Visual Measurement and Modelling of Tool Wear in Rough Turning

Huolimatta korkeasta automaatioasteesta sorvausteollisuudessa, muutama keskeinen ongelma estää sorvauksen täydellisen automatisoinnin. Yksi näistä ongelmista on työkalun kuluminen. Tämä työ keskittyy toteuttamaan automaattisen järjestelmän kulumisen, erityisesti viistekulumisen, mittaukseen konenäön avulla. Kulumisen mittausjärjestelmä poistaa manuaalisen mittauksen tarpeen ja minimoi ajan, joka käytetään työkalun kulumisen mittaukseen. Mittauksen lisäksi tutkitaan kulumisen mallinnusta sekä ennustamista. Automaattinen mittausjärjestelmä sijoitettiin sorvin sisälle ja järjestelmä integroitiin onnistuneesti ulkopuolisten järjestelmien kanssa. Tehdyt kokeet osoittivat, että mittausjärjestelmä kykenee mittaamaan työkalun kulumisen järjestelmän oikeassa ympäristössä. Mittausjärjestelmä pystyy myös kestämään häiriöitä, jotka ovat konenäköjärjestelmille yleisiä. Työkalun kulumista mallinnusta tutkittiin useilla eri menetelmillä. Näihin kuuluivat muiden muassa neuroverkot ja tukivektoriregressio. Kokeet osoittivat, että tutkitut mallit pystyivät ennustamaan työkalun kulumisasteen käytetyn ajan perusteella. Parhaan tuloksen antoivat neuroverkot Bayesiläisellä regularisoinnilla.

On the Analysis and Control of a Linear Synchronous Servomotor with a Flexible Load

Industry's growing need for higher productivity is placing new demands on mechanisms connected with electrical motors, because these can easily lead to vibration problems due to fast dynamics. Furthermore, the nonlinear effects caused by a motor frequently reduce servo stability, which diminishes the controller's ability to predict and maintain speed. Hence, the flexibility of a mechanism and its control has become an important area of research. The basic approach in control system engineering is to assume that the mechanism connected to a motor is rigid, so that vibrations in the tool mechanism, reel, gripper or any apparatus connected to the motor are not taken into account. This might reduce the ability of the machine system to carry out its assignment and shorten the lifetime of the equipment. Nonetheless, it is usually more important to know how the mechanism, or in other words the load on the motor, behaves. A nonlinear load control method for a permanent magnet linear synchronous motor is developed and implemented in the thesis. The purpose of the controller is to track a flexible load to the desired velocity reference as fast as possible and without awkward oscillations. The control method is based on an adaptive backstepping algorithm with its stability ensured by the Lyapunov stability theorem. As a reference controller for the backstepping method, a hybrid neural controller is introduced in which the linear motor itself is controlled by a conventional PI velocity controller and the vibration of the associated flexible mechanism is suppressed from an outer control loop using a compensation signal from a multilayer perceptron network. To avoid the local minimum problem entailed in neural networks, the initial weights are searched for offline by means of a differential evolution algorithm. The states of a mechanical system for controllers are estimated using the Kalman filter. The theoretical results obtained from the control design are validated with the lumped mass model for a mechanism. Generalization of the mechanism allows the methods derived here to be widely implemented in machine automation. The control algorithms are first designed in a specially introduced nonlinear simulation model and then implemented in the physical linear motor using a DSP (Digital Signal Processor) application. The measurements prove that both controllers are capable of suppressing vibration, but that the backstepping method is superior to others due to its accuracy of response and stability properties.

Comparison of Inoculation with the InoqulA and WASP Automated Systems with Manual Inoculation.

