Open Access. Powered by Scholars. Published by Universities.®

Engineering Science and Materials Commons™

Open Access. Powered by Scholars. Published by Universities.®

Discipline
Institution
Keyword
Publication Year
Publication
Publication Type
File Type

Articles 1801 - 1830 of 5710

Full-Text Articles in Engineering Science and Materials

Fluid-Wall Interactions In Pseudopotential Lattice Boltzmann Models, Cheng Peng, Luis F. Ayala, Orlando M. Ayala Jan 2021

Fluid-Wall Interactions In Pseudopotential Lattice Boltzmann Models, Cheng Peng, Luis F. Ayala, Orlando M. Ayala

Engineering Technology Faculty Publications

Designing proper fluid-wall interaction forces to achieve proper wetting conditions is an important area of interest in pseudopotential lattice Boltzmann models. In this paper, we propose a modified fluid-wall interaction force that applies for pseudopotential models of both single-component fluids and partially miscible multicomponent fluids, such as hydrocarbon mixtures. A reliable correlation that predicts the resulting liquid contact angle on a flat solid surface is also proposed. This correlation works well over a wide variety of pseudopotential lattice Boltzmann models and thermodynamic conditions.

Go to article

Ab Initio Methylammonium Orientation And Monolayer Effects In Hybrid Perovskite Solar Cells, Jacob M. Artz Jan 2021

Ab Initio Methylammonium Orientation And Monolayer Effects In Hybrid Perovskite Solar Cells, Jacob M. Artz

Browse all Theses and Dissertations

Methylammonium lead triiodide (MAPbI3) has garnered attention due to their high solar cell efficiencies and low cost to manufacture, but commercialization is not yet possible owing to poor environmental stability. Thus, researchers seek ways which optimize the performance of the MAPbI3 solar cell by modifying the architecture and through interfacial engineering of the charge transport layers. Difficulties in understanding these devices arise from ion migration, charge separation and recombination, and metastable, thermally active precessions of the methylammonium (MA) moiety in the lead iodide framework. In this work, focus is given to the perovskite and an adsorbed monolayer, 2,3,4,5,6-pentafluorothiophenol (C6F5SH), which …

Go to article

Entertainment 721, Mark Hendricks, Noah John, Jadon Vanyo, Chelsea Payne Jan 2021

Entertainment 721, Mark Hendricks, Noah John, Jadon Vanyo, Chelsea Payne

Williams Honors College, Honors Research Projects

The goal of this project was to design a luxury, aesthetically pleasing entertainment system with a TV lift mechanism that could be remote controlled. The design would also include a cooling cabinet for gaming systems, a remote locking system, and additional storage. Using a morphological chart and weighted decision matrix for each subsystem key features were determined to be included in the design. Several performance benchmarks were determined to accomplish the team’s design. Almost every benchmark was successful in the build of the first prototype. Several heat calculations and FEA analyses were performed on the system to ensure the success …

Go to article

Application Of Laser Assisted Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification On Aluminum And 3d Printed Titanium, Eman Hassan, Thomas Crouse Jan 2021

Application Of Laser Assisted Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification On Aluminum And 3d Printed Titanium, Eman Hassan, Thomas Crouse

Williams Honors College, Honors Research Projects

A novel surface treatment, laser assisted ultrasonic nanocrystal surface modification (LA-UNSM), has proved effective in increasing surface hardness, and fatigue life. The objective of this research is to determine the effectiveness of this process on components created with additive manufacturing. To accomplish this, we investigated the effectiveness of LA-UNSM treatment on aluminum, a common 3d printed metal, and the effectiveness of LA-UNSM processing on 3d printed titanium. We first conducted our own literature review to assess the practicality of using this same treatment on aluminum. We then treated traditionally manufactured aluminum at varying levels of laser intensity to determine if …

Go to article

Functionalizing Ceramic Matrix Composites By The Integration Of A Metallic Substructure With Comparable Feature Size, Elizabeth Pierce Heckman Jan 2021

Functionalizing Ceramic Matrix Composites By The Integration Of A Metallic Substructure With Comparable Feature Size, Elizabeth Pierce Heckman

Browse all Theses and Dissertations

A metallic network has been embedded in a silicon carbide fiber– silicon carbide (SiC) matrix ceramic composite (CMC) in order to combine the functional properties of the metal and the structural properties of the CMC. The processing of the composite involves iterative pre-ceramic polymer infiltration and heating to temperatures at 1100°C. The metallic structure embedded in the CMC must retain its unique properties during processing and cannot convert to a silicide or carbide resulting from diffusion of Si and C species from the SiC matrix. To gain an understanding of the diffusion process, a fully processed CMC with tungsten, tantalum, …

Go to article

Fabrication And Analysis Of High-Performance Thermochemically Densified Wood, Victor Arulappan Pushparaj Jan 2021

Fabrication And Analysis Of High-Performance Thermochemically Densified Wood, Victor Arulappan Pushparaj

Browse all Theses and Dissertations

While wood construction may be as ancient as humanity itself, wood remains one of the most utilized structural materials because of it’s availability, low cost, durability, surprisingly high specific mechanical properties, and renewability. Recent research into wood-based materials has focused on strategies for enhancing the strength and stiffness of as-grown materials. We fabricated densified wood by thermochemically treating raw white oak wood in Na2SO3 and NaOH solutions, followed by compressing the treated wood at 5MPa at high temperature. Treating the raw wood in NaOH and Na2SO3 cleaves the alpha-O-4 ether bond and beta-O-4 ether bonds, thus dissolving most of the …

