Harvesterin sahalaipan jatkotutkimus ja tuotteistaminen

Tämän diplomityön tavoitteena oli saavuttaa Joensuun CNC-Machining Oy:n aloittama harvesterinlaipan kehitystyö loppuun. Kehitystyön oli aloittanut vuonna 2012 Teemu Tuominen omalla opinnäytetyöllään, joka keskittyi suunnittelua ja valmistusta rajoittavien patenttien selvittämiseen sekä laipan valmistuksessa käytettyjen materiaalien selvittämiseen. Kirjallisuuskatsauksen ja puutuvien tietojen hankinnan jälkeen tarkasteluun otettiin aiemmin valmistettu prototyyppi sekä rikkoutuneita käytetyjä laippoja. Näistä laipoista tehtiin havaintoja esille nousevista ongelmakohdista, joiden perusteella tässä työssä suunnitelmaa päivitettiin ja asetettiin vaatimukset uudelle prototyypille. Kokonaisrakenteen suunnittelun jälkeen keskityttiin viimeistelemään osatoiminnallisuuksien yksityiskohdat. Suunnittelun tulosten perusteella valmistettiin laipasta prototyyppisarja, joista kahdella suoritettiin todellista käyttöä vastaava koeajo. Koeajon aikana ja jälkeen laippojen käyttäytymisestä ja suorituskyvystä tehtiin havaintoja. Valmistuksesta ja koeajosta saaduilla tiedoilla laippamallia kehitetään kohti markkinakelpoista tuotetta ja tuoteperhettä kasvatetaan eri mallisilla laipoilla.

Novel control, haptic and calibration methods for teleoperated electrohydraulic servo systems

The aim of this thesis is to propose a novel control method for teleoperated electrohydraulic servo systems that implements a reliable haptic sense between the human and manipulator interaction, and an ideal position control between the manipulator and the task environment interaction. The proposed method has the characteristics of a universal technique independent of the actual control algorithm and it can be applied with other suitable control methods as a real-time control strategy. The motivation to develop this control method is the necessity for a reliable real-time controller for teleoperated electrohydraulic servo systems that provides highly accurate position control based on joystick inputs with haptic capabilities. The contribution of the research is that the proposed control method combines a directed random search method and a real-time simulation to develop an intelligent controller in which each generation of parameters is tested on-line by the real-time simulator before being applied to the real process. The controller was evaluated on a hydraulic position servo system. The simulator of the hydraulic system was built based on Markov chain Monte Carlo (MCMC) method. A Particle Swarm Optimization algorithm combined with the foraging behavior of E. coli bacteria was utilized as the directed random search engine. The control strategy allows the operator to be plugged into the work environment dynamically and kinetically. This helps to ensure the system has haptic sense with high stability, without abstracting away the dynamics of the hydraulic system. The new control algorithm provides asymptotically exact tracking of both, the position and the contact force. In addition, this research proposes a novel method for re-calibration of multi-axis force/torque sensors. The method makes several improvements to traditional methods. It can be used without dismantling the sensor from its application and it requires smaller number of standard loads for calibration. It is also more cost efficient and faster in comparison to traditional calibration methods. The proposed method was developed in response to re-calibration issues with the force sensors utilized in teleoperated systems. The new approach aimed to avoid dismantling of the sensors from their applications for applying calibration. A major complication with many manipulators is the difficulty accessing them when they operate inside a non-accessible environment; especially if those environments are harsh; such as in radioactive areas. The proposed technique is based on design of experiment methodology. It has been successfully applied to different force/torque sensors and this research presents experimental validation of use of the calibration method with one of the force sensors which method has been applied to.

CloudSimDisk: Energy-Aware Storage Simulation in CloudSim

Cloud Computing paradigm is continually evolving, and with it, the size and the complexity of its infrastructure. Assessing the performance of a Cloud environment is an essential but strenuous task. Modeling and simulation tools have proved their usefulness and powerfulness to deal with this issue. This master thesis work contributes to the development of the widely used cloud simulator CloudSim and proposes CloudSimDisk, a module for modeling and simulation of energy-aware storage in CloudSim. As a starting point, a review of Cloud simulators has been conducted and hard disk drive technology has been studied in detail. Furthermore, CloudSim has been identified as the most popular and sophisticated discrete event Cloud simulator. Thus, CloudSimDisk module has been developed as an extension of CloudSim v3.0.3. The source code has been published for the research community. The simulation results proved to be in accordance with the analytic models, and the scalability of the module has been presented for further development.

