Silloitushitsauksen robotisointi

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia ja selvittää kuormakoneen takarunkorakenteen silloitushitsauksen robotisointia. Työ päätettiin rajata koskemaan vain tiettyä moduulia takarungosta. Työssä kartoitettiin tarvittava laitteisto, selvitettiin runkomoduulin silloitusajat sekä arvioitiin investoinnin kannattavuutta. Silloituksen suorittavan järjestelmän vaatimuksena oli, että sen tulee asettaa osat paikoilleen hitsauskiinnittimeen ja tehdä tarvittavat silloitushitsaukset automaattisesti. Sopivaksi laitteistoksi osoittautui taloudellisuuden ja toiminnallisuuden näkökulmasta yhdestä kappaleenkäsittely- sekä hitsausrobotista muodostuva järjestelmä. Kappaleenkäsittelijän ohjauksessa käytetään konenäköä sekä osien paikannuksessa että laadunvarmistuksessa. Robotit liikkuvat yhteisellä lineaariradalla, jonka rinnalla on kappaleenkäsittelylaitteistoja hitsauskiinnittimineen. Robotisoinnin käyttöönotolla yhden takarungon moduulien kokoonpanoon ja silloitukseen käytettävä aika pienenee alle puoleen manuaaliseen työhön verrattuna. Näin saavutetaan merkittäviä kustannussäästöjä. Lisäksi hitsauskiinnittimet voivat olla verrattain yksinkertaisia manuaalityöhön verrattuna, jolloin myös säästetään työkaluinvestoinneissa. Robotisointiprojektin jatkotoimenpiteitä ovat laajamittaiset tuotantosimulaatiot layoutin, laitteiston sekä työkiertojen tarkaksi määrittämiseksi. Lisäksi itse tuotetta on muokattava paremmin robottisilloitukseen sopivaksi.

Bronchoalveolar lavage as a tool for evaluation of cellular alteration during Aelurostrongylus abstrusus infection in cats

Bronchoalveolar lavage (BAL) is a procedure that retrieves cells and other elements from the lungs for evaluation, which helps in the diagnosis of pulmonary diseases. The aim of this study was to perform this procedure for cellular analysis of BAL fluid alterations during experimental infection with Aelurostrongylus abstrusus in cats. Fourteen cats were individually inoculated with 800 third stage larvae of A. abstrusus and five non-infected cats lined as a control group. The BAL procedure was performed through the use of an endotracheal tube on the nineteen cats with a mean age of 18 months, on 0, 30, 60, 90, 120, 180 and 270 days after infection. Absolute cell counts in the infected cats revealed that alveolar macrophages and eosinophils were the predominant cells following infection. This study shows that the technique allows us to retrieve cells and first stage larvae what provides information about the inflammatory process caused by aelurostrongylosis.

M-käsittelyn vaikutus lastuamalla valmistettavan tuotteen valmistuskustannuksiin

Paremmin lastuttavia M-käsiteltyjä teräksiä on käytetty yrityksissä jo yli 20 vuoden ajan. Ominaisuuksiensa ansiosta M-teräksillä on pystytty pienentämään koneistuskustannuksia ja parantamaan kilpailukykyä. Viime vuosien aikana lastuavat terät ja työstökoneet ovat kuitenkin kehittyneet ja ero M-terästen ja tavanomaisten terästen välillä on voinut kaventua. Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia, saavutetaanko M-teräksen käytöllä taloudellisia etuja nykyaikaisissa konepajaolosuhteissa. Tutkimuksessa vertailtiin M-käsitellyn ja tavanomaisen 42CrMo4 – teräksen koneistusta. Valmistuskokeissa tarkasteltiin terien kulumista, lastun muotoa ja pinnanlaatua. Koekappaleena toimi olakkeellinen kuusiomutteri M64 kierteellä. Tuotteita valmistettiin yli 500 kappaletta ja materiaalia poistettiin noin 2000 kg. Koetulosten perusteella tuotteille laskettiin koneistuskustannukset kuvitteellisessa yrityksessä. Ero materiaalien välillä oli suurin työvaiheissa, joissa lastuaminen oli jatkuvaa. Sisä- ja ulkosorvauksessa M-käsiteltyä terästä lastunneiden terien kestoikä oli noin kaksinkertainen ja kierteen sorvauksessa noin nelinkertainen tavalliseen teräkseen verrattuna. Hakkaavassa työstössä terien kestoikä oli molemmilla materiaaleilla sama. Työssä suoritettujen kokeiden ja kustannuslaskelmien perusteella, käyttämällä M-käsiteltyä terästä voidaan pienentää valmistuskustannuksia. Materiaalien välinen ero korostuu, kun hakkaavaa työstöä on vähän, sarjat ovat suuria ja tuotanto on miehittämätöntä.

