Puun tilavuuden mittauslaitteen kehittäminen

Simple item page
dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorLaasasenaho, Jouko
dc.contributor.advisorKiviluoma, Panu
dc.contributor.authorTorppala, Valtteri
dc.contributor.schoolInsinööritieteiden korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorKuosmanen, Petri
dc.date.accessioned2017-12-18T11:51:53Z
dc.date.available2017-12-18T11:51:53Z
dc.date.issued2017-12-11
dc.description.abstractBiopolttoaineiden kulutuksen kasvun myötä puiden käyttö energiantuotannossa on lisääntynyt huomattavasti viime vuosikymmenten aikana. Näin ollen myös puiden kokonaistilavuuden selvittämisestä on tullut erittäin tärkeä osa metsien resurssi-informaation hallintaa. Helsingin yliopiston metsätieteiden laitos ja Aalto-yliopiston konetekniikan laitos kehittivät yhteistyössä ensimmäisen prototyypin oksien tilavuuden mittauslaitteesta, jota kutsutaan dimensiometriksi. Dimensiometrissä oksan tilavuus mitataan hyödyntämällä Arkhimedeen lakia niin, että oksa upotetaan vesisäiliöön ja laite mittaa oksaan kohdistuvaa nostevoimaa suhteessa upotussyvyyteen. Tässä tutkimuksessa etsitään ratkaisuvaihtoehtoja ja suunnitellaan uusi versio dimensiometristä, jossa parannellaan ensimmäisen prototyypin testien ja käytön aikana havaittuja teknisiä ongelmakohtia. Aiempien tutkimustulosten perusteella havaittuja kehityskohteita olivat nosto- ja laskuprosessin stabilointi, anturin mittaustarkkuuden parantaminen, jatkuva tarve voima-anturin kalibroinnille, mittausvirheen minimoiminen, maksimikuorman kasvattaminen, dimensiometrin koon kasvattaminen, käyttöliittymän parametrien tallentaminen ja mittauskappaleen kiinnitys. Työn tavoitteiden saavuttamiseksi työssä perehdytään aihetta käsittelevään kirjallisuuteen sekä julkaisuihin. Käyttökokemusten perusteella ilmentyneisiin ongelmiin ja vaatimuksiin etsitään ratkaisuja kirjallisuudesta sekä hyödyntämällä opittuja toimintamalleja, ohjeistuksia ja prosesseja. Mittauslaitteen mekaniikka pysyi pääosin samanlaisena kuin aiemmin kehitetyssä laitteessa, mutta ensimmäisessä prototyypissä havaittuja mekaanisia ongelmakohtia paranneltiin uuteen versioon. Mittauslaitteen elektroniikka pysyi myös pääosin samanlaisena kuin aiemmin kehitetyssä laitteessa. Komponenttien valinnassa korostui kustannusten minimointi ja hyvä mittaustarkkuus. Mittauslaitteen ohjelmisto jouduttiin suunnittelemaan kokonaan uudestaan ensimmäisen prototyypin ohjelmiston dokumentoinnin puutteellisuuden vuoksi. Tutkimuksessa esitetyt ratkaisut vastasivat hyvin laitteen kehitykselle asetettuja vaatimuksia. Jatkokehittämällä dimensiometriä voidaan saada erittäin luotettavia puun tilavuuden mittaustuloksia tulevaisuudessa.fi
dc.description.abstractThe use of trees in energy production has increased considerably with the growth in biofuel consumption over the last few decades. Thus, also determining the total volume of trees has become a very important part of the management of forest resource information. The Department of Forest Sciences at the University of Helsinki and the Department of Mechanical Engineering at Aalto University co-developed the first prototype of branch volume measuring instrument, called dimension meter. In dimension meter, the volume of the branch is measured by using Archimedes’ principle so that the branch is immersed in the water tank and the device measures the buoyancy on the branch relative to the immersion depth. In this research, solutions are sought and a new version of the dimension meter is designed to improve the technical issues of the first prototype encountered during the tests. The development targets found from the previous research results include stabilization of the lifting and lowering process, improved measurement accuracy of the sensor, continuous need for calibrating the load cell, minimizing the measurement error, increasing the maximal load, increasing the dimension meter’s size, storing interface parameters and attaching the measurement piece. In order to attain the objectives of the work, the related literature and the publications will be familiarized. Solutions to the problems and demands that have emerged from the user experiences are sought from solutions in literature and by utilizing the learned approaches, guidelines and processes. The mechanics of the measuring instrument remained nearly same as in the previously developed device, but the mechanical problems detected in the first prototype were improved in the new version. The electronics of the measuring instrument also remained almost same as in the previously developed device. The selection of components emphasized cost minimization and good measurement accuracy. The software of the measuring instrument had to be completely re-engineered due to the incomplete documentation of the first prototype software. The solutions outlined in the study were well in line with the requirements for the device development. Further development of a dimensional meter can provide highly reliable tree volume measurement results in the future.en
dc.format.extent51 + 8
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/29210
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201712188008
dc.language.isofien
dc.programmeMaster’s Programme in Mechanical Engineering (MEC)fi
dc.programme.majorKoneensuunnittelufi
dc.programme.mcodeENG25fi
dc.subject.keyworddimensiometrifi
dc.subject.keywordArkhimedeen lakifi
dc.subject.keywordetäisyysanturifi
dc.subject.keywordvoima-anturifi
dc.subject.keywordupotusfi
dc.subject.keywordnostefi
dc.titlePuun tilavuuden mittauslaitteen kehittäminenfi
dc.titleDevelopment of a tree volume measuring instrumenten
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöfi
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotDiplomityöfi
local.aalto.electroniconlyyes
local.aalto.openaccessno
Files
Collections
[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG