Modellazione elettromeccanica di una macchina automatica opercolatrice

Nella tesi si è studiata una macchina automatica per l'industria farmaceutica: l'Adapta 100, un'opercolatrice (macchina riempi-capsule) prodotta da IMA SpA. Gli scopi della tesi erano chiarire il flusso di potenza dei vari assi e valutare un possibile risparmio energetico. La macchina infatti ha diversi motori: uno, collegato all'asse master, che comanda i gruppi non rimovibili e gli altri che comandano i gruppi di dosaggio. Tali motori in generale, per qualche tratto del ciclo della macchina, potranno lavorare come generatori, anche considerando il solo funzionamento a regime: si avrà cioè, in qualche istante, che le forze esterne tendono ad accelerare il motore, che così assorbe energia meccanica e produce energia elettrica. Attualmente tale energia viene dissipata in apposite resistenze collegate ai motori; ci si è chiesti se non si potesse invece immagazzinare l'energia prodotta, ad esempio per usarla in caso di black-out, per frenare delicatamente la macchina senza che gli assi perdano la fase. Un'alternativa è quella di ridistribuire la potenza generata istante per istante collegando i motori a un comune bus DC. Prima però è necessario conoscere gli andamenti di coppia e velocità di ciascun motore: per questo ci si è ricondotti al modello della macchina a 1 gdl, riducendo tutte le coppie e le inerzie all'asse motore. Si sono studiati i due assi più importanti in termini di coppie e potenze di picco: questi sono l'asse master e l'asse di dosaggio della polvere farmaceutica. Il modello è stato concretamente implementato con degli script MATLAB. Il modello risulta flessibile, per considerare le varie modalità di funzionamento della macchina, e considera i principali termini di coppia, inclusi attriti (inseriti sotto forma di rendimenti) e forze esterne di lavorazione. Tra queste è particolarmente importante la forza di compattazione della polvere, che è stata modellata con la formula di Kawakita, nota dalla letteratura.

Analisi e applicazione dei processi di data mining al flusso informativo di sistemi real-time: Implementazione e analisi di un algoritmo autoadattivo per la ricerca di frequent patterns su macchine automatiche.

Analisi e applicazione dei processi di data mining al flusso informativo di sistemi real-time. Implementazione e analisi di un algoritmo autoadattivo per la ricerca di frequent patterns su macchine automatiche.

Analisi e applicazione dei processi di data mining al flusso informativo di sistemi real-time: Adattamento di un algoritmo di apprendimento automatico per la caratterizzazione e la ricerca di frequent patterns su macchine automatiche

La tesi da me svolta durante questi ultimi sei mesi è stata sviluppata presso i laboratori di ricerca di IMA S.p.a.. IMA (Industria Macchine Automatiche) è una azienda italiana che naque nel 1961 a Bologna ed oggi riveste il ruolo di leader mondiale nella produzione di macchine automatiche per il packaging di medicinali. Vorrei subito mettere in luce che in tale contesto applicativo l’utilizzo di algoritmi di data-mining risulta essere ostico a causa dei due ambienti in cui mi trovo. Il primo è quello delle macchine automatiche che operano con sistemi in tempo reale dato che non presentano a pieno le risorse di cui necessitano tali algoritmi. Il secondo è relativo alla produzione di farmaci in quanto vige una normativa internazionale molto restrittiva che impone il tracciamento di tutti gli eventi trascorsi durante l’impacchettamento ma che non permette la visione al mondo esterno di questi dati sensibili. Emerge immediatamente l’interesse nell’utilizzo di tali informazioni che potrebbero far affiorare degli eventi riconducibili a un problema della macchina o a un qualche tipo di errore al fine di migliorare l’efficacia e l’efficienza dei prodotti IMA. Lo sforzo maggiore per riuscire ad ideare una strategia applicativa è stata nella comprensione ed interpretazione dei messaggi relativi agli aspetti software. Essendo i dati molti, chiusi, e le macchine con scarse risorse per poter applicare a dovere gli algoritmi di data mining ho provveduto ad adottare diversi approcci in diversi contesti applicativi: • Sistema di identificazione automatica di errore al fine di aumentare di diminuire i tempi di correzione di essi. • Modifica di un algoritmo di letteratura per la caratterizzazione della macchina. La trattazione è così strutturata: • Capitolo 1: descrive la macchina automatica IMA Adapta della quale ci sono stati forniti i vari file di log. Essendo lei l’oggetto di analisi per questo lavoro verranno anche riportati quali sono i flussi di informazioni che essa genera. • Capitolo 2: verranno riportati degli screenshoot dei dati in mio possesso al fine di, tramite un’analisi esplorativa, interpretarli e produrre una formulazione di idee/proposte applicabili agli algoritmi di Machine Learning noti in letteratura. • Capitolo 3 (identificazione di errore): in questo capitolo vengono riportati i contesti applicativi da me progettati al fine di implementare una infrastruttura che possa soddisfare il requisito, titolo di questo capitolo. • Capitolo 4 (caratterizzazione della macchina): definirò l’algoritmo utilizzato, FP-Growth, e mostrerò le modifiche effettuate al fine di poterlo impiegare all’interno di macchine automatiche rispettando i limiti stringenti di: tempo di cpu, memoria, operazioni di I/O e soprattutto la non possibilità di aver a disposizione l’intero dataset ma solamente delle sottoporzioni. Inoltre verranno generati dei DataSet per il testing di dell’algoritmo FP-Growth modificato.

