Defining Contexts in Context-Free Grammars

This thesis introduces an extension of Chomsky’s context-free grammars equipped with operators for referring to left and right contexts of strings.The new model is called grammar with contexts. The semantics of these grammars are given in two equivalent ways — by language equations and by logical deduction, where a grammar is understood as a logic for the recursive definition of syntax. The motivation for grammars with contexts comes from an extensive example that completely defines the syntax and static semantics of a simple typed programming language. Grammars with contexts maintain most important practical properties of context-free grammars, including a variant of the Chomsky normal form. For grammars with one-sided contexts (that is, either left or right), there is a cubic-time tabular parsing algorithm, applicable to an arbitrary grammar. The time complexity of this algorithm can be improved to quadratic,provided that the grammar is unambiguous, that is, it only allows one parsefor every string it defines. A tabular parsing algorithm for grammars withtwo-sided contexts has fourth power time complexity. For these grammarsthere is a recognition algorithm that uses a linear amount of space. For certain subclasses of grammars with contexts there are low-degree polynomial parsing algorithms. One of them is an extension of the classical recursive descent for context-free grammars; the version for grammars with contexts still works in linear time like its prototype. Another algorithm, with time complexity varying from linear to cubic depending on the particular grammar, adapts deterministic LR parsing to the new model. If all context operators in a grammar define regular languages, then such a grammar can be transformed to an equivalent grammar without context operators at all. This allows one to represent the syntax of languages in a more succinct way by utilizing context specifications. Linear grammars with contexts turned out to be non-trivial already over a one-letter alphabet. This fact leads to some undecidability results for this family of grammars

Cloud computing contribution to manufacturing industry

Manufacturing industry has been always facing challenge to improve the production efficiency, product quality, innovation ability and struggling to adopt cost-effective manufacturing system. In recent years cloud computing is emerging as one of the major enablers for the manufacturing industry. Combining the emerged cloud computing and other advanced manufacturing technologies such as Internet of Things, service-oriented architecture (SOA), networked manufacturing (NM) and manufacturing grid (MGrid), with existing manufacturing models and enterprise information technologies, a new paradigm called cloud manufacturing is proposed by the recent literature. This study presents concepts and ideas of cloud computing and cloud manufacturing. The concept, architecture, core enabling technologies, and typical characteristics of cloud manufacturing are discussed, as well as the difference and relationship between cloud computing and cloud manufacturing. The research is based on mixed qualitative and quantitative methods, and a case study. The case is a prototype of cloud manufacturing solution, which is software platform cooperated by ATR Soft Oy and SW Company China office. This study tries to understand the practical impacts and challenges that are derived from cloud manufacturing. The main conclusion of this study is that cloud manufacturing is an approach to achieve the transformation from traditional production-oriented manufacturing to next generation service-oriented manufacturing. Many manufacturing enterprises are already using a form of cloud computing in their existing network infrastructure to increase flexibility of its supply chain, reduce resources consumption, the study finds out the shift from cloud computing to cloud manufacturing is feasible. Meanwhile, the study points out the related theory, methodology and application of cloud manufacturing system are far from maturity, it is still an open field where many new technologies need to be studied.

Mathematical modeling of dehydration of 'Fuji' and 'Gala' apples slices using infrared

The objective of this work was to determine and model the infrared dehydration curves of apple slices - Fuji and Gala varieties. The slices were dehydrated until constant mass, in a prototype dryer with infrared heating source. The applied temperatures ranged from 50 to 100 °C. Due to the physical characteristics of the product, the dehydration curve was divided in two periods, constant and falling, separated by the critical moisture content. A linear model was used to describe the constant dehydration period. Empirical models traditionally used to model the drying behavior of agricultural products were fitted to the experimental data of the falling dehydration period. Critical moisture contents of 2.811 and 3.103 kgw kgs-1 were observed for the Fuji and Gala varieties, respectively. Based on the results, it was concluded that the constant dehydration rates presented a direct relationship with the temperature; thus, it was possible to fit a model that describes the moisture content variation in function of time and temperature. Among the tested models, which describe the falling dehydration period, the model proposed by Midilli presented the best fit for all studied conditions.

