Measuring irregularities and surface defects from printed patterns

Quality inspection and assurance is a veryimportant step when today's products are sold to markets. As products are produced in vast quantities, the interest to automate quality inspection tasks has increased correspondingly. Quality inspection tasks usuallyrequire the detection of deficiencies, defined as irregularities in this thesis. Objects containing regular patterns appear quite frequently on certain industries and science, e.g. half-tone raster patterns in the printing industry, crystal lattice structures in solid state physics and solder joints and components in the electronics industry. In this thesis, the problem of regular patterns and irregularities is described in analytical form and three different detection methods are proposed. All the methods are based on characteristics of Fourier transform to represent regular information compactly. Fourier transform enables the separation of regular and irregular parts of an image but the three methods presented are shown to differ in generality and computational complexity. Need to detect fine and sparse details is common in quality inspection tasks, e.g., locating smallfractures in components in the electronics industry or detecting tearing from paper samples in the printing industry. In this thesis, a general definition of such details is given by defining sufficient statistical properties in the histogram domain. The analytical definition allowsa quantitative comparison of methods designed for detail detection. Based on the definition, the utilisation of existing thresholding methodsis shown to be well motivated. Comparison of thresholding methods shows that minimum error thresholding outperforms other standard methods. The results are successfully applied to a paper printability and runnability inspection setup. Missing dots from a repeating raster pattern are detected from Heliotest strips and small surface defects from IGT picking papers.

Establishing intercompany relationships: Motives and methods for successful collaborative engagement

This study explores the early phases of intercompany relationship building, which is a very important topic for purchasing and business development practitioners as well as for companies' upper management. There is a lot ofevidence that a proper engagement with markets increases a company's potential for achieving business success. Taking full advantage of the market possibilities requires, however, a holistic view of managing related decision-making chain. Most literature as well as the business processes of companies are lacking this holism. Typically they observe the process from the perspective of individual stages and thus lead to discontinuity and sub-optimization. This study contains a comprehensive introduction to and evaluation of literature related to various steps of the decision-making process. It is studied from a holistic perspective ofdetermining a company's vertical integration position within its demand/ supplynetwork context; translating the vertical integration objectives to feasible strategies and objectives; and operationalizing the decisions made through engagement with collaborative intercompany relationships. The empirical part of the research has been conducted in two sections. First the phenomenon of intercompany engagement is studied using two complementary case studies. Secondly a survey hasbeen conducted among the purchasing and business development managers of several electronics manufacturing companies, to analyze the processes, decision-makingcriteria and success factors of engagement for collaboration. The aim has been to identify the reasons why companies and their management act the way they do. As a combination of theoretical and empirical research an analysis has been produced of what would be an ideal way of engaging with markets. Based on the respective findings the study concludes by proposing a holistic framework for successful engagement. The evidence presented throughout the study demonstrates clear gaps, discontinuities and limitations in both current research and in practical purchasing decision-making chains. The most significant discontinuity is the identified disconnection between the supplier selection process and related criteria and the relationship success factors.

Origins of production errors and significance of employee empowerment in reducing production error amount in sheet metal fabricating industry

The market place of the twenty-first century will demand that manufacturing assumes a crucial role in a new competitive field. Two potential resources in the area of manufacturing are advanced manufacturing technology (AMT) and empowered employees. Surveys in Finland have shown the need to invest in the new AMT in the Finnish sheet metal industry in the 1990's. In this run the focus has been on hard technology and less attention is paid to the utilization of human resources. In manymanufacturing companies an appreciable portion of the profit within reach is wasted due to poor quality of planning and workmanship. The production flow production error distribution of the sheet metal part based constructions is inspectedin this thesis. The objective of the thesis is to analyze the origins of production errors in the production flow of sheet metal based constructions. Also the employee empowerment is investigated in theory and the meaning of the employee empowerment in reducing the overall production error amount is discussed in this thesis. This study is most relevant to the sheet metal part fabricating industrywhich produces sheet metal part based constructions for electronics and telecommunication industry. This study concentrates on the manufacturing function of a company and is based on a field study carried out in five Finnish case factories. In each studied case factory the most delicate work phases for production errors were detected. It can be assumed that most of the production errors are caused in manually operated work phases and in mass production work phases. However, no common theme in collected production error data for production error distribution in the production flow can be found. Most important finding was still that most of the production errors in each case factory studied belong to the 'human activity based errors-category'. This result indicates that most of the problemsin the production flow are related to employees or work organization. Development activities must therefore be focused to the development of employee skills orto the development of work organization. Employee empowerment gives the right tools and methods to achieve this.

