Wood species identification by visual characterization of fibers

Kandidaatintyö tehtiin osana PulpVision-tutkimusprojektia, jonka tarkoituksena on kehittää kuvapohjaisia laskenta- ja luokittelumetodeja sellun laaduntarkkailuun paperin valmistuksessa. Tämän tutkimusprojektin osana on aiemmin kehitetty metodi, jolla etsittiin kaarevia rakenteita kuvista, ja tätä metodia hyödynnettiin kuitujen etsintään kuvista. Tätä metodia käytettiin lähtökohtana kandidaatintyölle. Työn tarkoituksena oli tutkia, voidaanko erilaisista kuitukuvista laskettujen piirteiden avulla tunnistaa kuvassa olevien kuitujen laji. Näissä kuitukuvissa oli kuituja neljästä eri puulajista ja yhdestä kasvista. Nämä lajit olivat akasia, koivu, mänty, eukalyptus ja vehnä. Jokaisesta lajista valittiin 100 kuitukuvaa ja nämä kuvat jaettiin kahteen ryhmään, joista ensimmäistä käytettiin opetusryhmänä ja toista testausryhmänä. Opetusryhmän avulla jokaiselle kuitulajille laskettiin näitä kuvaavia piirteitä, joiden avulla pyrittiin tunnistamaan testausryhmän kuvissa olevat kuitulajit. Nämä kuvat oli tuottanut CEMIS-Oulu (Center for Measurement and Information Systems), joka on mittaustekniikkaan keskittynyt yksikkö Oulun yliopistossa. Yksittäiselle opetusryhmän kuitukuvalle laskettiin keskiarvot ja keskihajonnat kolmesta eri piirteestä, jotka olivat pituus, leveys ja kaarevuus. Lisäksi laskettiin, kuinka monta kuitua kuvasta löydettiin. Näiden piirteiden eri yhdistelmien avulla testattiin tunnistamisen tarkkuutta käyttämällä k:n lähimmän naapurin menetelmää ja Naiivi Bayes -luokitinta testausryhmän kuville. Testeistä saatiin lupaavia tuloksia muun muassa pituuden ja leveyden keskiarvoja käytettäessä saavutettiin jopa noin 98 %:n tarkkuus molemmilla algoritmeilla. Tunnistuksessa kuitujen keskimäärinen pituus vaikutti olevan kuitukuvia parhaiten kuvaava piirre. Käytettyjen algoritmien välillä ei ollut suurta vaihtelua tarkkuudessa. Testeissä saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että kuitukuvien tunnistaminen on mahdollista. Testien perusteella kuitukuvista tarvitsee laskea vain kaksi piirrettä, joilla kuidut voidaan tunnistaa tarkasti. Käytetyt lajittelualgoritmit olivat hyvin yksinkertaisia, mutta ne toimivat testeissä hyvin.

Toimintokohtainen kustannuslaskenta muovialan teollisuusyrityksessä

Jatkuva teknologioiden kehittyminen ja globaalin talousjärjestelmän lainalaisuudet pakottavat yrityksiä kiinnittämään enenevässä määrin huomiota kilpailukykyyn ja kannattavuuteen. Kustannuslaskennan tarkkuus on yksi tärkeimmistä taloushallinnon elementeistä kilpailukyvyn ylläpitämisessä. Virheisiin ei ole varaa, sillä väärin perustein tehdyt kustannuslaskennat ajavat yrityksen nopeasti taloudellisiin vaikeuksiin. Tässä tutkimuksessa oli tavoitteena etsiä teollisen muovialan yrityksen tarpeisiin parhaiten sopiva kustannuslaskentajärjestelmä. Tutkimuksen teoriaosassa tutustuttiin eri kustannuslaskentamenetelmiin, ja tarkemmin toimintolaskennan yksinkertaisempaan muotoon, aikaperusteiseen toimintolaskentaan, sen toimivuuden ja käytettävyyden kannalta. Tutkimus toteutettiin konstruktiivisena case -tutkimuksena, jossa pyrittiin kuvaamaan ja havainnollistamaan uusi laskentamalli eli konstruktio. Tutkimuksen empiirisessä osuudessa suoritettiin esimerkkilaskelmia case yrityksen valmistamalle tuoteryhmälle ja vertailtiin laskelman tuloksia nykyiseen laskentamalliin. Saatujen tietojen pohjalta yritys pystyy muokkaamaan hinnoittelua vastaamaan kannattavuustavoitteita ja parantamaan kilpailukykyään, sillä malli tuottaa tarkempaa tietoa kustannuksista ja asiakaskohtaisista kannattavuuksista.