Skaalautuvan grafiikka- ja käyttöliittymäkirjaston valinta ja hyödyntäminen reaaliaikaisessa web-sovelluksessa

Skaalautuvien web-sivujen merkitys kasvaa nykypäivänä, koska web-sivuja katsotaan hyvin erikokoisilla ja -resoluutiosilla laitteilla. Sivujen skaalautuessa eri laitteille ei tarvitse erikseen tehdä mobiilisivuja tai perinteistä natiivia ohjelmistoa joka laitteelle, vaan yksi sivu toimii kaikilla laitteilla. Ongelmana on saada web-sovellukset toimimaan eri laitteilla, koska laitteiden selaimissa saattaa olla pieni eroja, joiden vuoksi on työlästä saada skaalautuva käyttöliittymä toimimaan kaikilla eri laitteilla. Skaalautuvien sivujen kehittämisen avuksi on luotu erilaisia käyttöliittymä- ja grafiikkakirjastoja, jotka auttavat sivun skaalautuvuuden toteuttamisessa. Kirjastoja käyttämällä säästetään kehitystyöhön käytettävää aikaa ja ulkoistetaan kirjaston ylläpito kolmannelle osapuolelle. Tällöin jää enemmän aikaa varsinaisten sovelluksen kehitystyölle. Tässä työssä tutkitaan eri käyttöliittymä- ja grafiikkakirjastovaihtoehtoja käyttöliittymän toteuttamiseksi. Työssä toteutetaan yksinkertainen verkkoseurantajärjestelmän prototyyppi ja valitaan sille skaalautuva käyttöliittymä- ja grafiikkakirjasto. Järjestelmä koostuu kolmesta osasta: käyttöliittymästä, palvelusta ja tietolähteistä, joista palvelu kerää tietoa käyttöliittymälle näytettäväksi.

Experimentation on Wind Powered Hydraulic Heating System

It is common knowledge of the world’s dependency on fossil fuel for energy, its unsustainability on the long run and the changing trend towards renewable energy as an alternative energy source. This aims to cut down greenhouse gas emission and its impact on the rate of ecological and climatic change. Quite remarkably, wind energy has been one of many focus areas of renewable energy sources and has attracted lots of investment and technological advancement. The objective of this research is to explore wind energy and its application in household heating. This research aims at applying experimental approach in real time to study and verify a virtually simulated wind powered hydraulic house heating system. The hardware components comprise of an integrated hydraulic pump, flow control valve, hydraulic fluid and other hydraulic components. The system design and control applies hardware in-the-loop (HIL) simulation setup. Output signal from the semi-empirical turbine modelling controls the integrated motor to generate flow. Throttling the volume flow creates pressure drop across the valve and subsequently thermal power in the system to be outputted using a heat exchanger. Maximum thermal power is achieved by regulating valve orifice to achieve optimum system parameter. Savonius rotor is preferred for its low inertia, high starting torque and ease of design and maintenance characteristics, but lags in power efficiency. A prototype turbine design is used; with power output in range of practical Savonius turbine. The physical mechanism of the prototype turbine’s augmentation design is not known and will not be a focus in this study.

Aktiivisten magneettilaakereiden ohjauslaitteiston vaatimusmäärittely ja toteutus

Aktiivinen magneettilaakeri on järjestelmä joka mahdollistaa pyörivän kappaleen, esimerkiksi sähkökoneen roottorin, leijuttamisen magneettikentässä ilman fyysistä kontaktia vastakappaleiden välillä. Tekniikalla on joitain merkittäviä etuja muihin laakerointijärjestelmiin verrattuna erityisesti suurnopeuksisissa tai puhdastiloissa käytettävissä sähkökäytöissä. Magneettilaakereiden yleistymistä nopeuttaisi ja niiden hintaa laskisi mikäli laakereiden säätöön ja tehonsyöttöön voitaisiin käyttää standardeja teollisuusautomaatiolaitteita erityisesti tätä käyttötarkoitusta varten kehitettyjen laitteiden sijaan. Tässä työssä luodaan menetelmä määrittää vähimmäisvaatimukset aktiivisen magneettilaakerin säätöalgoritmien suorittamiseen käytetylle säätöjärjestelmälle ja anturoinnille sekä laakerin toimintaan tarvittavalle tehoelektroniikalle. Näiden vaatimusten perusteella luodaan katsaus soveltuviin laitteisiin ja kootaan esimerkkikokoonpanot kahdelle erilaiselle magneettilaakeroitavalle kohteelle. Lisäksi työssä esitellään LUT:ssa vuosina 2014-2015 kehitetty magneettilaakerin teholähdeprototyyppi ja selvitetään edellytykset käyttää laitetta laakerijärjestelmän osana.

