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.

Excitonic properties of transition metal oxide perovskites and workflow automatization of GW schemes

The Many-Body-Perturbation Theory approach is among the most successful theoretical frameworks for the study of excited state properties. It allows to describe the excitonic interactions, which play a fundamental role in the optical response of insulators and semiconductors. The first part of the thesis focuses on the study of the quasiparticle, optical and excitonic properties of \textit{bulk} Transition Metal Oxide (TMO) perovskites using a G$_0$W$_0$+Bethe Salpeter Equation (BSE) approach. A representative set of 14 compounds has been selected, including 3d, 4d and 5d perovskites. An approximation of the BSE scheme, based on an analytic diagonal expression for the inverse dielectric function, is used to compute the exciton binding energies and is carefully bench-marked against the standard BSE results. In 2019 an important breakthrough has been achieved with the synthesis of ultrathin SrTiO3 films down to the monolayer limit. This allows us to explore how the quasiparticle and optical properties of SrTiO3 evolve from the bulk to the two-dimensional limit. The electronic structure is computed with G0W0 approach: we prove that the inclusion of the off-diagonal self-energy terms is required to avoid non-physical band dispersions. The excitonic properties are investigated beyond the optical limit at finite momenta. Lastly a study of the under pressure optical response of the topological nodal line semimetal ZrSiS is presented, in conjunction with the experimental results from the group of Prof. Dr. Kuntscher of the Augsburg University. The second part of the thesis discusses the implementation of a workflow to automate G$_0$W$_0$ and BSE calculations with the VASP software. The workflow adopts a convergence scheme based on an explicit basis-extrapolation approach [J. Klimeš \textit{et al.}, Phys. Rev.B 90, 075125 (2014)] which allows to reduce the number of intermediate calculations required to reach convergence and to explicit estimate the error associated to the basis-set truncation.

Development and Automatization of a Planar Jet Wind Tunnel for the X-wire Calibration

The scope of this study is to design an automatic control system and create an automatic x-wire calibrator for a facility named Plane Air Tunnel; whose exit creates planar jet flow. The controlling power state as well as automatic speed adjustment of the inverter has been achieved. Thus, the wind tunnel can be run with respect to any desired speed and the x-wire can automatically be calibrated at that speed. To achieve that, VI programming using the LabView environment was learned, to acquire the pressure and temperature, and to calculate the velocity based on the acquisition data thanks to a pitot-static tube. Furthermore, communication with the inverter to give the commands for power on/off and speed control was also done using the LabView VI coding environment. The connection of the computer to the inverter was achieved by the proper cabling using DAQmx Analog/Digital (A/D) input/output (I/O). Moreover, the pressure profile along the streamwise direction of the plane air tunnel was studied. Pressure tappings and a multichannel pressure scanner were used to acquire the pressure values at different locations. Thanks to that, the aerodynamic efficiency of the contraction ratio was observed, and the pressure behavior was related to the velocity at the exit section. Furthermore, the control of the speed was accomplished by implementing a closed-loop PI controller on the LabView environment with and without using a pitot-static tube thanks to the pressure behavior information. The responses of the two controllers were analyzed and commented on by giving suggestions. In addition, hot wire experiments were performed to calibrate automatically and investigate the velocity profile of a turbulent planar jet. To be able to analyze the results, the physics of turbulent planar jet flow was studied. The fundamental terms, the methods used in the derivation of the equations, velocity profile, shear stress behavior, and the effect of vorticity were reviewed.

Analise cinematica das trajetorias de jogadores de handebol obtidas por rastreamento automatico

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Improving appropriateness of antibiotic therapy: randomized trial of an intervention to foster reassessment of prescription after 3 days.

OBJECTIVES: Reassessment of ongoing antibiotic therapy is an important step towards appropriate use of antibiotics. This study was conducted to evaluate the impact of a short questionnaire designed to encourage reassessment of intravenous antibiotic therapy after 3 days. PATIENTS AND METHODS: Patients hospitalized on the surgical and medical wards of a university hospital and treated with an intravenous antibiotic for 3-4 days were randomly allocated to either an intervention or control group. The intervention consisted of mailing to the physician in charge of the patient a three-item questionnaire referring to possible adaptation of the antibiotic therapy. The primary outcome was the time elapsed from randomization until a first modification of the initial intravenous antibiotic therapy. It was compared within both groups using Cox proportional-hazard modelling. RESULTS: One hundred and twenty-six eligible patients were randomized in the intervention group and 125 in the control group. Time to modification of intravenous antibiotic therapy was 14% shorter in the intervention group (adjusted hazard ratio for modification 1.28, 95% CI 0.99-1.67, P = 0.06). It was significantly shorter in the intervention group compared with a similar group of 151 patients observed during a 2 month period preceding the study (adjusted hazard ratio 1.17, 95% CI 1.03-1.32, P = 0.02). CONCLUSION: The results suggest that a short questionnaire, easily adaptable to automatization, has the potential to foster reassessment of antibiotic therapy.

Autonomous underwater vehicle control using reinforcement learning policy search methods

Autonomous underwater vehicles (AUV) represent a challenging control problem with complex, noisy, dynamics. Nowadays, not only the continuous scientific advances in underwater robotics but the increasing number of subsea missions and its complexity ask for an automatization of submarine processes. This paper proposes a high-level control system for solving the action selection problem of an autonomous robot. The system is characterized by the use of reinforcement learning direct policy search methods (RLDPS) for learning the internal state/action mapping of some behaviors. We demonstrate its feasibility with simulated experiments using the model of our underwater robot URIS in a target following task

Study and implementation of some quantitative trading models

Quantitative or algorithmic trading is the automatization of investments decisions obeying a fixed or dynamic sets of rules to determine trading orders. It has increasingly made its way up to 70% of the trading volume of one of the biggest financial markets such as the New York Stock Exchange (NYSE). However, there is not a signi cant amount of academic literature devoted to it due to the private nature of investment banks and hedge funds. This projects aims to review the literature and discuss the models available in a subject that publications are scarce and infrequently. We review the basic and fundamental mathematical concepts needed for modeling financial markets such as: stochastic processes, stochastic integration and basic models for prices and spreads dynamics necessary for building quantitative strategies. We also contrast these models with real market data with minutely sampling frequency from the Dow Jones Industrial Average (DJIA). Quantitative strategies try to exploit two types of behavior: trend following or mean reversion. The former is grouped in the so-called technical models and the later in the so-called pairs trading. Technical models have been discarded by financial theoreticians but we show that they can be properly cast into a well defined scientific predictor if the signal generated by them pass the test of being a Markov time. That is, we can tell if the signal has occurred or not by examining the information up to the current time; or more technically, if the event is F_t-measurable. On the other hand the concept of pairs trading or market neutral strategy is fairly simple. However it can be cast in a variety of mathematical models ranging from a method based on a simple euclidean distance, in a co-integration framework or involving stochastic differential equations such as the well-known Ornstein-Uhlenbeck mean reversal ODE and its variations. A model for forecasting any economic or financial magnitude could be properly defined with scientific rigor but it could also lack of any economical value and be considered useless from a practical point of view. This is why this project could not be complete without a backtesting of the mentioned strategies. Conducting a useful and realistic backtesting is by no means a trivial exercise since the \laws" that govern financial markets are constantly evolving in time. This is the reason because we make emphasis in the calibration process of the strategies' parameters to adapt the given market conditions. We find out that the parameters from technical models are more volatile than their counterpart form market neutral strategies and calibration must be done in a high-frequency sampling manner to constantly track the currently market situation. As a whole, the goal of this project is to provide an overview of a quantitative approach to investment reviewing basic strategies and illustrating them by means of a back-testing with real financial market data. The sources of the data used in this project are Bloomberg for intraday time series and Yahoo! for daily prices. All numeric computations and graphics used and shown in this project were implemented in MATLAB^R scratch from scratch as a part of this thesis. No other mathematical or statistical software was used.

