Visualization Resources for Iowa State University and the Iowa DOT: An Automated Design Model to Simulator Converter, November 2012

This project developed an automatic conversion software tool that takes input a from an Iowa Department of Transportation (DOT) MicroStation three-dimensional (3D) design file and converts it into a form that can be used by the University of Iowa’s National Advanced Driving Simulator (NADS) MiniSim. Once imported into the simulator, the new roadway has the identical geometric design features as in the Iowa DOT design file. The base roadway appears as a wireframe in the simulator software. Through additional software tools, textures and shading can be applied to the roadway surface and surrounding terrain to produce the visual appearance of an actual road. This tool enables Iowa DOT engineers to work with the universities to create drivable versions of prospective roadway designs. By driving the designs in the simulator, problems can be identified early in the design process. The simulated drives can also be used for public outreach and human factors driving research.

The systematic profiling of false identity documents: method validation and performance evaluation using seizures known to originate from common and different sources

False identity documents constitute a potential powerful source of forensic intelligence because they are essential elements of transnational crime and provide cover for organized crime. In previous work, a systematic profiling method using false documents' visual features has been built within a forensic intelligence model. In the current study, the comparison process and metrics lying at the heart of this profiling method are described and evaluated. This evaluation takes advantage of 347 false identity documents of four different types seized in two countries whose sources were known to be common or different (following police investigations and dismantling of counterfeit factories). Intra-source and inter-sources variations were evaluated through the computation of more than 7500 similarity scores. The profiling method could thus be validated and its performance assessed using two complementary approaches to measuring type I and type II error rates: a binary classification and the computation of likelihood ratios. Very low error rates were measured across the four document types, demonstrating the validity and robustness of the method to link documents to a common source or to differentiate them. These results pave the way for an operational implementation of a systematic profiling process integrated in a developed forensic intelligence model.

Investigation of AASHTOWare Pavement ME Design/DARWin-ME Performance Prediction Models for Iowa Pavement Analysis and Design, 2015

The Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG) was developed under National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) Project 1-37A as a novel mechanistic-empirical procedure for the analysis and design of pavements. The MEPDG was subsequently supported by AASHTO’s DARWin-ME and most recently marketed as AASHTOWare Pavement ME Design software as of February 2013. Although the core design process and computational engine have remained the same over the years, some enhancements to the pavement performance prediction models have been implemented along with other documented changes as the MEPDG transitioned to AASHTOWare Pavement ME Design software. Preliminary studies were carried out to determine possible differences between AASHTOWare Pavement ME Design, MEPDG (version 1.1), and DARWin-ME (version 1.1) performance predictions for new jointed plain concrete pavement (JPCP), new hot mix asphalt (HMA), and HMA over JPCP systems. Differences were indeed observed between the pavement performance predictions produced by these different software versions. Further investigation was needed to verify these differences and to evaluate whether identified local calibration factors from the latest MEPDG (version 1.1) were acceptable for use with the latest version (version 2.1.24) of AASHTOWare Pavement ME Design at the time this research was conducted. Therefore, the primary objective of this research was to examine AASHTOWare Pavement ME Design performance predictions using previously identified MEPDG calibration factors (through InTrans Project 11-401) and, if needed, refine the local calibration coefficients of AASHTOWare Pavement ME Design pavement performance predictions for Iowa pavement systems using linear and nonlinear optimization procedures. A total of 130 representative sections across Iowa consisting of JPCP, new HMA, and HMA over JPCP sections were used. The local calibration results of AASHTOWare Pavement ME Design are presented and compared with national and locally calibrated MEPDG models.