Induction motor versus permanent magnet synchronous motor in motion control applications: a comparative study

High dynamic performance of an electric motor is a fundamental prerequisite in motion control applications, also known as servo drives. Recent developments in the field of microprocessors and power electronics have enabled faster and faster movements with an electric motor. In such a dynamically demanding application, the dimensioning of the motor differs substantially from the industrial motor design, where feasible characteristics of the motor are for example high efficiency, a high power factor, and a low price. In motion control instead, such characteristics as high overloading capability, high-speed operation, high torque density and low inertia are required. The thesis investigates how the dimensioning of a high-performance servomotor differs from the dimensioning of industrial motors. The two most common servomotor types are examined; an induction motor and apermanent magnet synchronous motor. The suitability of these two motor types indynamically demanding servo applications is assessed, and the design aspects that optimize the servo characteristics of the motors are analyzed. Operating characteristics of a high performance motor are studied, and some methods for improvements are suggested. The main focus is on the induction machine, which is frequently compared to the permanent magnet synchronous motor. A 4 kW prototype induction motor was designed and manufactured for the verification of the simulation results in the laboratory conditions. Also a dynamic simulation model for estimating the thermal behaviour of the induction motor in servo applications was constructed. The accuracy of the model was improved by coupling it with the electromagnetic motor model in order to take into account the variations in the motor electromagnetic characteristics due to the temperature rise.

Real-time tree-foliage surface estimation using a ground laser scanner

The optimization of most pesticide and fertilizer applications is based on overall grove conditions. In this work we measurements. Recently, Wei [9, 10] used a terrestrial propose a measurement system based on a ground laser scanner to LIDAR to measure tree height, width and volume developing estimate the volume of the trees and then extrapolate their foliage a set of experiments to evaluate the repeatability and surface in real-time. Tests with pear trees demonstrated that the accuracy of the measurements, obtaining a coefficient of relation between the volume and the foliage can be interpreted as variation of 5.4% and a relative error of 4.4% in the linear with a coefficient of correlation (R) of 0.81 and the foliar estimation of the volume but without real-time capabilities. surface can be estimated with an average error less than 5 %.

Evaluation of an electronic nose to assess fruit ripeness

The main goal of our study was to see whether an artificial olfactory system can be used as a nondestructive instrument to measure fruit maturity. In order to make an objective comparison, samples measured with our electronic nose prototype were later characterized using fruit quality techniques. The cultivars chosen for the study were peaches, nectarines, apples, and pears. With peaches and nectarines, a PCA analysis on the electronic nose measurements helped to guess optimal harvest dates that were in good agreement with the ones obtained with fruit quality techniques. A good correlation between sensor signals and some fruit quality indicators was also found. With pears, the study addressed the possibility of classifying samples regarding their ripeness state after different cold storage and shelf-life periods. A PCA analysis showed good separation between samples measured after a shelf-life period of seven days and samples with four or less days. Finally, the electronic nose monitored the shelf-life ripening of apples. A good correlation between electronic nose signals and firmness, starch index, and acidity parameters was found. These results prove that electronic noses have the potential of becoming a reliable instrument to assess fruit ripeness.

