Simulointi- ja ohjausjärjestelmän kehitys siltanosturiavusteiseen automaattivarastoon

Diplomityö tehtiin Konecranes Oyj:lle, joka on nostureita valmistava ja niille kunnossapitopalveluita tarjoava suomalainen pörssiyhtiö. Työn kuluessa suunniteltiin ja toteutettiin siltanosturiavusteisiin automaattivarastoihin soveltuva simulointiohjelmisto ja varastonohjausjärjestelmä. Työssä keskityttiin pääsääntöisesti paperirullavarastoihin, mutta suunnitteluvaiheessa otettiin huomioon myös muut Konecranesin tarjontaan kuuluvat automaattivarastotyypit kuten vaakarulla ja kontti. Simulointiohjelmistolla mallinnetaan automaattivarastossa tapahtuvia liikkeitä. Käyttäjä pystyy näkemään nostureiden ja muiden varastossa olevien komponenttien liikkeet 3D- muotoisena simulaattorin käyttöliittymästä. Simulaattorin tavoitteena on helpottaa automaattivaraston suunnittelua ja nopeuttaa sen käyttöönottoa, sekä toimia myös vakuuttavana myyntityökaluna asiakaskontakteissa. Varastonohjausjärjestelmä tekee päätökset varaston tapahtumista ja ohjaa mm. nostureiden toimintaa. Diplomityön päämääränä oli perehtyä tarkasti nykyisen varastonohjausjärjestelmän toimintaan, kehittää uusi ratkaisumalli puutteiden sekä toiveiden perusteella ja lopulta osoittaa ratkaisumallin toimivuus ohjelmoimalla esittelyversio simulaattorista ja varastonohjausjärjestelmästä. Samaa varastonohjausjärjestelmää on määrä käyttää simulaattorissa ja tulevaisuudessa todellisen varaston ohjaamisessa. Asetetuista vaatimuksista johtuen järjestelmästä suunniteltiin mahdollisimman mukautuva. Työn lopputuloksena saatiin perusominaisuudet kattava 3D-simulaattori ja siihen liitetty varastonohjausjärjestelmä. Toteutuksen avulla oli mahdollista osoittaa ratkaisumallin toimivuus sekä esitellä ideaa laajamittaisemmin. Diplomityön kuluessa saatiin nykyisestä järjestelmästä kattavat tiedot ja pystyttiin määräämään suunta, kuinka kehitystyötä jatketaan.

Anatomical and histological characteristics of teeth in agouti (Dasyprocta prymnolopha Wagler, 1831)

The agouti species Dasyprocta prymnolopha (D. prymnolopha) is a medium-sized rodent, diurnal, and characteristic of northeastern Brazil, south of the Amazon. Several studies have been made on these rodents. However, there is a lack of analysis of masticatory system, in particular morphology of the teeth. Thus, this research seeks to describe anatomical and histological aspects of the agouti teeth. For this purpose, we used adult agouti, in which measurements and descriptions of teeth and dental tissues were made. It was observed that the dental arch of D. prymnolopha comprises of twenty teeth, evenly distributed in the upper and lower arch, being inferior teeth larger than their corresponding higher. The incisors are larger, and between the posterior premolars and molars, there is a gradual increase in length in the anterior-posterior arch. In microscopic examination, a prismatic appearance was observed consisting of enamel prisms arranged in different directions, behind the enamel and dentin with standard tubular dentinal tubules with variable diameter and far between, also showing a sinuous path from the inner portion to the junction with more superficial enamel. Morphological analysis of dental tissues showed that an enamel with structural organization adapted to the act of chewing and high impact dentin compatible with standard tubular function resilience and mechanical damping of masticatory forces, as found in larger animals, confirming the understanding of eating habits that define much of its ecological functions within the ecosystem they inhabit.

