This licentiate thesis describes computational methods that solve problems occurring in industrial on-line shape quality inspection of produced items. These items are measured and compared with their corresponding CAD object. The meaning of on-line is that the inspection is done on-line in the production line, i.e. the items are not removed from the line. In practice this means that the inspection must be done very fast, both the measurement and the data analysis. The measurement is done using an optical non-contact method based on projection of fringes.The presented methods are mainly based on finding a transformation, a rotation and a translation, of the measurement values which consists of a point cloud representing the measured surface. This transformation is calculated using the iterative closest point (ICP) method such that the point cloud fits the corresponding surface of the CAD object properly. The method for finding this transformation is adapted for reiterated use, i.e. it makes use of the fact that the same CAD object is used several times for different measurements. A search tree making it possible to do this fast is proposed.When dealing with real measurements obtained from optical methods undesired measurement errors will occur, caused by reflections, dirt on lenses or other likely matters in the industrial environment. The iteratively re-weighted least squares (IRLS) method for different robust functions are used in combination with ICP for handling these errors, in order to do a correct surface matching. This result in much higher matching accuracy and almost no additional computations are needed. / Denna licentiatuppsats beskriver beräkningsmetoder för problem som uppkommer på det löpande bandet ute i tillverkningsindustrin för kvalitets kontroll av formen på producerade artiklar. Dessa artiklar är uppmätta och jämförda med dess tillhörande CAD-objekt. Att kontrollen görs online medför att den måste gå snabbt att utföra, både uppmätningen och tillhörande dataanalys. Uppmätningen görs genom att använda optiska beröringsfria mätmetoder.De presenterade metoderna baseras i huvudsak på att hitta en transformation, en rotation och en translation, av de uppmätta värdena som besår av ett punktmoln representerande den uppmätta ytan. Denna transformation beräknas genom att använda "the iterative closest point (ICP)" metoden för att passa in punktmolnet till CAD-objektet på ett lämpligt sätt. Metoden för att hitta transformationen är anpassad för upprepad användning, d.v.s. den använder det faktum att samma CAD-objekt används flera gånger för olika mätningar. En trädstruktur som möjliggör att transformationen kan beräknas snabbt är föreslagen.När mätvärden från mätningar med optiska beröringsfria metoder används uppkommer mätfel. Dessa mätfel beror på reflektioner, smuts på linser eller andra troliga omständigheter i den industriella miljön. Metoden "iteratively re-weighted least squares (IRLS) method" med olika robusta funktioner används i kombination med ICP metoden för att hantera dessa mätfel. Allt detta för att kunna passa in punktmolnet till CAD-objektet utan att mätfelen skall ha så stor inverkan. Denna metod resulterar i mycket större noggrannhet jämfört med om mätfelen inte skulle behandlas, i princip utan att för den skull behöva göra fler beräkningar.

This thesis presents a study of hole mobility in amorphous polyethylene using kinetic Monte Carlo (KMC) methods together with a novel chain segmentation model developed by Unge and Nilsson, which determines hole localization sites based on torsion angles along the polymer chain. An extension to the KMC algorithm was developed which improves performance by modelinground-trips between strongly interconnected localization sites. Energy barriers and electron coupling for transitions were approximated by modeling each localization site as an isolated oligomer and calculated using Density Functional Theory, from which the transfer rates were determined via Marcus Theory. A variety of amorphous polyethylene systems were generated using Molecular Dynamics, after which hole trajectories within these polyethylene systems were simulated via the developed KMC model. The results of these simulations were then compared to experimental measurements with regards to hole mobility and activation energy, and a parameter analysis was performed to examine the sensitivity to errors in the included approximations. While the results differ moderately from experimental measurements the model still shows promise, and several possible improvements has been identified whichcould bring the results more in line with experiments. / Denna uppsats presenterar en studie av mobiliteten hos elektronhål i amorftpolyeten baserad på kinetiska Monte Carlo-simuleringar (KMC). En ny modellför kedjesegmentering utvecklad av Unge och Nilsson baserad på polymerkedjans torsionsvinklar används för att fastställa hur hålen lokaliseras längs medpolyeten-kedjorna. En utökning av KMC-algoritmen utvecklades som förbättrar prestandan genom att modellera rundgång mellan starkt sammankopplade lokaliseringar. Energibarriärer och elektronkoppling för övergångar uppskattades genom att modellera varje lokalisering som en isolerad oligomer, där beräkningarna utfördes via täthetsfunktionalteori (DFT), varefter övergångshastigheter kunde uppskattas via Marcus-teori. Flera amorfa polyetensystem genererades med hjälp av molekyldynamik. Elektronhålens väg genom dessapolyetensystem simulerades sedan via KMC-modellen. Resultaten från dessa simuleringar jämfördes med experimentella mätningar med avseende på hålens mobilitet och aktiveringsenergi, och en parameteranalys genomfördes för att undersöka känsligheten för fel i de ingående uppskattningarna. Även om resultaten skiljer sig från experimentella mätningar visar modellen fortfarande lovande resultat, och flera möjliga förbättringar har identifierats som skulle kunna få resultaten att överensstämma bättre med de experimentella mätningarna.

