Nghiên cứu, thiết kế ché tạo máy tự động làm sạch bề mặt (bằng công nghệ sử dụng hạt nix) và sơn thành vỏ tàu nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Tổ chức đoàn đi công tác, nghiên cứu khảo sát thực tế trong nước, tiếp xúc với cơ sở và người sử dụng, thu thập các dữ liệu cần thiết về hiện trạng hệ thống làm sạch và sơn thành vỏ tàu.

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN TỰ ĐỘNG HÓA KTQS

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG LÀM SẠCH BỀ MẶT( BẰNG CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG HẠT NIX )

VÀ SƠN THÀNH VỎ TÀU NHẰM GIẢM THIỂU Ô NHIỄM

MÔI TRƯỜNG

ĐỀ TÀI KC 03.10/06-10

Chủ nhiệm đề tài/dự án Cơ quan chủ trì đề tài/dự án

(ký tên) (ký tên và đóng dấu)

Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ

(ký tên) (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ)

8439

Hà Nội-2010

VIỆN TỰ ĐỘNG HÓA KTQS

ĐỀ TÀI KC 03.10/06-10

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày tháng năm 2010

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI/DỰ ÁN SXTN

I THÔNG TIN CHUNG

1 Tên đề tài/dự án: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy tự động làm sạch bề

mặt (Bằng công nghệ sử dụng hạt Nix) và sơn thành vỏ tàu nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường”

Mã số đề tài: KC.03.10/06-10

Thuộc:

- Chương trình (tên, mã số chương trình): KC.03/06-10

- Dự án khoa học và công nghệ (tên dự án):

Chức danh khoa học:Nghiên cứu viên Chức vụ:.Trưởng phòng

Điện thoại: Tổ chức: 04.38236.300 Nhà riêng: 04.37822986

Mobile: 0913201436

Fax: E-mail: Binhtn1969@yahoo.com.vn

Tên tổ chức đang công tác:Viện Tự động hóa KTQS

Địa chỉ tổ chức: 89B –Lý Nam Đế- Hà Nội

Địa chỉ nhà riêng: Nhà A3 khu tập thể địa chính, Trung Kính, Hà Nội

3 Tổ chức chủ trì đề tài/dự án :

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Tự động hóa KTQS

Điện thoại: Fax: 04.38234985

E-mail:VienTDH@yahoo.com

Website: Địa chỉ: 89B –Lý Nam Đế- Hoàn Kiếm – Hà Nội

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Nguyễn Vũ

Số tài khoản: 931-02-069

Ngân hàng: Kho bạc nhà nước Hoàn Kiếm , Hà Nội

Tên cơ quan chủ quản đề tài:Viện KH&CN Quân Sự

quyết toán)

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

Theo kế hoạch Thực tế đạt được

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án

(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 điều chỉnh, nếu có)

Số

TT

Số, thời gian ban hành

Ghi chú

1 Số 3071/QĐ- BKHCN

ngày 21/12/2007

Quyết định phê duyệt các tổ chức cá nhân trúng tuyển chủ trì thực hiện các đề tài năm 2008 ( đợt II) thuộc chương trình KC.03/06-10

Điều chỉnh kinh phí thực hiện đề tài

do không thực hiện hợp tác quốc tế

4 Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án

Nội dungtham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

tàu Phà rừng

Nội dung 4,5,6

- Thử nghiệm thiết bị tại thực địa, đo kiểm các chỉ tiêu đề ra của hệ thiết bị

5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm)

Nội dung tham gia chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 ThS Trần Ngọc

Bình

ThS Trần Ngọc Bình

Chủ nhiệm đề tài

2 ThS Ngô Đức

Dũng

ThS Nguyễn thu Hiền

Thư ký đề tài

3 ThS Lê Việt

Hồng

ThS Lê Việt Hồng

Thực hiện đề tài

4 ThS Nguyễn

Trung Kiên

ThS Nguyễn Trung Kiên

Thực hiện đề tài

5 ThS Nguyễn

Văn Đức

ThS Nguyễn Văn Đức

Thực hiện đề tài

6 KS Lê khánh

Thành

KS Lê khánh Thành

Thực hiện đề tài

Quang Hùng

TS Nguyễn Quang Hùng

Thực hiện đề tài

tài

9 KS Vũ Quốc

Huy

KS Vũ Quốc Huy

Thực hiện đề tài

- Lý do thay đổi ( nếu có): Một số đồng chí do bận công tác nên không thể thực hiện các nhiệm vụ chính của đề tài