Critical aspects on the behavior of material from the mechanical tool-workpiece interaction in single point diamond turning

Some material aspects such as grain size, purity and anisotropy exert an important influence on surface quality, especially in single point diamond turning. The aim of this paper is to present and discuss some critical factors that can limit the accuracy of ultraprecision machining of non-ferrous metals and to identify the effects of them on the cutting mechanism with single point diamond tools. This will be carried out through observations of machined surfaces and chips produced using optical and scanning electron microscopy. Solutions to reduce the influence of some of these limiting factors related with the mechanism of generation of mirror-like surfaces will be discussed.

Investigation on diamond turning of silicon crystal - generation mechanism of surface cut with worn tool

This paper discusses the effect of tool wear on surface finish in single-point diamond turning of single crystal silicon. The morphology and topography of the machined surface clearly show the type of cutting edge wear reproduced onto the cutting grooves. Scanning electron microscopy is used in order to correlate the cutting edge damage and microtopography features observed through atomic force microscopy. The possible wear mechanisms affecting tool performance and surface generation during cutting are also discussed. The zero degree rake angle single point diamond tool presented small nicks on the cutting edge. The negative rake angle tools presented more a type of crater wear on the rake face. No wear was detected on flank face of the diamond tools.

On the Efficiency of Alternatives in Process Plans

Process planning is a very important industrial activity, since it determines how a part or a product is manufactured. Process planning decisions include machine selection, tool selection, and cutting conditions determination, and thus it is a complex activity. In the presence of unstable demand, flexibility has become a very important characteristic of today's successful industries, for which Flexible Manufacturing Systems (FMSs) have been proposed as a solution. However, we believe that FMS control software is not flexible enough to adapt to different manufacturing system conditions aiming at increasing the system's efficiency. One means to overcome this limitation is to include pre-planned alternatives in the process plan; then planning decisions are made by the control system in real time to select the most appropriate alternative according to the conditions of the shop floor. Some of the advantages of this approach reported in the literature are the reduction of the number of tool setups, and the selection of a replacement machine for executing an operation. To verify whether the presence of alternatives in process plans actually increases the efficiency of the manufacturing system, an investigation was carried out using simulation and design of experiments techniques for alternative plans on a single machine. The proposed methodology and the results are discussed within this paper.

Tooth-Coil Permanent Magnet Synchronous Machine Design for Special Applications

This doctoral thesis presents a study on the design of tooth-coil permanent magnet synchronous machines. The electromagnetic properties of concentrated non-overlapping winding permanent magnet synchronous machines, or simply tooth-coil permanent magnet synchronous machines (TC-PMSMs), are studied in details. It is shown that current linkage harmonics play the deterministic role in the behavior of this type of machines. Important contributions are presented as regards of calculation of parameters of TC-PMSMs,particularly the estimation of inductances. The current linkage harmonics essentially define the air-gap harmonic leakage inductance, rotor losses and localized temporal inductance variation. It is proven by FEM analysis that inductance variation caused by the local temporal harmonic saturation results in considerable torque ripple, and can influence on sensorless control capabilities. Example case studies an integrated application of TC-IPMSMs in hybrid off-highway working vehicles. A methodology for increasing the efficiency of working vehicles is introduced. It comprises several approaches – hybridization, working operations optimization, component optimization and integration. As a result of component optimization and integration, a novel integrated electro-hydraulic energy converter (IEHEC) for off-highway working vehicles is designed. The IEHEC can considerably increase the operational efficiency of a hybrid working vehicle. The energy converter consists of an axial-piston hydraulic machine and an integrated TCIPMSM being built on the same shaft. The compact assembly of the electrical and hydraulic machines enhances the ability to find applications for such a device in the mobile environment of working vehicles.Usage of hydraulic fluid, typically used in working actuators, enables direct-immersion oil cooling of designed electrical machine, and further increases the torque- and power- densities of the whole device.