This thesis presents a method of solving the Helmholtz equation coupled with the Navier-Cauchy equation over a cross section of a Towed Array Sonar (TAS) modeled as a simplified cylindrical shell. The purpose of solving these equations is to estimate the transfer function of the pressure between the outside boundary and a position inside the TAS. Being able to find the transfer function in a sonar system is important since pressure that is not damped through the system is recorded as noise by acoustic sensors. This thesis focuses on the pressure generated at the surface of the TAS and how it propagates into the system. Other sources of acoustic pressure are neglected. The fluid pressure and solid material displacement over the TAS cross section are solved by utilizing the finite element method. Necessary equations are formulated on weak form and solved over a mesh depicting the cross section of interest. Pressure results inside the TAS are computed for three different frequencies of interest over several wavenumbers associated with the dimension along the TAS axis. The results show that the pressure inside the TAS is amplified mainly close to wave numbers associated with breathing waves that propagate along the TAS axis. Smaller peaks of amplification appear also for lower wave numbers, but as the wave number is increased the pressure inside the TAS is damped. / Detta examensarbete presenterar en metod för att lösa Helmholtz ekvation kopplad med Navier-Cauchys ekvation över ett tvärsnitt av en Towed Array Sonar (TAS) modelerad som ett förenklat cylindriskt skal. Syftet med att lösa dessa ekvationer är att beräkna överföringsfunktionen för trycket mellan utsidan av och en position inuti slangen som utgör systemet. Att förstå hur överföringsfunktionen i ett sonarsystem ser ut är av intresse eftersom tryckvågor som inte dämpas genom systemet tas upp som brus av akustiska sensorer. Denna rapport fokuserar på trycket som genereras vid ytan av en TAS och hur det fortplantar sig in i systemet. Andra källor till akustiskt tryck som kan förekomma i sammanhanget har försummats. Trycket i fluiden och förskjutningen av det material som utgör slangen över TAS-tvärsnittet löses genom att använda Finita Element-metoden. Nödvändiga ekvationer formuleras på svag form och löses över ett nät som representerar tvärsnittet. Trycket inuti TAS:en beräknas för tre valda frekvenser av intresse över ett antal vågtal som är associerade med riktningen längst TAS-axeln. Resultaten visar att trycket inuti systemet huvudsakligen förstärkts nära vågtal associerade med så kallade "breathing waves" som utbreder sig längst TAS-axeln. Mindre förstärkningar av trycket framträder vid lägre vågtal, men när vågtalet växer dämpas trycket i slangen.

An important aspect in autonomous systems is the ability of a system to plan before acting. This includes both high-level task planning to determine what sequence of actions to take in order for the system to reach a goal state, as well as low-level motion planning to detail how to perform the actions required. While it is sometimes possible to plan hierarchically, i.e., to first compute a task plan and then compute motion plans for each action in the task plan, there are also many problem instances where this approach fails to find a feasible plan as not all task plans lead to motion-planning problems that have feasible solutions. For this reason, it is desirable to solve the two problems jointly rather than sequentially. Additionally, it is often desirable to find plans that optimize a performance measure, such as the energy used, the length of the path travelled by the system or the time required. This thesis focuses on the problem of finding joint task and motion plans that optimize a performance measure. The first contribution is a method for solving a joint task and motion planning problem, that can be formulated as a traveling salesman problem with dynamic obstacles and motion constraints, to resolution optimality. The proposed method uses a planner comprising two nested graph-search planners. Several different heuristics are considered and evaluated. The second contribution is a method for solving a joint task and motion planning problem, in the form of a rearrangement problem for a tractor-trailer system, to resolution optimality. The proposed method combines a task planner with motion planners, all based on heuristically guided graph search, and uses branch-and-bound techniques in order to improve the efficiency of the search algorithm. The final contribution is a method for improving task and motion plans for rearrangement problems using optimal control. The proposed method takes inspiration from finite-horizon optimal control and decomposes the optimization problem into several smaller optimization problems rather than solving one larger optimization problem. Compared to solving the original larger optimization problem, it is demonstrated that this can lead to reduced computation time without any significant decrease in solution quality. / <p>Funding agency: The Wallenberg AI, Autonomous Systems and Software Program (WASP), funded by the Knut and Alice Wallenberg Foundation</p>

No description available.

In calculating potential energy surfaces (PES) in quantum chemistry interpolation methods are sometimes used to get a sufficiently approximated surface. Kowalewski, Larsson and Heryudono (J Chem Phys, 148(8):084104) has developed an adaptive interpolation method to approximate a PES by polyharmonic splines interpolation. They show that this method is effective for this purpose, however in this method they did not use information about stationary points of the PES. The thesis will investigate how useful it is to incorporate stationary points in the interpolation scheme in one dimension. We start by going over the proposed method and some background in Hermite-Birkhoff interpolation. After this it is shown how the interpolation scheme is changed and how the stationary points are incorporated into it. In the result section we look at the Morse-potential and an approximate double-well potential. For some error tolerances we get a reduction in the amount of points needed to adequately calculate the functions with stationary points and Hermite-Birkhoff interpolation compared to without stationary points, showing an improvement in the method. / I beräknandet av potentialenergiytor (PES) i kvantkemi används ibland interpolationsmetoder för att få en tillräckligt bra approximerad yta. Kowalewski, Larsson och Heryudono (J Chem Phys, 148(8):084104) har utvecklat en adaptiv interpolationsmetod för att approximera PES genom interpolation med polyharmoniska splines. I artikeln visar de att den utvecklade metoden är effektiv för det ändamålet, däremot använder de sig inte av information kring stationära punkter av potentialytan. Vi undersöker i det här arbetet hur användbart det är att integrera stationära punkter i interpolationsmetoden i en dimension. Vi börjar med att gå igenom den föreslagna metoden och bakgrundsinformation kring Hermite-Birkhoff interpolation. Efter detta visas det hur interpolationsmetoden ändras och hur stationära punkter integreras i den. I resultatsektionen kollar vi på Morse-potentialen och en approximativ double-well funktion. För vissa feltoleranser får vi en minskning i antalet punkter och Hermite-Birkhoff interpolation jämfört med utan stationära punkter, vilket visar en förbättring av metoden.

Through either measured or computed experimental data, inverse problems aim to determine parameters not straightforwardly given by measure. An inverse problem results in an optimization problem that requires many simulations of the direct problem which computations can be costly. One approach is to replace the reference model by a reduced model. A reduced model or surrogate is built by a statistical learning method (a theory on how to characterize the behaviour of a function based on observed data). In this case, uncertainties have a bigger effect on the problem and the errors introduced by the surrogate can significantly alter the convergence process. Furthermore, it is well known that the determination of input parameters via observed ones is an ill conditioned problem. As a result, the slightest measuring errors can engender tremendous gaps in the values of the reconstructed parameters, thus ruining their use. We can remedy that by adding a penalty in the optimization problem which would ensure a better stability during its resolution. Identification problems are here solved using a surrogate model. The issues of this approach on the resolution of the reference model are evaluated. Other specific substitution models known to be less reliable but better suited to inverse problems due to a regularization expression are constructed. Classical optimization methods including a penalty for the resolution of identification problems are implemented. The impact of the reliability of the surrogate model on the robustness and accuracy of the resolution is then carried out. In order to improve the surrogate model fidelity, sequential enrichment of the design of experiments is applied. Finally, the methodology is tested on a simplified thermal engineering example: the one dimensional heat conduction problem. / Inversa problem syftar till att bestämma parametrar som inte ges direkt genom uppmätta eller beräknade experimentella data. Ett omvänt problem resulterar i ett optimeringsproblem som kräver många simuleringar av det direkta problemet, vilkas beräkningar kan bli kostsamma. Ett tillvägagångssätt är att ersätta referensmodellen med en reducerad modell. En reducerad modell, eller surrogat, är byggd av en statistisk lärande-metod. I det här fallet så har osäkerheter en större effekt på problemet och felen som introduceras medelst ersättning (med surrogatet) kan signifikant ändra konvergensen för processen. Vidare är bestämningen av inparametrar via de observerade ett illakonditionerat problem. Som ett resultat, kan de minsta mätfel ge upphov till stora hopp i värdena för de rekonstruerade parametrarna, och sålunda göra resultatet oanvändbart. Vi kan åtgärda det genom att lägga till ett straff i optimeringsproblemet som kan ge en bättre stabilitet under lösningsprocecessen. Identifieringsproblemet löses här med hjälp av en surrogatmodell. Frågan om denna strategi påverkar lösningsprocessen av referensmodellen utvärderas. Andra specifika substitutions modeller, som är kända för att vara mindre tillförlitliga men bättre lämpade för inversa problem på grund av ett regulariseringsuttryck,  är konstruerade. Traditionella optimeringsmetoder med en straffterm används för att lösa ett omvänt problem. Effekterna av tillförlitligheten av modellen med avseende på robusthet och noggrannhet för lösningsprocessen undersöks sedan. I syfte att förbättra ersättningsmodellens anpassning, används sekventiell anrikning av experimenten. Slutligen så testas metoden på ett förenklat värmeteknikexempel: ett endimensionellt värmeledningsproblem.