6 Tình hình hợp tác quốc tế

Số

TT

Theo kế hoạch

(Nội dung, thời gian, kinh

phí, địa điểm, tên tổ chức

Ghi chú*

- Lý do thay đổi ( nếu có): Việc hợp tác quốc tế không thực hiện do nhóm đề tài

đã tìm hiểu và nắm vững các nội dung liên quan qua các chuyến công tác nước ngoài theo các nhiệm vụ khác và tìm hiểu thông qua mạng Internet

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị

(15/08/2008)

2 Phân tích cơ sở thực tiến và cơ

sở lý thuyết, xây dựng chỉ tiêu

thiết bị, giải pháp chế tạo tay

máy sơn và làm sạch (12/08)

Phân tích cơ sở thực tiến và cơ

sở lý thuyết, xây dựng chỉ tiêu thiết bị, giải pháp chế tạo tay

máy sơn và làm sạch (5/12/08)

3 Xây dựng chỉ tiêu thiết bị, giải

pháp chế tạo cabin lọc bụi

(11/2008)

Xây dựng chỉ tiêu thiết bị, giải pháp chế tạo cabin lọc bụi

(20/12/08)

4 Phân tích cơ sở thực tiến và cơ

sở lý thuyết, xây dựng chỉ tiêu

thiết bị, giải pháp chế tạo hệ

thống điều khiển xe nâng

(07/2009)

Phân tích cơ sở thực tiến và cơ

sở lý thuyết, xây dựng chỉ tiêu thiết bị, giải pháp chế tạo hệ thống điều khiển xe nâng

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)

hoạch

Thực tế đạt được

Người,

cơ quan

thực hiện

1 Nội dung 1: Thiết kế tổng thể

Công việc 1 Tổ chức đoàn đi

công tác, nghiên cứu khảo sát

thực tế trong nước, tiếp xúc với

cơ sở và người sử dụng, thu thập

các dữ liệu cần thiết về hiện

trạng hệ thống làm sạch và sơn

thành vỏ tàu

4/2008 9/2008

-9/2008

7/2008-Công việc 2 : Thu thập tài liệu,

phân tích, đánh giá và xây dựng

báo cáo tổng quan về hiện trạng

các thiết bị sẽ sử dụng của đề tài

nghiên cứu

4/2008 9/2008

-7/2008- 9/2008

Công việc 3: Thu thập, biên dịch

các tài liệu về các thông số

chuẩn của thiết bị đo lường, hệ

điều khiển số sẽ dùng trong chế

tạo

9/2008

4/2008-7/2008- 9/2008

Công việc 4: Xây dựng thiết kế

tổng thể hệ thống thiết bị: Mô

hình, giải pháp, chỉ tiêu thiết bị

9/2008 – 12/2008

9/2008 –

12/2008

2 Nội dung 2: Nghiên cứu thiết

kế chế tạo hệ tay máy thao tác

làm sạch và sơn thành vỏ tàu

Công việc 1: Lựa chọn các

phương pháp và thiết bị để chế

tạo tay máy đáp ứng yêu cầu;

Xây dựng chỉ tiêu thiết bị

04/2008 - 04/2009

10/2008– 06/2009

Công việc 2: Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo đầu đo độ dầy lớp

sơn sử dụng nguyên lý đo điện

trường có giao tiếp RS422

05/2008 - 11/2008

10/2008– 12/2008

Công việc 3: Mua vật tư thiết bị 04/2008

-04/2009

7/2008 –6/2009 Công việc 4: Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo cơ cấu chuyển động

quay của tay máy theo mặt

phẳng ngang

10/2008

5/2008-12/2008

10/2008-Công việc 5: Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo cơ cấu chuyển động

quay của tay máy theo mặt

phẳng đứng

11/2008

5/2008-02/2009

10/2008-Công việc 6: Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo cơ cấu chuyển động

tiến lùi của tay

12/2008

5/2008-02/2009

09/2008-Công việc 7: Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo cơ cấu chuyển động

ngang của tay máy

12/2008

6/2008-02/2009

09/2008-Công việc 8: Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo cơ cấu chuyển động