Telan ja nuohoimen kunnossapitopalveluiden kehittämisvaihtoehdot: kannattavuus ja markkinat

The purpose of this thesis was to find possible development options for roll and sootblower maintenance services in an industrial maintenance company. In addi-tion company wanted to know the size of the maintenance market in both of these services and what services it should offer to markets. Research method of this work was case-study and research approach was mainly analytical but it also had some features of constructive approach. This thesis consists of theoretical literature review and empirical case-study. Theoretical part of this thesis included theories about strategic planning of maintenance, service production, customer value, profitability and methods to analyze company’s current environment. Strategic maintenance elements, service concept and aspects of customer value were found to plan and develop maintenance services. The result of the empirical part of this thesis was that problems in roll maintenance were narrowed down to organization of mainte-nance services and in sootblower maintenance services problems were narrowed down to maintenance methods. Based on this scope four development options were formed which of all turned out to be profitable. Market size for roll and maintenance services in Eastern Finland was determined and recommendations of services, which company should offer to these markets, were given.

Bus bar aeolian vibration field tests

Large amplitude bus bar aeolian vibration may lead to post insulator damage. Different damping applications are used to decrease the risk of large amplitude aeolian vibration. In this paper the post insulator load caused by the bus bar aeolian vibration and the effect of damping methods are evaluated. The effects of three types of bus bar connectors and three types of primary structures are studied. Two actual damping devices, damping cable and their combinations are studied. The post insulator loads are studied with strain gage based custom made force sensors installed on the both ends of the post insulator and with the displacement sensor installed on the midpoint of the bus bar. The post insulator loads are calculated from the strain values and the damping properties are determined from the displacement history. The bus bar is deflected with a hanging weight. The weight is released and the bus bar is left to free damped vibration. Both actual bus bar vibration dampers RIBE and SBI were very effective against the aeolian vibration. Combining vibration damper with damping cable will increase the damping ratio but it may be unnecessary considering the extra effort. Bus bar connector type or primary structure have no effect on the vertical load. The bending moment at the post insulator with double sided bus bar connector is significantly higher than at the post insulator with single sided bus bar connector. No reliable conclusions about bus bar connector type effect can be done, but the roller bearing type or central bearing type connector may reduce the bending moment. The RHS steel frame as primary structure may increase the bending moment peak values since it is the least rigid primary structure type and it may start to vibrate as a response to the awakening force of the vibrating bus bar.

Perspectives on narrative discourse markers : focus on Old English þa

Ett element som har intresserat forskarna av fornengelska sedan början av filologiska studier är adverbet þa ’då’, som är högfrekvent i många berättande texter. Utöver ordföjldsregeln enligt vilken satsinitialt þa följs av omvänd ordföljd, finns det redan tidigt kommentarer om användningen av þa för emfas, livlighet och konnektivitet. Även om sådana karakteriseringar tar den textuella kontexten i beaktande, är deras fokus inte på diskursfunktioner utan på satsgrammatik. Denna avhandling betraktar användningen av þa från diskursstrukturens perspektiv och undersöker dess funktioner i markeringen av berättelsens huvudlinje (eng. grounding), kohesiva kontinuiter (eng. continuities), samt vändpunkter och spänning (eng. peak, tension) i texten. I stället för att fokusera på bara en funktion som har associerats med þa, undersöks denna frekventa element från olika perspektiv. Genom både kvantitativa och kvalitativa analyser av narrativt material, visar de inkluderade delstudierna att detta ord spelar en viktig roll i struktureringen av fornengelska berättelser. Parallellt med kärnfunktionen att markera berättelsens huvudlinje, används þa i samspel med andra strukturerande element för att uttrycka den hierarkiska strukturen och spänning i berättelsen. Jämförelser med andra uttryck av temporal kontinuitet visar att þa skiljer sig från dem i sina användningsmönster, vilket vidare bekräftar dess status som en narrativ diskursmarkör.

