4987 research outputs found
Sort by
Syväoppivat neuroverkot karkaistun lasin laadun arviointiin
Get PDFIn this work, automated methods for counting the number of shards in a picture of broken glass are reviewed. The minimum number of shards in a specific observation field is a standardized requirement for tempered glass. The operator of the tempering machine typically counts the shards manually. Manual counting is laboursome, time consuming and prone to human errors.
Several image processing and machine learning methods for automating the counting task are experimented with in this work. The best performing method proved to be a deep learning convolutional neural network combined with a simple postprocessing scheme. The neural network segments each shard in an image and with postprocessing the shard count can be obtained robustly. Architecture of the framework is presented in detail in this work and its performance is evaluated extensively. The framework reached below 5 % mean absolute counting error on the used validation data.Tässä työssä tarkastellaan automaattisia menetelmiä murtuneen lasin sirulukumäärän laskemiseen kameralla otetusta kuvasta. Sirujen minimilukumäärä tietyllä tarkastelualueella on standardoitu vaatimus karkaistulle lasille. Laskennan suorittaa tyypillisesti karkaisukoneen operaattori manuaalisesti. Manuaalinen laskenta on työlästä, aikaa vievää ja altis inhimillisille virheille.
Työssä tutkitaan erilaisia kuvankäsittelymenetelmiä ja koneoppimiseen perustuvia menetelmiä sirulaskennan automatisoimiseksi. Parhaaksi menetelmäksi valikoitui syväoppiva konvolutiivinen neuroverkko yhdistettynä yksinkertaiseen jälkikäsittelyyn. Neuroverkko erittelee sirut kuvasta ja jälkikäsittelyllä saadaan laskettua luotettavasti lukumäärä siruille. Systeemin rakenne esitetään työssä seikkaperäisesti ja sen suorituskykyä arvioidaan kattavasti. Menetelmällä saavutettiin alle 5 % keskimääräinen laskentavirhe käytetyllä validointidatalla
Correlation of stress and physiological data
Get PDFStress is a mental pressure caused by demanding circumstances, tasks or environment that we live in our daily life. Long-term stress like Chronic stress has a longer negative emotional effect and in a long-term uncontrolled situation, it could damage health and prone to the huge risk of mental and cardiac diseases.
Workplace stress is one of the major stress factors that affect the young working people. According to the World Organization for Stress and the American Institute of Stress, the number of patients with stressrelated diseases has been increasing at a drastic rate. Among all people, adults and working people have been reported as being highly affected by stress diseases.
In this thesis, the stress of computer programmers is researched with the participants from software development professionals and students at the university. Their physiological data is examined to find the existence of such features that can signal the different stress levels which can be useful in developing stress aware systems. The physiological activity data is collected using an existing computer peripheral like mouse and keyboards whereas a popular statistical analysis method called Pearson correlation is used to inspect the correlation between stress and physiological data. Such features can be used to model a stress classifier in future which can help in the prediction of stress and provide assistance in mental and psychological well-being.
As a process of organizing and conducting the research successfully, the research proceeds through a series of phases like planning, research on related fields, design an experiment, data collection and finally data analysis and interpreting the result
Painetut siirtokuvatatuoinnit iholle kiinnitettävään elektroniikkaan
Get PDFSkin-mounted electronics has developed from thick bandage-like structures to thin tattoo-like films in the past years. However, the properties of the tattoos still need improvement with stretchability, transparency, conformability, conductivity and biocompatibility being the most important ones. In addition, the manufacturing methods of the tattoos need development. Overall, improvement of the tattoos and development of the manufacturing methods need development of the used materials.
The objective in this thesis is to fabricate and analyze temporary transfer tattoos. The aim is to achieve the mentioned properties by environmentally friendly, cheap and additive manufacturing methods. First, the thesis discusses theoretical background of stretchable interconnects and skin-mounted electronics. Stretchable interconnects are then printed on temporary transfer tattoo paper and the interconnects are electrically and mechanically characterized. Mechanical characterization and some of the electrical characterizations are done on the skin and in a mechanical test instrument. In addition, the tattoo paper and materials theoretically suitable for manufacturing the tattoos with the desirable properties are characterized.
