Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot hàn tự hành phục vụ cho ngành đóng tàu ở việt nam

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10 NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Robot hàn tự hành phục vụ cho ngành đóng tàu ở Việt Nam Mã số: KC.03.06/06-10 Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Bách khoa Hà nội Chủ nhiệm đề tài: TS. Bùi Văn Hạnh 2 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10 NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Robot hàn tự hành phục vụ cho ngành đóng tàu ở Việt Nam Mã số: KC.03.06/06-10 Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài TS. Bùi Văn Hạnh Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ VPCCT trọng điểm cấp NN Hà Nội - 2010 3 TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI ĐỀ TÀI KC.03.06/06-10 __________________ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Hà nội, ngày 27 tháng 02 năm 2010 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I. THÔNG TIN CHUNG 1. Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Robot hàn tự hành phục vụ cho ngành đóng tàu ở Việt Nam Mã số: KC.03.06/06-10 Thuộc: Chương trình Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ tự động hoá, Mã số: KC.03/06-10. 2. Chủ nhiệm đề tài: Họ và tên: Bùi Văn Hạnh Ngày, tháng, năm sinh: 20 tháng 05 năm 1963 Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học vị: Tiến sĩ Chức danh khoa học: Chức vụ: Phó Viện Trưởng Viện Cơ khí- Trường ĐHBK Hà nội, Phó Trưởng Bộ môn Hàn & CNKL. Điện thoại: Tổ chức: 04.38694242 Nhà riêng: 04.35583583 Mobile: 0913 507 234 Fax: 04.38684543 E-mail: hanh-dwe@mail.hut.edu.vn Tên tổ chức đang công tác: Bộ môn Hàn & Công nghệ kim loại-Viện Cơ khí-Trường Đại học Bách khoa Hà nội. Địa chỉ tổ chức: 306-C1-Trường Đại học Bách khoa Hà n ội Địa chỉ nhà riêng: P511-C9B-Ngõ 19-Hoàng Ngọc Phách-Láng Hạ- Đống Đa-Hà nội. 4 3. Tổ chức chủ trì đề tài/dự án: Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường Đại học Bách khoa Hà nội Điện thoại: 04.38694242 Fax: E-mail: Website: www.hut.edu.vn Địa chỉ: Số 1-Đại Cồ Việt-Hai Bà Trưng-Hà nội Họ và tên thủ trưởng tổ chức: GS. TS. Nguyễn Trọng Giảng Số tài khoản: 93101062 Ngân hàng: Kho bạc nhà nước - Hai Bà Trưng – Hà Nội Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục và Đ ào tạo II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN 1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án: - Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 12 năm 2007 đến tháng 12 năm 2009 - Thực tế thực hiện: từ tháng 12 năm 2007 đến tháng 03 năm 2010 - Được gia hạn: - Lần 1 từ tháng 01 năm 2010 đến tháng 03 năm 2010 2. Kinh phí và sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 1800 tr.đ, trong đó: + Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 1800 tr.đ. + Kinh phí từ các nguồ n khác: 0 tr.đ. b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH: Số TT Theo kế hoạch Thực tế đạt được Ghi chú (Số đề nghị quyết toán) Thời gian (Tháng, năm) Kinh phí (Tr.đ) Thời gian (Tháng, năm) Kinh phí (Tr.đ) 1 2008 1312 01/2008 630 2 06/2008 280 3 12/2008 390 4 2009 488 03/2009 350 5 12/2009 150 1800 5 c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi: Đối với đề tài: Đơnvị tính: Triệu đồng Số TT Nội dung các khoản chi Theo kế hoạch Thực tế đạt được Tổng SNKH Nguồn khác Tổng SNKH Nguồn khác 1 Trả công lao động (khoa học, phổ thông) 755 755 0 689,000 689,000 0 2 Nguyên, vật liệu, năng lượng 600 600 0 554,956.202 554,956.20 2 0 3 Thiết bị, máy móc 210 210 0 147,227.99 147,227.99 0 4 Xây dựng, sửa chữa nhỏ 0 0 0 0 0 0 5 Chi khác 265 265 0 175,996 175,996 0 Tổng cộng 1,800 1,800 0 1,567,180.19 2 1,567,180.1 92 0 - Lý do thay đổi (nếu có): 3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài: (Liệt kê các quyết định, văn bản của cơquanquản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn,kiến nghị điề u chỉnh nếu có) Số TT Số, thời gian ban hành văn bản Tên văn bản Ghi chú 1 Số 1839/QĐ-BKHCN ngày 05/09/2007 Quyết định phê duyệt các tổ chức, cá nhân trúng tuyển chủ trì thực hiện các Đề tài năm 2007 thuộc CT KC.03/06-10 2 Số: 06/2007/HĐ- ĐTCT-KC.03.06/06- 10, ngày 24/12/07 Hợp đồng NCKH&PTCN 6 3 Số:275/CV-ĐHBK- KHCN, ngày 01/12/09 Công văn: Xin gia hạn thực hiện đề tài KC03.06/06-10 4 Số 2921/QĐ-BKHCN, ngày 21/12/2009 Quyết định: Về việc điều chỉnh thời gian thực hiện của đề tài KC.03.06/06-10 4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án: Số TT Tên tổ chức đăng ký theo Thuyết minh Tên tổ chức đã tham gia thực hiện Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt được Ghi chú* 1 Viện Nghiên cứu Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí Kiểm tra chất lượng mối hàn Các kết quả kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn 2 Công ty Đóng tàu Phà Rừng Công ty Đóng tàu Phà Rừng Thử nghiệm sản phẩm Đánh giá khả năng ứng dụng của sản phẩm đề tài 5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài: (Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơquanph ối hợp, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm) Số TT Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh Tên cá nhân đã tham gia thực hiện Nội dung tham gia chính Sản phẩm chủ yếu đạt được Ghi chú* 1 PGS.TS. Nguyễn Thúc Hà PGS.TS. Nguyễn Thúc Hà Nghiên cứu về công nghệ hàn, ứng suất biến dạng trong hàn tàu thuỷ. 2 TS. Nguyễn Mạnh Tiến TS. Nguyễn Mạnh Tiến Thiết kế bộ điều khiển và bảng lập trình Robot. Tham gia viết phần mềm. 7 3 ThS. Nguyễn Danh Huy ThS. Nguyễn Danh Huy Thiết kế bộ điều khiển và bảng lập trình Robot. Tham gia viết phần mềm. 4 ThS. Nguyễn Hồng Thái ThS. Nguyễn Hồng Thái Thiết kế các khâu của Robot và mô phỏng trên máy tính. 5 PGS.TS. Phan Bùi Khôi PGS.TS. Phan Bùi Khôi Bài toán động học, động lực học. 6 TS. Nguyễn Ngọc Thành TS. Nguyễn Ngọc Thành Tính toán số bậc tự do và vùng làm việc cho Robot tự hành. 7 TS. Hoàng Văn Châu TS. Hoàng Văn Châu Thiết kế hệ thống tạo dao động dích dắc đầu hàn. 6. Tình hình hợp tác quốc tế: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Ghi chú* 1 Dự kiến hợp tác với Viện nghiên cứu tàu thủy Thiên Tân – Trung quốc. Đi công tác tại Quảng Châu - Trung Quốc, 2 người từ 13/4/08-18/4/08 2 Dự kiến hợp tác với Trường Đại học Giao thông Thượng hải – Trung quốc Đi công tác tại Bắc Kinh- Thiên Tân-Thượng Hải, 3 người từ 13/5/08-23/5/08 Kinh phí dự kiến: 135tr. Kinh phí thực tế: 135tr. 8 7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Ghi chú* 1 Tự động hoá quá trình hàn trong chế tạo tàu thuỷ, 2008, 4tr.đ Tự động hoá quá trình hàn trong chế tạo tàu thuỷ, 2008, 4tr.đ 2 Quy trình công nghệ hàn tàu thuỷ bằng Robot tự hành, 2009, 4tr.đ Quy trình công nghệ hàn tàu thuỷ bằng Robot tự hành, 2009, 4tr.