Yksittäistuotannon robotisointi konenäön avulla

Työn tavoitteena oli uuden konenäköpohjaisen hitsausrobottiaseman käyttöönotto ja järjestelmän kehittäminen siten, että voitiin mahdollistaa vähintään vaadittu 70 %:n kaariaikasuhde ohjelmien sisällä. Aseman käyttöönotolla pyrittiin tehostamaan hitsaustyötä ja helpottamaan tuotanto-paineita osavalmistuksen paneeli-linjalla. Hitsausasemalla parannetaan myös työntekijöiden työergonomiaa sekä koko työn imagoa. Kirjallisen osan tarkoituksena oli tutkia robotisoitua hitsausta ja sen tuomia etuja, verrata jo olemassa olevia ohjelmointimenetelmiä uuteen ohjelmointitapaan ja selvittää robottien tarkkuuksia. Kirjallisuusosan jälkimmäisessä osassa tutustuttiin konenäköön ja sen laitteistoihin sekä sovelluksiin. Kirjallisuus-tutkimuksessa selvisi, että uusi ohjelmointimenetelmä on selvä parannus kyseiseen sovellukseen. Käytännön osassa on esitelty konenäköpohjainen hitsausrobottiasema sen suunnittelusta, käyttöönottoon ja tuotantotesteihin asti. Käytännön osassa on lisäksi esitelty asema osana koko automatisointiprojektia. Lisäksi on kerrottu järjestelmän toiminnasta sekä makroista, joihin robotin toiminta perustuu. Lopuksi on tehty katsaus maailmalla olevista vastaavista järjestelmistä ja niiden teknologioista sekä verrattiin niitä tähän uuteen järjestelmään. Tavoitteena olleeseen 70% kaariaikasuhteeseen ohjelmien sisällä päästiin jo lyhyen koejakson aikana. Käyttöönotettu konenäköpohjainen hitsausrobottiasema on tiettävästi ensimmäinen hitsausasema maailmassa, jota ei tarvitse ohjelmoida etukäteen. Ohjelmointiin kuluva aika on minimaalinen, koska operaattori ohjelmoi robotin sen hitsatessa tuotetta. Kokeellinen osa osoitti, että käyttöönotettu konenäköpohjainen hitsausrobottiasema toimii, kuten se oli suunniteltukin. Käyttöönoton yhteydessä huomattiin monia kehitettäviä asioita, joilla järjestelmästä on mahdollista saada vieläkin tehokkaampi.

Hitsaustuotannon kehittäminen pk-konepajassa

Kustannusten pienentäminen hitsauksessa on loputon tie. Pääosa hitsauksen kustannuksista muodostuu hitsaukseen käytetystä ajasta. Tämä diplomityö on tarkoitettu avustamaan yrityksiä mekanisoinnin ja robotisoinnin käyttöönotossa sekä mekanisointilaitteiden ja hitsausrobottien investoinneissa ja niiden kannattavuuden arvioimisessa. Tämä diplomityö on jatkoa alueella aikaisemmin tehdyille selvityksille, joiden perusteella havaittiin Savonlinnan seudun yritysverkoston hitsaavilla pk-konepajoilla olevan kehitystarpeita tuotannossaan ja toiminnassaan. Tässä diplomityössä tarkastellaan ensin teoriatasolla hitsaustuotannon tehostamista eri keinoin, joista tarkemmin tarkastellaan hitsauksen mekanisointia ja robotisointia. Lisäksi selvitetään kolmella yritys-case-esimerkillä hitsausajan vähentämisen vaikutusta kustannuksiin. Samalla esitetään sopivia laitteistoinvestointeja, joilla hitsausajan vähentäminen on mahdollista, sekä tarkastellaan näiden investointien kannattavuutta sekä syntyviä säästöjä.