Pulssitettu laserablaatio mikrofluidisten kanavistojen sarjatuotantomenetelmänä

Puolijohteiden yleistyttyä vuodesta 1948 alkaen, ovat elektroniset laitteet pienentyneet jatkuvasti tehojen kuitenkin kasvaessa. Kasvaneet tehotiheydet kuitenkin vaikeuttavat laitesuunnittelua, sillä puoljohdekomponenttien suorituskyvylle ja eliniälle on oleellista lämpötilojen ja lämpötilavaihteluiden minimointi. Perinteisen ilmajäähdytyksen lähestyessä rajojaan niin kokonaistehon kuin järkevän energiatehokkuudenkin suhteen, on parhaaksi seuraavaksi teknologiaksi ennustettu kaksifaasijäähdytystä, jonka suorituskyky ja energiatehokkuus ovat vaaditulla tasolla. Kaksifaasijäähdytyksen optimaaliselle toiminnalle tärkeää on hyvin suunniteltu ja tarkasti valmistettu lämmönsiirtopinta, jota kutsutaan mikrokanavistoksi. Pulssitettu laserkaiverrus on edistynyt valmistustekniikka, jonka tarkkuus ja luotettavuus sopisivat mikrokanavistojen valmistamiseen. Laserkaiverruksella saavutettavat lopputulokset vaihtelevat kuitenkin materiaalista riippuen ja kupari – jota käytetään yleisesti lämmönjohteena – on eräs huonoimmin lasertyöstöön reagoivista materiaaleista ja siksi on oleellista selvittää laser-kaiverruksen toimivuutta kuparisten mikrokanavistojen valmistuksessa. Pulssitetun laser-kaiverruksen eri variaatioista nanosekunti-luokan pulssinpituuksilla toimivat laitteet ovat jatkuvan tuotannon kannalta paras vaihtoehto niiden hyvän tuottavuuden, saatavuuden sekä kohtuullisen alkuinvestoinnin vuoksi. Käytännön kaiverruskokeiden perusteella selvisi, että menetelmä on laatunsa ja tarkkuutensa puolesta sopiva varsinaiseen tuotantoon. Kaiverruksen tehokkuus kuparia työstettäessä on kuitenkin ennakoituakin heikompi ja niin valmistus- kuin suunnitelu-prosessikin vaativat vielä jatkotutkimusta ja -kehitystä.

Real-time adaptive control of ultra-fast laser scribing process with spectrometer online monitoring

There exist several researches and applications about laser welding monitoring and parameter control but not a single one have been created for controlling of laser scribing processes. Laser scribing is considered to be very fast and accurate process and thus it would be necessary to develop accurate turning and monitoring system for such a process. This research focuses on finding out whether it would be possible to develop real-time adaptive control for ultra-fast laser scribing processes utilizing spectrometer online monitoring. The thesis accurately presents how control code for laser parameter tuning is developed using National Instrument's LabVIEW and how spectrometer is being utilized in online monitoring. Results are based on behavior of the control code and accuracy of the spectrometer monitoring when scribing different steel materials. Finally control code success is being evaluated and possible development ideas for future are presented.