Vaihtosuuntauksen ja suodatuksen toteuttaminen tasasähkönjakeluverkossa

Pienjännitejakeluverkko Suomessa on toteutettu 400 V:n kolmivaiheisella vaihtosähköllä. Pienestä jännitteestä johtuen 20/0.4 kV:n muuntajat täytyy sijoittaa lähelle kuluttajaa, jotta siirtohäviöt eivät nouse liian suuriksi. Suuremman vaihto- tai tasajännitteen käyttö pienjännitejakelussa kasvattaisi verkon tehonsiirtokapasiteettia ja mahdollistaisi pidempien siirtomatkojen käytön. Käynnissä olevassa tutkimushankkeessa käsitellään vaihtoehtoa, jossa tasajännitettä käytettäisiin 20 kV:n verkon ja kuluttajan välisessä tehonsiirrossa ja kuluttajalla sijaitseva vaihtosuuntaaja muodostaisi tasasähköstä standardien mukaista yksi- tai kolmivaiheista vaihtosähköä. Tässä diplomityössä käsitellään tehoelektroniikan soveltamista kuluttajalle sijoitetussa vaihtosuuntaajassa. Työssä tarkastellaan yksivaiheisia invertteritopologioita, niiden ohjausta ja soveltamista erilaisissa vaihtosuuntaajaratkaisuissa sekä LC- ja LCL-suotimien soveltuvuutta invertterin lähtöjännitteen suodatukseen. Lisäksi esitellään erilaisia rakenneratkaisuja vaihtosuuntauksen toteutukseen ja tarkastellaan näiden järjestelmien vikatilanteita ja sähköturvallisuutta. Lopuksi käsitellään koko järjestelmän häviöitä ja hyötysuhdetta eri suodinkomponenteilla sekä kytkentätaajuuksilla ja esitellään laboratorioprototyyppi. Työssä saatiin selville, että puolisiltainvertteri ei sovellu suurten kondensaattorien vuoksi syöttämään verkkotaajuista kuormaa, vaan joudutaan käyttämään kokosiltainvertteriä. Kokosiltainvertterin ja LC- tai LCL-suotimen käsittävää kokonaisuutta tarkasteltaessa havaittiin, että pienimmät häviöt saavutetaan LC-suotimella 5 %:n ja LCL-suotimella 1 %:n särövaatimuksella. Hyötysuhdekäyrää tarkasteltaessa saatiin sama tulos läpi koko invertterin tehoalueen. Suotimen häviöiden tarkka laskenta on kuitenkin erittäin haasteellista, joten tulokset ovat suuntaa-antavia.

La naturalesa de l'enllaç químic. Contribucions de Linus Pauling

Aquest treball comença amb un breu repàs de l'evolució històrica del concepte d'enllaç químic, seguit d'una introducció als dos models que, en el marc de la mecànica quàntica, es fan servir actualment per explicar aquell concepte (orbitals moleculars i enllaç-valència). Després d'aquesta introducció, es presenten les principals aportacions fetes per Linus Pauling en relació amb l'enllac, la major part de les quals s'enquadren en el context enllaç-valència. El treball de Heitler i London, considerat com l'inici del model enllaç-valència, posa de manifest que, quan els electrons que formen l'enllaç tenen els seus spins antiparal•lels, se situen preferentment entre els nuclis i poden llavors atreure'ls amb intensitat sufficient per vèncer la repulsió internuclear. En paraules de Pauling, la força química és una força d'origen electrostàtic, que pot ser atractiva o repulsiva depenent de l'orientació relativa dels spins electronics. El treball de Pauling relacionat amb la comprensió de l'enllaç és molt ampli. Una de les claus per entendre el seu èxit es deu a la concurrència de dos factors: la seva condició de químic, d'una Banda, i, de l'altra, el seu coneixement de la mecànica quàntica quan tot just s'estava desenvolupant en un restringit cercle de físics teòrics. Aquesta formació li permeté entroncar els conceptes quàntics amb el model de Lewis, ben conegut per la resta de químics. Destaquem l'especial rellevància de les publications dels anys trenta, les quals inclouen les contribucions més importants en relació amb la naturalesa de l'enllaç. Una d'aquestes és el concepte d'hibridació, el qual, malgrat el seu actual desprestigi per part de molts químics quàntics, ha tingut una importància històrica cabdal, en permetre racionalitzar l'estructura de la major part de les molècules i, en particular, dels complexos dels metalls de transició. Una altra contribució rellevant es el concepte de ressonància, desenvolupat per explicar l'estructura de les molècules que, com el benzè, no es poden representar amb una sola estructura de Lewis. Una aplicació menys coneguda d'aquest concepte fou el model introduït per Pawling per explicar les especials propietats dels metalls. El treball conclou amb una breu incursió en les actuals perspectives del mètode enllaç-valència. En els últims anys, aquest mètode ha recuperat interès gràcies als seus avantatges de cara a la interpretació dels resultats de sofisticats càlculs mecanoquàntics utilitzant les idees intuïtives que, de manera quasi constant, fan servir els químics en els seus raonaments. Aquest és, de fet, el punt clau que Pauling ha defensat al llarg de la seva carrera científica i que, malgrat el seu indiscutible interès, queda, de vegades, relegat a un segon terme a causa d'una excessiva preocupació per la precisió dels càlculs.