đ 8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu: (Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài) Số TT Các nội dung, công việc chủ yếu (Các mốc đánh giá chủ yếu) Thời gian (Bắt đầu, kết thúc - tháng … năm) Người, cơquan thực hiện Theo kế hoạch Thực tế đạt được 1 Nghiên cứu tính toán, thiết kế Robot tự hành: 12/2007- 7/2008 12/2007- 7/2008 Cả nhóm 2 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tạo quỹ đạo di chuyển cho Robot tự hành. 7/2008- 8/2008 7/2008- 8/2008 Cả nhóm 3 Nghiên cứu thực nghiệm thiết lập chế độ công nghệ hàn tự động các mối hàn ghép nối tổng đoạn và các mối hàn ngang trong tàu thuỷ 8/2008- 10/2008 8/2008- 10/2008 Cả nhóm 4 Xây dựng phần mềm điều khiển Robot tự hành 10/2008- 12/2008 10/2008- 12/2008 Cả nhóm 5 Xây dựng phần mềm điều khiển tự động toàn bộ quá trình hàn 1/2009- 3/2009 1/2009- 3/2009 Cả nhóm 6 Chế tạo, lắp ráp hoàn chỉnh hệ thống thiết bị trên cơ sở thiết kế đã tính toán, thiết lập và phê duyệt 3/2009- 5/2009 3/2009- 5/2009 Cả nhóm 9 7 Tiến hành hàn thử nghiệm trên hệ thống thiết bị đã chế tạo, kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn theo các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn hàn tàu thuỷ. 5/2009- 8/2009 5/2009- 8/2009 Cả nhóm 8 Triển khai ứng dụng thử nghiệm hệ thống thiết bị tại cơ sở sản xuất 8/2009- 11/2009 8/2009- 3/2010 Cả nhóm - Lý do thay đổi: Do ngành đóng tàu gặp nhiều khó khăn trong thời gian qua nên việc ứng dụng thử nghiệm sản phẩm của đề tài bị chậm lại. Bộ Khoa Học Công Nghệ đã đồng ý cho gia hạn đề tài đến hết 3/2010 theo quyết định số 2921/QĐ-BKHCN ký ngày 21/12/2009. 10 III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN 1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra: a) Sản phẩm Dạng I: Số TT Tên sản phẩm và chỉ tiêu chất lượng chủ yếu Đơn vị đo Số lượng Theo kế hoạch Thực tế đạt được 1 Robot hàn tự hành, bao gồm: tay máy, bộ điều khiển, bảng lập trình, nguồn hàn, mỏ hàn, bộ cấp dây hàn, đồng hồ cấp khí bảo vệ, thiết bị tạo dao động đầu hàn, và hệ thống ray dẫn hướng. Bộ 01 01 01 b) Sản phẩm Dạng II: Số TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học cần đạt Ghi chú Theo kế hoạch Thực tế đạt được 1 Bộ bản vẽ thiết kế Robot và ray dẫn hướng - Bộ bản vẽ thiết kế theo yêu cầu TCVN. - Thiết kế được thực hiện bằng phần mềm AUTOCAD. Theo kế hoạch 2 Bộ quy trình công nghệ hàn các mối hàn bằng, ngang và đứng trong chế tạo tàu thuỷ - QTCN hoàn chỉnh bao gồm tất cả các nguyên công. - QTCN khả thi được áp dụng trong sản xuất thực tế và được cơ sở sản xuất chấp thuận bằng văn bản. Theo kế hoạch 3 Phần mềm tính toán và điều khiển Robot - Đảm bảo tốc độ tính toán nhanh - Giao diện thân thiện với người sử dụng -Theo kế hoạch - Giao diện phần mềm bằng tiếng Việt [...]... dụng robot tự hành chế tạo tại Việt Nam đáp ứng nhu cầu hàn tấm lớn với chất lượng cao của công nghiệp đóng tàu thuỷ Việt Nam - Nghiên cứu tính toán, thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh và điều khiển một hệ thống Robot hàn tự hành bao gồm Robot tự hành, thiết bị hàn, thiết bị tạo dao động dích dắc đầu hàn, thiết bị tạo quỹ đạo di chuyển của Robot, có các chỉ tiêu và tính năng kỹ thuật tương đương với thiết. .. nghệ hàn trong lĩnh vực đóng tàu, nhưng chưa áp dụng trực tiếp vào thực tế sản xuất Hiện nay ở Việt Nam chưa có các công trình nghiên cứu và các đề tài nào đề cập tới Robot tự hành phục vụ cho ngành đóng tàu Tính cấp thiết của đề tài: Các công trình đã nghiên cứu trước đây của các tác giả Việt Nam chỉ mới được coi là các thử nghiệm ban đầu, chưa đưa ra được kết quả khả quan Các thiết bị (Robot hàn) ... có chất lượng tương đương với thiết bị cùng loại trong khu vực Vì vậy nhóm đề tài đã đặt ra mục tiêu là thực hiện việc nghiên cứu tính toán, thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh một hệ thống thiết bị hàn tự động dùng cho ngành đóng tàu, bao gồm Robot tự hành, thiết bị tạo quỹ đạo không gian cho Robot chuyển động (ray dẫn hướng), thiết bị hàn, thiết bị tạo dao động dích dắc đầu hàn, được điều khiển bằng lập... 1.2.4 Tính toán thiết kế cơ cấu lắc đầu hàn 42  1.3 Thiết kế ray dẫn hướng 44  1.3.1 Phân tích các phương án sử dụng hệ thống tạo quỹ đạo xe hàn tự hành 44  1.