Measuring oscillating walking paths with a LIDAR

This work describes the analysis of different walking paths registered using a Light Detection And Ranging (LIDAR) laser range sensor in order to measure oscillating trajectories during unsupervised walking. The estimate of the gait and trajectory parameters were obtained with a terrestrial LIDAR placed 100 mm above the ground with the scanning plane parallel to the floor to measure the trajectory of the legs without attaching any markers or modifying the floor. Three different large walking experiments were performed to test the proposed measurement system with straight and oscillating trajectories. The main advantages of the proposed system are the possibility to measure several steps and obtain average gait parameters and the minimum infrastructure required. This measurement system enables the development of new ambulatory applications based on the analysis of the gait and the trajectory during a walk.

Advances in apple culture worldwide

Over the last 60 years, planting densities for apple have increased as improved management systems have been developed. Dwarfing rootstocks have been the key to the dramatic changes in tree size, spacing and early production. The Malling series of dwarfing rootstocks (M.9 and M.26) have been the most important dwarfing rootstocks in the world but are poorly adapted in some areas of the world and they are susceptible to the bacterial disease fire blight and the soil disease complex, apple replant disease which limits their uses in some areas. Rootstock breeding programs in several parts of the world are developing improved rootstocks with resistance to fire blight, and replant disease, and improved cold hardiness and yield efficiency. A second important trend has been the increasing importance of new cultivars. New cultivars have provided opportunities for higher prices until they are over-produced. A new trend is the "variety club" in which variety owners manage the production and marketing of a new unique cultivar to bring higher prices to the growers and variety owners. This has led to many fruit growers being unable to plant or grow some new cultivars. Important rootstock and cultivar genes have been mapped and can be used in marker assisted selection of future rootstock and cultivar selections. Other important improvements in apple culture include the development of pre-formed trees, the development of minimal pruning strategies and limb angle bending which have also contributed to the dramatic changes in early production in the 2nd-5th years after planting. Studies on light interception and distribution have led to improved tree forms with better fruit quality. Simple pruning strategies and labor positioning platform machines have resulted in partial mechanization of pruning which has reduced management costs. Improved plant growth regulators for thinning and the development of a thinning prediction model based on tree carbohydrate balance have improved the ability to produce the optimum fruit size and crop load. Other new plant growth regulators have also allowed control of shoot growth, control of preharvest fruit drop and control of fruit softening in storage after harvest. As we look to the future, there will be continued incremental improvement in our understanding of plant physiology that will lead to continued incremental improvements in orchard management but there is likely to be dramatic changes in orchard production systems through genomics research and genetic engineering. A greater understanding of the genetic control of dwarfing, precocity, rooting, vegetative growth, flowering, fruit growth and disease resistance which will lead to new varieties and rootstocks which are less expensive to grow and manage.