Informe d'Autors UOC a ISI Web of Knowledge. Juny 2014

UOC

Informe d'Autors UOC a ISI Web of Knowledge. Juliol 2014

UOC

The Impact of a Character Posture Model on the Communication of Affect in an Immersive Virtual Environment

This paper presents the quantitative and qualitative findings from an experiment designed to evaluate a developing model of affective postures for full-body virtual characters in immersive virtual environments (IVEs). Forty-nine participants were each requested to explore a virtual environment by asking two virtual characters for instructions. The participants used a CAVE-like system to explore the environment. Participant responses and their impression of the virtual characters were evaluated through a wide variety of both quantitative and qualitative methods. Combining a controlled experimental approach with various data-collection methods provided a number of advantages such as providing a reason to the quantitative results. The quantitative results indicate that posture plays an important role in the communication of affect by virtual characters. The qualitative findings indicated that participants attribute a variety of psychological states to the behavioral cues displayed by virtual characters. In addition, participants tended to interpret the social context portrayed by the virtual characters in a holistic manner. This suggests that one aspect of the virtual scene colors the perception of the whole social context portrayed by the virtual characters. We conclude by discussing the importance of designing holistically congruent virtual characters especially in immersive settings.

Mitta-anturin mittauselektroniikan kehittäminen teräksen puutislepinnoituksen ohjaukseen

Työn tarkoituksena oli kehittää mittauselektroniikka puutislepinnoitusprosessin ohjaukseen. Mittauselektroniikalla on tarkoitus mitata pikoampeeriluokan virtoja mittaanturilta, jossa virtaa kuuma, noin 250 ºC asteinen kaasu. Mitta-anturin toiminta perustuu ioniliikkuvuusspektrometriaan. Työssä tutkitaan pikoampeeriluokan virtojen mittaamista sekä mittauskytkennöissä käytetyn virta-jännitemuuntimen ominaisuuksia ja mitoittamista. Työ tarkastelee myös T-kytkennän käyttöä vahvistimen takaisinkytkennässä. Jännitekertojakytkentöjä käsitellään teoreettisesti mitta-anturin biasjännitteiden luomiseksi vähäisellä piirilevypinta-alalla. Työssä suunniteltiin mittauselektroniikan esivahvistinprototyypit sekä mitta-anturin biasjännitekytkentä. Mitta-anturin kuumien olosuhteiden vuoksi on mittauselektroniikka siirrettävä etäämmäksi mitta-anturista. Prototyyppikytkennöillä sekä laboratoriomittauksilla selvitettiin mittauselektroniikan esivahvistimien siirtämiseen liittyviä ongelmia. Biasjännitekytkennän suunnittelussa pyrittiin kytkentä toteuttamaan mahdollisimman vähällä piirilevypinta-alalla. Mittauselektroniikka todettiin laboratoriomittausten perusteella toimivaksi puutislepinnoitusprosessissa suoritettavia koemittauksia varten.