Influence of Cutting Conditions on Tool Life, Tool Wear and Surface Finish in the Face Milling Process

The main goal of this work is to study the influence of cutting conditions - cutting speed, feed velocity and feed per tooth - on tool life and surface finish of the workpiece in the face milling of flat surfaces. Aiming to achieve this goal, several milling experiments were carried out with different cutting speeds, feed velocities and feeds per tooth. In the first phase of the experiments, cutting speed was varied without varying feed velocity, which caused a variation in feed per tooth. In the second phase of the experiments, cutting speed and feed velocity were varied in such a way that feed per tooth was kept constant. Tool flank wear and surface roughness of the workpiece were measured as cutting time elapsed. The main conclusions of this work are that a) cutting speed has a strong influence on tool life, regardless of whether feed velocity or feed per tooth varies and b) an increase in surface roughness of the workpiece is not closely related to an increase in wear of the primary cutting edge.

Experimental validation of a 3-D vision-based measurement system applied to robot calibration

One of the problems that slows the development of off-line programming is the low static and dynamic positioning accuracy of robots. Robot calibration improves the positioning accuracy and can also be used as a diagnostic tool in robot production and maintenance. A large number of robot measurement systems are now available commercially. Yet, there is a dearth of systems that are portable, accurate and low cost. In this work a measurement system that can fill this gap in local calibration is presented. The measurement system consists of a single CCD camera mounted on the robot tool flange with a wide angle lens, and uses space resection models to measure the end-effector pose relative to a world coordinate system, considering radial distortions. Scale factors and image center are obtained with innovative techniques, making use of a multiview approach. The target plate consists of a grid of white dots impressed on a black photographic paper, and mounted on the sides of a 90-degree angle plate. Results show that the achieved average accuracy varies from 0.2mm to 0.4mm, at distances from the target from 600mm to 1000mm respectively, with different camera orientations.

Hot tool temperature analysis though infrared images

Textile manufacture occupies a prominent place in the national economy. Because of its importance researches have been made on the development of new materials, equipment and methods used in the production process. The cutting of textiles starts in the basic stage, to be followed by the process of the making of clothes and other articles. In the hot cutting of fabric, one of the variables of great importance in the control of the process is the contact temperature between the tool and the fabric. This work presents a technique for the measurement of the temperature based on the processing of infrared images. With this purpose, it was developed a system which is composed of an infrared camera, a framegrabber PC board and a software which analyses the punctual temperature in the cut area enabling the operator to achieve the necessary control of other variables involved in the process.