The acquired sheet resistance of the tattoos was 41.7 mΩ/□. The maximum strain before breaking was 19.4 %, but the reliability of the result was not confirmed. The printed interconnects were not transparent due to the material that was used. Thickness of the tattoos was not measured, but one theoretical calculation resulted in a 1.9 μm thickness. Nevertheless, slight conforming of the tattoos was visually observed. The conductive inks proved to be difficult to handle and they need more development. In addition, the tattoo paper was not suitable for fabricating the tattoos due to the low heat resistance of the paper. Finally, the stretching test setups are not suitable for thin tattoos because of the firm contact that is required between the tattoos and the test instruments to obtain the results.Iholle kiinnitettävä elektroniikka on kehittynyt viime vuosien aikana paksuista laastarimaisista rakenteista ohuiksi tatuointimaisiksi kalvoiksi. Ominaisuudet, joista tärkeimpinä ovat venyvyys, läpinäkyvyys, mukautuvuus, sähkönjohtavuus ja bioyhteensopivuus, tarvitsevat kuitenkin vielä parantamista. Lisäksi tatuointien valmistusmenetelmät vaativat kehitystä. Kaiken kaikkiaan tatuointien ja valmistusmenetelmien kehittäminen vaatii käytettävien materiaalien kehittämistä.
Tämän diplomityön tarkoituksena on valmistaa ja analysoida siirtokuvatatuointeja. Tavoitteena on saavuttaa aiemmin mainitut ominaisuudet ympäristöystävällisillä, halvoilla ja additiivisilla valmistusmenetelmillä. Työ käsittelee ensin venyvien johdinten ja iholle kiinnitettävän elektroniikan teoreettista taustaa. Sitten venyviä johtimia painetaan siirtokuvatatuointipaperille ja johtimet karakterisoidaan mekaanisesti ja sähköisesti. Mekaaninen karakterisointi ja osa sähköisistä karakterisoinneista suoritetaan iholla sekä mekaaniseen karakterisointiin tarkoitetussa laitteessa. Lisäksi tatuointipaperi ja materiaalit, jotka sopivat ainakin teoreettisesti haluttuja ominaisuuksia omaavien tatuointien valmistamiseen, karakterisoidaan.
Valmistettujen tatuointien neliöresistanssi oli 41,7 mΩ/□. Suurin saavutettu myötymä oli 19,4 %, mutta tuloksen luotettavuutta ei kuitenkaan voitu varmistaa. Painetut johtimet eivät olleet läpinäkyviä johtuen käytetystä materiaalista. Tatuointien paksuutta ei mitattu, mutta erään teoreettisen laskelman mukaan paksuus olisi 1,9 μm. Tatuoinneilla oli myös havaittavissa lievää iholle mukautumista. Johtavat musteet osoittautuivat hankalaksi käsitellä ja tarvitsevat lisää kehitystä. Käytetty tatuointipaperi ei myöskään alhaisesta lämmönkestävyydestään johtuen soveltunut riittävän hyvin tatuointien valmistukseen. Lisäksi venytystestilaitteistot eivät soveltuneet ohuiden tatuointien testaukseen johtuen pitävästä kontaktista, joka laitteiston ja tatuointien välille vaadittiin tulosten saamiseksi
Sähköajoneuvojen latausjärjestelmän ja -keskuksen kehittäminen
Get PDFTämän diplomityön tavoitteena oli selvittää aurinkosähköstä ja akustosta saatavia hyötyjä sähköajoneuvojen latausjärjestelmässä, joka koostuu useista latauspisteistä. Älykkään latauksen mahdollistamiseksi tarkastelu keskittyi lataustapaan 3, jota voidaan ohjata taustajärjestelmästä. Lisäksi työssä selvitettiin tulevia mahdollisuuksia ja haasteita, mikäli sähköajoneuvojen latauslaitteistot sijoitettaisiin omaan sähkökeskukseen, jolloin latauspisteille jäisi vain latauspistoke.
Ladattavien sähköajoneuvojen suosio on ollut selvästi kasvussa viimevuosien aikana, ja se on näkynyt latauslaitteistoja kohtaan osoitetussa kiinnostuksessa. Erilaiset tukimuodot ja ladattavien sähköajoneuvojen yleisen hintatason madaltuminen johtaa oletettavasti kysynnän kasvamiseen entisestään. Myös aurinkosähkö on jatkuvasti kasvattanut suosiotaan ja osoittautunut olevan kustannustehokas energian tuotantomuoto. Akustot ovat vielä kohtalaisen kalliita useisiin sovelluksiin, mutta niihin liittyen on tehty paljon tutkimusta ja yleinen hintataso vaikuttaa olevan laskussa.