Antioxidant activity, cito- and phototoxicity of pomegranate (Punica granatum L.) seed pulp extract

In the present work, a hydroethanolic extract was prepared from the entire seeds of pomegranate [Punica granatum L. (Punicaceae)] with Cachaça, a distilled Brazilian alcoholic beverage, protected from light for an 80-hour period. The desorption curve of the seeds, presented an optimal time extraction of approximately 24 hours. The extract was divided into two samples: protected from light, (Extract 1), or not, (Extract 2). The extracts were characterized by UV-Visible absorption spectroscopy, quantification of total phenolics by the Folin-Ciocalteu method, and the antioxidant activity was determined by the DPPH quenching method. Extract 2 presented 9.8% less total polyphenols than Extract 1. The pomegranate seeds extract lost 79% of its antioxidant activity during light exposure. Extract 1 up to 3% (w/v) showed neither cyto nor phototoxicity in the Hela cells. In conclusion, Punica granatum L. seeds contain a significant total polyphenol and TEAC amount and they can be used in simple extractive process, by direct contact with Cachaça in up to 80 hours in the darkness, which gives it good coloration, taste, and smell. This extract showed neither cytotoxicity nor post-irradiation phototoxicity with solar simulator even though the extract proved photoinstable.

Separation of lignin in Pulp Mill process and its effect on sodium sulphur balance

The aim of this thesis is to define effects of lignin separation process on Pulp mill chemical balance especially on sodium/sulphur-balance. The objective is to develop a simulation model with WinGEMS Process Simulator and use that model to simulate the chemical balances and process changes. The literature part explains what lignin is and how kraft pulp is produced. It also introduces to the methods that can be used to extract lignin from black liquor stream and how those methods affect the pulping process. In experimental part seven different cases are simulated with the created simulation model. The simulations are based on selected reference mill that produces 500 000 tons of bleached air-dried (90 %) pulp per year. The simulations include the chemical balance calculation and the estimated production increase. Based on the simulations the heat load of the recovery boiler can be reduced and the pulp production increased when lignin is extracted. The simulations showed that decreasing the waste acid stream intake from the chlorine dioxide plant is an effective method to control the sulphidity level when about 10 % of lignin is extracted. With higher lignin removal rates the in-mill sulphuric acid production has been discovered to be a better alternative to the sulphidity control.

Análise de imagens na avaliação de danos mecânicos e causados por percevejos em semente de feijão

A possibilidade da utilização da técnica de análise de imagens, para a determinação de danos em semente, é promissora. É um método de precisão, onde a semente é examinada individualmente em imagens capazes de indicar, com detalhes, a área danificada, a localização e a extensão dos danos. Assim, o presente trabalho teve o objetivo de avaliar a eficiência da utilização da técnica de análise de imagens (raios X) na identificação de danos mecânicos e causados por percevejos em semente de feijão e sua relação com a qualidade fisiológica. Os tratamentos foram constituídos por semente de cinco lotes de feijão, cultivar Pérola. Cada lote foi submetido à ação do "BC Impact Simulator, Model 2000", objetivando causar diferentes tipos e intensidades de danos mecânicos. As amostras foram submetidas ao teste de raios X e ao teste de primeira contagem de germinação, a fim de determinar as possíveis relações de causa e efeito entre os danos e a germinação. Paralelamente, foi realizado o teste de tetrazólio, visando comparação com o teste de raios X. Para a análise interpretativa do teste de raios X, foram consideradas a severidade e a localização dos danos mecânicos e dos causados por percevejos. O teste de raios X é eficiente na detecção de danos mecânicos e causados por percevejos em semente de feijão, além de permitir relacionar tais danos com eventuais prejuízos ocasionados à germinação.

Turun kaupungin ympäristönsuojelutoimiston projektit 1995–2000. Yhteiskunnallisen vaikuttavuuden arviointi.