Go to article

Aqueous Fabrication Of Pristine And Oxide Coated Znse Nanoparticles, Nicholas L. Van Zandt Jan 2021

Aqueous Fabrication Of Pristine And Oxide Coated Znse Nanoparticles, Nicholas L. Van Zandt

Browse all Theses and Dissertations

Semiconducting nanoparticles have received significant attention due to their unique optoelectronic properties. Quantum dots (QDs), a class of spherical nanoparticles, possess a size-dependent bandgap and photoluminescence at visible wavelengths. QDs have many applications including biological labelling, solar cells, chemical impurity detection, and optical glasses. Doping QDs into optical glasses is highly desirable. High-quality QDs can be synthesized via liquid solution methods. However, solution-synthesized QDs often degrade over time and they cannot survive incorporation into a glass melt without protection. In this work, the aqueous synthesis of ZnSe QDs and coating with nanometer silica and alumina protective shells are investigated. The …

Go to article

Nondestructive Evaluation Of Aluminium Foam Panels Subjected To Impact Loading, Gabriella Epasto, Fabio Distefano, Hozhabar Mozafari, Emanoil Linul, Vincenzo Crupi Jan 2021

Nondestructive Evaluation Of Aluminium Foam Panels Subjected To Impact Loading, Gabriella Epasto, Fabio Distefano, Hozhabar Mozafari, Emanoil Linul, Vincenzo Crupi

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Aluminium foam sandwich structures have excellent energy absorption capacity, combined with good mechanical properties and low density. Some of the authors of this paper proposed an innovative Metallic Foam Shell protective device against flying ballast impact damage in railway axles. A closed-cell aluminium foam was chosen for the Metallic Foam Shell device. The main goal of this study was the experimental investigation of the impact responses of aluminium foam panels. Low velocity impact tests were carried out at different energies on different types of aluminium foam panels in order to investigate the effects of some parameters, such as core thickness, …

Go to article

Surface Strengthening Of Single-Crystal Alumina By High-Temperature Laser Shock Peening, Fei Wang, X. L. Yan, Lei Liu, Michael Nastasi, Yongfeng Lu, Bai Cui Jan 2021

Surface Strengthening Of Single-Crystal Alumina By High-Temperature Laser Shock Peening, Fei Wang, X. L. Yan, Lei Liu, Michael Nastasi, Yongfeng Lu, Bai Cui

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

This manuscript reports a novel process of high-temperature laser shock peening (HTLSP) for surface strengthening of single-crystal ceramics such as sapphire and reveals its fundamental mechanisms. HTLSP at 1200°C can induce a high compressive residual stress on the surface of sapphire while minimize the damage of laser-driven shock waves. Transmission electron microscopy characteriza- tions revealed high dislocation densities near the surface, suggesting that plastic deformation at an ultrahigh strain rate was generated by the high shock wave pressure. The HTLSP-induced compres- sive residual stress can significantly improve the hardness and fracture toughness of sapphire, while maintain its outstanding optical transmittance.

Go to article

The Role Of Microenvironmental Cues And Mechanical Loading Milieus In Breast Cancer Cell Progression And Metastasis, Brandon D. Riehl, Eunju Kim, Tasneem Bouzid, Jung Yul Lim Jan 2021

The Role Of Microenvironmental Cues And Mechanical Loading Milieus In Breast Cancer Cell Progression And Metastasis, Brandon D. Riehl, Eunju Kim, Tasneem Bouzid, Jung Yul Lim

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Cancer can disrupt the microenvironments and mechanical homeostatic actions in multiple scales from large tissue modification to altered cellular signaling pathway in mechanotransduction. In this review, we highlight recent progresses in breast cancer cell mechanobiology focusing on cell-microenvironment interaction and mechanical loading regulation of cells. First, the effects of microenvironmental cues on breast cancer cell progression and metastasis will be reviewed with respect to substrate stiffness, chemical/topographic substrate patterning, and 2D vs. 3D cultures. Then, the role of mechanical loading situations such as tensile stretch, compression, and flow-induced shear will be discussed in relation to breast cancer cell mechanobiology and …

Go to article

Ligand Assisted Growth Of Perovskite Single Crystals With Low Defect Density, Ye Liu, Xiaopeng Zheng, Yanjun Fang, Ying Zhou, Zhenyi Ni, Xun Xiao, Shangshang Chen, Jinsong Huang Jan 2021

Ligand Assisted Growth Of Perovskite Single Crystals With Low Defect Density, Ye Liu, Xiaopeng Zheng, Yanjun Fang, Ying Zhou, Zhenyi Ni, Xun Xiao, Shangshang Chen, Jinsong Huang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

A low defect density in metal halide perovskite single crystals is critical to achieve high performance optoelectronic devices. Here we show the reduction of defect density in per[1]ovskite single crystals grown by a ligand-assisted solution process with 3‐(decyldimethy[1]lammonio)‐propane‐sulfonate inner salt (DPSI) as an additive. DPSI ligands anchoring with lead ions on perovskite crystal surfaces not only suppress nucleation in solution, but also regulate the addition of proper ions to the growing surface, which greatly enhances the crystal quality. The grown CH3NH3PbI3 crystals show better crystallinity and a 23-fold smaller trap density of 7 × 10 …

Go to article

Social Connectedness And Negative Affect Uniquely Explain Individual Differences In Response To Emotional Ambiguity, Maital Neta, Rebecca L. Brock Jan 2021