Painatuksen UV-stabiilisuuden optimointi fenolihartsatussa paperissa

Tässä diplomityössä tutkittiin painetun paperin ja siitä fenoliformaldehydihartsilla impregnoimalla valmistetun pinnoituskalvon UV-stabiilisuuden parantamis-mahdollisuuksia. Työn kirjallisuusosassa käsitellään painetun pinnoituskalvon valmistusprosessia ja painatuksen UV-valonkestoon vaikuttavia tekijöitä. Painovärin pigmentti, sen määrä ja käsittely, painovärin sideaine sekä fenoliformaldehydihartsi ja sen lisäaineet vaikuttavat pinnoitetun betonoimisvanerin säänkesto-ominaisuuksiin. Erilaisilla epäorgaanisilla valkoisilla pigmenteillä ja kidemuodoilla on erilainen UV-valonkesto ja taitekerroin. Päällystämällä titaanidioksidi esimerkiksi alumiini- tai zirkoniumoksideilla sen UV-valonkestoa voidaan parantaa merkittävästi. UV-hajoaminen voidaan havaita painetun pinnoitteen liituuntumisena. Liituuntumista voidaan pitää veden ja hapen välisenä reaktiona, jota titaanidioksidi ja UV-säteily katalysoivat. Sen takia myös muiden valkoisten epäorgaanisten pigmenttien ominaisuuksia ja käyttöä selvitettiin. Kokeissa käytettiin yhdeksää eri painoväriä, kahta eri paksuista paperia ja kahta eri tyyppistä hartsia. Painovärejä ohennettiin vedellä ja paperin painopuolta vaihdeltiin. Kaikissa painatuksissa käytettiin kolmea eri rasterointiasteen laattaa, jolloin painovärin määrää paperissa saatiin vähennettyä. Painetuista papereista mitattiin densiteetti, värimäärä, pisara-absorptio vedellä ja kontaktikulma hartsilla. Myös painovärin tunkeumaa selvitettiin paperin poikkileikeistä tehtyjen SEM-kuvien avulla. Painetut paperit impregnoitiin fenoliformaldehydihartsilla kalvoksi. Pinnoituskalvot puristettiin vanerin pinnalle laboratoriopuristimella. Koekappaleet altistettiin UV-valolle, sateelle ja pakkaselle sääkaapissa 400 h ajan, mikä vastaa noin 1,5 vuotta ulkona Suomen oloissa. Kappaleista mitattiin kiilto, värinmuutos ja liituuntuminen. Pinnoitteen liituuntumista tapahtui vähiten niissä koepisteissä, joissa painatus oli tehty 30 % rasteroidulla laatallaSäänkestävä TiO2 osoittautui hyväksi, mutta myös ZnO-pigmentillä saatiin hyviä tuloksia. ZnO-koepisteessä liituuntumisreaktio ei ole niin voimakkaasti katalysoitu kuin TiO2-koepisteissä. Paksun paperin painatuspuolella näytti olevan merkitystä säänkestoon. Huopapuolelle painettuna pinnoitteen liituuntuminen oli vähäisempää

Plant Phototropic Growth.

Plants are photoautotrophic sessile organisms that use environmental cues to optimize multiple facets of growth and development. A classic example is phototropism - in shoots this is typically positive, leading to growth towards the light, while roots frequently show negative phototropism triggering growth away from the light. Shoot phototropism optimizes light capture of leaves in low light environments and hence increases photosynthetic productivity. Phototropins are plasma-membrane-associated UV-A/blue-light activated kinases that trigger phototropic growth. Light perception liberates their protein kinase domain from the inhibitory action of the amino-terminal photosensory portion of the photoreceptor. Following a series of still poorly understood events, phototropin activation leads to the formation of a gradient of the growth hormone auxin across the photo-stimulated stem. The greater auxin concentration on the shaded compared with the lit side of the stem enables growth reorientation towards the light. In this Minireview, we briefly summarize the signaling steps starting from photoreceptor activation until the establishment of a lateral auxin gradient, ultimately leading to phototropic growth in shoots.

Rikkiyhdisteiden laskenta simuloinneissa

Diplomityön tarkoituksena on tutkia eri laskentamenetelmien soveltuvuutta kevyiden rikkiyhdisteiden laskentaan ja kuinka mitatusta kaasu-neste tasapainotiedoista sovitetut binääriset vuorovaikutusparametrit parantavat kaasu-neste tasapainojen laskentaa simuloinneissa. Kirjallisuusosassa paneudutaan kevyisiin rikkiyhdisteisiin ja niiden aineominaisuuksiin. Lisäksi käsitellään öljynjalostuksessa nykyisin käytettäviä ja uusia kehitteillä olevia rikinpoistomenetelmiä.Kokeellisessa osassa tarkastellaan eri laskentamenetelmien soveltuvuutta rikkiyhdisteiden ja kevyiden hiilivetyjen kaasu-neste tasapainon laskentaan. Mitatusta rikkiyhdisteiden ja hiilivetyjen kaasu-neste tasapainoista sovitetaan binäärisiä vuorovaikutusparametrejä tarkentamaan käytettäviä laskentamenetelmiä. Osassa verrataan binääristen seosten mittaustuloksia eri laskentamenetelmillä saatuihin simulointituloksiin. Tarkasteluiden perusteella tehdään johtopäätöksiä laskentamenetelmien soveltuvuudesta kevyiden hiilivetyjen ja rikkiyhdisteiden laskentaan. Tarkastellaan kahden prosessin (rikkivetystripperi ja butaaninpoistokolonni) rikkiyhdisteiden laskentaa. Prosesseille tehdään taseajot, joista saatuja analyysituloksia verrataan simulointien antamiin tuloksiin. Työssä tarkastellaan myös veden liukoisuuden laskentaa ja mahdollisten laskentamenetelmien käytön vaikutusta rikkiyhdisteiden laskentaan.