Pientalon asiakaskeskeisenLVI-teknisen laatusuunnittelujärjestelmän kehittäminen

Tämä opinnäytetyö on tehty SkinnAir Oy:lle, ja se käsittelee pientalojen LVI-teknistä suunnittelua pienen suunnitteluyrityksen näkökulmasta. Nykyinen kiivas rakentamistyyli, kasvaneet asumisviihtyvyydenvaatimukset, asennusammattilaisten puute sekä jatkuvasti kohoavat vaatimukset rakennusten energiatehokkuuden parantamiseksi vaativat yhä parempia ja laadukkaampia suunnitelmia pientalojen LVI-teknisten ratkaisujen toteuttamiseksi. Suunnittelusta saatavan heikon tuottavuuden johdosta monet suunnittelutoimistot eivät ole kiinnostuneita pientalojen LVI-suunnittelusta. Tässä työssä pyritään etsimään niitä menetelmiä, joilla erityisesti pieni suunnitteluyritys kykenee parantamaankannattavuuttaan ja nostamaan palvelun laatua kyseisellä suunnittelun osa-alueella. Työ on toteutettu perehtymällä yksityiskohtaisesti suunnitteluprosessin eri vaiheisiin sekä analysoimalla näistä vaiheista saadut tulokset Työssä tunnistetaan erilaiset asiakastyypit sekä heidän tarpeensa. Asiakastarpeiden perusteellasaadaan määritettyä oikeat lähtötiedot kohteen LVI-suunnittelua varten. Työn keskeinen osa on suunnitteluprosessin etenemisen sekä suunnittelutyöhön kuuluvien tehtävien tarkastelu. Tämän tarkastelun avulla pyritään löytämään keinot, joillakyetään tehostamaan suunnitteluprosessin eri vaiheisiin liittyviä toimintoja, parantamaan palvelun laatua sekä lisäksi minimoimaan suunnitteluprosessin aikaisia kustannuksia yrityksen kannattavuuden parantamiseksi. LVI-suunnittelutyön eteneminen painottuu asiakas- ja lähtötietojen keräämiseen sekä eri välivaiheiden hyväksyttämiseen tilaajalla. Suunnittelutyöhön vaikuttavat tekijät saadaan selville jatkuvassa, ennalta hyvin aikataulutetussa asiakaskontaktissa. Asiakkaan huomioiminen suunnitteluprosessin eri vaiheissa parantaa kokonaisvaltaista asiakaspalvelua. Näin asiakkaan saama vastine rahoilleen kasvaa. Suunnittelijan kannalta turhat muutostyöt vähenevät, koska asiakas on selvillä suunnittelutyön etenemisestä. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että hyvän suunnitteluprosessin edellytyksenä on yksityiskohtaisten lähdetietojen käyttö. Työn tuloksena ilmeni, että valmiiden, ennalta hyvin laadittujen lomakkeiden käyttäminen parantaa selkeästi suunnittelutyön tehokkuutta. Lopputuloksena syntyi jatkokehittelyä vaativa lomakepohja asiakastarpeisiin perustuvalle lähtötietolomakkeelle. Lisäksi yrityksen käyttöön on tarkoitus laatia tarvittavat tietokannat sekä valmiit asennuspiirrokset. Lopullinen tavoite on rakentaa tässä työssä kuvatuista menetelmistä kattava tietotekninen järjestelmä parantamaan sekä yrityksen kannattavuutta että suunnittelutyön laatua. Lisäksi voidaan todeta, että rakennettava järjestelmä mahdollistaa myös vaativan suunnittelutyön tuotteistamisen.

Design of an Embedded Computer Board for Networking Applications

Tämä diplomityö tehtiin Convergens Oy:lle. Convergens on elektroniikan suunnittelutoimisto, joka on erikoistunut sulautettuihin järjestelmiin sekä tietoliikennetekniikkaan. Diplomityön tavoitteena oli suunnitella tietokonekortti tietoliikennesovelluksia varten asiakkaalle, jolta vaatimusmäärittelyt tulivat. Työ on rajattu koskemaan laitteen prototyypin suunnittelua. Työssä suunnitellaan pääasiassa WLAN-tukiaseman tietokone. Tukiasema onasennettavissa toimistoihin, varastoihin, kauppoihin sekä myös liikkuvaan ajoneuvoon. Suunnittelussa on otettu nämä asiat huomioon, ja laitteen akun pystyy lataamaan muun muassa auton akulla. Langattomat tekniikat ovat voimakkaasti yleistymässä, ja tämän työn tukiasema tarjoaakin varteenotettavan vaihtoehdon lukuisilla ominaisuuksillaan. Mukana on mm. GPS, Bluetooth sekä Ethernet-valmius. Langattomien tekniikoiden lisäksi myös sulautetut järjestelmät ovat voimakkaasti yleistymässä, ja nykyään mikroprosessoreita löytääkin lähesmistä vain. Tässä projektissa käytetty prosessori on nopeutensa puolesta kilpailukykyinen, ja siitä löytyy useita eri rajapintoja. Jatkossa tietokonekortille on myös tulossa WiMAX-tuki, joka lisää tukiaseman tulevaisuuden arvoa asiakkaalle. Projektiin valittu Freescalen MPC8321E-prosessori on PowerPC-arkkitehtuuriin perustuva ja juuri markkinoille ilmestynyt. Tämä toi mukanaan lisähaasteen, sillä kyseisestä prosessorista ei ollut vielä kaikkea tietoa saatavilla. Mekaniikka toi omat haasteensa mukanaan, sillä se rajoitti piirilevyn koonniin, että ylimääräistä piirilevytilaa ei juurikaan jäänyt. Tämän takia esimerkiksi DDR-muistit olivat haastavia reitittää, sillä muistivetojen on oltava melko samanpituisia keskenään. Käyttöjärjestelmänä projektissa käytetään Linuxia. Suunnittelu alkoi keväällä 2007 ja toimiva prototyyppi oli valmis alkusyksystä. Prototyypin testaus osoitti, että tietokonekortti kykenee täyttämään kaikki asiakkaan vaatimukset. Prototyypin testauksessa löytyneet viat ja optimoinnit on tarkoitus korjata tuotantomalliin, joten se antaa hyvän pohjan jatkosuunnittelua varten.

Cost information in engineering design -Potentials and limitations of activity-based costing

The purpose of this thesis is to analyse activity-based costing (ABC) and possible modified versions ofit in engineering design context. The design engineers need cost information attheir decision-making level and the cost information should also have a strong future orientation. These demands are high because traditional management accounting has concentrated on the direct actual costs of the products. However, cost accounting has progressed as ABC was introduced late 1980s and adopted widely bycompanies in the 1990s. The ABC has been a success, but it has gained also criticism. In some cases the ambitious ABC systems have become too complex to build,use and update. This study can be called an action-oriented case study with some normative features. In this thesis theoretical concepts are assessed and allowed to unfold gradually through interaction with data from three cases. The theoretical starting points are ABC and theory of engineering design process (chapter2). Concepts and research results from these theoretical approaches are summarized in two hypotheses (chapter 2.3). The hypotheses are analysed with two cases (chapter 3). After the two case analyses, the ABC part is extended to cover alsoother modern cost accounting methods, e.g. process costing and feature costing (chapter 4.1). The ideas from this second theoretical part are operationalized with the third case (chapter 4.2). The knowledge from the theory and three cases is summarized in the created framework (chapter 4.3). With the created frameworkit is possible to analyse ABC and its modifications in the engineering design context. The framework collects the factors that guide the choice of the costing method to be used in engineering design. It also illuminates the contents of various ABC-related costing methods. However, the framework needs to be further tested. On the basis of the three cases it can be said that ABC should be used cautiously when formulating cost information for engineering design. It is suitable when the manufacturing can be considered simple, or when the design engineers are not cost conscious, and in the beginning of the design process when doing adaptive or variant design. If the design engineers need cost information for the embodiment or detailed design, or if manufacturing can be considered complex, or when design engineers are cost conscious, the ABC has to be always evaluated critically.

Sellupesurin sisäiset vaiheet erottavien komponenttien kehittäminen

Kilpailukyvyn säilyttämiseen tarvitaan jatkuvaa tuotekehitystä ja kustannusten hallintaa. Tietyssä vaiheessa tuotteen elinkaaressa rakenteeseen on tehtävä suuria muutoksia, jotta tuotteesta aiheutuvat elinkaarikustannukset saadaan alhaisemmiksi, niin valmistus- kuin kunnossapitokustannustenkin osalta. Tämä diplomityö käsittelee sellupesurin sisäisiä vaiheita erottavaa tiiviste-elementtiä ja sen kehittämistä. Työssä on pyritty löytämään uusi, elinkaarikustannuksiltaan alhaisempi ratkaisu entisen rakenteen tilalle. Alkuvaiheessa uudelle ratkaisulle ei asetettu juuri minkäänlaisia rajoitteita. Tällä pyrittiin siihen, että myös kaikista innovatiivisimmatkin ideat tulisivat esille ja huomioiduksi. Uusien rakenneratkaisujen ideoinnissa, vertailussa ja valinnassa hyödynnettiin järjestelmällistä koneensuunnitteluprosessia. Työn tuloksena saatiin kehitettyä uusi, kevyempi ja elinkaarikustannuksiltaan edullisempi rakenne. Uuden rakenteen osien määrä saatiin vähennettyä noin kymmenesosaan verrattuna entiseen rakenteeseen ja elinkaarikustannukset saatiin alenemaan noin 32–35 % materiaalista riippuen. Elinkaarikustannuksista tuotteen valmistuskustannukset materiaaleineen pienenivät noin 23–25 % ja kunnossapitokustannukset noin 46–52 %.