Suorituskyvyn mittaaminen metsäkoneyrityksissä

Tutkimuksessa selvitettiin kyselytutkimuksella yritysseurannan nykytilaa Koneyrittäjien liiton jäseninä olevissa metsäkoneyrityksissä ja haastateltiin sekä käytiin keskusteluja metsäkonealan asiantuntijoiden kanssa. Työn tuloksena tehtiin ehdotus metsäkoneyrityksille soveltuvan seurantatyökalun tietosisällöstä ja hahmoteltiin työkalun rakenne. Vain 54 prosentilla yrityksistä oli järjestelmällistä yritystoiminnan seurantaa. Yleisin syy seuraamattomuudelle oli ajan puute. Niissä yrityksissä, joilla oli järjestelmällistä seurantaa, talouden tunnusluvuista aktiivisimmin seurattiin liikevoittoa. Puunkorjuuprosessia kuvaavista tunnusluvuista aktiivisimmin seurattiin puunkorjuun tuottavuutta. Ehdotetussa työkalussa rajauduttiin suorituskyvyn taloudelliseen ja prosessinäkökulmaan. Prosessinäkökulmassa keskityttiin puunkorjuuprosessiin ja tutkittiin, kuinka uuden StanForD2010 –tiedonsiirtostandardin avulla puunkorjuun tunnuslukujen tuottaminen voitaisiin automatisoida. Seurantatyökalun sisällöksi ehdotettiin yhteensä 43 talouden ja puun-korjuuprosessin tunnuslukua. Lisäksi ehdotettiin, että yrityksen suorituskykyä kuvaamaan laskettaisiin yrityskohtaisesti valittavista tunnusluvuista johdettu yksi tunnusluku – kokonaissuorituskykyindeksi. Ehdotettu seurantatyökalu mahdollistaa suorituskyvyn mittaamisen tehostamisen metsäkoneyrityksissä. Työkalusta puuttuvat asiakas- ja henkilöstö- sekä oppimisnäkökulmat, joten jatkossa onkin selvitettävä näiden näkökulmien liittäminen työkaluun.

Indoor Localization Solutions for a Marine Industry Augmented Reality Tool

In this report are described means for indoor localization in special, challenging circum-stances in marine industry. The work has been carried out in MARIN project, where a tool based on mobile augmented reality technologies for marine industry is developed. The tool can be used for various inspection and documentation tasks and it is aimed for improving the efficiency in design and construction work by offering the possibility to visualize the newest 3D-CAD model in real environment. Indoor localization is needed to support the system in initialization of the accurate camera pose calculation and auto-matically finding the right location in the 3D-CAD model. The suitability of each indoor localization method to the specific environment and circumstances is evaluated.

Machine vision methods for process measurements in pulping

The papermaking industry has been continuously developing intelligent solutions to characterize the raw materials it uses, to control the manufacturing process in a robust way, and to guarantee the desired quality of the end product. Based on the much improved imaging techniques and image-based analysis methods, it has become possible to look inside the manufacturing pipeline and propose more effective alternatives to human expertise. This study is focused on the development of image analyses methods for the pulping process of papermaking. Pulping starts with wood disintegration and forming the fiber suspension that is subsequently bleached, mixed with additives and chemicals, and finally dried and shipped to the papermaking mills. At each stage of the process it is important to analyze the properties of the raw material to guarantee the product quality. In order to evaluate properties of fibers, the main component of the pulp suspension, a framework for fiber characterization based on microscopic images is proposed in this thesis as the first contribution. The framework allows computation of fiber length and curl index correlating well with the ground truth values. The bubble detection method, the second contribution, was developed in order to estimate the gas volume at the delignification stage of the pulping process based on high-resolution in-line imaging. The gas volume was estimated accurately and the solution enabled just-in-time process termination whereas the accurate estimation of bubble size categories still remained challenging. As the third contribution of the study, optical flow computation was studied and the methods were successfully applied to pulp flow velocity estimation based on double-exposed images. Finally, a framework for classifying dirt particles in dried pulp sheets, including the semisynthetic ground truth generation, feature selection, and performance comparison of the state-of-the-art classification techniques, was proposed as the fourth contribution. The framework was successfully tested on the semisynthetic and real-world pulp sheet images. These four contributions assist in developing an integrated factory-level vision-based process control.

Kone- ja laitesuunnittelupalvelun nykytilanteen kartoitus ja kehittämisen lähtökohdat muuttuvassa asiakasympäristössä

Haastattelututkimus on menetelmä, jolla voidaan kerätä yrityksen asiakaskunnalta asiakas-palaute ja tulokseksi saadaan yrityksen laatujohtamiseen kuuluva tieto asiakastyytyväisyy-destä. Asiakastyytyväisyystutkimus on yrityksen päätöksentekoa tukeva työkalu. Rejlers Oy:n tavoitteena oli selvittää mahdollisuus yritystoiminnan tehostamiseen yrityksen Itä-Suomen kone- ja laitesuunnittelun osastolla. Työssä tavoite pyrittiin saavuttamaan haastattelun kysymyksenasettelujen kohdistuessa niin yrityksen nykyiseen toimintaan kuin asiakaskunnassa mahdollisesti tapahtuviin muutoksiin. Kirjallisuuden perusteella selvitettiin asiakastyytyväisyystutkimuksen peruskäsitteitä, joita käytettiin työn suorittamisessa. Työn haastattelut suoritettiin Rejlers Oy:n asiakaskunnasta suunnittelupalvelujen volyymiin perustuen valittujen asiakkaiden luona. Haastatteluvastausten tietokoneavusteisesta analyysistä muodostettiin työssä tutkimuksen tulos. Tutkimustuloksesta todetaan, että Rejlers Oy:n nykyiseen toimintaan ei asiakaskunnassa nähdä tarvetta muutoksiin. Palvelutarpeiden mahdollisesti muuttuessa, nousi tutkimustu-loksessa merkittävimmäksi asiakaskuntaa kiinnostavaksi kehitettäväksi palveluksi cleantech-teknologian laaja-alainen osaaminen. Työssä on luotu lähtökohta Rejlers Oy:n käyttöön soveltuvalle asiakastyytyväisyystutki-mukselle. Haastattelututkimuksena suoritettavan asiakastyytyväisyystutkimuksen kehittä-misellä pyritään tehostamaan Rejlers Oy:n yritystoimintaa.

Liminal Monster and the Conflict Between Human and Machine: The Shrike in Dan Simmons’ Hyperion and The Fall of Hyperion

Tarkastelen tutkielmassani Dan Simmonsin kaksiosaista tieteisfiktioteosta, joka koostuu romaaneista Hyperion ja The Fall of Hyperion. Keskityn teoksissa esiintyvään Shrike-hirviöön, joka edustaa ihmiskunnan pelkäämää potentiaalista konfliktia ihmisten ja koneiden välillä. Pelko ja konflikti ovat keskeisiä teemoja paitsi tieteisfiktiossa, myös hirviöteoksissa yleensä, ja näiden kahden käyttö samassa kertomuksessa luo otolliset edellytykset nyky-yhteiskunnan ahdistusten kuvaamiseen. Hirviöitä ja tieteisfiktiota on tätä nykyä tutkittu melko laajalti, mutta Shrike on aiemmin jäänyt vähälle huomiolle. Lähtökohtaisen teoreettisen viitekehyksen tutkimukselleni ovat luoneet Jeffrey Cohenin Monster Theory: Reading Culture, Stephen Asman On Monsters: An Unnatural History of Our Worst Fears sekä Holly Lynn Baumgartnerin ja Roger Davisin At the Interface: Hosting the Monster. Teoksista kokoamani hirviöteorian kautta tarkastelen sitä, miten Shriken puoliksi orgaaninen ja puoliksi keinotekoinen keho heijastaa niitä romaaneissa esiintyviä osa-alueita, joista tulevaisuudenpelko ja ihmisten ja koneiden väliseen konfliktin uhka koostuu. Koska Shrike on puoliksi orgaaninen ja puoliksi keinotekoinen, se on näiden ominaisuuksien kynnyksellä; tässä risteytyneessä kehossa yhdistyvät molemmat ääripäät, jolloin tämä keho myös symboloi osapuolten välistä konfliktia. Konfliktin lisäksi Shrike ilmentää niitä vastakkaisuuksia, joista ihmisten ja koneiden välisen konfliktin pelko rakentuu: itseyttä ja toiseutta, houkuttelevuutta ja luotaantyöntävyyttä, menneisyyttä ja tulevaisuutta sekä utopiaa ja dystopiaa.