dọc của tay máy

12/2008

6/2008-02/2009

09/2008-Công việc 9: Nghiên cứu xây

dựng thuật toán điều khiển tốc

độ dịch chuyển đầu phun theo độ

dầy và áp suất khí Xây dựng các

thuật toán điều khiển tay máy

theo các mặt phẳng chuẩn

04/2008 - 04/2009

07/2008 - 04/2009

Công việc 10: Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo khối công suất điều

khiển tay máy

06/2008 - 01/2009

10/2008 - 04/2009

Công việc 11: Thiết kế giao diện

người/ máy, cách thức điều

khiển tay máy

06/2008 - 02/2009

10/2008 - 05/2009

Công việc 12: Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo bộ đo góc quay và độ

dài chuyển động tay máy sử

dụng Encorder

05/2008 - 09/2008

10/2008 - 02/2009

Công việc 13: Xây dựng thuật

toán xử lý và điều khiển tay máy

theo các quĩ đạo chuyển động

06/2008 - 02/2009

11/2008 - 04/2009

Công việc 14: Chế tạo tay máy

và lắp đặt các thiết bị thành

phần

09/2008 - 04/2009

12/2008 - 06/2009

Công việc 15: Viết chương trình

điều khiển tay máy

10/2008 - 04/2009

10/2008 - 07/2009

nghiệm đánh giá kết quả, viết

báo cáo tổng kết khoa học và kỹ

thuật của chế tạo tay máy

- Công việc2: Lựa chọn các

phương pháp và thiết bị để làm

sạch khí,tiến hành tính toán để

chọn phương án tối ưu hiệu suất

lọc bụi cho Cabin

04/2008 - 10/2008

07/2008 - 10/2008

- Công việc 3: Nghiên cứu giải

pháp thu nhận và truyền hình

ảnh với điều kiện trong cabin

11/2008 - 04/2009

12/2008 - 05/2009

Công việc 4: Nghiên cứu giải

pháp tái sử dụng hạt NIX trong

quá trình sử dụng

05/2008 - 10/2008

08/2008 - 12/2008

- Công việc 5: Nghiên cứu thiết

kế chế tạo hệ thống sàng phân

loại hạt NIX theo kích cỡ

05/2008 - 12/2008

08/2008 - 12/2008

- Công việc 6: Nghiên cứu thiết

kế chế tạo hệ thống tự động làm

kín miệng Cabin khi vòi phun

làm việc

07/2008 - 12/2008

08/2008 - 12/2008

- Công việc 7: Nghiên cứu thiết

kế chế tạo hệ thống tự động điều

khiển nhiệt độ trong Cabin

06/2008 - 09/2008

07/2008 - 12/2008

- Công việc 8: Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo hệ thống lọc bụi