Robots and robotic systems for the electronics and telecommunication industry

Tämä diplomityö tutkii elektroniikka- ja telekommunikaatioteollisuutta sekä siihen läheisesti liittyviä robotteja ja robottijärjestelmiä. Tavoitteena on määrittää E&T-teollisuuden prosesseihin soveltuvien robottien testausmenetelmä. Tavoitteena on myös selvittää kahden ABB:n robotin soveltuvuutta E&T-teollisuuden tarpeisiin. Muutamia systemaattisia valmistusjärjestelmien suunnitteluun soveltuvia menetelmiä ja apuvälineitä on myös käsitelty. Alussa työ keskittyy elektroniikka- ja telekommunikaatioteollisuuden nykytilan tutkimiseen sekä siellä vallitsevien ja ennustettujen trendien kartoitukseen. Kohdat “Collaborative manufacturing” ja E&T-teollisuuden valmistusjärjestelmille asettamat vaatimukset käydään yksityiskohtaisesti läpi. Tutkimuksen pääkohteina ovat robotit, erityisesti ABB:n IRB 140 ja IRB 340 sekä robottien testausmenetelmän määrittäminen. Työssä käydään läpi IRB 340:llä suoritetut testit, jotka tehtiin sekä konenäköjärjestelmää apuna käyttäen että ilman. Myös TTKK:lla suoritetut robottitestit on käyty läpi. Robottien testituloksia on analysoitu ja vertailtu muihin robotteihin. Testausmenetelmät perustuvat ISO 9283 standardiin. Viimeinen osa työstä esittelee robottijärjestelmien systemaattiseen suunnitteluun soveltuvia menetelmiä ja apuvälineitä. Esillä ovat mm. Modular function deployment (MFD) ja The system design method (SDM).

A Learner-Centred Game-Design Approach: Impacts on teachers" creativity

This study presents an innovative pedagogical approach where teachers become game designers and engage in creative teaching practices. Within co-design training workshops, 21 Spanish primary and secondary school teachers have developed their own Game-Based Learning (GBL) scenarios, especially tailored to their teaching contexts and students profiles. In total, teachers developed 13 GBL scenarios and put them into practice in real teaching contexts. The present paper analyses the impacts of this learner-centred game design approach on teachers" creativity from three different points of view: the GBL design process, the GBL scenario, and the teaching processes at stake.