Verkkokaupan vaikutus muodin sisäänostajien ostoprosessin eri vaiheisiin

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, kuinka muodin sisäänostajien ostoprosessin eri vaiheet ovat muuttuneet verkkokaupan tultua yhdeksi yrityksen myyntikanavaksi. Muodin sisäänostaminen on yksi tärkeimmistä tehtävistä muodin vähittäismyynnissä – oikeat ostot ja oikea-aikaisuus takaavat yrityksen kannattavuuden ja liiketoiminnan jatkuvuuden. Verkkokaupat ovat yleistyneet ja nykypäivänä lähes jokainen muodin alalla toimiva yritys palvelee asiakkaita myös verkossa. Tutkimusta johdatti kaksi tutkimuskysymystä: 1) Kuinka verkkokauppojen tulo yhdeksi vähittäiskaupan myyntikanavaksi on vaikuttanut muodin sisäänostoprosessin eri vaiheisiin? 2) Mitkä ovat haasteet, joita muodin sisäänostajat kohtaavat verkkokaupan myötä ostoprosessin eri vaiheissa? Tutkimuksen lähtökohtana oli selvittää sisäänostajien perusostoprosessin eri vaiheita ja tarkastella, kuinka verkkokaupan tulo osaksi yritystä on näihin vaikuttanut. Teoreettinen viitekehys muodostui seitsemästä ostoprosessin vaiheesta: edellisen kauden myyntien tarkastelu sekä budjetin suunnittelu, ennustaminen ja asiakkaiden tarpeiden kartoittaminen, muodin sesongit, valikoiman suunnittelu, neuvottelut toimittajien kanssa ja myyntihintojen asettaminen, tilausten käsittely ja vahvistaminen sekä kilpailija-analyysien tekeminen. Tutkimuksessa keskityttiin sisäänostajien työhön, sivuttaen hieman ostoassistenttien päivittäistä työskentelyä. Empiirinen aineisto kerättiin haastattelemalla kuutta muodin sisäänostajaa, kolmea verkkokaupan asiantuntijaa, sekä yhtä muotikaupan johtohenkilöä. Tutkimuksen tulokset osoittivat verkkokauppojen tulon yhdeksi muodin vähittäiskauppojen myyntikanavaksi vaikuttaneet sisäänostajien työhön kuormittamalla perusostoprosessin eri vaiheita työmäärällisesti, sekä lisäämällä niihin eri komponentteja. Tämä oli nähtävissä jokaisessa tutkimukseen otetussa seitsemässä ostoprosessin vaiheessa. Tutkimukseen osallistuneissa yrityksissä verkkokauppa nähtiin yhtenä myyntikanavana, sisäänostajat ostivat tuotteita niin verkkokauppaan, kuin kivijalkakauppaan. Yleisesti on todettavissa, että kannattavuuden analysointi on sisäänostajien työssä yleistynyt, kuten kilpailijoiden ja hintatason tarkkaileminen. Toimittajien kanssa neuvotteluihin verkkokaupasta on tullut lisäpalikka. Haasteita verkkokappojen tulo osaksi yritystä on tuonut etenkin varastojen hallintaan, sillä palautusprosessi voi kestää jopa kolme kertaa pidempään verkkokauppojen tuotteilla kuin kivijalkakaupan

Feature-based camera pose estimation

The estimating of the relative orientation and position of a camera is one of the integral topics in the field of computer vision. The accuracy of a certain Finnish technology company’s traffic sign inventory and localization process can be improved by utilizing the aforementioned concept. The company’s localization process uses video data produced by a vehicle installed camera. The accuracy of estimated traffic sign locations depends on the relative orientation between the camera and the vehicle. This thesis proposes a computer vision based software solution which can estimate a camera’s orientation relative to the movement direction of the vehicle by utilizing video data. The task was solved by using feature-based methods and open source software. When using simulated data sets, the camera orientation estimates had an absolute error of 0.31 degrees on average. The software solution can be integrated to be a part of the traffic sign localization pipeline of the company in question.