The quality of sample inoculation is critical for achieving an optimal yield of discrete colonies in both monomicrobial and polymicrobial samples to perform identification and antibiotic susceptibility testing. Consequently, we compared the performance between the InoqulA (BD Kiestra), the WASP (Copan), and manual inoculation methods. Defined mono- and polymicrobial samples of 4 bacterial species and cloudy urine specimens were inoculated on chromogenic agar by the InoqulA, the WASP, and manual methods. Images taken with ImagA (BD Kiestra) were analyzed with the VisionLab version 3.43 image analysis software to assess the quality of growth and to prevent subjective interpretation of the data. A 3- to 10-fold higher yield of discrete colonies was observed following automated inoculation with both the InoqulA and WASP systems than that with manual inoculation. The difference in performance between automated and manual inoculation was mainly observed at concentrations of >10(6) bacteria/ml. Inoculation with the InoqulA system allowed us to obtain significantly more discrete colonies than the WASP system at concentrations of >10(7) bacteria/ml. However, the level of difference observed was bacterial species dependent. Discrete colonies of bacteria present in 100- to 1,000-fold lower concentrations than the most concentrated populations in defined polymicrobial samples were not reproducibly recovered, even with the automated systems. The analysis of cloudy urine specimens showed that InoqulA inoculation provided a statistically significantly higher number of discrete colonies than that with WASP and manual inoculation. Consequently, the automated InoqulA inoculation greatly decreased the requirement for bacterial subculture and thus resulted in a significant reduction in the time to results, laboratory workload, and laboratory costs.

Automatización de bibliotecas

Ressenya de: García Melero, Luis Ángel; García Camarero, Ernesto. Automatización de bibliotecas. Madrid: Arco/Libros, cop. 1999, 285 p. (Instrumenta bibliologica) ISBN 84-7635-351-0

3D-tuoteyhdistelmämallien ja mittakuvien tuottaminen PDM-järjestelmästä

Tämä diplomityö on selvitystyö mittakuvien ja kolmiulotteisten CAD-mallien tuottamisesta. Mittakuvat ja 3D-CAD-mallit halutaan Neles-tuotemerkin omaaville tuotteille. Olennaisena osana työssä on tuotetiedonhallintajärjestelmä AtonPDM, koska mittakuvia ja malleja toivottaisiin hallittavan AtonPDM-järjestelmällä. Työ tehdään Metso Automationin (MA) Flow Control (FC) –liiketoimintalinjalle. Nykyiset mittakuvat aiheuttavat ongelmia sekä MA:ssa että asiakkaille. MA:ssa mittakuvien tekeminen kestää kauemmin kuin asiakas toivoisi. Nykyisen mittakuvaohjelmiston riittämättömät ominaisuudet aiheuttavat lisätyötä mittakuvien valmistuksessa. Asiakkaille mittakuvien viivästyminen on suunnittelua hidastava tekijä. Mittakuvissa olevat virheet ja puutteet vaikeuttavat asiakkaan suunnittelutyötä ja saattavat päästä läpi tarkatuksien myös loppusuunnitelmiin, jolloin seurauksena voi olla rahallisia menetyksiä. Tämän päivän putkistosuunnittelu hoidetaan suurimmaksi osaksi 3D-CADohjelmistoilla. Suunnittelua helpotetaan ja nopeutetaan valmiilla komponenttien 3Dmalleilla, joihin on liitetty tuotetietoa. Työssä on haastateltu MA:n henkilökuntaa, CAD-järjestelmien toimittajia ja asiakkaita. Haastattelut ovat työn tärkein tiedonlähde. Teoriatietoa on selvitetty kirjoista, lehdistä ja internetistä. Teoriaosiossa käydään läpi tuotetiedonhallinta (Product Data Management, PDM), tietokanta ja parametrinen mallintaminen. Työn lopputuloksena on pyritty saamaan kuvaus siitä miten tuotetaan 3D-CAD-mallit ja mittakuvat Neles-tuotteista käyttäen tiedonlähteenä AtonPDM:ää ja millaisia 3Dmallien ja mittakuvien tulee olla. Malleja ja mittakuvia tuottavaan järjestelmään on etsitty ratkaisuja CAD-ohjelmistoista. Ratkaisuja on verrattu keskenään ominaisuuksien, joustavuuden ja AtonPDM yhteensopivuuden perusteella.