Social Connectedness And Negative Affect Uniquely Explain Individual Differences In Response To Emotional Ambiguity, Maital Neta, Rebecca L. Brock

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Negativity bias is not only central to mood and anxiety disorders, but can powerfully impact our decision-making across domains (e.g., financial, medical, social). This project builds on previous work examining negativity bias using dual-valence ambiguity. Specifically, although some facial expressions have a relatively clear negative (angry) or positive valence (happy), surprised expressions are interpreted negatively by some and positively by others, providing insight into one’s valence bias. Here, we examine putative sources of variability that distinguish individuals with a more negative versus positive valence bias using structural equation modeling. Our model reveals that one’s propensity toward negativity (operationalized as temperamental …

Go to article

Direct Numerical Simulation Of A Pulsatile Flow In A Stenotic Channel Using Immersed Boundary Method, Siamak Mirfendereski, Jae Sung Park Jan 2021

Direct Numerical Simulation Of A Pulsatile Flow In A Stenotic Channel Using Immersed Boundary Method, Siamak Mirfendereski, Jae Sung Park

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

A three-dimensional direct numerical simulation model coupled with the immersed boundary method has been developed to simulate a pulsatile flow in a planar channel with single and double one-sided semicircular constrictions. For relevance to blood flow in large arteries, simulations have been performed at Reynolds numbers of 750 and 1000. Flow physics and resultant wall shear stress (WSS)-based hemodynamic parameters are presented. The instantaneous vortex dynamics, mean flow characteristics, and turbulent energy spectra are evaluated for flow physics. Subsequently, three WSS-based parameters, namely the time-averaged WSS, oscillatory shear index, and relative residence time, are calculated over the stenotic wall and …

Go to article

Large-Scale Synthesis Of Compressible And Re-Expandable Three-Dimensional Nanofiber Matrices, Alec Mccarthy, Lorenzo Saldana, Daniel Mcgoldrick, Johnson V. John, Mitchell Kuss, Shixuan Chen, Bin Duan, Mark A. Carlson, Jingwei Xie Jan 2021

Large-Scale Synthesis Of Compressible And Re-Expandable Three-Dimensional Nanofiber Matrices, Alec Mccarthy, Lorenzo Saldana, Daniel Mcgoldrick, Johnson V. John, Mitchell Kuss, Shixuan Chen, Bin Duan, Mark A. Carlson, Jingwei Xie

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Due to their biomimetic properties, electrospun nanofibers have shown great potential in many biomedical fields. However, traditionally-produced nanofibers are typically two-dimensional (2D) membranes limiting their applications. Herein, we report a large-scale synthesis of compressible and reexpandable three-dimensional (3D) nanofiber matrices for potential biomedical applications. The reproducible mass production of such matrices is achieved using a multiple-emitter electrospinning machine with a controlled environment (e.g., temperature, humidity, and air flow rate) followed by an innovative gas-foaming expansion. The modified 20-emitter circular array with 3D-printed needle caps is capable of maintaining stable Taylor cones under extremely high flow rates. The introduction of such …

Go to article

Assembly Of Close-Packed Ferroelectric Polymer Nanowires Via Interface-Epitaxy With Res2, Dawei Li, Shuo Sun, Kun Wang, Zahra Ahmadi, Jeffrey E. Shield, Stephen Ducharme, Xia Hong Jan 2021

Assembly Of Close-Packed Ferroelectric Polymer Nanowires Via Interface-Epitaxy With Res2, Dawei Li, Shuo Sun, Kun Wang, Zahra Ahmadi, Jeffrey E. Shield, Stephen Ducharme, Xia Hong

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The flexible, transparent, and low-weight nature of ferroelectric polymers makes them promising for wearable electronic and optical applications. To reach the full potential of the polarization-enabled device functionalities, large-scale fabrication of polymer thin films with well-controlled polar directions is called for, which remains a central challenge. The widely exploited Langmuir–Blodgett, spin-coating, and electrospinning methods only yield polymorphous or polycrystalline films, where the net polarization is compromised. Here, an easily scalable approach is reported to achieve poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) P(VDF-TrFE) thin films composed of close-packed crystalline nanowires via interface-epitaxy with 1T′-ReS2. Upon controlled thermal treatment, uniform P(VDF-TrFE) films restructure into …

Go to article

Reducing Corrosion Of Additive Manufactured Magnesium Alloys By Interlayer Ultrasonic Peening, M. P. Sealy, R. Karunakaran, S. Ortgies, G. Madireddy, A. P. Malshe, K. P. Rajurkar Jan 2021

Reducing Corrosion Of Additive Manufactured Magnesium Alloys By Interlayer Ultrasonic Peening, M. P. Sealy, R. Karunakaran, S. Ortgies, G. Madireddy, A. P. Malshe, K. P. Rajurkar

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Additive manufad (AM) magn alloys corrode rapidly due to tensile stress and coarse microstructures. Cyclically combining (hybridizing) additive manufacturing with interlayer ultrasonic peening was proposed as a solution to improve corrosion resistance of additive manufactured magnesium WE43 alloy through strengthening mechanisms and compressive residual stress. Applying interlayer peening work hardened discrete layers and formed a glocal integrity of regional grain refinement and subsurface compressive residual stress barriers. Tensile residual stress that typically accelerates corrosion decreased 90%. Results showed time-resolved control over corrosion was attainable by interlayer peening, and local corrosion within print cells decreased 57% with respect to as-printed WE43.