Cabin

04/2008 - 11/2008

08/2008 - 12/2008

- Công việc 9: Chế tạo cabin và

lắp đặt các thiết bị thành phần

10/2008 - 05/2009

10/2008 - 05/2009

- Công việc 10: Viết chương

trình điều khiển chuyên dụng

điều khiển hệ thống lọc bụi cùng

hệ thống phân loại hạt NIX và

08/2008 - 12/2008

08/2008 - 04/2009

giao tiếp với trung tâm ĐK

- Công việc 11: Kiểm tra, thử

nghiệm đánh giá kết quả

01/2009 - 05/2009

01/2009 - 07/2009

4 Nội dung 4: Thiết kế chế tạo hệ

thống điều khiển tự động cho

xe nâng hạ cabin

- Công việc 1: Mua sắm thiết bị 01/2009 -

11/2009

02/2009 - 12/2009

- Công việc 2: Lựa chọn các

phương pháp và thiết bị thay thế

trong xe nâng đáp ứng yêu cầu

điều khiển

01/2009 - 06/2009

02/2009 - 06/2009

- Công việc 3: Nghiên cứu, thiết

kế chế tạo hệ thống xác định vị

trí, khoảng cách giữa xe nâng và

thành vỏ tàu sử dụng hệ đầu đo

siêu âm

02/2009 - 10/2008

02/2009 - 10/2008

- Công việc 4: Nghiên cứu

phương pháp đo và điều khiển vị

trí nâng hạ theo đúng yêu cầu

thực tế

03/2009 - 10/2009

03/2009 - 11/2009

- Công việc 5: Nghiên cứu, thiết

kế chế tạo bộ đo góc nghiêng cần

xe nâng so với mặt phẳng nằm

ngang

03/2009 - 11/2009

03/2009 - 12/2009

- Công việc 6: Thiết kế giao diện

người/máy, cách thức điều khiển

xe nâng

02/2009 - 11/2009

02/2009 - 12/2009

- Công việc 7: Thiết kế bộ điều

khiển tự động xe nâng hạ

07/2009 - 11/2009

08/2009 - 11/2009

- Công việc 8: Chế tạo bộ điều

khiển tự động xe nâng hạ

04/2009 - 10/2009

04/2009 - 11/2009

- Công việc 9: Viết chương trình

điều khiển xe nâng

07/2009 - 11/2009

07/2009 - 02/2010

- Công việc 10: Kiểm tra, thử

nghiệm đánh giá kết quả

09/2009 - 11/2009

09/2009 - 02/2010

5 Nội dung 5: Nghiên cứu tích

- Công việc 2: Nghiên cứu ứng

dụng Core CPU, Core DSP

nhúng trên cơ sở FPGA – Thiết

kế các giao diện người - máy,

Thiết kế trung tâm điều khiển

01/2009 - 09/2009

01/2009 - 09/2009

- Công việc 3: Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo các thiết bị với cấu

trúc modul, đáp ứng môi trường

khắc nghiệt, cho phép ghép nối

với các thiết bị thành phần

04/2009 - 11/2009

04/2009 - 11/2009

03/2009 - 10/2009

phương pháp chống nhiễu trong

truyền nhận tín hiệu điều khiển

trong thực tế

03/2009 - 10/2009

03/2009 - 12/2009

- Công việc 6: Nghiên cứu, thiết

kế chế tạo hệ thống tự động quấn

và nhả cáp điều khiển trong

chuyển động của xe

02/2009 - 11/2009

02/2009 - 12/2009

- Công việc 7: Tích hợp hệ thống

theo đúng các chức năng đề ra

07/2009 - 12/2009

07/2009 - 04/2010

6 Nội dung 6: Thử nghiệm thiết

bị trong thực tế

Công việc 1: Khảo sát thực địa

hiện trường

10/2009 - 02/2010

10/2009 - 04/2010 Công việc 2: Đo vẽ và lập bảng

số liệu không gian ụ tàu cài đặt

11/2009 - 04/2010

10/2009 - 04/2010

10/2009 - 04/2010

Công việc 4: Thử nghiệm hiệu

chỉnh hệ thiết bị trong thực tế

12/2009 - 03/2010

12/2009 - 06/2010 Công việc 5: Hoàn thiện thiết kế

sau thử nghiệm

01/2010 - 04/2010

04/2010 - 07/2010 Công việc 6: Hoàn thiện thiết bị

sau thử nghiệm

01/2010 - 04/2010

04/2010 - 07/2010

7 Nội dung 7: Viết báo cáo và

bảo vệ đề tài

- Công việc 1: Viết báo cáo kết

quả nghiên cứu đề tài

04/2008 - 04/2010

08/2008 - 08/2010

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

- Khả năng lọc bụi:

theo tiêu chuẩn VN 5339-2005 với hiệu suất thu hồi > 90%;

- Năng suất thiết bị làm sạch đạt được lớn nhất là 12m2/giờ với mặt cong bề mặt lớn hơn 20m;

- Độ sạch bề mặt đạt tiêu chuẩn SA.25 (Tiêu chuẩn Việt nam TCXDVN 334:

2005 )

- Khả năng lọc bụi: theo tiêu chuẩn VN 5339-

2005 với hiệu suất thu hồi > 90%;

- Năng suất thiết

bị làm sạch đạt được lớn nhất là

đa thoát qua hệ thống lọc là 500m3/giờ;

- Tỷ lệ thu hồi hạt NIX tái sử dụng là 40%;

- Thiết bị phải dễ sử dụng Thao tác vận hành đơn giản;

- Nhiệt độ hoạt động: 0 –450C;

- Độ ẩm : 90%

cong bề mặt lớn hơn 20m;

- Lượng khí lọc tối đa thoát qua

hệ thống lọc là 500m3/giờ;

- Tỷ lệ thu hồi hạt NIX tái sử dụng là 40%;

- Thiết bị phải dễ

sử dụng Thao tác vận hành đơn giản;