Radanohjaimen suunnittelu leveille päällystyskoneille

Radanohjaimia käytetään radan poikkisuuntaiseen paikoitukseen sekä oskillointiin ja ne ovat osa paperinvalmistuslinjojen radanhallintajärjestelmiä. Oikein suunnitellulla ja sijoitetulla radanohjaimella voidaan estää haitallisten ratasiirtymien esiintyminen, pienentää hylkymateriaalin määrää sekä parantaa rullauksen laatua. Ohjausperiaatteet sekä niihin liittyvä laitetekniikka on tunnettu jo vuosikymmenten ajan, joskin todelliset radanohjaustarpeet ja -laitteet ovat tähän asti rajoittuneet paino-, tekstiili- ja metalliteollisuudessa käytössä oleville kapeille radoille. Tämän työn tavoitteena oli selvittää 5… 12 metriä leveälle, modernissa päällystyskoneessa kulkevalle paperiradalle soveltuvat ohjausperiaatteet sekä muodostaa radan todennäköisimpiin vauriomuotoihin perustuvat suunnittelukriteerit kahdelle erityyppiselle ohjainkonstruktiolle. Yksitelainen, taivuttava radanohjain soveltuu kohteisiin, joissa ohjainta edeltää suhteellisen pitkä vapaa ratavienti. Kaksitelainen, taittava radanohjain on puolestaan sijoitettavissa huomattavasti lyhyempään ratavientiin. Radanohjauksen teoria pohjautuu pitävän telan ja radan väliseen kohtisuoran tulokulman periaatteeseen, jonka perusteella mikä tahansa yhdensuuntaisuuspoikkeama kahden telan välillä johtaa radan poikkisuuntaiseen siirtymään. Tämän periaatteen pohjalta voidaan dynaamista ohjaustilannetta approksimoida staattisin menetelmin sekä muodostaa kireysmuutoksiin ja aaltoiluun perustuvat geometrian mitoitusperiaatteet ohjaimen ympäristön ratavienneille. Nopean ohjauksen toteutus edellyttää radanohjaimen liikkeen olevan nivelen ympäri tapahtuvaa yhdistettyä translaatio- ja rotaatioliikettä. Ohjainkonstruktiot suunnitellaan siten, että teorian mukaiset optimaaliset liikeradat toteutuvat vaaditulla ohjausnopeudella. Suunnittelua ohjaavat tuotteille asetetut lujuus- ja värähtelykriteerit sekä aiheeseen liittyvät koneturvallisuusstandardit. Konstruointi suoritetaan järjestelmällisen tuotesuunnitteluprosessin vaiheiden ja menetelmien mukaisesti.

A Game to Promote Understanding about UCD Methods and Process

The User-centered design (UCD) game is a tool forhuman-computer interaction practitioners to demonstrate the key user-centered design methodsand how they interrelate in the design process in an interactive and participatory manner. The target audiences are departments and institutions unfamiliar with UCD but whose work is related to the definition, creation, and update of a product or service.

User-Centered Design Gymkhana

The User-centered design (UCD) Gymkhana is a tool for human-computer interaction practitioners to demonstrate through a game the key user-centered design methods and how they interrelate in the design process.The target audiences are other organizational departments unfamiliar with UCD but whose work is related to the definition, cretaion, and update of a product service.

Els entorns virtuals d'aprenentatge com escenari Big Data: el cas de la UOC

En aquest treball es presenta el laboratori que l'eLearn Center posa a disposició del professorat i investigadors en e-learning de la UOC per al disseny sistemàtic d'experiments sota una perspectiva de Learning Analytics, però tambémecanismes per fer seguiment i documentar tot el procés que envolta el disseny d'experiències docents de forma que sigui més senzill transferir-les a altres àmbits.

Mechanical Design of Hydraulic Vise

The general task of clamping devise is to connect the parts to the machining centers so that the work piece could be fixed on its position during the whole machining process. Additionally, the work piece should be clamped easily and rapidly by the machine users. The purpose of this Master’s thesis project was to develop a product design and find out the dimensioning of a hydraulic vise system for Astex Engineering OY, which was taking care of the general principles of product design and development during the design process. Throughout the process, the needs of manufacturing and assembling were taken into consideration for the machinability and minimization of the cost of manufacturing. The most critical component of the clamping devise was modeled by FEM for the issue of strength requirements. This 3D model was created with Solidworks and FEM-analysis was done with Cosmos software. As the result of this design work, a prototype of the hydraulic vise was manufactured for Astex Engineering OY and the practical test.

Conceptual Design of Embedded Weather Display

The objective of this thesis work is to describe the Conceptual Design process of an embedded electronic display device. The work presents the following sub processes: definition of device specifications, introduction to the technological alternatives for system components and their comparison, comparative photometric measurements of selected display panels, and the design and building of a functional concept prototype. This work focuses mainly on electronics design, albeit the mechanical issues and fields of the software architecture that significantly affect the decisions are also discussed when necessary. The VESA Flat Panel Display Measurement (FPDM) 2.0 Standard was applied to the appropriate extent into photometric measurements. The results were analyzed against the requirement standards of a customer-specific display development project. An Active Matrix LCD was selected as the display of concept prototype, but also the excellent visual characteristics of Active Matrix OLED technology were noted. Should the reliability of the OLED products be significantly improved in the future, utilizing such products in the described application must be reconsidered.