Tässä pro gradu -tutkielmassa arvioin Turun kaupungin ympäristönsuojelutoimiston vuosina 1995–2000 toteuttamien projektien yhteiskunnallista vaikuttavuutta. Projektit ovat: muovijätteen kierrättämiseen keskittynyt KAPULA, ilmanlaadun seurannan kehittämiseen luotu City Simulator, eri sektorien väliseen ympäristöyhteistyöhön kannustanut Green Know-How Turku, Hirvensalon kaavoituksen tulevaisuutta valottanut ICTULA sekä kansainvälinen sähköautoprojekti EVD-POST. Kaikki viisi projektia on toteutettu yhteistyönä, ja osallistujina niissä on ollut ympäristönsuojelutoimiston lisäksi niin Turun alueen kuntia, yrityksiä kuin eurooppalaisia kaupunkejakin. Tutkielmassa arvioin projektien yhteiskunnallista vaikuttavuutta julkishallinnollisesta näkökulmasta. Tässä tapauksessa yhteiskunnallinen vaikuttavuus merkitsee muun muassa sitä, miten ympäristönsuojelutoimisto on vastannut sille asetettuihin tavoitteisiin ja miten toiminta on vastannut siihen kohdistuvia yhteiskunnallisia tarpeita. Tutkimukseni perusteella tarpeet ovat muodostuneet 1990-luvun Suomen talouslaman, 1980- ja 1990-lukujen globaalin ja EU:n ympäristöpolitiikan sekä 1990-luvun kaupunkistrategioiden ja ympäristönsuojeluohjelman kautta. Projektien arviointiin hyödynnän tavoitelähtöistä metodia Evert Vedungin Public Policy and Program Evaluation sekä Huey-Tsyh Chenin Theory-Driven Evaluations -teoksia. Metodilla tarkennan tavoitteiden, toimenpiteiden ja lopputulemien suhdetta. Sen lisäksi käytän Ray Pawsonin ja Nick Tilleyn Realistic Evaluation -kirjan realistista arviointitapaa, jolla tutkin kontekstin ja tehtyjen toimenpiteiden vaikutusta projekteissa. Projektien arvioinnin jälkeen kokoan yhteen päätelmiä projektien yhteiskunnallisesta vaikuttavuudesta ja pohdin syitä siihen, miksi projektit eroavat vaikuttavuudeltaan. Tutkielman johtopäätöksinä on, että projektit eroavat yhteiskunnalliselta vaikuttavuudeltaan lähtökohtien ja hyväksyttävyyden johdosta esimerkiksi lainsäädännön ja ympäristöpolitiikan vuoksi. Kyse on osaksi myös siitä, että joissain projekteissa tavoitteet on asetettu epärealistisiksi suhteessa niiden toteutumiseen. Projekteihin kohdistuvat ulkoiset tarpeet, toimintaympäristö ja realistiset tavoitteet eivät kuitenkaan ehdottomasti takaa yhteiskunnallista vaikuttavuutta. Myös yhteistyöprojektien toteuttajien ominaisuudet eli sisäiset tekijät vaikuttavat yhteiskunnallisen vaikuttavuuden ilmenemiseen.

TURUN KAUPUNGIN YMPÄRISTÖNSUOJELUTOIMISTON PROJEKTIT 1995–2000 Yhteiskunnallisen vaikuttavuuden arviointi