Rakennusprojektin laadunvarmistuksen automatisointi mobiiliteknologialla

Rakennusprojekteissa yksi haastava osa-alue on laadunvarmistus: Suomen elementtitehtailla se tapahtuu tällä hetkellä käsityöllä, eikä automaatiota käytetä. Lappeenrannan teknillisen yliopiston Mobilding-hankkeessa rakennuselementteihin upotetaan radiotunnisteita, joiden avulla elementit voidaan tunnistaa langattomasti ja yksilöllisesti, sekä yhdistää tietojärjestelmän tietoon. Käyttäen hyväksi kykyä tunnistaa elementit sähköisesti, tässä diplomityössä keskitytään ratkaisemaan laadunvarmistuksen haastetta automatisoimalla prosessia. Työssä kartoitetaan laadunvarmistuksen nykytila rakennusteollisuudessa ja sen pohjalta suunnitellaan ja tuotetaan laadunvarmistusjärjestelmä. Toteutettava järjestelmä kykenee havainnoimaan poikkeuksia reaktiona käyttäjien syötteeseen ja valvomaan projektin aikataulutusta käyttäen hyväksi elementtien tilatietoja. Havaituista poikkeuksista tiedotetaan automaattisesti. Järjestelmään toteutetaan rajapinta Web Service-teknologioilla, jolloin sitä voidaan käyttää matkapuhelimella. Työn tuloksena saatavaa järjestelmää testataan pilottihankkeissa ja siitä saadaan pohja laadunvarmistuksen jatkokehitykselle.

Varaosien tunnistuspalvelut sähköisessä liiketoimintaympäristössä

Työn tarkoituksena on ollut luoda varaosien tunnistukseen kehitysmalli, jota voidaan käyttää pohjana palveluiden kehityksessä. Saatavilla olevia tunnistusmenetelmiä parantamalla on mahdollista kehittää liiketoimintaprosesseja. Yrityksiin kohdistuu yhä enemmän vaatimuksia, jotka täyttääkseen on kyettävä luomaan kustomoitavissa olevia innovatiivisia palvelukokonaisuuksia. Yritysten tulisi kerätä yhteen kaikki saatavilla oleva tieto asiakkaiden hankkimista tuotteista ja palveluista tarjoten näiden kautta toimintamahdollisuuksia lähemmäs asiakasrajapintaan. Sähköisten tunnistuspalveluiden kehitys ja integrointi yhdeksi kokonaisuudeksi on keskeisessä asemassa yrityksen palvelutarjontaa kehitettäessä. Palveluihin voidaan antaa pääsy SOA (Service Oriented Architecture) -malliin perustuvien portaaleiden kautta. Uudet varaosien tunnistusmenetelmät tulee liittää web-palveluina portaaliin integrointimenetelmiä käyttäen. Varaosien tunnistuksen kannalta on keskeistä linkittää taustajärjestelmien tieto tukemaan tunnistusprosessia tuotteiden koko elinkaaren ajan. Case tapauksessa integroitiin varaosien tunnistuspalveluina IMB WebSphere Portal:n PDM (Product Data Management) -järjestelmän varaosadokumentaatio. Lisäksi luotiin varaosien tunnistusjärjestelmän vaatima datamalli, joka mahdollistaa PDMjärjestelmässä olevan as-built – varaosarakenteen hyväksikäytön portaaliin liitettävän graafisen varaosien tunnistusjärjestelmän kanssa. Tulevaisuuden kehitysmahdollisuuksina nähdään huoltojärjestelmien tiedon integrointi osaksi tunnistusmenetelmiä parantavaa kokonaisuutta, huoltotarpeen automaattinen seuranta ja analysointi, RFID:n käyttömahdollisuudet, mobiili-sovellusten kehitys, varaosien tunnistukseen perustuvien liiketoimintaprosessien automatisointi sekä jatkuva tiedonjaon kehittäminen.

Teollisuussuodattimen kehikon hitsauskiinnittimen suunnittelu robottihitsausasemaan Larox Oy:lle

The purpose of this work is to support the company in the designing of a welding clamp and to switch partly from manual welding to automatic welding. The product is a stainless steel frame of an industrial filter. This work includes the theory and the case sections. The theory covers the half of the work and studies significant aspects of designing of a welding clamp. The case reveals few models for a welding clamp for the company's needs. The study of the initial conditions and possible changes to existing product line are also included.

Tulospalkkausjärjestelmän kehittäminen projektiorganisaatiossa: tapaustutkimus

Tutkielman päätavoitteena oli selvittää, miten kohdeyritykselle kehitetään uusi tulospalkkausjärjestelmä. Kohdeyritys on projektiorganisaatio, jonka toimialana on rakennusautomaatiourakointi. Alatutkimusongelmina oli selvittää, mitä erityispiirteitä projektiorganisaation henkilöstöjohtamiseen liittyy, mikä on palkitsemisjärjestelmien rooli henkilöstöjohtamisessa ja millainen on toimiva tulospalkkausjärjestelmä. Henkilöstöjohtaminen on eräs ydinprosesseista projektiorganisaatiossa. Erilaisten palkitsemisjärjestelmien tarkoituksena on tukea projektiorganisaatiota sen strategisten tavoitteiden saavuttamisessa henkilöstöresurssien avulla. Tulospalkkausjärjestelmän avulla on mahdollista lisätä henkilöstön työmotivaatiota ja kannustaa henkilöstöä kasvattamaan työpanostaan palkitsemalla heitä hyvistä työn tuloksista. Tästä syystä yhä useamman työntekijän peruspalkkaa täydentää tavoitteiden saavuttamisen ja/tai yrityksen taloudellisen menestymisen perusteella maksettavat tulospalkkiot.

Tunkeuman hallinta MIG/MAG-hitsauksessa

MIG/MAG-hitsaukselle tyypillinen ominaispiirre, valokaaren itsesäätyvyys, saavutetaan vakiojännitelähdettä käyttämällä. Valokaaren sisäisen säätömekanismin ansiosta kaarenpituus pysyy vakiona, vaikka hitsauspolttimen ja työkappaleen välinen etäisyys vaihtelisi hitsauksen aikana. Vakiojännitelähteen käyttäminen aiheuttaa kuitenkin kaaritehon vaihtelua vapaalankapituuden muuttuessa. Vapaalangan kasvaessa liian pitkäksi kaariteho laskee niin alas, ettei se enää riitä sulattamaan tarpeeksi perusainetta railon kyljissä. Tämän seurauksena hitsausliitokseen syntyy erilaisia liittymävirheitä. Käsinhitsauksessa vapaalangan pituus saattaa polttimen epävakaasta kuljetuksesta johtuen vaihdella erityisesti kokemattomilla hitsaajilla. Mekanisoidussa ja automatisoidussa hitsauksessa railojen mitta- ja muotopoikkeamat aiheuttavat vapaalankapituuden vaihtelua. Poikkeamia syntyy kaikissa hitsausrailojen esivalmistusvaiheissa. Lisäksi lämmöntuonnin aiheuttamat muodonmuutokset kappaleissa lisäävät poikkeamia railonsovituksessa hitsauksen aikana. Ongelma on useimmiten ratkaistavissa railonseurantaa käyttämällä. Railonseurantajärjestelmät ovat kuitenkin kalliita, eivätkä ne toimi luotettavasti kaikissa olosuhteissa. Diplomityössä tutkittiin uutta MIG/MAG-hitsauksen reaaliaikaiseen tunkeuman hallintaan kehitettyä säätöjärjestelmää. Työn tavoitteina olivat säätöjärjestelmän luotettavan toiminnan takaavien reunaehtojen ja kosketussuutinetäisyyden suositusrajojen määrittäminen. Tavoitteiden täyttämiseksi työn kokeellisessa osiossa suoritettiin laaja hitsauskokeiden sarja, jossa hitsattavina materiaaleina käytettiin seostamatonta ja runsasseosteista terästä.

Automaatiojärjestelmän kenttäväyläratkaisun modernisointi

Diplomityössä suunniteltiin menetelmä automaatiojärjestelmän kenttäväylän modernisoimiseksi. Kenttäväylä on Honeywellin arkkitehtuuria ja uuden ratkaisun tulee olla yhteensopiva vanhan kanssa. Uudessa suunnitelmassa kenttäväylän sanomaliikenne toteutetaan FPGA-piiriin sulautettavalla sarjaliikenne-IP-lohkolla aikaisemman diskreetin sarjaliikennepiirin sijaan. Työssä määritettiin kenttäväyläarkkitehtuurille uudet rajapinnat ja osakokonaisuudet, jotka tulevat käyttöön uudessa kenttäväylässä. Työssä osoitettiin että kenttäväylän toiminnot voidaan suorittaa kaupallisella sarjaliikenne-IP-lohkolla ja että se voidaan sulauttaa osaksi kenttäväylälaitetta.

PK-yrityksen investointimalli:robotin hankinnan kannattavuus

Työn tavoitteena oli tutkia robotti-investointia ja muodostaa siitä investointimalli, jossa selvitetään sen aiheuttamat kustannukset ja tuotot investointilaskelmien avulla. Investointimalli tehtiin siten, että sillä pystytään tutkimaan myös tulevia investointihankkeita. Robotti-investointi on luonteeltaan korvausinvestointi, joten sen toteuttamisessa on huomioitu tarkoin sille asetetut vaatimukset. Näiden perusteilla lähdettiin etsimään sopivaa laitetoimittajaa, joka pystyisi täyttämään annetut vaatimukset. Robottiaseman suunnittelu ja kehittäminen tehtiin vahvassa yhteistyössä laitetoimittajien kanssa, joilta saatiin myös tarvittavaa aineistoa teknisistä ominaisuuksista ja käytöstä aiheutuvista kustannuksista. Investoinnin kannattavuutta arvioitiin laskentamallin avulla, jonka tärkeimpinä kannattavuuden mittareina pidettiin takaisinmaksuaikaa ja nykyarvoa. Laskelmien tuloksiin liittyvää epävarmuutta arvioitiin herkkyysanalyysillä, jossa tutkittiin nykyarvon kehitystä eri tapauksissa. Investointia tutkittiin myös muista, kuin taloudellisista näkökulmista, joka vaikutti lopulliseen päätöksentekoon. Investointi muodostui erittäin kannattavaksi.