Paper for printed electronics and functionality

Mass-produced paper electronics (large area organic printed electronics on paper-based substrates, “throw-away electronics”) has the potential to introduce the use of flexible electronic applications in everyday life. While paper manufacturing and printing have a long history, they were not developed with electronic applications in mind. Modifications to paper substrates and printing processes are required in order to obtain working electronic devices. This should be done while maintaining the high throughput of conventional printing techniques and the low cost and recyclability of paper. An understanding of the interactions between the functional materials, the printing process and the substrate are required for successful manufacturing of advanced devices on paper. Based on the understanding, a recyclable, multilayer-coated paper-based substrate that combines adequate barrier and printability properties for printed electronics and sensor applications was developed in this work. In this multilayer structure, a thin top-coating consisting of mineral pigments is coated on top of a dispersion-coated barrier layer. The top-coating provides well-controlled sorption properties through controlled thickness and porosity, thus enabling optimizing the printability of functional materials. The penetration of ink solvents and functional materials stops at the barrier layer, which not only improves the performance of the functional material but also eliminates potential fiber swelling and de-bonding that can occur when the solvents are allowed to penetrate into the base paper. The multi-layer coated paper under consideration in the current work consists of a pre-coating and a smoothing layer on which the barrier layer is deposited. Coated fine paper may also be used directly as basepaper, ensuring a smooth base for the barrier layer. The top layer is thin and smooth consisting of mineral pigments such as kaolin, precipitated calcium carbonate, silica or blends of these. All the materials in the coating structure have been chosen in order to maintain the recyclability and sustainability of the substrate. The substrate can be coated in steps, sequentially layer by layer, which requires detailed understanding and tuning of the wetting properties and topography of the barrier layer versus the surface tension of the top-coating. A cost competitive method for industrial scale production is the curtain coating technique allowing extremely thin top-coatings to be applied simultaneously with a closed and sealed barrier layer. The understanding of the interactions between functional materials formulated and applied on paper as inks, makes it possible to create a paper-based substrate that can be used to manufacture printed electronics-based devices and sensors on paper. The multitude of functional materials and their complex interactions make it challenging to draw general conclusions in this topic area. Inevitably, the results become partially specific to the device chosen and the materials needed in its manufacturing. Based on the results, it is clear that for inks based on dissolved or small size functional materials, a barrier layer is beneficial and ensures the functionality of the printed material in a device. The required active barrier life time depends on the solvents or analytes used and their volatility. High aspect ratio mineral pigments, which create tortuous pathways and physical barriers within the barrier layer limit the penetration of solvents used in functional inks. The surface pore volume and pore size can be optimized for a given printing process and ink through a choice of pigment type and coating layer thickness. However, when manufacturing multilayer functional devices, such as transistors, which consist of several printed layers, compromises have to be made. E.g., while a thick and porous top-coating is preferable for printing of source and drain electrodes with a silver particle ink, a thinner and less absorbing surface is required to form a functional semiconducting layer. With the multilayer coating structure concept developed in this work, it was possible to make the paper substrate suitable for printed functionality. The possibility of printing functional devices, such as transistors, sensors and pixels in a roll-to-roll process on paper is demonstrated which may enable introducing paper for use in disposable “onetime use” or “throwaway” electronics and sensors, such as lab-on-strip devices for various analyses, consumer packages equipped with product quality sensors or remote tracking devices.

Advances in modelling of mechatronic systems: the toolset FASIM_C++ for the simulation of vehicle dynamics

The increasing complexity of controller systems, applied in modern passenger cars, requires adequate simulation tools. The toolset FASIM_C++, described in the following, uses complex vehicle models in three-dimensional vehicle dynamics simulation. The structure of the implemented dynamic models and the generation of the equations of motion applying the method of kinematic differentials is explained briefly. After a short introduction in methods of event handling, several vehicle models and applications like controller development, roll-over simulation and real-time-simulation are explained. Finally some simulation results are presented.

Rocket tracking and decoupling eigenstructure control law

A control law was designed for a satellite launcher ( rocket ) vehicle using eigenstructure assignment in order that the vehicle tracks a reference attitude and also to decouple the yaw response from roll and pitch manoeuvres and to decouple the pitch response from roll and yaw manoeuvres. The design was based on a complete linear coupled model obtained from the complete vehicle non linear model by linearization at each trajectory point. After all, the design was assessed with the vehicle time varying non-linear model showing a good performance and robustness. The used design method is explained and a case study for the Brazilian satellite launcher ( VLS Rocket ) is reported.

