappokloridien valmistusta klooraamalla öljyhappoa 30 mol-% fosforitrikloridiylimäärällä lämpötiloissa 45, 50 ja 55OC. Alkyyliketeenidimeerien valmistusta tutkittiin dehydrohalogenoimalla palmitiini- ja öljyhappokloridia 0-30 mol-% trietyyliamiiniylimäärällä inertissä liuottimessa, lämpötiloissa 45 ja 50OC. Reaktiot toteutettiin puolipanosreaktiona, joissa reaktioastiassa olevaan reagenssin ja liuottimen seokseen lisättiin lähtöaine tasaisena massavirtana. Reaktioiden etenemistä seurattiin FT-IR- ja GC-analyysien avulla. Kalorimetrisilla kokeilla tutkittiin öljyhappokloridin dimeroitumisreaktion reaktiolämmön muodostumista ja UV-VIS-analyyseillä seurattiin öljyhappokloridin vanhenemista. Öljyhappokloridin valmistusreaktiolle saatiin hyvä kineettinen malli. Kineettisen mallin puutteena voidaan pitää sitä, ettei kokeissa saatu tietoa mahdollisten sivutuotteiden muodostumisesta. Sovitusohjelmalla saatiin sovitettua estimaatit reaktionopeusvakioille lämpötiloissa 45, 50 ja 55OC. Happokloridien dimeroitumisreaktioiden kineettisen mallin sopivuudelle saatiin suhteellisen hyvä kuva Kuten öljyhappokloridin tapauksessa, myöskään AKD:n valmistusreaktioissa syntynyt sivutuotteita, joten niiden osuutta oletettuun kineettiseen malliin ei tunneta. Sovitusohjelmalla saatiin sovitettua estimaatit reaktionopeusvakioille lämpötiloissa 45 ja 50OC.

Ympäristöjärjestelmien kehittäminen rakennustuotealan yrityksen Keski-Euroopan toimipaikoissa

Tämän diplomityön tavoitteena oli antaa kehittämisehdotuksia, joilla voidaan parantaa rakennustuotealan yrityksen ympäristöjärjestelmien kustannustehokkuutta sekä ympäristöpolitiikkaan liittyvän jatkuvan parantamisen yhtenäistä toteutumista eri toimipaikoilla. Lähtökohtana olivat havainnot siitä, että melko pienissä toimipaikoissa laatu- ja ympäristöasiat kattavan toimintajärjestelmän rakentaminen ja ylläpitäminen vie paljon resursseja. Lisäksi selvitettiin uuden ISO 14001-standardiehdotuksen mahdollisia vaikutuksia käytössä oleviin ympäristöjärjestelmiin. Tutkimusmenetelminä käytettiin eri sertifiointielimille tehtyä haastattelua, toimipaikkojen ympäristövastaaville lähetettyä kyselyä, verkkosivuille kohdistettua kilpailijaseurantaa sekä selvitystä uuden ISO 14001- standardiehdotuksen muutoksista. Eri toimipaikkojen ympäristöjärjestelmien yhdistäminen saman sertifikaatin alle oli kaikkien sertifiointielinten edustajien mielestä hyvä tapa vähentää järjestelmien ulkoisesta valvonnasta aiheutuvia kustannuksia ja parantaa järjestelmien tehokkuutta. Ulkoisten kustannusten aleneminen on noin yksikolmasosa, joka syntyy ensinnäkin sertifikaattimaksujen alenemista ja toisaalta sertifiointipäivien vähenemisestä. Sertifikaattimaksut alenevat, koska yhdistetyssä järjestelmässä sertifikaatteja on vähemmän, ja sertifiointipäivien määrä vähenee, koska yhdistetyn järjestelmän ulkoisessa valvonnassa käytetään otanta -periaatetta. Kilpailijaseurannan osalta havaittiin, että yrityksen verkkosivuilla kerrottiin kilpailijoita paremmin ympäristö- sekä laatujärjestelmistä. Kehitettävää on eri maiden verkkosivujen yhtenäisyydessä ja ympäristö- ja laatupolitiikan esittämisessä. Nämä politiikat tulee olla esillä, koska järjestelmästandardit edellyttävät politiikkojen julkisuutta. Ympäristövastaaville tehdyn kyselyn perusteella havaittiin, että tällä hetkellä toimipaikoilla käytössä olevissa ympäristäjärjestelmissä on eroavuuksia. Syynä tähän on muun muassa järjestelmien eri-ikäisyys, maiden toimipaikkojen erilainen lainsäädäntö sekä erilaiset resurssit. Kehittämistä on erityisesti ympäristönnäkökohtien tunnistamisessa ja merkittävien ympäristönäkökohtien valinnassa, ympäristöjärjestelmän tavoitteissa ja päämäärissä sekä käytettävissä indikaattoreissa. Näiden osalta tulee lisätä koulutusta ja ohjeistusta. Uuden ISO 14001 -standardin muutoksia tarkasteltaessa havaittiin, ettei se aiheuta suuria muutostarpeita nykyisiin ympäristöjärjestelmiin. Standardin suurimmat muutokset ovat tulleet tekstin rakenteeseen, joka on nyt selkeälukuista ja yhteensopivampaa ISO 9001 laatuhallintastandardin kanssa. Standardi painottaa entistä standardia enemmän tuotteista aiheutuvia ympäristönäkökohtia, mutta on muistettava, että sen vaikutukset nykyisiin ympäristöjärjestelmiin tiedetään vasta, kun sitä aletaan tulkita. Tulosten perusteella päädyttiin siihen, että ympäristöjärjestelmien yhdistäminen saman sertifikaatin alle on tehokkain tapa parantaa kustannustehokkuutta sekä parantaa ympäristöpolitiikkaan liittyvää jatkuvaa parantamista. Ulkoisten kustannusten aleminen ei ole tärkein syy järjestelmien yhdistämiseen, koska yhdistämisen alkuvaiheessa se aiheuttaa sisäisten kustannusten lisääntymistä. Jatkossa yhdistämisestä voidaan odottaa myös sisäisten kustannusten säästöjä, koska yhdistäminen vähentää päällekkäistä työtä. Yrityksen ympäristöpolitiikan mukaiseen jatkuvaan parantamiseen järjestelmien yhdistäminen vaikuttaa positiivisesti usealla tavalla, ja tätä voidaan pitää kustannussäästöjä tärkeämpänä syynä sertifikaattien yhdistämiseen. Se yhtenäistää toimintatapoja ja lisää yhteistyötä, mikä vaikuttaa ympäristöpolitiikan yhtenäiseen toteutumiseen.

Täysmoduuli- ja semimoduulihyttien vertailu laivassa NB 1361

Tämän insinöörityön tavoitteena oli vertailla täysja semimoduulihyttien tarkoituksenmukaista käyttöä laivassa NB 1361. Moduulihyttejä on käytetty Helsingin telakalla jo pitkään, mutta enenevässä määrin halutaan siirtyä täysmoduulihyttien käyttöön. Nykyään kokoonpanotelakan on kehityttävä lisääntyvässä määrin siihen suuntaan, että telakalla asennetaan valmiit materiaalit, komponentit ja esivalmisteet. Laiva NB 1361:ssä telakan omilla hyttialueilla ei tarvitse käyttää semimoduulihyttejä asennusajan ja kustannusten säästämiseksi verrattuna täysmoduulihytteihin. Aker Yards Cabins saavuttaa omilla hyttialueillaan hyötyä käyttämällä semimoduulihyttejä oikeissa paikoissa verrattuna täysmoduulihytteihin. Vertailu osoittaa, että semimoduulihytti säästää aikaa ja kustannuksia, kun sitä käytetään oikeassa paikassa oikeaan aikaan. Täysmoduulihytti on sisustussuunnittelun ja tuotannonohjauksen lähtökohta laivan suunnittelun aloituksesta lähtien, mutta semimoduulihytin käyttöä tulee miettiä, kun muut työt kuin hyttiasennukset pitkittävät hyttialueiden valmistumista.

Technology roadmap for new sales support and management system for crane manufacturing company

Sales configurators are essential tools for companies that offer complicated case specifically crafted products for customers. Most sophisticated of them are able to design an entire end product on the fly according to given constraints, calculate price for the offer and move the order into production. This thesis covers a sales configurator acquisition project in a large industrial company that offers cranes for its customers. The study spans the preliminary stages of a large-scale software purchase project starting from the specification of problem domain and ending up presenting the most viable software solution that fulfils the requirements for the new system. The project consists of mapping usage environment, use cases, and collecting requirements that are expected from the new system. The collected requirements involve fitting the new sales system into enterprise application infrastructure, mitigating the risks involved in the project and specifying new features to the application whilst preserving all of the admired features of the old sales system currently used in the company. The collected requirements were presented to a number of different sales software vendors who were asked to provide solution suggestions that would fulfil all the demands. All of the received solution proposals were exposed to an evaluation to determine the most feasible solutions, and the construction of evaluation criteria itself was a part of the study. The final outcome of this study is a short-list of the most feasible sales configurator solutions together with a description of how software purchase process in large enterprises work, and which aspects should be paid attention in large projects of similar kind.

Exits - Pääomasijoittajan irtautumisvaihtoehtojen juridista tarkastelua

Pääomasijoittaminen on Suomessa verrattain uusi ilmiö. Tutkielman tarkoitus on ollut tarkastella pääomasijoittajan irtautumista kohdeyhtiöstä juridisesta näkökulmasta. Tutkielman ydin on ollut selvittää pääomasijoittamisen toimijoiden roolien ja niistä johtuvien intressien ristiriitojen vaikutusta irtautumiseen sekä sitä, miten intressiristiriitoja vähennetään erityisesti pääomasijoittajan näkökulmasta. Teoreettisena viitekehyksenä on käytetty päämies-agenttiteoriaa sekä teoriaa asymmetrisestä tiedosta ja moraalisesta uhkapelistä. Toisena tutkimusongelmana on selvitetty pääomasijoittamisen sijoittumista eri oikeudenalojen yhtymäkohtaan sekä luotu katsaus yleisesti pääomasijoittamista koskevaan lainsäädäntöön. Keskeisenä tavoitteena on ollut selvittää, aiheuttaako amerikkalaiseen sopimusmalliin perustuva sopimuskäytäntö ongelmia suomalaisessa juridisessa ympäristössä. Tutkimus on oikeustaloustieteellinen ja tutkimuskohteeseen on tutustuttu alan koti- ja ulkomaisen tutkimuksen ja kirjallisuuden lisäksi teemahaastatteluin. Tutkielman loppupäätelmä on, että pääomasijoittajan irtautumisen turvaamiseksi käytetään juridisesti tehokkaita menetelmiä, joista osakassopimuksen ehdot ovat ennemminkin ennaltaehkäiseviä kuin korjaavia. Intressiristiriitaa vähentämään käytetään myös kannustinjärjestelmä (osakeomistusta, optio-oikeuksia). Tutkimuksessa ei havaittu merkittäviä ongelmia amerikkalaisen sopimusmallin soveltamisessa suomalaiseen käytäntöön.