Ottimizzazione topologica di componenti per macchina automatica da produrre mediante manifattura additiva

L'azienda IMA S.p.a., leader nel settore delle macchine automatiche per il packging, intende approfondire la conoscenza sui processi di manifattura additiva con l'obiettivo futuro di riuscire a realizzare il 5% di componenti che compongono le macchine della gamma dell'azienda mediante l'utilizzo di queste nuove tecnologie. Il raggiungimento di tale obiettivo comporta un radicale cambio di mentalità rispetto al passato e la creazione di nuove figure professionali e procedure di progettazione dei componenti totalmente nuove ed innovative. In questo contesto, vengono in aiuto i metodi numerici di ottimizzazione topologica. Noti carichi, vincoli, materiali e geometria d'ingombro del particolare, questi metodi vanno a determinare l'ottimale distribuzione del materiale per ottenere un incremento delle prestazioni del componente, andando a collocare il materiale solo in corrispondenza delle zone dove è strettamente necessario. L'ottimizzazione topologica strutturale, ottenimento della massima rigidezza specifica, è stato proprio l'argomento di questo elaborato. E' stato impiegato il software COMSOL Multiphysics 5.2 per implementare il problema di ottimizzazione. Inizialmente abbiamo affrontato problemi semplici, i cui risultati sono reperibili in letteratura. Dopo aver validato la correttezza della nostra implementazione, abbiamo infine esteso il problema a un caso di studio di un componente di una macchina IMA. Il caso di studio riguardava un componente che esegue l'estrazione della fustella piana dal magazzino in cui l'intero pacco fustelle viene riposto dall'operatore. I risultati ottenuti su questo componente sono stati positivi ottenendo un miglioramento della rigidezza specifica di quest'ultimo. L'obiettivo primario dell'elaborato è stato quello di realizzare una panoramica dei metodi di ottimizzazione topologica e riuscire ad applicare questi ad un caso concreto per valutare se tale tipo di progettazione potesse essere adeguato alle esigenze di IMA. L'obiettivo è stato largamente raggiunto.

Structures of SAS-6 suggest its organization in centrioles

Centrioles are cylindrical, ninefold symmetrical structures with peripheral triplet microtubules strictly required to template cilia and flagella. The highly conserved protein SAS-6 constitutes the center of the cartwheel assembly that scaffolds centrioles early in their biogenesis. We determined the x-ray structure of the amino-terminal domain of SAS-6 from zebrafish, and we show that recombinant SAS-6 self-associates in vitro into assemblies that resemble cartwheel centers. Point mutations are consistent with the notion that centriole formation in vivo depends on the interactions that define the self-assemblies observed here. Thus, these interactions are probably essential to the structural organization of cartwheel centers.

Non-robotic thoracoscopic internal mammary artery preparation in the pig. A training model

Notwithstanding non-robotic, thoracoscopic preparation of the internal mammary artery (IMA) is a difficult surgical task, an appropriate experimental training model is lacking. We evaluated the young domestic pig for this purpose. Four domestic female pigs (30-40 kg body weight) were used for this study. Bilateral thoracoscopic preparation of the IMA was carried out under continuous, pressure controlled CO(2) insufflation. A 30 degrees rigid thoracoscope was inserted through a 10-mm port in the 5th/6th intercostal space (ICS) dorsally to the posterior axillary line. The dissection instrument (Ultracision Harmonic Scalpel) was inserted (5-mm port) in the 7th ICS at the posterior axillary line and the endo-forceps (5-mm port) in the 5th ICS at the posterior axillary line. Thoracoscopic IMA preparation in pig resulted more difficult than in man. A total of seven IMAs were prepared in their full intrathoracic length. A change in the preparation technique (lateral detachment of the endothoracic muscle) improved the safety of the procedure, allowing all four respective IMAs to be prepared safely, while the initial technique ensued an injury for 2 out of 3 vessels. The described young domestic pig model is suitable for experimental training of bilateral thoracoscopic IMA preparation.

Diversification in the South American Pampas: the genetic and morphological variation of the widespread Petunia axillaris complex (Solanaceae)

Understanding the spatiotemporal distribution of genetic variation and the ways in which this distribution is connected to the ecological context of natural populations is fundamental for understanding the nature and mode of intraspecific and, ultimately, interspecific differentiation. The Petunia axillaris complex is endemic to the grasslands of southern South America and includes three subspecies: P.a.axillaris, P.a.parodii and P.a.subandina. These subspecies are traditionally delimited based on both geography and floral morphology, although the latter is highly variable. Here, we determined the patterns of genetic (nuclear and cpDNA), morphological and ecological (bioclimatic) variation of a large number of P.axillaris populations and found that they are mostly coincident with subspecies delimitation. The nuclear data suggest that the subspecies are likely independent evolutionary units, and their morphological differences may be associated with local adaptations to diverse climatic and/or edaphic conditions and population isolation. The demographic dynamics over time estimated by skyline plot analyses showed different patterns for each subspecies in the last 100000years, which is compatible with a divergence time between 35000 and 107000years ago between P.a.axillaris and P.a.parodii, as estimated with the IMa program. Coalescent simulation tests using Approximate Bayesian Computation do not support previous suggestions of extensive gene flow between P.a.axillaris and P.a.parodii in their contact zone.

Discontinuous Galerkin finite element approximation of quasilinear elliptic boundary value problems II: Strongly monotone quasi-Newtonian flows

In this article, we develop the a priori and a posteriori error analysis of hp-version interior penalty discontinuous Galerkin finite element methods for strongly monotone quasi-Newtonian fluid flows in a bounded Lipschitz domain Ω ⊂ ℝd, d = 2, 3. In the latter case, computable upper and lower bounds on the error are derived in terms of a natural energy norm, which are explicit in the local mesh size and local polynomial degree of the approximating finite element method. A series of numerical experiments illustrate the performance of the proposed a posteriori error indicators within an automatic hp-adaptive refinement algorithm.

Internet video telephony allows speech reading by deaf individuals and improves speech perception by cochlear implant users

OBJECTIVE To analyze speech reading through Internet video calls by profoundly hearing-impaired individuals and cochlear implant (CI) users. METHODS Speech reading skills of 14 deaf adults and 21 CI users were assessed using the Hochmair Schulz Moser (HSM) sentence test. We presented video simulations using different video resolutions (1280 × 720, 640 × 480, 320 × 240, 160 × 120 px), frame rates (30, 20, 10, 7, 5 frames per second (fps)), speech velocities (three different speakers), webcameras (Logitech Pro9000, C600 and C500) and image/sound delays (0-500 ms). All video simulations were presented with and without sound and in two screen sizes. Additionally, scores for live Skype™ video connection and live face-to-face communication were assessed. RESULTS Higher frame rate (>7 fps), higher camera resolution (>640 × 480 px) and shorter picture/sound delay (<100 ms) were associated with increased speech perception scores. Scores were strongly dependent on the speaker but were not influenced by physical properties of the camera optics or the full screen mode. There is a significant median gain of +8.5%pts (p = 0.009) in speech perception for all 21 CI-users if visual cues are additionally shown. CI users with poor open set speech perception scores (n = 11) showed the greatest benefit under combined audio-visual presentation (median speech perception +11.8%pts, p = 0.032). CONCLUSION Webcameras have the potential to improve telecommunication of hearing-impaired individuals.