Verification and Implementation of Call Sequence Analysing Algorithm

Työssä arvioidaan ja verifioidaan puheluiden luokitteluun suunniteltu Call Sequence Analysing Algorithm (CSA-algoritmi). Algoritmin tavoitteena on luokitella riittävän samankaltaiset puhelut ryhmiksi tarkempaa vika-analyysia varten. Työssä esitellään eri koneoppimisalgoritmien pääluokitukset ja niiden tyypilliset eroavaisuudet, eri luokitteluprosesseille ominaiset datatyypit, sekä toimintaympäristöt, joissa kyseinen toteutus on suunniteltu toimivaksi. CSA-algoritmille syötetään verkon ylläpitoviesteistä koostuvia viestisarjoja, joiden sisällön perusteella samankaltaiset sarjat ryhmitellään kokonaisuuksiksi. Algoritmin suorituskykyä arvioidaan 94 käsin luokitellun verrokkisarjan avulla. Sarjat on kerätty toimivasta 3G-verkon kontrollerista. Kahta sarjaa vertailemalla sarjaparille muodostetaan keskinäinen tunnusluku: sarjojen samanlaisuutta kuvaava etäisyys. Tässä työssä keskitytään erityisesti Hamming-etäisyyteen. Etäisyyden avulla sarjat koostetaan ryhmiksi. Muuttamalla hyväksyttävää maksimietäisyyttä, jonka perusteella kaksi sarjaa lasketaan kuuluvaksi samaan ryhmään, saadaan aikaiseksi alaryhmiä, joihin kuuluu ainoastaan samankaltaisia sarjoja. Hyväksyttävän etäisyyden kasvaessa, myös virheluokitusten määrä kasvaa. Oikeiden lajittelutulosten vertailukohteena toimii käsin luokiteltu ryhmittely. CSA-algoritmin luokittelutuloksen tarkkuus esitetään prosentuaalisena osuutena tavoiteryhmittelystä maksimietäisyyden funktiona. Työssä osoitetaan, miten etäisyysattribuutiksi valittu Hamming-etäisyys ei sovellu tämän datan luokitteluun. Työn lopussa ehdotetaan menetelmää ja työkalua, joiden avulla useampaa eri lajittelija-algoritmia voidaan testata nopealla kehityssyklillä.

Pitkittäistutkimus kymmenen S1- ja S2-pojan kirjoitustaidon sujuvuuden, tarkkuuden ja kompleksisuuden kehittymisestä

Olen tutkimuksessani seurannut kymmenen pojan kielitaidon kehittymistä vuodesta 2010 vuoteen 2015. Viisi informanttia puhuu suomea äidinkielenä ja viisi suomea toisena kielenä. Tutkimus on pragmaattis-funktionaalinen ja laadullinen pitkittäistutkimus. Kielitaidon mittareina käytän sujuvuutta, tarkkuutta ja kompleksisuutta. Näiden kolmen mittarin alle sijoitan kielen ainekset, joita ovat seuraavat: sähköpostin tervehdys ja lopetus sekä tekstilajinomaisuus (sujuvuus), possessiivisuffiksin käyttö (tarkkuus), direktiivin valinta ja pyynnön vahvistaminen (syväkompleksisuus) sekä sanamäärä ja lauseen osien lukumäärä (pintakompleksisuus). Tutkin lisäksi, miten hyvän osaamisen kuvaukset ja eurooppalaisen viitekehyksen taitotasoasteikot toimivat käytännön arvioinnissa. Informantit kirjoittivat kukin neljä tekstiä: sähköpostin verkkokauppaan vuosina 2010 ja 2015 sekä vapaan tarinan pelottavasta tai hauskasta tapahtumasta vuosina 2011 ja 2015. Informantit olivat tutkimuksen alkaessa 4.-luokkalaisia ja päättyessä 9.-luokkalaisia. Tuloksista selviää, että sekä S1-pojat että S2-pojat osaavat suhteellisen hyvin tekstilajien piirteet, esittävät pyynnön konditionaalissa kohteliaasti ja vahvistavat pyynnön eri keinoin. S1-pojat käyttävät S2-poikia enemmän possessiivisuffiksia, mutta S2-poikien oppivat käyttämään sitä tutkimusjakson aikana. S1-pojat kirjoittavat sanamäärissä laskettuna aluksi pidempiä tekstejä, mutta 9. luokalla S2-pojat kirjoittavat pidemmät vapaatekstit kuin S1-pojat. Virkkeiden jakaantumisessa eri osiin ei ole suurta eroa. Pojista on muodostettavissa viisi erilaista kirjoittajaprofiilia: varovainen kirjoittaja, vaihteleva kirjoittaja, sujuva kirjoittaja (S1) / kehittyvä sujuva kirjoittaja (S2), motivoitumaton kirjoittaja ja taitava kirjoittaja. Tutkimuksen perusteella ehdotan, että koulujen kirjoitusaiheissa olisi enemmän pojille suunnattuja aiheita. Arvioinnin oikeudenmukaisuuden toteutumiseksi voi harkita tekstinkäsittelyohjelmien käyttämistä merkityksellisissä kokeissa. Opettajat tarvitsevat enemmän konkreettisia mittareita kirjoitusten arviointiin. Kirjoitusprofiilin ja kohdennetun tuen antaminen saattaisi olla hyödyllistä. S2-opetuksessa on järkevää säilyttää nykyiset pienryhmät tai tehdä S1- ja S2-oppilaita sisältävät yhdistelmäryhmät riittävän pieniksi yksilöllisen ohjauksen varmistamiseksi erityisesti kirjoitustehtävissä. S2-oppijoille tulee tarjota oman kielitasonsa mukainen opetusryhmä, jotta heidän kielitaitonsa kehittyy riittävästi. Toisen polven S2-oppijoiden kannattaa opiskella eri ryhmässä kuin juuri maahan tulleiden S2-oppijoiden.