Puolustusvoimien tutkimustoiminnan verkottumisen kehittäminen

Työssä selvitettiin Puolustusvoimien Teknillisen Tutkimuslaitoksen Elektroniikka- ja informaatiotekniikan verkottumisen nykytila sekä esitettiin vaihtoehtoja teknisen tutkimustoiminnan kehittämiseksi.Lisäksi perehdyttiin verkottumiseen käsitteenä sekä verkottumisen motiiveihin. Verkkojen syntymekanismeihin sekä erilaisten verkkojen ominaisuuksiin perehdyttiin etsittäessä sopivaa verkottumisstrategiaa tai –tapaa puolustusvoimien teknisen tutkimustoiminnan kehittämiseksi. Kolmea verkottumisvaihtoehtoa tutkittiin: hierarkkista tai vertikaalista verkottumista, kumppanuutta sekä strategista verkottumista. Kuvattaessa Puolustusvoimien Teknillisen Tutkimuslaitoksen Elektroniikka- ja informaatiotekniikkaosaston verkottumisen nykytilaa kuvailtiin myös osaston ja eräiden kumppaneiden yhteistyöstä saamaa hyötyä.Lopuksi perehdyttiin verkottumisen yleisiin haasteisiin ja hyötyihin sekä verkonrakentajan rooliin.

Lämmönsiirron numeerinen laskenta profiloidulle kanavalle.

Työn tavoitteena oli tutkia aaltomaisen profiloinnin vaikutusta suorien jäähdytyskanavien lämmönsiirtoon ja painehäviöön. Erilaisia profiileja oli kymmenen kappaletta ja ne olivat 5mm leveitä ja 30cm pitkiä kukin. Ne laskettiin kolmeulotteisina tapauksina FINFLO-virtausratkaisijalla kolmella eri Reynoldsin luvulla, jotka vastasivat laminaarista, osittain turbulenttista ja lähes kokonaan turbulenttista virtausta. Lämmönsiirtoaine oli kuiva +30°C ilma ja profiloinnin toteutustapa oli toisiaan sivuavat ympyräkaaret kolmella erilaisella säteen arvolla ja kolmella erilaisella aallonpituuden arvolla. Lisäksi laskettiin saman levyisen tasokanavan arvot jokaisella Reynoldsin luvulla kaksiulotteisina tapauksina. Näitä profiloimattomia kanavia pidettiin referenssitapauksina. Tuloksena havaittiin että profiloimalla saadaan yksiselitteisesti suurempi lämpöteho ulos samasta tilavuudesta. Lämmönsiirtokerroin kasvaa profiloinnin avulla parhaimmillaan n. 20% käytetystä turbulenssimallista tai lämmönsiirtokertoimen määritelmästä riippumatta. Painehäviö kasvaa myös aina, mutta kitkakerroin voi hieman pienentyä. Profiilin varsinaisena hyvyyskriteerinä pidettiin lämmönsiirtokertoimen ja kitkakertoimen suhdetta h/f. Se osoittautui riippuvaksi Reynoldsin luvusta ja turbulenssimallista; ASM ja Chien k-έ -mallit ennustavat transitioetäisyyden eri tavalla. Laminaarisilla virtauksilla h/f :n vaihtelu oli vähäistä; suhde vaihteli vain ±5% eri profiilien kesken. ASM-mallilla havaittiin sekundääripyörteilyä, ehkä siksi että se mallintaa anisotrooppisen turbulenssin. Chien k-έ malli ennusti suuremman ja aikaisemmin alkavan turbulenttisuuden kuin ASM. Lisäksi havaittiin mm. että tietyillä profiileilla muodostuu kanavan kapeimpaan kohtaan selvä virtausnopeuden paikallinen minimi seinämän läheisyyden takia.

Komponenttien lämpöteknisten parametrien karakterisointilaitteiston suunnittelu ja toteutus

Elektroniikan pienentyessä ja tehotiheyden kasvaessa tarvitaan paremmin suunniteltuja jäähdytysjärjestelyjä. Suunnittelun apuna voidaan käyttää perinteisiä lämmönsiirtoyhtälöitä, virtauslaskentaa ja mittauksia. Tässä työssä on suunniteltu ja rakennettu mittauslaitteisto nimenomaan elektroniikan komponenttien ja jäähdytyselementtien lämpötilojen ja painehäviöiden mittaamiseen. Koeajona laitteistolla on mitattu jäähdytyselementin lämpötilajakauma kahdella eri virtausnopeudella ja lämpötilalla sekä verrattu niitä aikaisemmin mitattuihin tapauksiin sekä Fluent- virtauslaskentaohjelmalla laskettuihin tuloksiin.