Integrated Segmentation of Brain Tumor Images for Radiotherapy and Neurosurgery

Image-based modeling of tumor growth combines methods from cancer simulation and medical imaging. In this context, we present a novel approach to adapt a healthy brain atlas to MR images of tumor patients. In order to establish correspondence between a healthy atlas and a pathologic patient image, tumor growth modeling in combination with registration algorithms is employed. In a first step, the tumor is grown in the atlas based on a new multi-scale, multi-physics model including growth simulation from the cellular level up to the biomechanical level, accounting for cell proliferation and tissue deformations. Large-scale deformations are handled with an Eulerian approach for finite element computations, which can operate directly on the image voxel mesh. Subsequently, dense correspondence between the modified atlas and patient image is established using nonrigid registration. The method offers opportunities in atlasbased segmentation of tumor-bearing brain images as well as for improved patient-specific simulation and prognosis of tumor progression.

Function of Natural Internal Mammary-to-Coronary Artery Bypasses and Its Effect on Myocardial Ischemia.

BACKGROUND The function of naturally existing internal mammary (IMA)-to-coronary artery bypasses and their quantitative effect on myocardial ischemia are unknown. METHODS AND RESULTS The primary end point of this study was collateral flow index (CFI) obtained during two 1-minute coronary artery balloon occlusions, the first with and the second without simultaneous distal IMA occlusion. The secondary study end point was the quantitatively determined intracoronary ECG ST-segment elevation. CFI is the ratio of simultaneously recorded mean coronary occlusive pressure divided by mean aortic pressure both subtracted by mean central venous pressure. A total of 180 pairs of CFI measurements were performed among 120 patients. With and without IMA occlusion, CFI was 0.110±0.074 and 0.096±0.072, respectively (P<0.0001). The difference of CFI obtained in the presence minus CFI obtained in the absence of IMA occlusion was highest and most consistently positive during left IMA with left anterior descending artery occlusion and during right IMA with right coronary artery occlusion (ipsilateral occlusions): 0.033±0.044 and 0.025±0.027, respectively. This CFI difference was absent during right IMA with left anterior descending artery occlusion and during left IMA with right coronary artery occlusion (contralateral occlusions): -0.007±0.034 and 0.001±0.023, respectively (P=0.0002 versus ipsilateral occlusions). The respective CFI differences during either IMA with left circumflex artery occlusion were inconsistently positive. Intracoronary ECG ST-segment elevations were significantly reduced during ipsilateral IMA occlusions but not during contralateral or left circumflex artery occlusions. CONCLUSION There is a functional, ischemia-reducing extracardiac coronary artery supply via ipsilateral but not via contralateral natural IMA bypasses. CLINICAL TRIAL REGISTRATION URL http://www.clinicaltrials.gov. Unique identifier: NCTO1676207.

El antipositivismo y la formación de un nuevo discurso filosófico en Coriolano Alberini

Se analizarán dos textos producidos por C. Alberini a fines de la década de 1910 que ejemplifican las primeras modulaciones que ha adoptado el discurso antipositivista en la Argentina, orientadas a otorgar identidad y legitimidad sociales al incipiente campo filosófico. En ellos aparecen tanto las representaciones explícitas con que el campo construirá su propia función social, como el nuevo lenguaje teórico a partir del cual dar satisfacción a esas representaciones. El personalismo será la expresión de dicha construcción discursiva, atravesada por las dis-locaciones que produce la definición negativa de su categoría central -la "personalidad"- en oposición a la ima-gen construida del enemigo positivista

El antipositivismo y la formación de un nuevo discurso filosófico en Coriolano Alberini

Se analizarán dos textos producidos por C. Alberini a fines de la década de 1910 que ejemplifican las primeras modulaciones que ha adoptado el discurso antipositivista en la Argentina, orientadas a otorgar identidad y legitimidad sociales al incipiente campo filosófico. En ellos aparecen tanto las representaciones explícitas con que el campo construirá su propia función social, como el nuevo lenguaje teórico a partir del cual dar satisfacción a esas representaciones. El personalismo será la expresión de dicha construcción discursiva, atravesada por las dis-locaciones que produce la definición negativa de su categoría central -la "personalidad"- en oposición a la ima-gen construida del enemigo positivista