Identification of flexural stiffness parameters of beams

A three degree of freedom model of the dynamic mass at the middle of a test sample, resembling a Stockbridge neutraliser, is introduced. This model is used to identify the hereby called equivalent complex cross section flexural stiffness (ECFS) of the beam element which is part of the whole test sample. This ECFS, once identified, gives the effective cross section flexural stiffness of the beam as well as its effective damping, measured as the loss factor of an equivalent viscoelastic beam. The beam element of the test sample may be of any complexity, such as a segment of stranded cable of the ACSR type. These data are important parameters for the design of overhead power transmission lines and other cable structures. A cost function is defined and used in the identification of the ECFS. An experiment, designed to measure the dynamic masses of two test samples, is described. Experimental and identified results are presented and discussed.

Identification of Flexural Stiffness Parameters of Beams

A three degree of freedom model of the dynamic mass at the middle of a test sample, resembling a Stockbridge neutraliser, is introduced. This model is used to identify the hereby called equivalent complex cross section flexural stiffness (ECFS) of the beam element which is part of the whole test sample. This ECFS, once identified, gives the effective cross section flexural stiffness of the beam as well as its effective damping, measured as the loss factor of an equivalent viscoelastic beam. The beam element of the test sample may be of any complexity, such as a segment of stranded cable of the ACSR type. These data are important parameters for the design of overhead power transmission lines and other cable structures. A cost function is defined and used in the identification of the ECFS. An experiment, designed to measure the dynamic masses of two test samples, is described. Experimental and identified results are presented and discussed.

A Test Bed Applied Mobile Robot Navigation

It is presented a test bed applied to studies on dynamics, control, and navigation of mobile robots. A cargo ship scale model was chosen, which can be radio-controlled or operated autonomously through an embedded control system. A control program, which manages on board mission execution, is implemented on a microcontroller. Navigation is based on an electronic compass, which includes automatic compensation for pitch and roll motions. Heading control loop is based on this sensor, and on a rudder positioning system. A propulsion control system is also implemented. Typical manoeuvres as the turning test and "zig-zag", were implemented and tested. They are included on a manoeuvre library, and can be accessed independently or in combined modes. The embedded system is also in charge of signal acquisition and storing during the missions. It is possible to analyse experiments on identification of ship dynamics, control, and navigation, through the data transferred to a PC by serial communication. Navigation is going to be improved by including inertial sensors on board, and a DGPS. Preliminary tests are aimed to ship identification, and manoeuvrability, using free model tests. Future steps include extending this system for developing other mobile robots as, ROVs, AUVs, and aerial vehicles.

Application of the center manifold theory to the study of slewing flexible Non-ideal structures with nonlinear curvature: a case study

In this paper is Analyzed the local dynamical behavior of a slewing flexible structure considering nonlinear curvature. The dynamics of the original (nonlinear) governing equations of motion are reduced to the center manifold in the neighborhood of an equilibrium solution with the purpose of locally study the stability of the system. In this critical point, a Hopf bifurcation occurs. In this region, one can find values for the control parameter (structural damping coefficient) where the system is unstable and values where the system stability is assured (periodic motion). This local analysis of the system reduced to the center manifold assures the stable / unstable behavior of the original system around a known solution.

Quaestio nostro saeculo inusitata : русское православие в тезисах Йоханнеса Ботвиди “Христиане ли Московиты?” (1620)

Den svenska pastorn Johannes Botvidi (1575-1635) försvarade år 1620 sitt verk Theses de quaestione, utrum Moschovitae sint Christiani (”Är Moskoviterna Kristna?”) vid en allmän disputation som ägde rum vid Akademin i Uppsala. Trots att Botvidis teser är centrala för den protestantiska synen på den ryska ortodoxin vid denna tid har verket inte studerats i detalj. Jag har läst Botvidis verk som en text där olika för tiden aktuella diskurser kommer till uttryck och där innehållet fokuseras ur olika synvinklar. Centrala för Botvidis teser är följande diskurser: i början av 1600-talet har i Europa redan etablerats en syn på moskoviten som den Andre, om vilken man berättar ”enligt vissa mönster”; en protestantisk kritik av ortodoxin har uppstått som en del av en bredare religiös diskurs; i stormakten Sverige uppfattar man sig ha en ny roll som ledare för den protestantiska världen med åtföljande ideologi och retorik; den skolastiska disputationen förutsätter en metod och retorik som i Botvidis teser har till syfte att ge auktoritet åt den svenska teologin. Min metod att studera Botvidis text försiggår således i ett diskurs-perspektiv, där språkliga strukturer och retoriska strategier inbyggda i texten tolkas inom ramen för den relevanta diskursen. Genom denna metod närmar jag mig målet för min utforskning – att förstå inte bara betydelsen av Botvidis text om moskoviternas religion utan också meningen med själva disputationen. Botvidis teser kontextualiseras i sin tid, vilket ger oss insikter i hur ett kulturmedvetande fungerar. Texten ”Är Moskoviterna Kristna?” framstår som ett mångfasetterat dokument som svarar på fler frågor än den som ställs i rubriken. Spännande i Botvidis text är också hur teologen Botvidi genom den medeltida skolastikens metoder lägger grunden för en toleransdiskurs.

Täyteaineen ja tärkkelyksen annostelun optimointi paperikoneen lyhyeen kiertoon

Diplomityön tavoitteena oli selvittää tärkkelyksen ja täyteaineen annostelupaikkojen sekä – tapojen vaikutukset SC- heatset web offset -paperin ominaisuuksiin ja pintalujuuteen. Lisäksi selvitettiin, muuttuuko paperin pölyäminen annostelupaikkojen tai – tapojen vaikutuksesta. Diplomityön kirjallisuusosiossa käsiteltiin heatset web offset -painokoneen rakennetta ja sen toimintaa. Lisäksi käsiteltiin heatset web offset -painokoneella ilmenevät pölyongelmien tyypit ja, mitkä eri paperin tekijät vaikuttavat heatset web offset -painokoneen pölyämisongelmiin. Lisäksi kirjallisuusosiossa käsiteltiin yleisimmät pintalujuutta parantavat kemikaalit sekä näiden kemikaalien annostelupaikat paperikoneen lyhyeen kiertoon. Alkutason määrityksessä ja ensimmäisessä koeajossa havaittiin, että paperin huokoisuus ja huokosrakenne olivat tärkeimmät SC heatset web offset -paperin pintalujuuteen vaikuttavat tekijät. KCL:n HSWO–koepainokoneella painetuista rullista annostelutapa 4, jossa tärkkelystä ja täyteainetta annosteltiin perälaatikon syöttöpumpun imupuolelle perinteisesti, oli pintalujuudeltaan kestävin. Ahmatti-kokeissa havaittiin, että tärkkelyksen ja täyteaineen annostelu TrumpJet- laitteistolla lähempänä paperikoneen perälaatikkoa, annostelutapa 6, pienentää rullan sisäistä vetolujuushajontaa. Ahmatti -pilotkokeissa havaittiin myös, että paperin lujuusominaisuudet ja vetolujuushajonnat voitiin säilyttää entisellään, kun tärkkelystä ja täyteainetta annosteltiin perinteisesti perälaatikon syöttöpumpun imupuolelta. Toisesta koeajon koepainorullasta havaittiin KCL:n koepainatuksissa, että paperin pintalujuus heikentyy annosteltaessa tärkkelystä 8 kg/t verrattuna 10 kg/t tärkkelysannosteluun. Näiden tapojen ero ei ole merkittävä.