- Nhiệt độ hoạt động: 0 –450C;

Ghi chú

1 Các bản vẽ thiết kế kỹ

thuật chi tiết của thiết bị

Chính xác, khoa học tổng hợp đầy đủ giải pháp công nghệ được sử dụng, sẵn sàng để chế tạo khi có yêu cầu

Chính xác, khoa học tổng hợp đầy đủ giải pháp công nghệ được sử dụng, sẵn sàng để chế tạo khi có yêu cầu

2 Các bộ chương trình

chuyên dụng

Đảm bảo thực hiện tốt các

Đảm bảo thực hiện tốt các

chức năng tính toán điều khiển hệ thống, giao diện nối ghép,

có cấu trúc MODUL, có tính mở

chức năng tính toán điều khiển hệ thống, giao diện nối ghép,

có cấu trúc MODUL, có tính mở

3 Hướng dẫn sử dụng thiết

bị

Tài liệu hướng dẫn chi tiết, cụ thể giúp người sử dụng có thể nhanh chóng thao tác sử dụng thiết bị

Tài liệu hướng dẫn chi tiết, cụ thể giúp người sử dụng có thể nhanh chóng thao tác sử dụng thiết bị

4 Báo cáo phân tích tổng

hợp kết quả thử nghiệm

Đánh giá, so sánh được với các sản phẩm cùng loại hiện đang được sử dụng

Đánh giá, so sánh được với các sản phẩm cùng loại hiện đang được sử dụng

Số lượng, nơi công bố

(Tạp chí, nhà xuất bản)

1 Các bài báo Đảm bảo các

nội dung mới, sáng tạo

01 bài báo đảm bảo các nội dung mới,

Cấp đào tạo, Chuyên

hoạch

Thực tế đạt được

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

Ghi chú (Thời gian kết thúc)

1

Thiết bị làm sạch bề mặt thành

vỏ tàu bằng phương pháp phun

hạt mài không gây ô nhiễm ra

môi trường khi bề mặt cần làm

sạch nằm trên ụ ngoài nhà xưởng

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình

độ công nghệ so với khu vực và thế giới…)

Tạo ra sản phẩm thiết bị mới trong lĩnh vực đóng và sửa chữa tàu thuyền

Trong các nội dung nghiên cứu triển khai của đề tài có sự kết hợp với các lĩnh vực KHCN khác có liên quan như CNTT, công nghệ điện tử, công nghệ làm sạch, công nghệ lọc bụi, công nghệ robot,đo lường, điều khiển tự động vv Các kết quả của đề tài sẽ có sự tác động kích thích sự phát triển ứng dụng của các lĩnh vực đó

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường…)

Việc làm chủ công nghệ chế tạo thiết bị tự động làm sạch bề mặt và sơn thành vỏ tàu nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường bằng năng lực nội sinh sẽ tạo ra các hệ thống với giá thành hợp lý, áp dụng được rộng rãi cho nhiều đối tượng, tiết kiệm ngân sách cho nhà nước Đặc biệt, với việc chế tạo theo hướng môđun mở, cho phép cải tạo các thiết bị sẵn có tại các nhà máy, giảm thiểu kinh phí đầu tư mới

và đảm bảo được sự ô nhiễm môi trường sẽ mang lại hiệu quả to lớn về nhiều mặt Việc đảm bảo chống ô nhiễm môi trường sẽ mang lại lợi ích lâu dài cho đất nước và cho ngành đóng và sửa chữa tàu, tăng khả năng tiếp nhận sửa chữa, hoán cải các tàu thuyền mà không lo về vấn đề ô nhiễm cho môi trường như hiện nay Việc tạo ra thiết bị giải phóng người lao động trong các công việc nguy hiểm, độc hại, nhàm chán và giảm thiểu ô nhiễm môi trường nhằm tăng năng lực cạnh tranh cho ngành đóng tàu đang trên đà phát triển, đáp ứng đúng chủ trương công nghiệp hóa-hiện đại hóa đất nước của Đảng và Nhà nước Việt nam

- Việc thực hiện đề tài thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ khác có liên quan như công nghệ cơ khí chính xác, công nghệ đo lường điều khiển, công nghệ quang-điện tử