Go to article

Ultra-Fast Charging In Aluminum-Ion Batteries: Electric Double Layers On Active Anode, Xuejing Shen, Tao Sun, Lei Yang, Alexey Krasnoslobodtsev, Renat F. Sabirianov, Michael P. Sealy, Wai-Ning Mei, Zhanjun Wu, Li Tan Jan 2021

Ultra-Fast Charging In Aluminum-Ion Batteries: Electric Double Layers On Active Anode, Xuejing Shen, Tao Sun, Lei Yang, Alexey Krasnoslobodtsev, Renat F. Sabirianov, Michael P. Sealy, Wai-Ning Mei, Zhanjun Wu, Li Tan

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

With the rapid iteration of portable electronics and electric vehicles, developing high-capacity batteries with ultra-fast charging capability has become a holy grail. Here we report rechargeable aluminum-ion batteries capable of reaching a high specific capacity of 200 mAh g−1. When liquid metal is further used to lower the energy barrier from the anode, fastest charging rate of 104 C (duration of 0.35 s to reach a full capacity) and 500% more specific capacity under high-rate conditions are achieved. Phase boundaries from the active anode are believed to encourage a high-flux charge transfer through the electric double layers. As …

Go to article

Twinning-Assisted Dynamic Adjustment Of Grain Boundary Mobility, Qishan Huang, Qi Zhu, Yingbin Chen, Mingyu Gong, Jixue Li, Ze Zhang, Wei Yang, Jian Wang, Haofei Zhou, Jiangwei Wang Jan 2021

Twinning-Assisted Dynamic Adjustment Of Grain Boundary Mobility, Qishan Huang, Qi Zhu, Yingbin Chen, Mingyu Gong, Jixue Li, Ze Zhang, Wei Yang, Jian Wang, Haofei Zhou, Jiangwei Wang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Grain boundary (GB) plasticity dominates the mechanical behaviours of nanocrystalline materials. Under mechanical loading, GB configuration and its local deformation geometry change dynamically with the deformation; the dynamic variation of GB deformability, however, remains largely elusive, especially regarding its relation with the frequently-observed GB-associated deformation twins in nanocrystalline materials. Attention here is focused on the GB dynamics in metallic nanocrystals, by means of well-designed in situ nanomechanical testing integrated with molecular dynamics simulations. GBs with low mobility are found to dynamically adjust their configurations and local deformation geometries via crystallographic twinning, which instantly changes the GB dynamics and enhances the …

Go to article

Electron Microscopy Observation Of Electric Field-Assisted Sintering Of Stainless Steel Nanoparticles, Fei Wang, Qin Zhou, Xing-Zhong Li, Yongchul Yoo, Michael Nastasi, Bai Cui Jan 2021

Electron Microscopy Observation Of Electric Field-Assisted Sintering Of Stainless Steel Nanoparticles, Fei Wang, Qin Zhou, Xing-Zhong Li, Yongchul Yoo, Michael Nastasi, Bai Cui

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The intrinsic role of electrical current on the electric field-assisted sintering (EFAS) process of stainless steel 316L nanoparticles has been revealed by both ex situ and in situ experiments. A novel device on the Si chip has been designed and fabricated to fit into the sample holder of a transmission electron microscope for these experiments. The evolution of nanoparticle morphology and microstructures during the EFAS process has been studied using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy, which has been combined with the simultaneous measurement of the electric voltage and current changes. A preliminary four-stage mechanism for the EFAS process …

Go to article

Development Of An Injectable Methylcellulose Hydrogel System For Nucleus Pulposus Repair And Regeneration, Nada A. Haq-Siddiqi Jan 2021

Development Of An Injectable Methylcellulose Hydrogel System For Nucleus Pulposus Repair And Regeneration, Nada A. Haq-Siddiqi

Dissertations and Theses

Low back pain is the most common cause of disability in the world and is often caused by degeneration or injury of the intervertebral disc (IVD). The IVD is a complex, fibrocartilaginous tissue that allows for the wide range of spinal mobility. Disc degeneration is a progressive condition believed to begin in the central, gelatinous nucleus pulposus (NP) region of the tissue, for which there are few preventative therapies. Current therapeutic strategies include pain management and exercise, or surgical intervention such as spinal fusion, none of which address the underlying cause of degeneration. With an increasingly aging population, the socioeconomic …

Go to article

Development Of Light Actuated Chemical Delivery Platform On A 2-D Array Of Micropore Structure, Hojjat Rostami Azmand, Hojjat Rostami Azmand Jan 2021

Development Of Light Actuated Chemical Delivery Platform On A 2-D Array Of Micropore Structure, Hojjat Rostami Azmand, Hojjat Rostami Azmand

Dissertations and Theses

Localized chemical delivery plays an essential role in the fundamental information transfers within biological systems. Thus, the ability to mimic the natural chemical signal modulation would provide significant contributions to understand the functional signaling pathway of biological cells and develop new prosthetic devices for neurological disorders. In this paper, we demonstrate a light-controlled hydrogel platform that can be used for localized chemical delivery in a high spatial resolution. By utilizing the photothermal behavior of graphene-hydrogel composites confined within micron-sized fluidic channels, patterned light illumination creates the parallel and independent actuation of chemical release in a group of fluidic ports. The …

Go to article

Elastic Bending Behaviour Of Sandwich Composite Structures With Abs Cores By Using Additive Manufacturing, Dechawat Wannarong Jan 2021

Elastic Bending Behaviour Of Sandwich Composite Structures With Abs Cores By Using Additive Manufacturing, Dechawat Wannarong