Hitsaustuotannon tehostaminen robotisoinnin avulla

Tuotannon tehostaminen ja tätä kautta saavutettava lisäkapasiteetti ja yksikkökustannusten aleneminen ovat seikkoja, joita täytyy jatkuvasti miettiä, jotta yrityksen kilpailukyky markkinoilla pysyy hyvänä ja liiketoiminta kannattavana. Keinoja tuotannon tehostamiseen on useita, mutta tässä työssä on keskitytty hitsaavan yrityksen hitsaustuotannon kehittämiseen ja keinoina on käytetty lähinnä hitsauksen ja leikkauksen robotisointia. Myös tehokkaampien hitsausprosessien hyödyntämistä on käsitelty teoreettisella tasolla. Työn teoriaosuudessa on pyritty käsittelemään robotisointia kokonaisvaltaisesti hankintapäätökseen vaikuttavista tekijöistä aina robotin käyttöönottoon ja robotin toiminnan tehostamiseen asti. Robotisoinnilla saavutettavia hyötyjä ja robotisoinnin aiheuttamia vaatimuksia on käyty läpi, ja myös robotisoinnin taloudellisen kannattavuuden arviointikeinoja on esitelty. Työn käytännön osuudessa on käsitelty robotisointia GaV Group Oy:n tuotannon kannalta. Tuotteiden robotisoitua hitsattavuutta on arvioitu, ja robotisoituun hitsaukseen sekä tekniseltä että vuosivolyymiltään sopivia tuotteita on esitelty ja robotille kertyviä vuosittaisia käyttötunteja arvioitu. Näiden seikkojen pohjalta on arvioitu myös robotti-investoinnin kannattavuutta. Työn viimeisenä vaiheena on määritetty yrityksen tarpeisiin parhaiten sopivan robottisolun sisältö ja konkreettinen sijainti tehtaassa.

Rullaoikaisukoneen asetusarvojen laskeminen ja uuden oikaisukonekokonaisuuden määritys

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli nykyisin tuotantokäytössä olevan rullaoikaisukoneen automatisointi ja uuden oikaisukonekokonaisuuden mitoitus tulevaisuuden materiaaliominaisuuksien perusteella. Automatisoinnilla on tarkoitus nykyisessä käytössä helpottaa nauhahitsaajan työtä ja lähitulevaisuudessa optimoida romutustarvetta kelojen keula- ja häntäalueilla. Uuden oikaisukonekokonaisuuden osalta työssä on määritetty rullaoikaisukoneen rullakoot, rullien keskiöetäisyys, vaadittava moottoriteho ja rullien tuennan tarve sekä erillisen hilseenmurskaimen/rullavenytysoikaisukoneen tarve peittauslinjan toiminnassa. Rullaoikaisukoneen asetusarvojen laskeminen toteutettiin ympyräkaarimenetelmää ja seurantatutkimusta käyttäen. Ensimmäisen ylärullan asetteluarvot on laskettu suorilla kaavasovelluksilla. Toisen ylärullan kohdalla oli tarpeellista tehdä laajempaa seurantatutkimusta, jotta löydettiin sellainen tapa, jolla myös sen arvot saataisiin riippuvaiseksi ensimmäisen ylärullan asetteluarvoista ja ympyränkaarimenetelmästä. Uutta oikaisukonekokonaisuutta varten suoritettujen laskelmien perusteella rullaoikaisukoneen telakokoa ja keskiöetäisyyttä on pienennettävä, moottoritehoa on kasvatettava ja työrullien tuentaa on parannettava verrattuna nykyiseen tuotantokoneeseen. Esioikaisukonetyyppisen rullaoikaisukoneen rajoittuneesta oikaisutuloksesta ja tietyillä kelalaaduilla esiintyvä erittäin luja wüstiittihilse puoltaa vahvasti erillisen hilseenmurskaimen lisäämistä peittauslinjan konekantaan.