Tässä pro gradu -tutkielmassa arvioin Turun kaupungin ympäristönsuojelutoimiston vuosina 1995–2000 toteuttamien projektien yhteiskunnallista vaikuttavuutta. Projektit ovat: muovijätteen kierrättämiseen keskittynyt KAPULA, ilmanlaadun seurannan kehittämiseen luotu City Simulator, eri sektorien väliseen ympäristöyhteistyöhön kannustanut Green Know-How Turku, Hirvensalon kaavoituksen tulevaisuutta valottanut ICTULA sekä kansainvälinen sähköautoprojekti EVD-POST. Kaikki viisi projektia on toteutettu yhteistyönä, ja osallistujina niissä on ollut ympäristönsuojelutoimiston lisäksi niin Turun alueen kuntia, yrityksiä kuin eurooppalaisia kaupunkejakin. Tutkielmassa arvioin projektien yhteiskunnallista vaikuttavuutta julkishallinnollisesta näkökulmasta. Tässä tapauksessa yhteiskunnallinen vaikuttavuus merkitsee muun muassa sitä, miten ympäristönsuojelutoimisto on vastannut sille asetettuihin tavoitteisiin ja miten toiminta on vastannut siihen kohdistuvia yhteiskunnallisia tarpeita. Tutkimukseni perusteella tarpeet ovat muodostuneet 1990-luvun Suomen talouslaman, 1980- ja 1990-lukujen globaalin ja EU:n ympäristöpolitiikan sekä 1990-luvun kaupunkistrategioiden ja ympäristönsuojeluohjelman kautta. Projektien arviointiin hyödynnän tavoitelähtöistä metodia Evert Vedungin Public Policy and Program Evaluation sekä Huey-Tsyh Chenin Theory-Driven Evaluations -teoksia. Metodilla tarkennan tavoitteiden, toimenpiteiden ja lopputulemien suhdetta. Sen lisäksi käytän Ray Pawsonin ja Nick Tilleyn Realistic Evaluation -kirjan realistista arviointitapaa, jolla tutkin kontekstin ja tehtyjen toimenpiteiden vaikutusta projekteissa. Projektien arvioinnin jälkeen kokoan yhteen päätelmiä projektien yhteiskunnallisesta vaikuttavuudesta ja pohdin syitä siihen, miksi projektit eroavat vaikuttavuudeltaan. Tutkielman johtopäätöksinä on, että projektit eroavat yhteiskunnalliselta vaikuttavuudeltaan lähtökohtien ja hyväksyttävyyden johdosta esimerkiksi lainsäädännön ja ympäristöpolitiikan vuoksi. Kyse on osaksi myös siitä, että joissain projekteissa tavoitteet on asetettu epärealistisiksi suhteessa niiden toteutumiseen. Projekteihin kohdistuvat ulkoiset tarpeet, toimintaympäristö ja realistiset tavoitteet eivät kuitenkaan ehdottomasti takaa yhteiskunnallista vaikuttavuutta. Myös yhteistyöprojektien toteuttajien ominaisuudet eli sisäiset tekijät vaikuttavat yhteiskunnallisen vaikuttavuuden ilmenemiseen.

Animal Spirits in Financial Markets: Agent-Based Model

In this work an agent based model (ABM) was proposed using the main idea from the Jabłonska-Capasso-Morale (JCM) model and maximized greediness concept. Using a multi-agents simulator, the power of the ABM was assessed by using the historical prices of silver metal dating from the 01.03.2000 to 01.03.2013. The model results, analysed in two different situations, with and without maximized greediness, have proven that the ABM is capable of explaining the silver price dynamics even in utmost events. The ABM without maximal greediness explained the prices with more irrationalities whereas the ABM with maximal greediness tracked the price movements with more rational decisions. In the comparison test, the model without maximal greediness stood as the best to capture the silver market dynamics. Therefore, the proposed ABM confirms the suggested reasons for financial crises or markets failure. It reveals that an economic or financial collapse may be stimulated by irrational and rational decisions, yet irrationalities may dominate the market.

Yhteistyön ongelmat kahden oppilaitoksen välillä – Case: Kotka Maritime Centre

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää kahden oppilaitoksen, Kymenlaakson ammattikorkeakoulun ja Etelä-Kymenlaakson ammattiopiston merenkulkualan koulutusten, välisiä yhteistyöongelmia. Tutkimus rajattiin koskemaan täydennyskoulutus- ja simulaattorikeskusyhteistyön ongelmia. Yhteistyössä oli todettu olevan ongelmia, ja tutkimuksella selvitettiin ongelmat ja luotiin toimenpide-ehdotuksia ongelmien ratkaisemiseksi. Tutkimus toteutettiin puolistrukturoiduin haastatteluin, johon haastateltiin yhteensä 22 henkilöä molemmista oppilaitoksista. Tutkimuksen runko luotiin teoreettisen viitekehyksen mukaisesti organisaatioiden välisen yhteistyön elementeistä. Haastattelujen analysoinnissa käytettiin sisällönanalyysiä. Tutkimuksen perusteella löydettiin useita ongelmia yhteistyössä. Kolme keskeisintä ongelmaa olivat henkilösuhteissa esiintynyt luottamuspula ja henkilökemiat, johtamisen puute sekä roolien ja työtehtävien epäselvyys. Työtä ongelmien korjaamiseksi tulee olemaan, mutta ne ovat ratkaistavissa luomalla tarkemmat suuntaviivat yhteistyölle ja lisäämällä vuorovaikutusta kokoontumisten avulla. Molemmilla oppilaitoksilla oli tulevaisuuteen tähtäävä näkemys yhteistyön lisäämisestä ja kehittämisestä.