Latauspisteiden tehon, aurinkosähköjärjestelmän koon ja akuston kapasiteetin taloudellisen mitoittamisen arviointiin toteutettiin työssä laskentaohjelma. Tämän laskentaohjelman avulla voidaan ottaa useita eri järjestelmäkokonaisuuteen liittyviä tekijöitä huomioon ja tarkastella niiden vaikutuksia aiheutuviin kustannuksiin. Akustoista saatavat säästöt järjestelmäkokonaisuuden käyttökustannuksissa jää vielä nykyhinnoilla niiden investointikustannuksia pienemmiksi. Laskennan tuloksista voidaan kuitenkin nähdä muun muassa kuormanhallinnasta saatava hyöty kuormitushuippujen pienentämisessä ilman, että ajoneuvoihin ladattava energia vähenee merkittävästi. Laskennassa voidaan myös todeta aurinkosähkön olevan taloudellisesti kannattava ratkaisu sähköajoneuvojen latauksessa esimerkiksi kauppakeskuksissa
Improving hydraulic boom control by improved trajectory planning and IMU based joint angle filtering
Get PDFThis research is carried out under the project of Autonomous Earth moving. In this project Generic Intelligent Machine (GIM) is used to dig up the pile and afterwards dumping it to a user defined position autonomously. However, there are few problems reported in the initial iteration of the project. This thesis focuses on solving these issues. One of the problem is the unnecessary oscillation of the boom and the bucket of GIM machine while moving from the one position to another. Second problem is related to the boom positioning in the steady state. As the boom and the bucket are interlinked, therefore mispositioning of boom induces an error in the positioning of the bucket, which causes major issue during the scooping phase.
For removing unnecessary oscillation trajectory planning has been introduced for moving the manipulator from current position to the desired positions. In this approach, interim intermediate positions are introduced between the current and a desired position, which the hydraulic manipulator follows. This technique also divides the whole value of the error between the user defined positions. While for the problem of the boom positioning in the steady state, IMU filtering performance is improved. The approach proposed is to remove the linear accelerations from the data of the accelerometer prior to the complementary filter. Afterwards, the complementary filter produces the accurate steady state boom angle for the positioning of the boom.
The results after implementing these approaches show that the individual problems are being solved. Trajectory planning has removed most of the unnecessary oscillations. However, still there are few oscillations remaining where the manipulator is moved from haul to dump. Second approach of IMU (Inertial measurement Unit) filtering has greatly improved the results as now complementary filter is capable of reducing overshoots in the boom angle during steady state. However, few overshoots can still be seen in the overall response
Environmental assessment of infra construction site
Get PDFInfrarakennustyömailla ympäristön huomiointi on osa jokapäiväistä riskienhallintaa. Infrarakennustyömaiden käyttöön ei kuitenkaan ole vielä kehitetty ympäristönhallintamenetelmiä, joilla seurantaa voitaisiin tehdä dokumentoidusti. Lisäksi käytössä olevat ympäristömittarit on kehitetty pääosin talonrakennuksen tai muun toimialan näkökulmasta. Ympäristöhallinnan heikkouksien ja puutteiden havaitseminen ainoastaan toteutuneiden riskien ja poikkeamien kautta on sekä ekologisesti että taloudellisesti kestämätöntä. Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää infrarakennustyömaille ympäristön hallinnan mittausmenetelmä, jolla voidaan ennaltaehkäistä haitallisia ympäristövaikutuksia. Työssä tutkittiin, mitä ympäristömittarilla tulee mitata ja kuinka mittaus käytännössä kannattaa toteuttaa.
Työ koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja teemahaastatteluista. Kirjallisuuskatsauksessa tutkittiin ympäristövastuullisen yritystoiminnan liiketoiminnallisia hyötyjä, infrarakennustyömaan ympäristövaikutuksia ja mittarilta vaadittavia ominaisuuksia. Kirjallisuudesta selvitettyjä asioita täydennettiin asiantuntijahaastatteluilla.
Tutkimus osoitti, että infrarakennustyömaan keskeisiä ympäristövaikutuksia ovat melu, pöly, tärinä, erilaiset päästöt, luonnonvarojen kulutus, jätteiden tuottaminen ja energian kulutus. Mittari kehitettiin niin, että se huomioi mahdollisimman hyvin edellä mainittuja vaikutuksia ja sen avulla voidaan seurata, kuinka hyvin työmaalla on otettu huomioon kyseisistä vaikutuksista aiheutuvat riskit. Lisäksi mittari kehitettiin sellaiseksi, että se on mittausteorian mukaan toimiva mittari. Mittarin oleellisia ominaisuuksia ovat muun muassa validiteetti, reliabiliteetti, relevanssi ja käytännöllisyys, joista käytännöllisyys nousi teorian ja haastatteluilla kerätyn aineiston perusteella merkittävimmäksi ominaisuudeksi.