Fate of fuel-bound nitrogen and sulfur in biomass-fired Industrial boilers

Användning av biomassa som energikälla för produktion av el och värme är ett sätt att minska beroendet av fossila bränslen och höja självförsörjningen av energi. Fossila bränslen är den främsta källan till koldioxid utsläpp förorsakad av människan. Biomassa, å andra sidan, betraktas som en koldioxidneutral energikälla. Svavlet och kvävet i biomassan bildar dock föroreningar såsom kväveoxider (NOX) och svaveldioxid (SO2), som bidrar till försurning av mark och sjöar. Svavlet i bränslet kan även både förorsaka och förhindra korrosion i en förbränningsanläggning, beroende på förbränningen och bränslet. Huvudsyftet med detta arbete var att få en bättre förståelse om hur utsläppen av NOX och SO2 bildas från bränslebundet kväve och svavel vid förbränning av olika biobränslen. Mätkampanjer i fullskaliga förbränningsanläggningar utfördes, där gassammansättningen mättes i eldstaden och rökgasen. Förståelsen om gaskemin i eldstaden är viktig, för att möjliggöra utvecklandet av renare och effektivare förbränningsanläggningar. Ett annat syfte med arbetet var att klargöra om sulfatering av askkomponenter vid förbränning av biobränslen med olika askegenskaper. Alkaliklorider som bildas vid biomassaförbränning kan orsaka korrosion av värmeöverföringsytor. Svavlet i bränslet visade sig ha en viktig roll i att sulfatera alkaliklorider till mindre korrosiva alkalisulfater. Närvaron av gasformig svavelsyra i rökgaskanalen av förbränningsanläggningar studerades även. Kondensering av svavelsyra leder till korrosion av rökgaskanalen och dess delar. Om svavelsyrakoncentrationen i rökgasen är känd, kan daggpunktstemperaturen beräknas och kondensering av svavelsyra förhindras. I arbetet utvecklades en mätmetod för att mäta låga koncentrationer av gasformig svavelsyra i rökgaser. Denna metod användes för att undersöka risken av lågtemperaturkorrosion orsakad av svavelsyra i förbränningsanläggningar. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Käyttämällä biomassaa energianlähteenä voidaan vähentää sähkön- ja lämmöntuotannon riippuvuutta fossiilisiin polttoaineisiin. Biomassan käytöllä voidaan myös lisätä energiantuotannon omavaraisuutta. Fossiiliset polttoaineet ovat pääasiallinen syy ihmisen aiheuttamiin hiilidioksidipäästöihin. Biomassa sen sijaan luetaan hiilidioksidineutraaleihin energianlähteisiin. Biopolttoaineiden käytössä tosin vapautuu typpi- ja rikkioksideja, jotka edesauttavat maaperän ja merien happamoitumista. Lisäksi biopolttoaineen rikki voi sekä vähentää että aiheuttaa laitteiden korroosiota energiantuotannossa riippuen biopolttoaineesta ja palamisesta. Tämän työn päätavoitteena oli selvittää mitä biopolttoaineeseen sitoutuneelle typelle ja rikille tapahtuu teollisissa polttolaitoksissa. Kyseisten oksidien muodostumista tutkittiin polttamalla eri biomassoja polttolaitoksissa. Tutkimukset toteutettiin mittauskampanjoilla useissa polttolaitoksissa. Kaasujen koostumusta mitattiin sekä tulipesässä, että savukaasuista. Kaasujen koostumus varsinkin tulipesässä on tärkeää, jotta tulevaisuudessa voidaan rakentaa puhtaampia ja tehokkaampia polttolaitoksia. Työn toisena tavoitteena oli selvittää biomassan polton yhteydessä tapahtuvaa tuhkan sulfatoitumista. Alkalikloridit, joita muodostuu biomassan poltossa, voivat aiheuttaa lämmönsiirtopintojen korroosiota. Rikki osoittautui tärkeäksi osaksi prosessia, jossa korroosiota aiheuttavat alkalikloridit sulfatoituivat vähemmän korrosoiviksi alkalisulfaateiksi. Myös kaasumaisen rikkihapon läsnäoloa savukaasuissa tutkittiin. On todettu, että kaasumuotoinen rikkihappo johtaa korroosioon savukaasukanavan kylmässä päässä ja sen eri osissa rikkihapon tiivistyessä lämpötilan laskiessa. Mikäli rikkihapon pitoisuus savukaasussa tiedetään, sen kastepiste voidaan laskea ja tiivistyminen estää. Tässä työssä kehitettiin mittausmenetelmä rikkihapon alhaisten pitoisuuksien mittaamiseen. Menetelmää hyödynnettiin polttolaitoksissa, joissa tutkittiin rikkihapon tiivistymisestä johtuvaa korroosiota.