Élaboration d’un simulateur de gravure par plasma de haute densité basé sur une approche cellulaire pour l’étude de profils dans divers matériaux

La réalisation de dispositifs à des dimensions sous-micrométriques et nanométriques demande une maîtrise parfaite des procédés de fabrication, notamment ceux de gravure. La réalisation des ces dispositifs est complexe et les exigences en termes de qualité et de géométrie des profils de gravure imposent de choisir les conditions opératoires les mieux adaptées. Les simulations de l'évolution spatio-temporelle des profils de gravure que nous proposons dans cette thèse s'inscrivent parfaitement dans ce contexte. Le simulateur que nous avons réalisé offre la possibilité de mieux comprendre les processus qui entrent en jeu lors de la gravure par plasma de profils dans divers matériaux. Il permet de tester l'influence des paramètres du plasma sur la forme du profil et donc de déterminer les conditions opératoires optimales. La mise au point de ce simulateur s'appuie sur les concepts fondamentaux qui gouvernent la gravure par plasma. À partir de l'état des lieux des différentes approches numériques pouvant être utilisées, nous avons élaboré un algorithme stable et adaptable permettant de mettre en évidence l'importance de certains paramètres clés pour la réalisation de profils de gravure par un plasma à haute densité et à basse pression. Les capacités de cet algorithme ont été testées en étudiant d'une part la pulvérisation de Si dans un plasma d'argon et d'autre part, la gravure chimique assistée par les ions de SiO2/Si dans un plasma de chlore. Grâce aux comparaisons entre profils simulés et expérimentaux, nous avons montré l'importance du choix de certains paramètres, comme la nature du gaz utilisé et la pression du plasma, la forme initiale du masque, la sélectivité masque/matériau, le rapport de flux neutre/ion, etc. Nous avons aussi lié ces paramètres à la formation de défauts dans les profils, par exemple celle de facettes sur le masque, de parois concaves, et de micro-tranchées. Enfin, nous avons montré que le phénomène de redépôt des atomes pulvérisés entre en compétition avec la charge électrique de surface pour expliquer la formation de profils en V dans le Pt pulvérisé par un plasma d'argon.

Timing verification in transaction modeling

Les systèmes Matériels/Logiciels deviennent indispensables dans tous les aspects de la vie quotidienne. La présence croissante de ces systèmes dans les différents produits et services incite à trouver des méthodes pour les développer efficacement. Mais une conception efficace de ces systèmes est limitée par plusieurs facteurs, certains d'entre eux sont: la complexité croissante des applications, une augmentation de la densité d'intégration, la nature hétérogène des produits et services, la diminution de temps d’accès au marché. Une modélisation transactionnelle (TLM) est considérée comme un paradigme prometteur permettant de gérer la complexité de conception et fournissant des moyens d’exploration et de validation d'alternatives de conception à des niveaux d’abstraction élevés. Cette recherche propose une méthodologie d’expression de temps dans TLM basée sur une analyse de contraintes temporelles. Nous proposons d'utiliser une combinaison de deux paradigmes de développement pour accélérer la conception: le TLM d'une part et une méthodologie d’expression de temps entre différentes transactions d’autre part. Cette synergie nous permet de combiner dans un seul environnement des méthodes de simulation performantes et des méthodes analytiques formelles. Nous avons proposé un nouvel algorithme de vérification temporelle basé sur la procédure de linéarisation des contraintes de type min/max et une technique d'optimisation afin d'améliorer l'efficacité de l'algorithme. Nous avons complété la description mathématique de tous les types de contraintes présentées dans la littérature. Nous avons développé des méthodes d'exploration et raffinement de système de communication qui nous a permis d'utiliser les algorithmes de vérification temporelle à différents niveaux TLM. Comme il existe plusieurs définitions du TLM, dans le cadre de notre recherche, nous avons défini une méthodologie de spécification et simulation pour des systèmes Matériel/Logiciel basée sur le paradigme de TLM. Dans cette méthodologie plusieurs concepts de modélisation peuvent être considérés séparément. Basée sur l'utilisation des technologies modernes de génie logiciel telles que XML, XSLT, XSD, la programmation orientée objet et plusieurs autres fournies par l’environnement .Net, la méthodologie proposée présente une approche qui rend possible une réutilisation des modèles intermédiaires afin de faire face à la contrainte de temps d’accès au marché. Elle fournit une approche générale dans la modélisation du système qui sépare les différents aspects de conception tels que des modèles de calculs utilisés pour décrire le système à des niveaux d’abstraction multiples. En conséquence, dans le modèle du système nous pouvons clairement identifier la fonctionnalité du système sans les détails reliés aux plateformes de développement et ceci mènera à améliorer la "portabilité" du modèle d'application.