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Maintaining the lightweight performance of sandwich structures while achieving good bending strength and stiffness is difficult. Core materials for these programmable sandwich constructions are 3D printed with hexagonal honeycomb, re-entrant honeycomb, and circular honeycomb topologies with varying core densities. The bending stiffness and strength of these sandwich structures are determined by a three points bending test including an Acrylonitrile Butadiene Styrene core and a unidirectional carbon fibre reinforced polymer face sheet. The sandwich composite with the greater relative core density displays greater bending strength and stiffness than the composite with the lower relative core density. The sandwich composites beam with …

Go to article

Effectiveness Of The New Ambulance Air Exhaust System In Reducing Aerosol Particle Concentration, Vasutorn Petrangsan Jan 2021

Effectiveness Of The New Ambulance Air Exhaust System In Reducing Aerosol Particle Concentration, Vasutorn Petrangsan

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The objective of this work is to assess the effectiveness in reducing airborne particles of the Camfil® CC410-concealed air exhaust system, that is installed in the ER-1 ambulance (a King Chulalongkorn Memorial Hospital ambulance). This is done by diffusing aerosols into the cabin at the patient’s face position for an injection period (IP) of 1 minute and measuring the aerosol concentration inside the cabin over time. The experiment is conducted for 2 ventilation conditions, when the exhaust system is off (Minimal Ventilation: MV) and at maximum speed (High Ventilation: HV). Density of the aerosol is interpreted in terms of its …

Go to article

การพัฒนาอุปกรณ์ถ่ายภาพอัตโนมัติและระเบียบวิธีการนับจุดสำหรับการวิเคราะห์ภูมิคุ้มกัน, ชยธร กู้เกียรติกูล Jan 2021

การพัฒนาอุปกรณ์ถ่ายภาพอัตโนมัติและระเบียบวิธีการนับจุดสำหรับการวิเคราะห์ภูมิคุ้มกัน, ชยธร กู้เกียรติกูล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวินิจฉัยเป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับแพทย์ในการวิเคราะห์และแนะนำทางเลือกในการรักษาสำหรับผู้ป่วย ELISpot เป็นหนึ่งในกระบวนการวินิจฉัยสำหรับผู้ป่วยที่เป็นที่นิยม ซึ่งขั้นตอนการปฎิบัติจะเกิดความเบื่อหน่ายเเละเมื่อยล้า ดังนั้นการพัฒนาเครื่องมือวินิจฉัยจึงเป็นสิ่งสำคัญในการลดภาระงานของแพทย์ ในการพัฒนานี่ระบบแพลตฟอร์มถ่ายรูปจาก 96 Well plate และวิเคราะห์ผล ELISpot อัตโนมัติถูกพัฒนาขึ้น ประกอบด้วย IAI TABLE TOP, กล้อง USB Microscope และ แผ่นกำเนิดเเสง สำหรับโปรเเกรมใช้งานเเพลตฟอร์มถูกพัฒนาขึ้นจาก C# window form application และ ทำการพัฒนาการวิเคราะห์ด้วยรูปภาพจากโปรเเกรม Halcon จาก MVTec โดยการพัฒนาเน้นให้หน้าต่างซอฟต์แวร์ที่เรียบง่ายและออกแบบมาเพื่อมอบประสบการณ์ที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ ซึ่งผู้ใช้งานจะสามารถใช้งานได้ทั้งในส่วนที่เป็นการถ่ายรูปเเละวิเคราะห์ภาพ โดนกระบวนการที่ถูกนำมาใช้คือ Dynamic thresholding algorithm เปรียบเทียบกับเครื่องที่เป็นที่ยอมรับ CTL immunospot analyzer โดยผลการทดสอบพบว่ามีความถูกต้องอยู่มากกว่า 80 %จากเกณฑ์ที่ถูกกำหนดขึ้น

Go to article

การตรวจจับและระบุรูปแบบความผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงโดยใช้วิธีการเรียนรู้แบบหมู่, ธิติพัทธ์ สนธิโพธิ์ Jan 2021

การตรวจจับและระบุรูปแบบความผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงโดยใช้วิธีการเรียนรู้แบบหมู่, ธิติพัทธ์ สนธิโพธิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในวิทยานิพนธ์นี้ได้เสนอระบบควบคุมสุขภาพเครื่องจักรที่สามารถตรวจจับการทำงานที่ผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงที่ติดตั้งในอุตสาหกรรมจริง ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่มีความสำคัญต่อระบบโดยเมื่อมีการใช้งานเป็นระยะเวลานานทำให้ประสิทธิภาพลดลงและพบความผิดปกติที่เพิ่มขึ้น เครื่องจักรดังกล่าวจึงถูกติดตั้งเซนเซอร์เพื่อติดตามพฤติกรรมและบันทึกข้อมูล ซึ่งข้อมูลที่ได้รับมาจะยังไม่พบความเสียหายที่เกิดขึ้นอย่างชัดเจน วิธีการที่นำเสนอจะใช้การจำลองความผิดปกติให้กับข้อมูลที่ได้รับ จากนั้นจึงวิเคราะห์ประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศและเปรียบเทียบกับการเรียนรู้ของเครื่องและเพอร์เซ็ปตรอนหลายชั้น ในการศึกษานี้พบว่าข้อมูลที่จะสะสมนั้นเป็นข้อมูลจริงที่มีความท้าทาย ซึ่งเทคนิคที่เสนอมามีประสิทธิภาพเพียงพอที่ใช้ในการตรวจจับความผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงที่ติดตั้งในโรงงานจริง

Go to article

ระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี Lorawan, พิทย ศุภนิรัติศัย Jan 2021

ระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี Lorawan, พิทย ศุภนิรัติศัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ที่สามารถควบคุมตัวแปรที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืชได้ตามเงื่อนไขที่ต้องการ โดยหลักการทำงานของระบบช่วยการทำการเกษตรนี้ อุปกรณ์ตรวจวัดที่ติดเซนเซอร์ (Sensor End Device) จะทำงานวัดค่าตัวแปรและส่งข้อมูลต่อไปยังตัวรับสัญญาณศูนย์กลาง (Gateway) ที่เปรียบเสมือนเป็นตัวกลางการสื่อสารกับระบบเน็ตเวิร์ก (Network Server) เพื่อให้ข้อมูลต่าง ๆ ถูกประมวลผลและแสดงผลในรายงานภาพรวมผ่านระบบคลาวด์ได้ถูกต้องตามสถานการณ์จริง จากนั้นคำสั่งในการเปิดปิดควบคุมตัวกระตุ้นจะถูกส่งกลับมายังอุปกรณ์ควบคุมตัวกระตุ้น (Actuator End Device) เพื่อทำงานปรับค่าตัวแปรให้อยู่ในช่วงค่าตามที่ตั้งไว้ ในเรื่องของระยะการส่งสัญญาณ LoRa พบว่าระยะที่ไกลที่สุดที่อุปกรณ์ยังสามารถส่งสัญญาณไปถึงจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 300 - 1700 เมตร โดยขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ทั้งอุปกรณ์ เสาส่งสัญญาณ ตำแหน่งที่ตั้ง การตั้งค่าการส่งสัญญาณ ไปจนถึงสัญญาณรบกวนในบริเวณนั้น ๆ เมื่อลองเปรียบเทียบการทำงานระหว่าง Wi-Fi และ LoRa จะพบว่า นอกจาก LoRa จะมีระยะทางการทำงานที่ไกลกว่าแล้ว ในสถานะที่ระบบมีการทำงานส่งสัญญาณ พลังงานที่ LoRa ใช้ในการส่งสัญญาณจะมีค่าน้อยกว่าการส่งสัญญาณด้วย Wi-Fi ถึง 2.4 เท่า ส่วนการใช้พลังงานในสถานะที่ระบบรอรอบการทำงานครั้งต่อไป ถ้าหากใช้บอร์ดที่ออกแบบมาเพื่อการประหยัดพลังงานโดยเฉพาะแล้วการสั่งให้บอร์ดอยู่ในโหมด Deep Sleep จะช่วยให้บอร์ดประหยัดพลังงานได้ถึง 3,330 เท่า เมื่อเทียบกับการที่บอร์ดอยู่ในสถานะการทำงานในโหมด Active ตลอดเวลา

Go to article

การตรวจจับความแปลกใหม่เพื่อการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ของคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบด้วยตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาว, สุนิธิ อัศวเลิศพลากร Jan 2021

การตรวจจับความแปลกใหม่เพื่อการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ของคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบด้วยตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาว, สุนิธิ อัศวเลิศพลากร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ความท้าทายหลักในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์คือปัญหาการขาดแคลนข้อมูลความผิดปกติของเครื่องจักรสำหรับใช้ในการฝึกสอนแบบจำลอง และความซับซ้อนของระบบโรงงานซึ่งมีสภาพการทำงานของเครื่องจักรที่ไม่แน่นอน ทำให้เกณฑ์ตรวจจับความผิดปกติที่ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าอาจเปลี่ยนแปลงได้ การตรวจจับความแปลกใหม่ (novelty detection) แก้ปัญหาดังกล่าวโดยการตรวจจับความผิดปกติผ่านการเรียนรู้เฉพาะข้อมูลปกติเท่านั้น วิทยานิพนธ์นี้ใช้วิธีการตรวจจับความแปลกใหม่เพื่อตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของความเสียหายในคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบโดยใช้ตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาว ตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวเป็นขั้นตอนวิธีการเรียนรู้เชิงลึกที่รวมตัวเข้ารหัสอัตโนมัติและเครือข่ายหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างข้อมูลปกติขึ้นมาใหม่เพื่อเรียนรู้ความสัมพันธ์ของข้อมูลที่ไม่เป็นเชิงเส้นและความสัมพันธ์เชิงเวลา คุณลักษณะทางกายภาพเพิ่มเติมของเครื่องจักรถูกคำนวณจากสมการอุณหพลศาสตร์เพื่อช่วยในการระบุความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรแต่ละตัว ชั้นดรอปเอาท์ (dropout layer) ถูกใช้เพื่อสร้างแบบจำลองร่วมตัดสินใจของโครงข่ายประสาทเทียม แบบจำลองนี้ได้รับการฝึกสอนด้วยข้อมูลเซ็นเซอร์อนุกรมเวลาแบบหลายตัวแปรที่ถูกรวบรวมมาจากช่วงเวลาที่เครื่องจักรทำงานเป็นปกติโดยบริษัท ระยองวิศวกรรมและซ่อมบำรุง จำกัด แผนงานวิจัยได้รับการทดสอบกับรูปแบบความเสียหายที่ถูกจำลองขึ้นของคอมเพรสเซอร์ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวสามารถแยกความแตกต่างระหว่างรูปแบบความปกติและรูปแบบความเสียหายของคอมเพรสเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยความเที่ยงตรงสูงสุด 90% และความถูกต้อง 100% สุดท้ายจึงสร้างสัญญาณเตือนเพื่อจำแนกความเสียหายที่ตรวจจับได้ออกเป็น 3 ระดับตามความรุนแรง

Go to article

การพัฒนาระบบเปลี่ยนผ่านระหว่างยานยนต์ขับขี่อัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลผ่านเครือข่าย 5g, กฤษฎิ์ ต.ศิริวัฒนา Jan 2021

การพัฒนาระบบเปลี่ยนผ่านระหว่างยานยนต์ขับขี่อัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลผ่านเครือข่าย 5g, กฤษฎิ์ ต.ศิริวัฒนา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันยานยนต์อัตโนมัติกำลังได้รับความนิยม มีการแข่งขันสูงจากผู้ผลิตทั้งภาครัฐและเอกชนในการพัฒนาขีดความสามารถหรือระดับขั้นของความเป็นอัตโนมัติที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยระดับสูงสุด (ระดับ 5) เป็นระดับที่ไม่ต้องการการควบคุมใด ๆ จากผู้ขับขี่เลย ส่วนระดับที่ต่ำลงมายังคงต้องถูกควบคุมโดยผู้ขับขี่บางสถานการณ์ที่ระบบเกิดความผิดปกติ หรือพ้นช่วงสภาพแวดล้อมที่ระบบจำกัด งานวิจัยนี้พัฒนาต้นแบบยานยนต์อัตโนมัติที่สามารถควบคุมจากระยะไกลได้ ส่วนของยานยนต์ต้นแบบ ชุดควบคุมในระดับต่ำและระดับสูง โมดูลสั่งงานจากระยะไกล และสถานีควบคุม ถูกออกแบบและพัฒนาภายใต้วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ด้วย รวมถึงระบบเปลี่ยนผ่านการควบคุมซึ่งถูกออกแบบเพื่อให้ยานยนต์ต้นแบบนี้สามารถสลับระบบควบคุมได้ทุกช่วง หากเกิดความผิดปกติขึ้นระหว่างการใช้งาน เช่น มีความหน่วงเวลาสูงเกิดขึ้น หรือมีวัตถุกีดขวางเส้นทางบริเวณด้านหน้า ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติจะตัดการทำงานเข้าสู่โหมดฉุกเฉินทันทีที่ระบบตรวจพบสถานการณ์ดังกล่าว พร้อมกับแจ้งเตือนสถานการณ์ที่เกิดขึ้นไปยังผู้ควบคุม ณ สถานี ให้ทำการสลับระบบควบคุมไปยังระบบอื่นเพื่อแก้ไขสถานการณ์ ผลการทดสอบการใช้งานระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลทั้ง 4 ช่วง รอบจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พบว่าระบบสามารถใช้งานได้ดี ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยระหว่างเส้นทางอ้างอิงและเส้นทางที่ถูกบันทึกขณะทดสอบระบบควบคุมไกลทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.19 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.41 และ 0.58 เมตร ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยขณะใช้งานระบบอัตโนมัติทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.33 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.55 และ 0.83 เมตร ค่าความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดขณะทดสอบอยู่ที่ 109.7 และ 316.6 มิลลิวินาที ตามลำดับ ผู้ควบคุมไม่รู้สึกถึงความยากในการควบคุมหรือการเปลี่ยนโหมดระบบควบคุม จากการสังเกตภาพวิดีโอบนหน้าจอมอนิเตอร์ขณะมีความหน่วงเวลาสูงสุดดังกล่าวพบว่ามีอาการกระตุกบ้างเล็กน้อย ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติสามารถตรวจพบปัญหาขณะใช้งานทั้ง 4 จุด ที่ทำการออกแบบไว้ และสามารถหยุดรถเพื่อเข้าสู่โหมดฉุกเฉินได้ การศึกษาระยะเบรกฉับพลันจากการที่ผู้ขับขี่ทำการเบรกปกติบนรถทดสอบ และผลกระทบของความหน่วงเวลาต่อระยะเบรกหากผู้ควบคุมกดปุ่มหยุดรถฉุกเฉินจากระยะไกลขณะมีอัตราเร็ว 3 เมตรต่อวินาที (อัตราเร็วสูงสุดที่ใช้ในการทดสอบ) พบว่าการมีความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดดังกล่าวเกิดขึ้น ส่งผลให้ระยะเบรกเพิ่มขึ้นจากระยะเบรกปกติของรถ 1.42 เมตร เพิ่มขึ้นเป็น 1.75 และ 2.37 เมตรตามลำดับ หากมีอุปสรรคกีดขวางหน้ารถอย่างกะทันหันภายในระยะดังกล่าว รถทดสอบจะไม่สามารถเบรกได้ทัน ผู้ควบคุมมีความจำเป็นต้องเข้าควบคุมระบบบังคับเลี้ยวจากระยะไกลเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางที่เกิดขึ้นด้วย กรณีมีความหน่วงเวลาเกิดขึ้นมากกว่า 500 มิลลิวินาทีขึ้นไป ณ อัตราเร็วสูงสุดขณะทดสอบ รถทดสอบอาจชนกับอุปสรรคที่กีดขวางกะทันหันในช่วงระยะเบรกปกติของรถก่อนที่ผู้ควบคุมจะเห็นภาพอุปสรรคดังกล่าวจากภาพหน้าจอมอนิเตอร์