- Việc chủ động sản xuất trong nước góp phần thúc đẩy sản xuất trong nước,

hạ giá thành sản phẩm, giảm chi phí trong lắp đặt, duy tu, bảo dưỡng, đảm bảo hoạt động của hệ thống Thúc đẩy sự phát triển của các ngành có liên quan như:

cơ khí chính xác, đo lường, viễn thông, công nghệ vi điện tử tại Việt nam

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án

Số

Thời gian thực hiện

Ghi chú

(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ

trì…)

I Báo cáo định kỳ

Lần 1:Xây dựng bộ tài liệu

thiết kế tổng thể

Nghiên cứu thiết kế các cơ

cấu tay máy

Nghiên cứu thiết kế hệ

cabin lọc bụi chứa tay máy

kế tổng thể

Nghiên cứu thiết kế các

cơ cấu tay máy

Nghiên cứu thiết kế hệ cabin lọc bụi chứa tay máy

Lần 2: Chế tạo tay máy

phun hạt NIX và sơn thành

vỏ tàu

Chế tạo cabin lọc bụi chứa

tay máy

Nghiên cứu, thiết kế, chế

tạo tủ điều khiển tay máy

Viết chương trình điều

khiển tay máy

Chế tạo tay máy phun hạt

NIX và sơn thành vỏ tàu Chế tạo cabin lọc bụi chứa tay máy

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo tủ điều khiển tay máy Viết chương trình điều khiển tay máy

Lần 3: Nghiên cứu thiết kế,

chế tạo bộ điều khiển xe

nâng đáp ứng yêu cầu của

đề tài

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo

bộ điều khiển trung tâm hệ

tạo bộ điều khiển xe nâng đáp ứng yêu cầu của đề tài

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ điều khiển trung

Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống Thử nghiệm hệ thống tại thực tế sản xuất

II Kiểm tra định kỳ

các nôi dung đăng ký trong hợp đồng Tiến hành mua sắm TB theo qui định

tiến độ đã đăng ký Sản phẩm có ý nghĩa thực tế cao cần tập trung hoàn thiện

dung, mục tiêu đã đăng

ký trong tiến độ thực hiện hợp đồng Cần tăng cường công tác thử nghiệm

Chủ nhiệm đề tài

(Họ tên, chữ ký)

Thủ trưởng tổ chức chủ trì

(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……… 28

I TÍNH BỨC THIẾT CỦA ĐỀ TÀI……… 28

1 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài…… 28

2 Tính cấp thiết của đề tài……… 35

II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI……… 35

1 Mục tiêu chung của đề tài……… 35

2 Mục tiêu, yêu cầu cụ thể của đề tài……… 36

III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ……… 36

IV CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, KỸ THUẬT SỬ DỤNG VÀ TRIỂN KHAI ĐỀ TÀI………

39 V KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI……… 43

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TỔNG THỂ HỆ THỐNG………

46 1.1 Yêu cầu chung……… 46

1.1.1 Yêu cầu đặc thù đối với sản phẩm của đề tài……… 46

1.1.2 Các giải pháp kỹ thuật thực hiện……… 48

1.2 Xây dựng thiết kế cấu trúc hệ thiết bị……… 48

1.3 Phương án thực hiện - Các chỉ tiêu kỹ thuật 51

1.3.1 Phương án thực hiện 51

1.3.2.Các yêu cầu kỹ thuật chung của thiết kế chế tạo hệ thống 54

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ TAY MÁY TỰ ĐỘNG LÀM SẠCH VÀ SƠN THÀNH VỎ TÀU………

55 2.1 Mô tả hệ thống 55 2.1.1 Đặc điểm của tay máy làm sạch và sơn thành vỏ tàu……… 55