The Optimization of Flotation Process Parameters in the Deinking Plant

Tämän diplomityön tavoitteena oli sekundäärisen esiflotaation optimointi Stora Enso Sachsen GmbH:n tehtaalla. Optimoinnin muuttujana käytettiin vaahdon määrää ja optimointiparametreinä ISO-vaaleutta, saantoja sekä tuhkapitoisuutta. Lisäksi tutkittiin flotaatiosakeuden vaikutusta myös muihin tehtaan flotaatioprosesseihin. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin flotaatiotapahtumaa, poistettavien partikkeleiden ja ilmakuplien kontaktia, vaahdon muodostumista sekä tärkeimpiä käytössä olevia siistausflotaattoreiden laiteratkaisuja. Kokeellisessa osassa tutkittiin flotaatiosakeuden pienetämisen vaikutuksia tehtaan flotaatioprosesseihin tuhkapitoisuuden, ISO-vaaleuden, valon sironta- ja valon absorpiokerrointen kannalta. Sekundäärisen esiflotaation optimonti suoritettiin muuttamalla vaahdon määrää kolmella erilaisella injektorin koolla, (8 mm, 10 mm ja 13 mm), joista keskimmäinen kasvattaa 30 % massan tilavuusvirtaa ilmapitoisuuden muodossa. Optimonnin tarkoituksena oli kasvattaa hyväksytyn massajakeen ISO-vaaleutta, sekä kasvattaa kuitu- ja kokonaissaantoa sekundäärisessä esiflotaatiossa. Flotaatiosakeuden pienentämisellä oli edullisia vaikutuksia ISO-vaaleuteen ja valon sirontakertoimeen kussakin flotaatiossa. Tuhkapitoisuus pieneni sekundäärisissä flotaatioissa enemmän sakeuden ollessa pienempi, kun taas primäärisissä flotaatiossa vaikutus oli päinvastainen. Valon absorptiokerroin parani jälkiflotaatioissa alhaisemmalla sakeudella, kun taas esiflotaatioissa vaikutus oli päinvastainen. Sekundäärisen esiflotaation optimoinnin tuloksena oli lähes 5 % parempi ISO-vaaleus hyväksytyssä massajakeessa. Kokonaissaanto parani optimoinnin myötä 5 % ja kuitusaanto 2 %. Saantojen nousu tuottaa vuosittaisia säästöjä siistauslaitoksen tuotantokapasiteetin noustessa 0,5 %. Tämän lisäksi sekundäärisessä esiflotaatiossa rejektoituvan massavirran pienentyminen tuottaa lisäsäästöjä tehtaan voimalaitoksella.

Brightness of multilayer boards

A good appearance of a package enhances the sale of the product. The packing gives information about the content and instructions for the usage. In this master’s thesis, the optical properties of multilayer packaging board is studied. Especially means of increasing brightness of the multilayer board are evaluated. In the literature part, the effect of different factors on optical properties of a multilayer board are evaluated with the help of light scattering and absorption coefficients. The Kubelka-Munk theory can be used also in modelling brightness of the multilayer board. A large variety of different process factors, chemical aids and machine variables affect optical properties of board. In the experimental part, different methods to increase brightness of a 3-layer board were evaluated. It was discovered that brightness variation of broke (30 % share of the center layer pulp) have only minor influence on brightness of the board. The brightness variation must be high, roughly 9 % in order to alter brightness of the board by 1 %. Higher brightness can be achieved by bleaching the pulp, which holds the largest share of the center layer pulp. Here, 2,6 % increase in brightness of the pulp (60 % share of the center layer pulp) increased brightness of the board by 1 %. In a trial run at a board machine, there was no indication of decreased bulk of the board due to extended bleaching of the pulp. With pulp dyeing appearance and optical properties of a multilayer board can be influenced. By using bluish dyes the natural yellowness of pulps can be decreased and impression of whiteness is then increased. Brightness may deteriorate though, because of increasing light absorption of the dyed pulps. When the yellowness comes from the center layer pulp, the dye should be introduced there. Then the brightness decreasing effect of the dye decreases brightness of the board less. It was noticed that it is more important to maintain brightness of the top layer than brightness of the center layer, because the top layer pulp affects on brightness of the board the most. By introducing fillers into the top layer of a multilayer board it is possible to increase brightness of the board. Fillers with the highest light scattering increased the brightness of the board the most. Increasing light scattering increases brightness and also opacity. Higher opacity in the top layer decreases also the darkening effect of the center layer. Calcinated kaolin and PCC was found to increase the light scattering of the top layer the most at the filler comparison. Introducing fillers into the top layer of multilayer board may decrease bulk and modulus of elasticity of the top layer. This could lead to deteriorated bending stiffness.

Study of the optical properties of TeO2-PbO-TiO2 glass system

We describe the preparation and some optical properties of high refractive index TeO2-PbO-TiO2 glass system. Highly homogeneous glasses were obtained by agitating the mixture during the melting process in an alumina crucible. The characterization was done by X-ray diffraction, Raman scattering, light absorption and linear refractive index measurements. The results show a change in the glass structure as the PbO content increases: the TeO4 trigonal bipyramids characteristics of TeO2 glasses transform into TeO3 trigonal pyramids. However, the measured refractive indices are almost independent of the glass composition. We show that third-order nonlinear optical susceptibilities calculated from the measured refractive indices using Lines' theoretical model are also independent of the glass composition.

Overexpression of guanylate cyclase activating protein 2 in rod photoreceptors in vivo leads to morphological changes at the synaptic ribbon.

Guanylate cyclase activating proteins are EF-hand containing proteins that confer calcium sensitivity to retinal guanylate cyclase at the outer segment discs of photoreceptor cells. By making the rate of cGMP synthesis dependent on the free intracellular calcium levels set by illumination, GCAPs play a fundamental role in the recovery of the light response and light adaptation. The main isoforms GCAP1 and GCAP2 also localize to the synaptic terminal, where their function is not known. Based on the reported interaction of GCAP2 with Ribeye, the major component of synaptic ribbons, it was proposed that GCAP2 could mediate the synaptic ribbon dynamic changes that happen in response to light. We here present a thorough ultrastructural analysis of rod synaptic terminals in loss-of-function (GCAP1/GCAP2 double knockout) and gain-of-function (transgenic overexpression) mouse models of GCAP2. Rod synaptic ribbons in GCAPs−/− mice did not differ from wildtype ribbons when mice were raised in constant darkness, indicating that GCAPs are not required for ribbon early assembly or maturation. Transgenic overexpression of GCAP2 in rods led to a shortening of synaptic ribbons, and to a higher than normal percentage of club-shaped and spherical ribbon morphologies. Restoration of GCAP2 expression in the GCAPs−/− background (GCAP2 expression in the absence of endogenous GCAP1) had the striking result of shortening ribbon length to a much higher degree than overexpression of GCAP2 in the wildtype background, as well as reducing the thickness of the outer plexiform layer without affecting the number of rod photoreceptor cells. These results indicate that preservation of the GCAP1 to GCAP2 relative levels is relevant for maintaining the integrity of the synaptic terminal. Our demonstration of GCAP2 immunolocalization at synaptic ribbons at the ultrastructural level would support a role of GCAPs at mediating the effect of light on morphological remodeling changes of synaptic ribbons.