Tutkimuksessa kehitetty infrarakennustyömaan ympäristömittari koostuu kahdesta osasta: ympäristönhallinnan tarkistuslistasta ja ympäristöriskimittarista. Ympäristönhallinnan tarkistuslista on työkalu työmaaorganisaatiolle ja sen avulla voidaan varmistua, että ympäristöön liittyvät pakolliset tai suotavat asiat on hoidettu ennen rakentamisen aloittamista. Ympäristöriskimittaria käytetään viikoittain työmaan ympäristöriskien seurantatyökaluna. Ympäristöriskimittaus tehdään MVR-mittauksen yhteydessä. MVR-mittari on maa- ja vesirakentamisen turvallisuustasomittari, joka on jo aiemmin hyväksytty lakisääteiseksi työmaan viikoittaisen turvallisuusseurannan välineeksi
Architecture of Smart Grid Testing Platform and Integration of MultiPower Laboratory
Get PDFTraditional electrical grids are shifting towards Smart Grids that could deliver electricity in sustainable, economic and secure way. Simultaneously, characteristics of electrical grids are becoming much more complex that require development of several Smart Grid functionalities. This thesis studies architecture modeling of Smart Grid Testing Platform (SGTP) and integration of MultiPower laboratory. The architecture was defined in collaboration with research project team in a project called “Integrated business platform of distributed energy resources” (HEILA). Furthermore, the main goals are to produce an architecture model, which promotes specific Smart Grid related use cases, and interconnect the MultiPower laboratory with the platform.
This thesis is divided into two parts. Firstly, background, challenges with Smart Grids, the HEILA project and MultiPower laboratory are introduced. Then, Smart Grid Architecture Model (SGAM) Framework, tools and related architecture definitions in different projects are studied. In addition, information models defined by IEC 61850 standard and Common Information Model (CIM), Smart API, HyperText Transfer Protocol (HTTP) and MQ Telemetry Transport (MQTT) protocols are studied because of their central role in the architecture model and integration. Secondly, results are presented with descriptions of the architecture model and integration process.
The architecture model presents how different actors cooperate in order to offer and use flexibility related services on distribution level. The architecture model increases level of details, adds functionalities and changes some of the protocols used when compared to the related architectures. Additionally, self-descriptive and more flexible messaging are introduced as messages contain semantic information and they are not bound to any specific format. The function positioning with two-way communications promotes decentralized data acquisition and control. Generally, that may ease market integration, privacy, autonomy and scalability issues. As a result, the architecture may promote development and utilization of different kind of flexibility related services and products. However, information objects should be added to the standard mapping on information layer of the model since it would increase level of details. The integration was successful since monitoring and controlling of the MultiPower equipment is possible with current version of the SGTP as tests demonstrate. Technical requirements in the use cases were fulfilled.
In future research work in the HEILA project message encryption, validation and CIM utilization should be considered. Moreover, Energy Management System (EMS) and equipment that is more suitable for routine testing should be considered for the MultiPower
Machine learning algorithm selection in scikit-learn library
No full textTässä työssä vertailtiin Pythonin Scikit-learn-kirjaston koneoppimisalgoritmien suorituskykyä hahmontunnistusongelmassa, jossa tavoitteena oli tunnistaa kuvista käsinkirjoitettuja numeroita. Harjoitus- ja testidatana käytettiin MNIST-datasettiä. Vertailu toteutettiin kahdessa vaiheessa, joista ensimmäisessä algoritmeja käytettiin oletussäädöin ja toisessa testaten niiden suorituskykyä erilaisin säädöin.