Sähkökoagulaatiolaitteiston kehittäminen pintakäsittelylaitoksen jäteveden käsittelyyn

Tässä työssä kehitetään sähkökoagulaatiolaitteisto metallipinnoituslaitoksen jätevesien puhdistamiseen. Sähkökoagulaatio on sähkökemiallinen vedenpuhdistusprosessi, jossa hyödynnetään liukenevaa metallianodia. Sähkövirta irrottaa anodilta metalli-ioneja, jotka yhdistyvät vapaiden hydroksidi-ionien kanssa. Syntyneet metallihydroksidit vetävät puoleensa veden epäpuhtauksia ja saostuvat. Tämän työn tavoitteena oli kehittää sähkökoagulaatiolaitteistosta korvaaja käytössä olleelle kemialliselle jätevedenpuhdistuslaitteistolle. Sähkökoaglaatiolaitteiston toivottiin parantavan jätevedenpuhdistuksen toimintavarmuutta ja pienentävän käyttökustannuksia. Prototyyppilaitteistolla suoritettujen kokeiden perusteella sähkökoagulaation todettiin olevan kemiallista jätevedenkäsittelyä toimintavarmempi. Käyttökustannusten todettiin olevan samaa tasoa tai korkeammat kuin kemiallisella menetelmällä. Laitteiston suunnittelussa sovellettiin järjestelmällistä koneensuunnittelua. Suunnittelussa saavutettiin sille asetetut tavoitteet. Osatoiminnoille löydettiin toimivat ratkaisut ja laite on helposti huollettavissa.

Hardware design of a multiconverter for hybrid vehicle applications

Hybridiajoneuvosovellukset vaativat usein sekä korkea- että matalajännitejärjestelmän. Korkeajännitejärjestelmä sisältää yleensä energiavaraston, joka on joko superkondansaattori tai korkeajänniteakusto, dieselgeneraattorin tai range extenderin ja ajokäytön. Korkeajännitejärjestelmään liitetään usein myös erilaisia apukäyttöjä kuten kompressoreita ja hydraulipumppuja. Matalajännitejärjelmä koostuu yleensä ohjausyksiköistä, ajovaloista, yms. laitteista. Perinteisesti matalajännitejärjestelmää on syötetty dieselmoottorin laturista, mutta korkeajännitejärjestelmien myötä DC/DC-hakkurin käyttäminen korkea- ja matalajännitejärjestelmien välillä on herättänyt kiinnostusta, koska tällöin laturin voisi poistaa ja matalajänniteakustoa pienentää. Tässä työssä kuvatun monilähöisen tehonmuokkaimen invertterisilta soveltuu apukäyttöjen ajamiseen, ja erotettu DC/DC-hakkuri matalajännitejärjestelmän syöttämiseen. Tässä työssä käydään läpi edellä mainitun tehonmuokkaimen suunnittelu, keskittyen eritoten laitteen korkeajänniteosien mitoitukseen ja termiseen suunniteluun. DC/DC-hakkurin osalta perinteisiä piistä valmistettuja IGBT transistoreja vertaillaan piikarbidi MOSFET transistoreihin. Lämpömallilaskujen paikkaansapitävyyttä tutkitaan suorittamalla prototyyppilaitteelle hyötysuhdemittaus, jonka tuloksia verrataan laskettuihin tuloksiin. Lämpömallin parannusmahdollisuuksia käsitellään myös hyötysuhdemittauksen tulosten perusteella.

Piirilevyn suunnittelu suurelle virralle DC/DC-muuntimeen

Ajoneuvoissa, kuten busseissa, käytetään yleensä 24 VDC järjestelmiä ja tämä ei muutu myöskään sähköajoneuvojen kohdalla. Sähköajoneuvoissakin tarvitaan siis 24 VDC matalajänniteakustoja valoille, pyyhkijöille ja muille matalan jännitteen järjestelmille. Lisäksi sähköajoneuvoissa on esimerkiksi ilmastointi ja paineilmankompressori, jotka tarvitsevat taajuusmuuttajan pyörittämään niitä. Tässä työssä suunnitellaan suuren virran piilevy DC/DC-muuntimeen, joka on osa ajoneuvokäyttöön suunnitellun invertterin ja DC/DC-muuntimen yhdistelmälaitetta. Työn pääpaino on piirilevyn suunnittelussa, mutta työssä kerrotaan lyhyesti koko laitteen kytkentä ja käyttötarkoitus. Työssä kerrotaan myös tehopiirilevylle tulevien komponenttien valinta, mitoitus ja jäähdytys. Käydään läpi suuren virran piirilevysuunnittelun mitoitusperiaatteet ja mitä seikkoja siinä erityisesti tulee ottaa huomioon. Lisäksi käsitellään piirilevyn liityntöjä ja virtakiskojen lämpenemää virranahtautumisen takia. Suunniteltua piirilevyä mitataan ja sen toimintaa kokeillaan prototyyppilaitteessa. Protoyyppilaitteella havaitaan virtakiskojen lämpenevän liikaa ja huomataan ongelma kytkenssä. Kytkentää korjattiin ja toimintaa analysoitiin uudestaan, jonka jälkeen havaittiin piirilevyn lämpenemän tippuneen 20 °C. Lopputuloksena piirilevyn lämpenemä, korjatulla kytkennällä, on suunnitellun mukainen. Lopussa esitetään piirilevyn korvaamista moduuliratkaisulla laitteen parantamiseksi sarjatuotantoon.

Quadcopter assistant for a mobile assembly robot

Science has revolutionized the human life. The advance progress in science and research is making human life easier and more comfortable. The new and emerging technology of micro drone is penetrating and widening the scientific research. This thesis is a part of work in which a unique work is carried out, although related research paper and journal are available. Design and development of automatic charging station for a ready to fly quadcopter is rare and unusual work. The work is carried out as an standard engineering process that include requirements gathering, creating the required document (this thesis is a part of required document as well), selection of suitable hardware, configuring the hardware, generate the code for software, uploading code to the microcontroller, troubleshooting and rectification, finalized prototype and testing. Thesis describe how mechatronics engineering is useful in generating a customized and unique project. At the starting phase of this project (before purchasing a ready to fly quadcopter) every single aspect of this work was known. The only unknown alternatives was a battery and charger. Several task was achieved including design and development of automatic charging station, accurate landing and telecast a live video on additional screen. At starting it was decided that quadcopter should follow the mobile robot, during study it was concluded there is no such quadcopter available in market to auto follow a robot indoor. This works starts with a market survey and comparing the different brands of quadcopter that meets all the requirements and specifications of the mobile robot assembly. Selection of quadcopter is a result of discussion and meeting with the team members, supervisor, professor and project manage.

Designing gamification for collaborative learning in group work

Computer Supported Collaborative Learning (CSCL) is a teaching and learning approach which is widely adopted. However there are still some problems can be found when CSCL takes place. Studies show that using game-like mechanics can increase motivation, engagement, as well as modelling behaviors of players. Gamification is a rapid growing trend by applying the same mechanics. It refers to use game design elements in non-game contexts. This thesis is about combining gamification concept and computer supported collaborative learning together in software engineering education field. And finally a gamified prototype system is designed.

Geneerisen karttakomponentin kehitys: Tapaustutkimus kohdeyrityksen tuotteissa

Erilaisten paikkatietoon ja karttoihin perustuvien palveluiden määrä on viime vuosina kasvanut suuresti. Eräänä mahdollistajana tähän lienee Euroopan Unionin Inspire-direktiivi, jonka tavoitteena on tehostaa paikkatietoaineistojen käyttöä, laajentaa viranomaisten välistä yhteistyötä, sekä edistää monipuolisten kansalaispalveluiden syntymistä. Toisena tekijänä lienee mobiiliverkkojen tiedonsiirtokapasiteetin kasvu. Tämä diplomityö keskittyy geneerisen karttakomponentin kehitykseen. Työssä tutustutaan erilaisiin paikkatiedon välityksessä käytettäviin tiedonsiirtotekniikoihin ja paikkatiedon visuaalisen esityksen mahdollistaviin työkaluihin. Tekniikoiden esittelyn jälkeen selvitetään mitä käytettävyydellä ja geneerisyydellä tarkoitetaan kirjallisuuslähteitä apuna käyttäen. Työn seuraavassa vaiheessa toteutetaan prototyyppi uudelleenkäytettävästä karttakomponentista, sekä selvitetään hyvä tallennusratkaisu erilaisille kartalle tehtäville merkinnöille. Viimeisessä vaiheessa analysoidaan toteutusta ja valittuja ratkaisuja. Työn tuloksina saadaan uudelleenkäytettävän karttakomponentin prototyyppi sekä yrityksen tuotteisiin sopiva tallennusratkaisu karttamerkinnöille. Lisäksi prototyypin analysoinnista saatavat tulokset edesauttavat paremman tuotantoversion kehittämisessä.

Small teleoperated vehicles: study of potential use cases and empirical prototyping

This thesis researches the current state of small teleoperated devices, the need for them and developing one. Small teleoperated devices give the possibility to perform tasks that are impossible or dangerous for humans. This work concentrates on small devices and cheap components and discloses one way of developing a teleoperated vehicle, but not necessarily the optimal way. Development and the current state of teleoperation were studied by a literature review, in which the data was searched from literature as well as from the Internet. The need for teleoperated devices was mapped through a survey, where 11 professionals from variating fields were interviewed how they could utilize a teleoperated devices and with what kind of features. Also, a prototype was built as a proof of concept of small teleoperated devices. The prototype is controlled by a single-board microcomputer that also streams video to the controlling device. The video can be viewed on a display or with a head mounted display.

Keräilykorttipelin toteutus HTML5- ja Javascript-tekniikoilla

HTML5-tekniikka sekä Javascript tuen laajuus selaimissa vaihtelee. Tässä työssä kyseisiä tekniikoita tutkitaan ja selvitetään niiden toimivuus keräilykorttipelin tarvittavien ominaisuuksien osalta. Tuet kartoitetaan viiden yleisimmän selaimen osalta. HTML5 tukee WebSocket-ominaisuutta, mutta kaikki selaimet eivät tue ominaisuutta tai se on poistettu käytöstä. Työssä etsitään tiedonsiirtotekniikan korvaaja, jota testataan ja verrattaan yleisesti käytettäviin tekniikoihin. Socket.io oli nopea tekniikka ja viisi yleisintä selainta tuki kyseistä tekniikkaa. Tämän vuoksi Socket.io-tekniikka soveltuu keräilykorttipeliin hyvin. Työssä tutkitaan keräilykorttipeliin liittyviä ongelmia sekä ratkaistaan ilmenneet ongelmat. Keräilykorttipelissä kyseisiä ongelmia ilmeni hyvin vähän. HTML5 animaatio tutkitaan että se on optimoitu hyvin, jotta käyttäjälle tulee miellyttävä peli kokemus. Keräilykorttipeliin lisäksi tehdään käytännön toteutuksena pakkaeditorin prototyyppi, jossa käytetään drag&drop-tekniikkaa. Tämän vuoksi myös drag&drop-tekniikan tuki on selainten osalta kartoitettu myös työssä, sekä testattu käytännön toteutuksena prototyypissä. Prototyypin tarkoitus on kartoittaa mahdolliset tulevat ongelmat sekä auttaa varsinaisen pakkaeditorin tuotantoversiossa.

What children value : a scale to guide health promotion programs

Objective. Physical activity is important for the health of all human beings. Although it is important to develop good health promotion programs for children to increase participation in physical activity, to date there appear to be no programs based on what kids value beyond health and physical activity itself. This study proposed to create a scale with strong content and face validity that could uncover what any given population of children value in life regardless of their participation in physical activity and that experts feel could be related to physical activity. These findings will allow the development of targeted health promotion programs to increase children's participation in regular physical activity. Method In this study, a combination of qualitative and quantitative approaches was used. Data were gathered from seven experts in the field, sixty-seven children in grades three to five, five parents, and three teachers. From these data response groupings were created and sent to four experts to be given single word names. The resulting nine theme names were re-worked into "child-friendly" language. Four children were then asked to discuss theme names to see if they liked and understood them. The next step involved asking children and experts to rank order the nine themes, the children in general and the experts in terms of relevance to physical activity. From these results, possible versions of the scale were then created using the combined expert/children rankings. Each version was examined for content validity. Two versions of a scale resulted. These were sent to experts, parents, teachers and children in order to determine which one they liked better and to suggest any foreseeable problems. Once this information was collected, a beta (final prototype) version of the scale was created. Results. Nine common theme names were created from the response groupings. All four children agreed that they did understand and like each of the nine theme names. Experts and teachers agreed that full coverage of the content had been achieved. Children suggested a single wording change from "Being Accepted" to "Being Included". Five themes were selected for inclusion. The beta version of the scale included 12 forced choice statements, the first ten comparing all themes against one another followed by two anchor statements. Conclusion. At the outset it was recognized that it is essential to know what children think is important in their lives in order to serve as potential benefits in the development of effective physical activity promotion programs. This study developed a scale which could be used to determine what a population of children feel is important in order to focus health promotion programs for physical activity. The scale has strong face and content validity.