Les usagers de cannabis et la prise de risque sur la route

La consommation de cannabis et la conduite sous l’influence du cannabis sont des préoccupations grandissantes dans la société d’aujourd’hui. Le but de la présente étude est d’examiner plus en profondeur la relation entre la fréquence de consommation de cannabis chez les jeunes adultes et la prise de risque sur la route. Les participants (n=48) sont tous des hommes âgés de 18 à 26 ans. Ils ont complété une batterie de questionnaires ainsi qu’une tâche sur simulateur de conduite. Les résultats indiquent que la fréquence de consommation de cannabis est associée positivement avec la prise de risque auto rapportée et suggèrent une tendance positive avec les comportements risqués observés lors de la simulation de conduite en laboratoire. Lorsque les différents groupes de consommateurs sont comparés, ceux qui font un usage quotidien ou multihebdomadaire de cannabis semblent prendre plus de risques au volant que ceux qui consomment une fois semaine et moins ou encore une fois par mois et moins. De plus, il semble que plus les individus consomment fréquemment de la marijuana, plus ils ont tendance à adopter des attitudes permissives en lien avec la conduite sous l’influence de cannabis. Les implications quant à l’intervention sont discutées.

Simulateur compilé d’une description multi-langage des systèmes hétérogènes

La conception de systèmes hétérogènes exige deux étapes importantes, à savoir : la modélisation et la simulation. Habituellement, des simulateurs sont reliés et synchronisés en employant un bus de co-simulation. Les approches courantes ont beaucoup d’inconvénients : elles ne sont pas toujours adaptées aux environnements distribués, le temps d’exécution de simulation peut être très décevant, et chaque simulateur a son propre noyau de simulation. Nous proposons une nouvelle approche qui consiste au développement d’un simulateur compilé multi-langage où chaque modèle peut être décrit en employant différents langages de modélisation tel que SystemC, ESyS.Net ou autres. Chaque modèle contient généralement des modules et des moyens de communications entre eux. Les modules décrivent des fonctionnalités propres à un système souhaité. Leur description est réalisée en utilisant la programmation orientée objet et peut être décrite en utilisant une syntaxe que l’utilisateur aura choisie. Nous proposons ainsi une séparation entre le langage de modélisation et la simulation. Les modèles sont transformés en une même représentation interne qui pourrait être vue comme ensemble d’objets. Notre environnement compile les objets internes en produisant un code unifié au lieu d’utiliser plusieurs langages de modélisation qui ajoutent beaucoup de mécanismes de communications et des informations supplémentaires. Les optimisations peuvent inclure différents mécanismes tels que le regroupement des processus en un seul processus séquentiel tout en respectant la sémantique des modèles. Nous utiliserons deux niveaux d’abstraction soit le « register transfer level » (RTL) et le « transaction level modeling » (TLM). Le RTL permet une modélisation à bas niveau d’abstraction et la communication entre les modules se fait à l’aide de signaux et des signalisations. Le TLM est une modélisation d’une communication transactionnelle à un plus haut niveau d’abstraction. Notre objectif est de supporter ces deux types de simulation, mais en laissant à l’usager le choix du langage de modélisation. De même, nous proposons d’utiliser un seul noyau au lieu de plusieurs et d’enlever le bus de co-simulation pour accélérer le temps de simulation.

L'usage de cannabis et l'insécurité routière : étude par questionnaires et observations sur simulateur de conduite

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal