Joustava hitsausautomaatio piensarjatuotannossa

Kustannuspaineet, tuotteiden laatuvaatimukset ja lisääntyvässä määrin myös ammattitaitoisen työvoiman pula lisäävät robotisoinnin käyttötarvetta hitsauksessa. Tämä työ on tehty edellä mainituista lähtökohdista ja käsittelee robottihitsausjärjestelmän suunnitteluprojektia, joustavaa hitsausautomaatiota ja robotiikan soveltamista. Näkökohtana on Savonia-ammattikorkeakoulun sekä Pohjois-Savon alueen yritysten tutkimus-, kehitys- ja koulutustoiminnan tarpeet. Joustavuus on hitsausjärjestelmän päätavoite, jolla pyritään vastaamaan asiakasohjautuvan yksittäis- ja piensarjatuotannon haasteisiin. Ratkaisua yksittäis- ja piensarjatuotteiden kokonaistaloudelliseen hitsaukseen on haettu hitsausrobotin rinnalle lisätyllä apurobotilla, jonka päätehtävä on kappaleenkäsittely, mutta sitä voidaan käyttää myös mm. robotisoituun leikkauksen ja särmäykseen. Tavallisuudesta poikkeavaa järjestelmäratkaisua on perusteltu sillä, että ohjaus- ja ohjelmointitekniikan sekä kehittyneen anturoinnin myötä on robottien käytettävyys parantunut ja aiempaa haasteellisempien robottijärjestelmien toteuttaminen on tullut näin mahdolliseksi. Lisäksi virtuaalimallinnus, simulointi ja etäohjelmointi ovat työkaluja, joita voidaan käyttää mm. tuotannon laadun ja tehokkuuden parantamiseen. Työssä esitetty robottiaseman suunnittelu alkaa järjestelmän määrittelystä, vaatimuslistan laadinnasta sekä visioinnista ja päättyy kolmen järjestelmävaihtoehdon vertailuun. Esitetyillä järjestelmävaihtoehdoilla on haettu mahdollisuutta yhdistää yleensä erillisinä toteutettuja työvaiheita yhteiseen soluun. Tuotannon joustavuus on ollut tuotantokapasiteettia tärkeämpi laitteistokokoonpanon valintaperuste.

Sähkökoneiden kunnonvalvonta-antureiden kehitys vaativiin ympäristöolosuhteisiin

Diplomityössä kerrotaan sähkökoneiden on-line kunnonvalvontaan käytettävistä mittauksista ja analyyseistä sekä antureista, joilla näitä mittauksia voidaan suorittaa. Työssä pohditaan anturielektroniikan suunnittelua ja rakentamista vaativiin ympäristöolosuhteisiin, joita ovat muun muassa korkea lämpötila, kosteus, paine ja voimakkaat magneettikentät. Testataan analogisen lämpötila-anturin toimivuutta taajuusmuuttajakäytön läheisyydessä. Häiriöpiikkien suodattamista varten tehdään mediaanisuodatusohjelma. Lisäksi työssä suunnitellaan kunnonvalvontapilotit pumppuun sellutehtaalle sekä generaattorikäyttöön vesivoimalaan. Pilotit muodostuvat anturoinnista, anturitason tiedonsiirrosta ja mittaustiedon keruusta. Järjestelmää testataan lievästi sisäkehävaurioisella laakerilla. Työssä kerrotaan myös kunnonvalvontajärjestelmän pilotoinnista sellutehtaalle ja analysoidaan sieltä saatuja tuloksia.

Molecular mechanism of a green-shifted, pH-dependent red fluorescent protein mKate variant.

Fluorescent proteins that can switch between distinct colors have contributed significantly to modern biomedical imaging technologies and molecular cell biology. Here we report the identification and biochemical analysis of a green-shifted red fluorescent protein variant GmKate, produced by the introduction of two mutations into mKate. Although the mutations decrease the overall brightness of the protein, GmKate is subject to pH-dependent, reversible green-to-red color conversion. At physiological pH, GmKate absorbs blue light (445 nm) and emits green fluorescence (525 nm). At pH above 9.0, GmKate absorbs 598 nm light and emits 646 nm, far-red fluorescence, similar to its sequence homolog mNeptune. Based on optical spectra and crystal structures of GmKate in its green and red states, the reversible color transition is attributed to the different protonation states of the cis-chromophore, an interpretation that was confirmed by quantum chemical calculations. Crystal structures reveal potential hydrogen bond networks around the chromophore that may facilitate the protonation switch, and indicate a molecular basis for the unusual bathochromic shift observed at high pH. This study provides mechanistic insights into the color tuning of mKate variants, which may aid the development of green-to-red color-convertible fluorescent sensors, and suggests GmKate as a prototype of genetically encoded pH sensors for biological studies.