Automatization of feeding the heat flux data to water circulation simulations of recovery boilers

Tässä työssä perehdytään soodakattiloiden vesikiertomallin rakentamiseen. Työn päätavoitteena on kehittää simulointimallia varten taulukkolaskentapohja, jonka avulla soodakattilan lämpövuotietoja on yksinkertaista ja nopeaa käsitellä ja siirtää Apros 6 -simulointiohjelmaan. Lisäksi tarkoituksena on pyrkiä automatisoimaan työvaiheet mahdollisimman pitkälle, jolloin vesikiertolaskennan tekeminen yksinkertaistuisi, yhtenäistyisi ja tarkentuisi. Tämä on mahdollista Excel- makrojen ja Apros 6:n uusien toimintojen avulla. Apros 6:ssa on nyt mahdollista hyödyntää SCL- komentotiedostoja, joiden avulla sujuva tiedonsiirto Aproksen ja Excelin välillä vodaan toteuttaa. Vesikiertolaskentaan käytettävän datan käsittely on aikaisemmin ollut työlästä ja sen tarkkuus on pitkälti riippunut mallintajasta. Tässä diplomityössä päästään hyödyntämään uusimpia ja realistisempia soodakattiloiden CFD- malleja, joiden avulla pystytään luomaan aikaisempaa tarkemmat lämpövuojakaumat soodakattilan lämpöpinnoille. Tämä muutos parantaa vesikiertolaskennan tarkkuutta. Työn kokeellisessa osassa uutta Excel laskentatyökalua ja uusia lämpövuoarvoja testataan käytännössä. Eräs vanha Apros- vesikiertomalli päivitetään uusilla lämpövuoarvoilla ja sen rakenteeseen tehdään muutoksia tarkkuuden parantamiseksi. Uuden mallin toimivuutta testataan myös 115 %:n kapasiteetilla ja tutkitaan kuinka kyseinen vesikiertopiiri reagoi suurempaan lämpötehoon. Näitä kolmea eri tilannetta vertaillaan toisiinsa ja tarkastellaan eroavaisuuksia niiden vesi-höyrypiireissä.

Dynamic model development of adiabatic compressed air energy storage

The share of variable renewable energy in electricity generation has seen exponential growth during the recent decades, and due to the heightened pursuit of environmental targets, the trend is to continue with increased pace. The two most important resources, wind and insolation both bear the burden of intermittency, creating a need for regulation and posing a threat to grid stability. One possibility to deal with the imbalance between demand and generation is to store electricity temporarily, which was addressed in this thesis by implementing a dynamic model of adiabatic compressed air energy storage (CAES) with Apros dynamic simulation software. Based on literature review, the existing models due to their simplifications were found insufficient for studying transient situations, and despite of its importance, the investigation of part load operation has not yet been possible with satisfactory precision. As a key result of the thesis, the cycle efficiency at design point was simulated to be 58.7%, which correlated well with literature information, and was validated through analytical calculations. The performance at part load was validated against models shown in literature, showing good correlation. By introducing wind resource and electricity demand data to the model, grid operation of CAES was studied. In order to enable the dynamic operation, start-up and shutdown sequences were approximated in dynamic environment, as far as is known, the first time, and a user component for compressor variable guide vanes (VGV) was implemented. Even in the current state, the modularly designed model offers a framework for numerous studies. The validity of the model is limited by the accuracy of VGV correlations at part load, and in addition the implementation of heat losses to the thermal energy storage is necessary to enable longer simulations. More extended use of forecasts is one of the important targets of development, if the system operation is to be optimised in future.