Characterization of fiber and vessel elements in pulp suspension images

The thesis is related to the topic of image-based characterization of fibers in pulp suspension during the papermaking process. Papermaking industry is focusing on process control optimization and automatization, which makes it possible to manufacture highquality products in a resource-efficient way. Being a part of the process control, pulp suspension analysis allows to predict and modify properties of the end product. This work is a part of the tree species identification task and focuses on analysis of fiber parameters in the pulp suspension at the wet stage of paper production. The existing machine vision methods for pulp characterization were investigated, and a method exploiting direction sensitive filtering, non-maximum suppression, hysteresis thresholding, tensor voting, and curve extraction from tensor maps was developed. Application of the method to the microscopic grayscale pulp images made it possible to detect curves corresponding to fibers in the pulp image and to compute their morphological characteristics. Performance of the method was evaluated based on the manually produced ground truth data. An accuracy of fiber characteristics estimation, including length, width, and curvature, for the acacia pulp images was found to be 84, 85, and 60% correspondingly.

Optimized Fast-FISH with a-satellite probes: acceleration by microwave activation

It has been shown for several DNA probes that the recently introduced Fast-FISH (fluorescence in situ hybridization) technique is well suited for quantitative microscopy. For highly repetitive DNA probes the hybridization (renaturation) time and the number of subsequent washing steps were reduced considerably by omitting denaturing chemical agents (e.g., formamide). The appropriate hybridization temperature and time allow a clear discrimination between major and minor binding sites by quantitative fluorescence microscopy. The well-defined physical conditions for hybridization permit automatization of the procedure, e.g., by a programmable thermal cycler. Here, we present optimized conditions for a commercially available X-specific a-satellite probe. Highly fluorescent major binding sites were obtained for 74oC hybridization temperature and 60 min hybridization time. They were clearly discriminated from some low fluorescent minor binding sites on metaphase chromosomes as well as in interphase cell nuclei. On average, a total of 3.43 ± 1.59 binding sites were measured in metaphase spreads, and 2.69 ± 1.00 in interphase nuclei. Microwave activation for denaturation and hybridization was tested to accelerate the procedure. The slides with the target material and the hybridization buffer were placed in a standard microwave oven. After denaturation for 20 s at 900 W, hybridization was performed for 4 min at 90 W. The suitability of a microwave oven for Fast-FISH was confirmed by the application to a chromosome 1-specific a-satellite probe. In this case, denaturation was performed at 630 W for 60 s and hybridization at 90 W for 5 min. In all cases, the results were analyzed quantitatively and compared to the results obtained by Fast-FISH. The major binding sites were clearly discriminated by their brightness

Tuotteen identifiointi tuotantoyksikössä

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on käsitellä tuotteen identifiointia. Työssä määritellään mitä tuotteen identifiointi tarkoittaa käsitteenä ja mitä teknologiaa on identifioinnin takana. Työn tärkein anti on konkreettiseen kohdeyritykseen sovellettavien tuotteen identifiointimenetelmien esitteleminen, vertaileminen ja soveltuvimman menetelmän valitseminen. Työssä etsitään soveltuvinta tuotteen identifiointimenetelmää kohdeyrityksen tuotantolinjan vaatimin rajauksin. Tärkeimpiä rajauksia kohdeyrityksen tuotantoon etsittävään menetelmään ovat tuotteen identifioinnin sähköistäminen ja automatisointi. Näiden rajauksien puitteissa kolmeksi tutkittavaksi menetelmäksi on valikoitunut RFID-menetelmä, RuBee-menetelmä ja viivakoodimenetelmä. Näistä jokaisesta menetelmästä esitellään työssä niiden ominaisuudet, laitteistot ja yritysesimerkki, missä käytetään kyseistä menetelmää. Menetelmien ominaisuuksien avulla työssä vertaillaan niiden soveltuvuutta kohdeyrityksen tuotantolinjastoon sen vaatimuksineen. Työssä esiintyvien menetelmien ominaisuuksien vertailua suoritettiin tietyin painoarvoin. Identifiointimenetelmien ominaisuudet ovat hyvin erilaisia ja painoarvottamalla ominaisuuksia on saatu soveltuvin menetelmä kohdeyritykseen. Kohdeyritykseen soveltuvimmaksi menetelmäksi on valittu viivakoodimenetelmä sen ollessa kustannustehokkain kohdeyrityksen tuotannon rajauksien puitteissa.