Implementació d’un sistema SCADA a la cèl·lula de fabricació flexible MPS+2000C

L’Escola Politècnica Superior de la Universitat de Vic disposa d’una cèl·lula de fabricació flexible del fabricant Festo, que simula un procés d’emmagatzematge automàtic, aquesta cèl·lula esta composta per quatre estacions de muntatge diferenciades i independents, l’estació palets, l’estació plaques, l’estació magatzem intermedi i l’estació transport. Cada una d’aquestes estacions està formada per sensors i actuadors elèctrics i pneumàtics del fabricant Festo que van connectats a un PLC SIEMENS S7-300.Els quatre PLC’s (un per cada estació) estan connectats entre ells mitjançant el bus de comunicacions industrials Profibus. L’objectiu d’aquest treball consisteix en l’adaptació de la programació dels PLC’s i la realització d’un SCADA per tal de controlar el funcionament del conjunt de la cèl·lula de fabricació a través del software Vijeo Citect, d’aquesta manera es coneixerà el funcionament de la cèl·lula i permetrà treure’n rendiment per la docència. Aquest projecte ha estat realitzat en quatre fases principals. 1. Estudi i coneixement de les estacions, en aquesta fase s’han estudiat els manuals de funcionament de les estacions i s’han interpretat els codis de programació dels seus PLCs, amb l’objectiu de conèixer bé el programa per tal de interaccionar-hi més endavant amb el sistema SCADA 2. Disseny i programació del sistema SCADA, en aquesta fase s’ha realitzat tot el disseny gràfic de les pantalles de la interfície SCADA així com la programació dels objectes, la connexió amb els PLCs i la base de dades. 3. Posada en marxa del sistema complert, quan es coneixia abastament el funcionament de les estacions i el sistema SCADA estava completat s’ha fet la posada en marxa del conjunt i s’ha comprovat el correcte funcionament i interacció dels sistemes. 4. Realització de la memòria del projecte, en aquesta ultima fase s’ha realitzat la memòria del projecte on s’expliquen les característiques i funcionament de totes les estacions i del sistema SCADA. La conclusió més rellevant obtinguda en aquest treball, és la clara visualització de la potència i simplicitat que han aportat els sistemes SCADA al món de l’automatització, anys enrere per la supervisió de l’estat d’un sistema automatitzat era necessari disposar d’un gran espai amb grans panells de control formats per una gran quantitat de pilots lluminosos, potenciòmetres, interruptors, polsadors, displays i sobretot un voluminós i complexa cablejat, gràcies als sistemes SCADA avui en dia tot això pot quedar reduït a un PC o terminal tàctil, amb pantalles gràfiques clares i una gran quantitat d’opcions de supervisió control i configuració del sistema automatitzat.

Tuotealustapohjaisen suunnittelun vaikutukset risteilijän suunnitteluaikatauluihin

Tuotealustapohjaisella suunnittelulla pyritään hyödyntämään jo kertaalleen hyväksi todettuja kokonaisuuksia ja moduuleja, joiden avulla voidaan nopeasti suunnitella uusia tuotteita. Tarkoituksena on suunnitella asiakkaan näkökulmasta monia erilaisia tuotteita jopa sarjatuotannon kustannustehokkuudella. Tutkimuksessa esitetään risteilijän tuotealustapohjainen suunnitteluprosessi. Lisäksi työn tavoitteena on tutkia uuden suunnitteluprosessin vaikutukset risteilijän suunnitteluaikatauluihin. Tutkimuksessa haastateltiin Turun telakan suunnitteluosaston ja kehitysosaston johtajia. Haastatteluilla selvitettiin nykyisen suunnitteluprosessin haasteita, joiden nähtiin erityisesti viivästyttävät suunnitteluaikatauluja. Keskeisiä haasteita ovat suunnitteluresurssien ylikuormitus ja suunnittelulaadun huonontuminen. Lisäksi kartoitettiin tavoitteet risteilijän tuotealustaratkaisulle ja suunnitteluaikataululle. Haastattelukierroksen pohjalta ja teoriaa soveltaen analysoitiin risteilijän modulaariseen tuotealustaan perustuva suunnitteluprosessi. Tätä suunnitteluprosessia tutkittiin edelleen case-tutkimuksessa jääasemien osalta, jossa haastateltiin kyseisten alueiden suunnittelijoita. Lisäksi case-tutkimuksessa verrattiin jääaseman ja baaripentterin perussuunnittelun vaiheita toisiinsa. Näistä saatuja tutkimustuloksia verrattiin hyttialueen vakioidun perussuunnitteluohjeen vaikutuksiin suunnitteluprosessissa. Onnistunut tuotealustapohjainen suunnittelu vaatii sitoutumista jokaisella organisaation tasolla, jotta tuotealustassa olevien vakioituja moduuleja myös käytettäisiin. Modulaarisesta toiminnasta siirtyminen tuotealustapohjaiseen suunnitteluun vaatii vakioituja moduuleja ja vakioituja rajapintoja risteilijässä. Case-tutkimuksessa ja johtopäätöksissä on todettu uuden suunnitteluprosessin lyhentävän ja tuovan kustannussäästöjä tuotteen valmistusprosessissa.

Potencialidades da utilização de compostos de ródio na confecção de sensores eletroquímicos: uma breve revisão

The electrochemistry field has increased in recent years, specially in the search for new sensors to monitor specific analyte in complex samples. In order to improve electrodes, many rhodium compounds have been used as electron mediators for novel sensors development. The most used compounds for this purpose are metal, metal complexes and some organic dyes. Rhodium complexes are known by their good catalytic properties and it could be useful in the sensor field. However, there are only a few reports, on the use of rhodium complexes in sensors and biosensors. A brief review of the electrochemistry of rhodium complexes and some discription of their properties which make those compounds suitable for development of sensor and biosensor.

Eina d'orientació gràfica a partir de punts d'interès (TrobaT)

Disseny d'una aplicació per a dispositius mòbils basats en el sistema operatiu Android anomenada TrobaT. És tracta d'una eina d'orientació geogràfica que aprofita els sensors i els mecanismes de geolocalització que són habituals en els smartphones actuals. L'objectiu principal de l'aplicació és facilitar tres dades bàsiques per adreçar-se a un lloc: la distància a la que es troba, el desnivell que cal superar i l'orientació en forma d'azimut, és a dir, l'angle de deriva respecte al nord magnètic.

Electrical characteristics of eddy current position sensor

In the thesis the principle of work of eddy current position sensors and the main cautions that must be taken into account while sensor design process are explained. A way of automated eddy current position sensor electrical characteristics measurement is suggested. A prototype of the eddy current position sensor and its electrical characteristics are investigated. The results obtained by means of the automated measuring system are explained.

Fibras de carbono: aplicações em eletroanalítica como material eletródico

The use of carbon fibers to develop new sensors and biosensors has received great attention due to its characteristics and electrochemical properties. A brief presentation about history, properties, characteristics, composition and structure of the carbon fibers are shown in this paper. Several applications of the carbon fibers in electroanalytical chemistry for determination of metals and organic molecules in environmental and clinical samples are also described.

Filmes de metal-hexacianoferrato: uma ferramenta em química analítica

Chemically modified electrodes based on hexacyanometalate films are presented as a tool in analytical chemistry. Use of amperometric sensors and/or biosensors based on the metal-hexacyanoferrate films is a tendency. This article reviews some applications of these films for analytical determination of both inorganic (e.g. As3+, S2O3(2-)) and organic (e.g. cysteine, hydrazine, ascorbic acid, gluthatione, glucose, etc.) compounds.