Go to article

การศึกษาตัวจำแนกประเภทการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อทำนายโรคหลอดเลือดสมอง, ฐิติพร อ้ายดี Jan 2021

การศึกษาตัวจำแนกประเภทการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อทำนายโรคหลอดเลือดสมอง, ฐิติพร อ้ายดี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โรคหลอดเลือดสมองเป็นโรคที่มีอัตราการเสียชีวิตสูงและยังเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการพิการ การทำวิทยานิพนธ์นี้มีจุดประสงค์ศึกษาตัวจำแนกประเภทในการเรียนรู้ของเครื่องที่มีประสิทธิภาพกับการทำนายโรคหลอดเลือดสมอง โดยใช้ตัวจำแนกประเภทกับข้อมูลที่ได้จากบันทึกของศูนย์โรคหลอดเลือดสมองแบบครบวงจรโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ พิจารณากับปัจจัยเฉพาะและทำการทดลองเพื่อความแม่นยำในการทำนายผล การศึกษาตัวจำแนกประเภทมีทั้ง K-Nearest Neighbors, Support Vector Machine, Random Forest และ Adaboost ปรับจูนพารามิเตอร์ที่เหมาะสมกับข้อมูลทางการแพทย์ที่มีอยู่ ตัวจำแนกประเภทแบบ Random Forest ให้ผลลัพธ์ค่าเฉลี่ยความแม่นยำ 78% ในข้อมูลโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ รวมถึงวิเคราะห์ปัจจัยเสี่ยงที่ทำให้เกิดโรคหลอดเลือดสมองด้วยวิธีการเรียนรู้ของเครื่องจากข้อมูลชุดที่ทำการศึกษา โดยใช้ TreeExplainer ประมาณค่าของ shapley value เพื่อแสดงผลความสำคัญของปัจจัยเฉพาะ ทั้งนี้เพื่อต่อยอดแนวทางในการปรับใช้ข้อมูลที่จะเก็บเพิ่มขึ้นได้ในอนาคต

Go to article

หุ่นยนต์สวมใส่แบบโครงร่างเพื่อฟื้นฟูการเดิน, ณัฐภัทร คิ้ววงศ์งาม Jan 2021

หุ่นยนต์สวมใส่แบบโครงร่างเพื่อฟื้นฟูการเดิน, ณัฐภัทร คิ้ววงศ์งาม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่าเพื่อฟื้นฟูการเดินได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการรักษาผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองและโรคใกล้เคียง เพื่อลดภาระการทำงานของบุคคลากรและค่าใช้จ่ายที่ผู้ป่วยต้องแบกรับ รวมถึงยังเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษา แต่ด้วยหุ่นยนต์ดังกล่าวในปัจจุบัน มีขนาดใหญ่ ยากต่อการพกพาและดูแล อีกทั้งยังมีราคาสูง ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อที่จะศึกษา ออกแบบ และจัดสร้าง หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่า เพื่อฟื้นฟูการเดิน อันประกอบไปด้วย กลไกการส่งกำลังแบบหนึ่งข้อต่อและระบบควบคุมหุ่นยนต์อัตโนมัติ โดยมุ่งเน้นให้หุ่นยนต์มีน้ำหนักเบา สามารถพกพาได้ง่าย และมีราคาถูก โดยในขั้นตอนการออกแบบ ได้จัดทำการวิเคราะห์รูปแบบการส่งกำลัง และศึกษาสมการจลศาสตร์ของกลไก จากนั้นทำการจัดสร้างระบบกลไกส่งกำลังพัฒนาระบบควบคุม งานวิจัยนี้ได้ศึกษาและพัฒนาระบบควบคุมแบบ Impedance control ในสองรูปแบบคือ ระบบแบบออกแรงช่วยและระบบแบบออกแรงต้าน ซึ่งจะทำให้หุ่นยนต์สามารถช่วยเหลือผู้ป่วยในการฝึกฝนการเคลื่อนที่ที่มีความหลากหลาย งานวิจัยนี้ได้ทำเสนอการทดลองทั้งหมด 4 การทดลอง อันประกอบด้วย การทดลองที่ 1 การทดลองหาสภาพการขับย้อนกลับและแรงเสียดทานในระบบส่งกำลัง โดยพบว่าหุ่นยนต์ต้องการแรงขับกลับเพียง 0.457 นิวตันเมตร ซึ่งแสดงถึงความสามารถในการขับกลับที่สูงและแรงเสียดทานในระบบที่ต่ำ การทดลองที่ 2 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบควบคุมแบบช่วยเหลือการเคลื่อนที่ในท่านั่ง การทดลองที่ 3 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบต้านการเคลื่อนที่ในท่านั่ง โดยในการทดลองที่ 2 และ 3 หุ่นยนต์สามารถปรับแรงช่วยและแรงต้านสูงสุดให้เหมาะสมกับแต่ละผู้ใช้งานได้ในช่วงไม่เกิน 8 นิวตันเมตร และการทดลองสุดท้าย ศึกษาประสิทธิภาพในการช่วยเหลือการเดิน โดยพบว่าหุ่นยนต์สามารถช่วยส่งกำลังได้เพียงพอที่จะพาผู้ใช้งานให้เดินไปตามเส้นทางที่บันทึกไว้ได้ และในทุกการทดลองไม่พบผลกระทบอื่นใดในการใช้งานหุ่นยนต์

Go to article

First Prev Next Last