Mikrokontrolleriohjaus led-ryhmälle

Luonnonvarojen ehtyminen ja ympäristön saastuminen on luonut kysyntää uusille, energiaa säästäville ja ympäristöystävällisille teknologioille. Valaistuksessa tällainen teknologia on led-tekniikka. Led-tekniikalla on useita etuja verrattuna kilpaileviin tekniikoihin kuten pitkä elinikä, ympäristöystävällisyys ja mekaaninen kestävyys. Ledejä käytetään nykyään laajalti erilaisissa erikoissovelluksissa, erityisesti jos vaatimuksena on valon värillisyys. Näihin päiviin asti ledien hinta ja heikko valontuotto ovat rajoittaneet led-valaisimien yleistymistä hehkulamppujen ja muiden valaisintyyppien korvaajina. Tekniikan nopea kehittyminen on tehnyt led-tekniikasta varteenotettavan vaihtoehdon myös yleisvalaistukseen. Uusimpien valkoisten ledien valotehokkuus on 2 - 5 -kertainen hehkulamppuun verrattuna. Led-tekniikassa on vielä paljon käyttämätöntä potentiaalia, tulevaisuudessa päästäneen 10 - 15 -kertaiseen valotehokkuuteen hehkulamppuun verrattuna. Työssä suunnitellaan mikrokontrolleripohjainen ohjausjärjestelmä valkoista valoa tuottavalle led-valaisimelle, jonka värisävyä ja kirkkautta käyttäjä voi säätää. Valkoinen valo synnytetään sekoittamalla neljän erivärisen led-rivin valoa. Mikrokontrolleri ohjaa kutakin led-riviä väriensekoitusteoriaan perustuen. Mikrokontrolleriohjaus huomioi myös ledien optisten ominaisuuksien muutokset lämpötilan suhteen. Mikrokontrolleriohjauksen suorituskyky todetaan käytännön mittauksilla.

Termodinâmica estatística de líquidos com o método de Monte Carlo. I. Metodologia

Statistical mechanics Monte Carlo simulation is reviewed as a formalism to study thermodynamic properties of liquids. Considering the importance of free energy changes in chemical processes, the thermodynamic perturbation theory implemented in the Monte Carlo method is discussed. The representation of molecular interaction by the Lennard-Jones and Coulomb potential functions is also discussed. Charges derived from quantum molecular electrostatic potential are also discussed as an useful methodology to generate an adequate set of partial charges to be used in liquid simulation.

Termodinâmica estatística de líquidos com o método de Monte Carlo. II. O líquido clorofórmio

Thermodynamic properties and radial distribution functions for liquid chloroform were calculated using the Monte Carlo method implemented with Metropolis algorithm in the NpT ensemble at 298 K and 1 atm. A five site model was developed to represent the chloroform molecules. A force field composed by Lennard-Jones and Coulomb potential functions was used to calculate the intermolecular energy. The partial charges needed to represent the Coulombic interactions were obtained from quantum chemical ab initio calculations. The Lennard-Jones parameters were adjusted to reproduce experimental values for density and enthalpy of vaporization for pure liquid. All thermodynamic results are in excelent agreement with experimental data. The correlation functions calculated are in good accordance with theoretical results avaliable in the literature. The free energy for solvating one chloroform molecule into its own liquid at 298 K and 1 atm was computed as an additional test of the potential model. The result obtained compares well with the experimental value. The medium effects on cis/trans convertion of a hypotetical solute in water TIP4P and chloroform solvents were also accomplished. The results obtained from this investigation are in agreement with estimates of the continuous theory of solvation.

Suodatuskalvon puhdistaminen UV-valolla tai ultraäänellä aktivoidulla titaanidioksidilla