Search Interfaces on the Web: Querying and Characterizing

Current-day web search engines (e.g., Google) do not crawl and index a significant portion of theWeb and, hence, web users relying on search engines only are unable to discover and access a large amount of information from the non-indexable part of the Web. Specifically, dynamic pages generated based on parameters provided by a user via web search forms (or search interfaces) are not indexed by search engines and cannot be found in searchers’ results. Such search interfaces provide web users with an online access to myriads of databases on the Web. In order to obtain some information from a web database of interest, a user issues his/her query by specifying query terms in a search form and receives the query results, a set of dynamic pages that embed required information from a database. At the same time, issuing a query via an arbitrary search interface is an extremely complex task for any kind of automatic agents including web crawlers, which, at least up to the present day, do not even attempt to pass through web forms on a large scale. In this thesis, our primary and key object of study is a huge portion of the Web (hereafter referred as the deep Web) hidden behind web search interfaces. We concentrate on three classes of problems around the deep Web: characterization of deep Web, finding and classifying deep web resources, and querying web databases. Characterizing deep Web: Though the term deep Web was coined in 2000, which is sufficiently long ago for any web-related concept/technology, we still do not know many important characteristics of the deep Web. Another matter of concern is that surveys of the deep Web existing so far are predominantly based on study of deep web sites in English. One can then expect that findings from these surveys may be biased, especially owing to a steady increase in non-English web content. In this way, surveying of national segments of the deep Web is of interest not only to national communities but to the whole web community as well. In this thesis, we propose two new methods for estimating the main parameters of deep Web. We use the suggested methods to estimate the scale of one specific national segment of the Web and report our findings. We also build and make publicly available a dataset describing more than 200 web databases from the national segment of the Web. Finding deep web resources: The deep Web has been growing at a very fast pace. It has been estimated that there are hundred thousands of deep web sites. Due to the huge volume of information in the deep Web, there has been a significant interest to approaches that allow users and computer applications to leverage this information. Most approaches assumed that search interfaces to web databases of interest are already discovered and known to query systems. However, such assumptions do not hold true mostly because of the large scale of the deep Web – indeed, for any given domain of interest there are too many web databases with relevant content. Thus, the ability to locate search interfaces to web databases becomes a key requirement for any application accessing the deep Web. In this thesis, we describe the architecture of the I-Crawler, a system for finding and classifying search interfaces. Specifically, the I-Crawler is intentionally designed to be used in deepWeb characterization studies and for constructing directories of deep web resources. Unlike almost all other approaches to the deep Web existing so far, the I-Crawler is able to recognize and analyze JavaScript-rich and non-HTML searchable forms. Querying web databases: Retrieving information by filling out web search forms is a typical task for a web user. This is all the more so as interfaces of conventional search engines are also web forms. At present, a user needs to manually provide input values to search interfaces and then extract required data from the pages with results. The manual filling out forms is not feasible and cumbersome in cases of complex queries but such kind of queries are essential for many web searches especially in the area of e-commerce. In this way, the automation of querying and retrieving data behind search interfaces is desirable and essential for such tasks as building domain-independent deep web crawlers and automated web agents, searching for domain-specific information (vertical search engines), and for extraction and integration of information from various deep web resources. We present a data model for representing search interfaces and discuss techniques for extracting field labels, client-side scripts and structured data from HTML pages. We also describe a representation of result pages and discuss how to extract and store results of form queries. Besides, we present a user-friendly and expressive form query language that allows one to retrieve information behind search interfaces and extract useful data from the result pages based on specified conditions. We implement a prototype system for querying web databases and describe its architecture and components design.

Sahan lämmöntuotannon ohjaus

Sahalaitoksilla käytetään lämpöenergiaa sahatavaran kuivauksessa. Lämpö tuotetaan pääasiassa polttamalla sivutuotteita, kuten kuorta ja purua. Hyvän kuivauslaadun saavuttamiseksi kuivausilman lämpötilan ja kosteuden on oltava oikean suuruiset. Epäsuotuisat kuivausolosuhteet hidastavat kuivumista tai aiheuttavat kuivausvikoja. Työssä käsiteltävänä sahalla lämpö tuotetaan kahdella sivutuotteita polttavalla kuorikattilalla sekä tarvittaessa raskasöljykattilalla. Raskasöljykattilalla tuotetaan myös kuivaamojen kostutushöyry. Automatiikkaa kehittämällä lämmöntuotanto saatiin reagoimaan paremmin vaihtelevaan lämmöntarpeeseen. Hyvin toimivan lämmöntuo¬tantojärjestelmän ansiosta kuivausolosuhteet ovat säilyneet entistä vakaampina. Matalapaineista höyryä johdetaan osaan sahan kuivaamoista. Höyrytys parantaa kuivauslaatua ja mahdollistaa nopeamman kuivauksen. Kuivaamot höyrytetään kuormanvaihdon jälkeen, jotta ilmankosteus nousee nopeasti tavoitetasolle. Lämmitys-vaiheen jälkeen höyrykostutusta ei tulisi käyttää ennen seuraavaa kuormanvaihtoa. Kehittämällä kuivaamoautomatiikkaa höyryn käyttö saatiin aikaisempaa kustannustehokkaammaksi. Muutoksien avulla polttoainekustannukset ovat pienentyneet.