In this thesis we set out to study the prediction accuracy of statistical quantities related to portfolio analysis and risk management implied by a given set of historical data. The considered forecasting procedure rely on rolling-window estimates over varying horizons where the resulting empirical return distributions can be considered the corresponding stationary distributions. By using scenarios generated from a joint interest rate-equity framework the rolling-window method allows to, empirically, study the uncertainty of return statistics as well as risk measures related to market risk. The study shows that, given the chosen models, the method is valid in predicting future statistical quantities related to portfolio return of up to one year. For risk measures, the forecasting uncertainty is found to be too significant and highlights the difficulty in foreseeing extremities of future market movements. / I detta examensarbete ämnar vi oss att studera precisionen av predikterade statistiska storheter relaterade till portföljanalys och riskhantering givet en mängd historisk data. Den använda prediktionsmetoden använder sig av rullande fönster estimeringar över varierande horisonter där de resulterande empiriska avkastningsfördelningarna kan ses som de motsvarande stationära fördelningarna. Genom att använda scenarier generade från ett ramverk för räntor och aktier, möjliggör rullande fönster metoden att, empiriskt, studera osäkerheter i skattade avkastnings statistikor och riskmått relaterade till marknads risk. Studien visar, givet de ingående modellerna, att metoden är giltig att använda för prediktering av statistiska storheter relaterade till portföljavkastningar upp till ett år. För riskmått visar sig skattningsosäkerhet vara för stor och belyser svårigheten att förutse extremiteter i framtida marknadsutfall.

allowing for bi-directional costs and different vehicle costs. The first model is based on shortest paths transformation and is regarded as a standard model. The second model is called native since it is based on the problem network and therefore is fundamentally different. The main subject of this repot is to introduce the reader to the native model and the technical implications that follows. Mainly it shows empirical evidence (not proof) that there are problems that formulated natively manifest significant- to large gains in computation performance. There is also a problem instance where the standard model takes at least 14 times longer time to compute. This report also attempts estimating the fraction of the possible problems that would have less variables when modeled natively and therefore might be expected to have an advantage in computation time. This fraction appears to be around ⅓ of all problems. / Denna rapport formulerar två modeller för ruttplanering av era fordon över era dagar och möjliggör kostnader för olika riktningar och för olika fordonskostnader. Den första modellen är baserad på transformation till minimalkostnadsvägar och betraktas som en standardmodell. Den andra modellen kallas för nativ eftersom den är baserad på problemets egna nätverk och den är därför fundamentalt annorlunda. Det primära syftet med denna rapport är att introducera läsaren till den nativa modellen och de tekniska konsekvenser som följer. Främst visar empiriska bevis att det finns problem som vinner mycket beräkningsprestanda om de modelleras nativt. Det finns också ett fall av problem där standardmodellen tar minst 14 gånger längre tid att beräkna. Utöver detta försöker denna rapport uppskatta hur stor andel av möjliga problem som skulle ha färre variabler när de modelleras nativt och därför kan förväntas ha bättre beräkningsprestanda. Denna fraktion verkar vara runt ⅓ av alla problem.

In this thesis, we present an adaptive surface finite element method for the Laplace-Beltrami equation. The equation is known as the manifold equivalent of the Laplace equation. A surface finite element method is formulated for this partial differential equation which is implemented in FEniCS, an open source software project for automated solutions of differential equations. We formulate a goal-oriented adaptive mesh refinement method based on a posteriori error estimates which are established with the dual-weighted residual method. Some computational examples are provided and implementation issues are discussed. / I den här rapporten presenterar vi en adaptiv finite elementmetod för Laplace-Beltrami ekvationen. Ekvationen är känd som Laplace ekvation på ytor. En finita elementmetod för ytor formuleras för denna partiella differentialekvation vilken implementeras i FEniCS, en open source mjukvara för automatiserad lösning av differentialekvationer. Vi formulerar en mål-orienterad adaptiv nätförfinings-metod baserad på a posteriori feluppskattningar etablerade med hjälp av metoden för dual-viktad residual. Beräkningsexempel presenteras och implementeringen diskuteras