Kalvotekniikan suurin ongelma on edelleen kalvon likaantuminen, jonka tuloksena kalvon erotuskyky voi muuttua ja liuoksen vuo kalvon läpi pientyä huomattavasti. Kalvotekniikan teollisissa sovelluksissa kalvojen puhdistus on yksi tärkeimmistä pääkohdista, sillä se määrittää kalvon käyttöikää ja käyttötehokkuutta. Yleisimmin käytetyn kemiallisen pesun tuloksena muodostuu hävitettävä pesuliuos, joka sisältää sekä kemikaaleja, että kalvosta poistetun lian. Työssä on tutkittu kalvon puhdistusta ultravioletti-valo- tai ultraäänikäsittelyssä titaanidioksidin läsnäollessa. Menetelmien mahdollisina etuina ovat kalvosta poistetun lian hajotus harmittomiksi komponenteiksi ja mahdollisesti kalvon pienempi kuluminen pesussa. Työn kirjallisuusosassa on käsitelty orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden hajottamista ultraviolettivalon tai ultraäänikäsittelyn avulla titaanidioksidin läsnäollessa sekä olosuhteiden vaikutusta menetelmien tehokkuuteen. Tämän lisäksi työssä on keskitytty polymeerikalvojen UV-valo- ja ultraäänikäsittelykestävyyteen. Kokeellisessa osassa on tutkittu UV-valo- ja ultraäänikäsittelyjen sopivuutta liatun PVDF-kalvon puhdistukseen titaanidioksidin läsnäollessa. Tavoitteena oli liatun kalvon permeabiliteetin palautus puhtaan kalvon tasolle käsittelyn avulla. Kalvon kestävyyttä on myös tutkittu. Tämän työn perusteella tutkittuja menetelmiä ei voida soveltaa tarkistettavan PVDF-kalvon puhdistukseen, ainakaan testeissä käytetyissä olosuhteissa, sillä kalvon ominaisuudet muuttuvat käsittelyissä.

Maneig de les dades d'un escàner làser (LiDAR) per a l'obtenció de paràmetres vegetatius en fruiters (perera) i vinya

Aquest projecte té com a finalitat desenvolupar un sistema no destructiu per a la caracterització de les plantacions de vinya i d’arbres fruiters mitjançant la utilització d’un sensor làser (LiDAR - Light Detection and Ranging). La informació obtinguda ha de permetre estudiar la resposta del cultiu a determinades accions (poda, reg, adobs, etc.); i també realitzar tractaments fitosanitaris adaptats a la densitat foliar del cultiu. La posada a punt del sistema (software i hardware) es va realitzar a escala reduïda mitjançant proves de laboratori sobre un arbre ornamental. Obtenint la configuració del sensor LiDAR més adequada i la calibració de tot el sistema. L’any 2004 van realitzar assajos en plantacions de pomera, perera, cítrics i vinya. L’objectiu era posar a prova el sistema i obtenir dades dels cultius. Amb la introducció de canvis i millores en el sistema i en la metodologia de treball, l’any 2005 es van realitzar nous assajos, però només en perera Blanquilla i en vinya Merlot. En tots els assajos s’escanejaven unes franges de vegetació concretes i posteriorment es desfullaven manualment per a calcular-ne l’Índex d’Àrea Foliar (IAF). Les dades obtingudes amb el sensor LiDAR s’han analitzat mitjançant l’aplicació de la metodologia desenvolupada per Walklate et al.(2002) i s’han obtingut determinats paràmetres vegetatius de cultiu, que posteriorment s’han correlacionat amb l’Índex d’Àrea Foliar (IAF) obtingut de forma experimental. La capacitat de predicció de l’Índex d’Àrea Foliar (IAF) per part dels diferents paràmetres calculats es diferent en cada cultiu, essent necessàries més proves i major nombre de dades a fi d’obtenir un model fiable per a l’estimació de l’IAF a partir de les lectures del sensor LiDAR. L’estudi de la variabilitat de la vegetació mitjançant l’anàlisi de la variabilitat del Tree Area Index (TAI) al llarg de la fila ha permès determinar el nombre mínim necessari d’escanejades acumulades per a l’estimació fiable de l’Índex d’Àrea Foliar. Finalment s’ha estudiat la incidència de l’alçada de col•locació del sensor LiDAR respecte la vegetació.

Um experimento com propostas múltiplas para um laboratório de química geral

This article suggests a sequence of experiments on the preparation, analysis and some photochemical aspects of potassium tris (oxalato) ferrate(III) trihydrate. The sequence of experiments could be carried out in four or five 4-hour laboratory periods. The new part of this article is related to the kinetics studies involving the ambient illumination as well as the use of the cellophane paper of different colors as light filters. The aspects such as quantum yield, light absorption and photochemical reactions are explored in order to illustrate the relationships between the exposure time, light intensity and wavelength range on the photochemical reactions.