Automatització de l’estació FESTO MPS2000C

L’Escola Politècnica Superior de la Universitat de Vic disposa d’una cèl·lula de fabricació didàctica de la marca FESTO que simula un procés d’assemblatge d’una comanda. Aquesta cèl·lula esta composta per quatre estacions diferenciades que poden treballar de forma independent o de forma conjunta, l’estació palets, l’estació plaques, l’estació cinta i l’estació magatzem. Cada estació és un conjunt de sensors i actuadors controlats per mitjà d’un PLC, aquests estan interconnectats a través d’un bus industrial. L’objectiu d’aquest treball consisteix en realitzar la substitució dels PLC’s, decidir el funcionament que han de tenir les estacions, instal·lar una pantalla tàctil pel control del procés i realitzar la programació de tots els elements. Aquest projecte ha estat realitzat en cinc fases principals: 1. Estudi i coneixement de les estacions, en aquesta fase s’ha estudiat els diferents sensors i actuadors que les conformen, així com el funcionament d’aquestes amb el programa i PLC’s antics. 2. Instal·lació i cablejat dels nous PLC’s i de la pantalla tàctil. 3. Estudi sobre el nou funcionament que han de seguir les estacions. 4. Programació dels nous dispositius seguint el funcionament acordat. 5. Posada en marxa del sistema i realització de proves. 6. Realització de la memòria del projecte, on s’expliquen les característiques i el funcionament de totes les estacions i de la pantalla tàctil. La conclusió que s’ha extret d’aquest treball és que l’automatització d’un procés de fabricació tot i que suposa un esforç inicial a nivell de recursos, un cop realitzada la instal·lació suposa una millora de l’eficiència del sistema. És per això que la indústria cada cop més tendeix a automatitzar els seus processos, no només per millorar la competitivitat, sinó també per realitzar tasques que les persones no poden executar de forma eficient o segura.

Biossensor enzimático para detecção de fungicidas ditiocarbamatos: estudo cinético da enzima aldeído desidrogenase e otimização do biossensor

Initially, all major factors that affect the rate of the AldH-catalyzed reaction (enzyme concentration, substrate concentration, temperature and pH) were investigated. Optimal activity was observed between pH values of 7.5 and 9.5 in the temperature range of 25 to 50 ºC. Kinetic parameters, such as Km (2.92 µmol L-1) and Vmax (1.33 10-2 µmol min-1) demonstrate a strong enzyme-substrate affinity. The sensors were based on screen-printed electrodes modified with the Meldola Blue-Reinecke salt (MBRS) combination. Operational conditions (NAD+ and substrate contents, enzyme loading and response time) were optimized. Also, two enzyme immobilization procedures were tested: entrapment in poly(vinyl alcohol) bearing styrylpyridinium groups (PVA-SbQ) and crosslinking with glutaraldehyde. Chronoamperometry was employed to observe the biosensor responses during enzymatic hydrolysis of propionaldehyde and also to construct inhibition curves with maneb and zineb fungicides. Best results were found with the following conditions: [NAD+] = 0.25 mmol L-1; [propionaldehyde] = 80 µmol L-1; enzyme loading = 0.8 U per electrode; response time = 10 min, and inhibition time = 10 min. Current intensities around 103 ± 13 nA with the sensors and good stability was obtained for both immobilization procedures. Detection limits, calculated using 10% inhibition were 31.5 µg L-1 and 35 µg L-1 for maneb and zineb, respectively. Results obtained with other MBRS-modified electrodes consisting of mono and bi-enzymic sensors were compared. The ability to catalyze NADH oxidation by MB was also highlighted.

Control de 6 respiròmetres i anàlisi de les dades

L’aplicació de tècniques respiromètriques és de recent innovació dins l’estudi dels tractaments d’aigües residuals. Aquest conjunt de tècniques ens permeten analitzar dos processos importants dins una planta de tractament biològic: el creixement de la biomassa i el consum del substrat. Això fa que siguin una eina amb gran potencial en l’avaluació dels sistemes de tractament biològic d’aigües residuals. L’objectiu principal d’aquest treball es la realització d’una aplicació capaç de controlar el funcionament de 6 respiròmetres, gestionant el procés del mostreig de les respirometries i l’anàlisi de les dades obtingudes, per obtenir el substrat ràpidament biodegradable (Ss) per a mostres d’aigua residual, i la taxa màxima de creixement específic per a mostres de compost. L’aplicació s’ha desenvolupat sobre l’entorn Microsoft Access, on s’integren la base de dades amb les mostres i els resultats de les respirometries, i els formularis de control que ens permeten gestionar i controlar els processos de mostreig i anàlisi. L’aplicació es comunica amb els sensors i actuadors dels respiròmetres a través del control ActiveX, ADS-OCX, subministrat per TwinCAT, que ens permet capturar les lectures dels sensors i controlar el funcionament dels actuadors. Aquests elements estan connectats a mòduls descentralitzats d’entrades i sortides, comunicats mitjançant el bus Ethernet amb el PC-Industrial, on s’executa l’aplicació. Un cop finalitzada l’aplicació, aquesta controla correctament el mostreig de les respirometries, registrant les lectures de les sondes a la base de dades i controlant l’activació de les vàlvules del respiròmetre. Partint de les mostres obtingudes, o de respirometries externes, importades des de Microsoft Excel, s’ha comprovat el correcte funcionament en el càlcul del substrat ràpidament biodegradable (Ss) i la taxa màxima de creixement específic. Amb l’aplicació desenvolupada, s’ha comprovat el funcionament i les possibilitats que ens ofereix TwinCAT alhora de controlar mòduls d’entrades i sortides, així com la seva comunicació amb aplicacions com Microsoft Access. Això pot afavorir a la utilització d’aquest tipus de tecnologia, per aplicacions futures.

Control de la derivació de l'aigua de reg de Masjoan

RESUM Masjoan és una masia del segle XII on resideix la família Masferrer des del 1710. Actualment a Masjoan l’activitat principal és el cultiu i venta de plantes ornamentals, i l’explotació forestal per obtenir fusta. Pel que fa a l’aigua, tant per a la realització de l’activitat professional com per al subministrament de la casa, aquesta prové de mines d’aigua natural situades en la finca. L’objectiu d’aquest TFC ha estat dissenyar un sistema autònom per automatitzar el procés de derivació de l’aigua procedent d’una mina, i d’aquesta manera aprofitar millor els recursos naturals dels que és disposa. El desenvolupament d’aquest sistema, comprèn la selecció i configuració de sensors i actuadors, el disseny del circuit amb la realització de la placa, el disseny del sistema d’alimentació autònom, el software que controla el sistema, i dimensionar la resta d’elements de la instal•lació. Tot el sistema està controlat per un microcontrolador PIC16F876 i alimentat per un mòdul solar de 4W. En el disseny s’ha procurat, sobredimencionar les diferents etapes per possibles ampliacions o modificacions del sistema i que el circuit procures optimitzar el consum d’energia. Com a conclusions cal dir que s’han assolit els objectius proposats amb èxit. S’ha aconseguit un disseny funcional i estable que actualment es troba en funcionament.

Control d'il·luminació i ventilació d'un pàrquing

El treball presentat ve motivat per la necessitat d’instal•lació d’un pàrquing públic i privat de nova construcció a nivell d’il•luminació i ventilació. Per poder satisfer les necessitats del nostre client d’estalvi energètic i confort en l’edifici es decideix d’implementar una instal•lació immòtica que és l’aplicació de tècniques de gestió i control automatitzat a un edifici terciari amb bus de comunicació KNX/EIB. Per a la il•luminació s’han utilitzat fluorescents amb balasts DALI, que permeten la seva regulació i control, per així poder adequar en tot moment l’encesa i intensitat de llum d’aquests. En quant a la ventilació s’han utilitzat variadors de freqüència per també poder optimitzar el funcionament dels ventiladors podent posar-los en marxa quan realment sigui necessari i a la potència que calgui. Per enllaçar tots els elements de la instal•lació, detectors i actuadors, sorgeig la necessitat d’implementar xarxes de comunicació com el KNX/EIB, DALI, Modbus i Ethernet. Per gestionar variables, comunicacions i controlar elements, s´hi han implementen dos autòmats programables a més d’un PC integrat per la visualització i el control del pàrquing. S’ha aconseguit de realitzar un pàrquing totalment automàtic on no és necessaria l’actuació dels operaris i amb les principals càrregues elèctriques totalment regulables en potència. S’ha comprovat que la instal•lació funciona per sota de la potència nominal de les càrregues amb l’estalvi energètic que això suposa.