Tuloksina saatiin, että k:n lähin naapuri -menetelmä (K-Nearest Neighbors) tuotti parhaimman tuloksen, kun harjoitusdataa oli paljon. Harjoitusdatan määrää pienenettäessä ja algoritmeja säädettäessä huomattiin, että tukivektorikone ja satunnaismetsäalgoritmi ovat myös tehokkaita ratkaisemaan tätä ongelmaa. Työssä päädyttiin siihen lopputulokseen, että algoritmin valintaan vaikuttaa se, kuinka paljon harjoitusdataa on käytössä ja kuinka paljon aikaa mallin kouluttamiseen voidaan käyttää. Yksiselitteisesti on vaikea vastata, mikä algoritmeista on paras, sillä se riippuu tilanteesta ja vaatii vertailua ja testausta
A Knowledge-driven Method for 3D Reconstruction of Technical Installations in Building Rehabilitations
Get PDFRehabilitation of buildings often requires analysing the scene and measuring the dimension of different elements. Normally this task is done by visiting the real scene. In many cases, the planes are lost or unavailable, so the area must be measured again. Building a 3D model of the scene enables to work remotely. The scene is captured using a 3D laser scanner, which creates a point cloud. Applying a segmentation method to the point cloud, the features of the data can be extracted.
In this thesis a method for processing the point cloud data obtaining the information of each wall and pipe is developed. The point cloud is cleaned of unnecessary points and segmented applying different segmentation methods. Region growing algorithm and RANSAC algorithms are combined for an accurate detection of pipes and planes. Once the features of each element are detected, a knowledge-based model, in this case an ontological model, is created. This ontological model provides information for building the 3D model in a web application. Furthermore, it contains data about the suppliers and products, which after applying some reasoning, the purchase options for a pipe is shown.
The research work is about scanning the scene with a 3D laser scanner and building an application for creating the model out of the scanned data. The web application recreates the structure and pipes on a 3D model, making the intersections between pipes and providing information about the replacement’s purchasing options
Kotitalouden oman sähköntuotannon vaikutus älykkääseen sähköverkkoon
Get PDFIlmastonmuutoksen hidastaminen sekä Suomen lainsäädännön myötä kiristynyt sähkön toimitusvarmuus velvoittavat nykyisen sähköenergiajärjestelmän kehittämistä. Sähköntuotannossa aiheutuvia päästöjä pyritään vähentämään korvaamalla uusiutumattomia tuotantomuotoja uusiutuvilla, kuten aurinkosähköllä ja tuulivoimalla. Teknologian kehittyminen ja uuden tuotannon liittäminen aiheuttavat uudenlaisia toimenpiteitä sähköverkon suunnitteluun. Uudelle tuotannolle on myös tiettyjä vaatimuksia ennen kuin se voidaan turvallisesti liittää verkkoon. Tuottajan pitää valita itselleen sopivin järjestelmä. Verkkoyhtiöille uusi tuotanto aiheuttaa uusia strategisia pohdintoja.
Työssä selvitetään, mitä uusiutuvien tuotantolaitosten liittäminen sähköverkkoon aiheuttaa fyysiselle verkolle. Lisäksi tutkitaan, millaisia vaihtoehtoja kotitalouden omatuottajalla on valitessaan itselleen sopivaa tuotantolaitteistoa. Sähköverkkoyhtiön kannalta kerrotaan kuormitusmalleista ja uusiutuvan tuotannon vaikutuksista niihin sekä tutkitaan investoimista sähkön toimitusvarmuuteen.
Sähkön laadun tarkastelun tuloksena saatiin selville, että nopeat jännitemuutokset ja jännitetason muutokset pitää säilyä standardien rajoissa. Samalla selvitettiin liitettävän laitoksen maksimiteho, kun suurin sallittu vikavirta tiedetään. Verkon suojauksen tutkimisen tuloksena saatiin selvitys erilaisista suojareleistä ja -laitteista sekä niille vaadituista asetusarvoista. Vikatilanteiden analyysissä kerrottiin, millaisia häiriöitä voi aiheutua, jos suojaus ei toimi asianmukaisesti.
Kotitaloustuottajan näkökulman tutkimuksesta huomattiin, että tuotantolaitteistojen hinnat vaihtelevat niiden tehon mukaan. Tehokkaimpien laitteistojen tapauksessa kustannusten ja säästöjen vertailussa huomattiin, että järjestelmien hankinta takaisinmaksuajan puitteissa ei ole vielä tarpeeksi kannattavaa. Sen perusteella todettiin, että hankintamenojen pitäisi laskea tai säästöjen vastaavasti nousta, jotta investointi muuttuisi houkuttelevammaksi. Sähköverkkoyhtiön näkökulmasta todettiin, että kuormitusmallit muuttuvat uuden tuotannon liittämisen myötä. Lisäksi selvitettiin, että verkkoyhtiöt pohtivat investoimista tulevaisuuden mikroverkkoihin, mutta vielä tällä hetkellä rakennetaan maakaapelia sähkön jakelun luotettavuuden lisäämiseksi