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế 51  Chương 2 – Thiết kế, chế tạo, lắp ráp hệ thống điều khiển 52  2.1 Hệ thống điều khiển bám quĩ đạo cho robot hàn tự hành 52  2.1.1 Mô hình toán học robot 52 ... thích hợp cho việc tự động hoá Qua bảng trên ta có thể thấy tổng chiều dài đường hàn thích hợp cho tự động hoá khi chế tạo một tàu chở hàng có tải trọng 20.000 tấn là 27 km và tàu có tải trong 34.000 tấn là gần 37 km Điều này có ý nghĩa rất lớn về mặt năng suất và chất lượng nếu các mối hàn này được thực hiện tự động Hiện nay, trong thực tế ngành đóng tàu ở Việt nam thường sử dụng các phương pháp hàn sau:... nghiên cứu và sớm đưa sản phẩm ứng dụng vào thực tiễn, nhóm tác giả giới hạn Robot chỉ hàn các mối hàn leo khi ghép nối tổng đoạn Đây là dạng mối hàn khó, với chiều dài đường hàn đến hàng ngàn mét trong một con tàu, do vậy sử dụng Robot này sẽ rất hiệu quả Tính mới, tính độc đáo, tính sáng tạo của đề tài: - Tính mới của đề tài thể hiện ở nội dung nghiên cứu thiết kế và chế tạo lần đầu tiên ở Việt Nam. .. KC.06.01: Nghiên cứu các thiết bị và phương pháp công nghệ cơ bản phục vụ cho đóng tàu thuỷ cỡ lớn ” Đề tài mới chỉ đưa ra một số kết quả ở dạng công nghệ cơ bản, do vậy chưa phù hợp với mục đích đặt ra của đề tài này - Đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp Nhà nước giai đoạn 2001-2005 mã số KC.03.02 (Đề tài nhánh): Nghiên cứu thiết kế, chế tạo robot hàn và robot dùng trong quốc phòng”... tài này mới chỉ dừng lại ở ứng dụng cho quốc phòng dưới dạng robot vận chuyển các chi tiết yêu cầu an toàn cao Không phù hợp với hướng nghiên cứu rrobot tự hành dùng cho đóng tàu - Công trình “Một giải pháp nhằm nâng cao năng suất và chất lượng của công đoạn hàn vỏ tàu với Robot tự hành trên đường ray” của các tác giả Ngạc Bảo Long và Lê Hoài Quốc sử dụng phương pháp dò đường hàn bằng các cảm biến bám... việc chế tạo một con tàu Theo thống kê của Công ty Đóng tàu Phà Rừng, tổng chiều dài đường hàn trong một con tàu có thể ứng dụng tự động hoá khi thực hiện các mối hàn như sau: Loại tàu Loại liên kết / Vị trí thực hiện 1/ Mối hàn góc nằm ngang/khi đóng khối đáy Tàu chở 2/ Mối hàn góc nằm ngang /đóng khối mạn & hàng rời, boong Tải trọng 3/ Mối hàn giáp mối vị trí đứng/khi đấu đà 20.000 tấn 4/ Mối hàn giáp... dụng cho hàn vỏ tàu Sau khi thiết bị hàn tự động dò mép hàn được ứng dụng tốt cho công nghiệp đóng tàu cũng như các lĩnh vực khác, hướng phát triển tiếp theo trong tự động hóa quá trình hàn đóng tàu chuyển sang nghiên cứu phương pháp dò tự động đầu hàn song song với sự phát triển của công nghệ sensor và lập trình điều khiển với phát triển nở rộ nhất phải kể đến là áp dụng công nghệ điều khiển của robot . BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I. THÔNG TIN CHUNG 1. Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Robot hàn tự hành phục vụ cho ngành đóng tàu ở Việt Nam Mã số: KC.03.06/06-10. BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Robot hàn tự hành phục vụ cho ngành đóng tàu ở Việt Nam Mã số: KC.03.06/06-10 Chủ nhiệm đề tài Cơ quan. BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Robot hàn tự hành phục vụ cho ngành đóng tàu ở Việt Nam Mã số: KC.03.06/06-10 Cơ quan chủ trì