2.1.2 Các tham số chuyển động của tay máy……… 56

2.1.3 Hệ truyền động tại mỗi khớp ……… 57

2.2 Thiết kế hệ cơ khí cho tay máy……… 57

2.2.1 Khảo sát các tay máy hiện có đang sử dụng trong công nghiệp… 57 2.2.2 Phân tích lựa chọn phương án……… 61

2.2.3 Tính toán thiết kế các cơ cấu chuyển động……… 66

2.2.4 Các bản vẽ thiết kế cơ khí tay máy làm sạch và sơn thành vỏ tàu… 69 2.2.5 Kết quả thiết kế chế tạo hệ cơ khí……… 69

2.3 Giải bài toán động học cho tay máy……… 71

2.3.1 Cấu hình của tay máy……… 71

2.3.2 Tính động học thuận cho tay máy……… 72

2.3.3 Tính động học ngược cho tay máy……… 76

2.3.4 Độ dịch chuyển của đầu vòi trên quỹ đạo zic-zắc……… 80

2.4 Xác định quỹ đạo chuyển động của tay máy thông qua camera……… 85

2.4.1 Đặt vấn đề……… 85

2.4.2 Xây dựng quỹ đạo đầu vòi thông qua xử lý ảnh……… 85

2.5 Hệ điều khiển servo Delta 89

2.5.1 Lựa chọn động cơ và bộ điều khiển……… 89

2.5.2 Bộ điều khiển động cơ servo của Delta……… 90

2.6 Thiết kế hệ điều khiển tay máy……… 98

2.6.1 Sơ đồ khối hệ điều khiển……… 98

2.6.2 Thiết kế phần cứng……… 99

2.6.3 Thiết kế phần mềm điều khiển……… 100

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO CABIN KÍN CHỨA TAY MÁY………

107 3.1 Mô tả chức năng……… 107

3.1.1 Các đặc điểm, chức năng và thông số cơ bản của cabin………… 107

3.1.2 Các đặc điểm của hệ thống lọc bụi……… 107

3.1.3 Các tham số chính của cabin lọc bụi……… 107

3.2 Nghiên cứu thiết kế bộ lọc bụi cho cabin kín……… 108

3.2.1 Các khái niệm và phương pháp lọc bụi……… 109

3.2.2 Các thông số đặc trưng của thiết bị lọc bụi……… 110

3.2.3 Một số thiết bị lọc bụi hiện đang được sử dụng……… 111

3.2.4 Thiết kế bộ lọc bụi cabin……… 123

3.3 Nghiên cứu thiết kế hệ cabin kín……… 124

3.4 Thiết kế tủ điều khiển các chức năng trong cabin kín……… 127

3.5 Các kết quả đạt được……… 128

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THIÊT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE NÂNG

129 4.1 Khái quát và mô tả hệ thống 129 4.1.1 Mục đích việc sử dụng xe nâng của đề tài 129

4.1.2 Khái quát về hệ thống xe nâng 129

4.2.1 Các yêu cầu cơ bản 131 4.2.2 Đặc điểm hệ xe nâng sử dụng trong đề tài 132

4.3 Thiết kế cấu trúc hệ thống xe nâng……… 134

4.3.1 Khảo sát hiện trạng hệ thống xe nâng hiện có trong nhà máy và

giải pháp thay thế cải tiến xe nâng………

134

4.3.2 Khái quát hệ thống thuỷ lực trong xe nâng……… 136 4.3.3 Thiết kế trung tâm điều khiển xe nâng 152 4.3.4 Thiết kế chương trình phần mềm hệ thống điều khiển xe nâng 158 4.3.5 Thiết kế và lựa chọn giao thức truyền thông 162 4.3.6 Thiết kế hệ thống điện điều khiển và các bản vẽ kỹ thuật của xe nâng 171

4.4 Kết quả thu được 1724.5 Kết luận chương IV 173

CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO TRUNG TÂM

5.2 Lựa chọn giải pháp chế tạo và cấu hình của trung tâm điều khiển hệ

thống máy làm sạch………

175

5.3 Thiết kế chi tiết……… 177

5.3.1 Thiết kế chế tạo trung tâm điều khiển……… 177 5.1.2 Các đặc điểm của trung tâm điều khiển hệ thống……… 179 5.3.3 Xây dựng giao thức truyền thông giữa PLC điều khiển trung tâm

và PLC điều khiển tay máy và cabin………

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 198 HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ KIẾN NGHỊ……… 199

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 0-1 Hệ thống làm sạch Hull Jet 60……… 31

Hình 2-8 Cabin tay máy làm sạch & sơn thành vỏ tàu……… 71

Hình 2-11 Chọn lại hệ tọa độ gốc……… 73

Hình 2-19 Kết quả làm sạch……… 83Hình 2-20 So sánh với tiêu chuẩn sạch……… 84

Hình 2-23 Vị trí camera trong không gian điều khiển……… 87

Hình 2-26 Cài đặt thông số cho bộ điều khiển……… 91

Hình 2-31 Biểu diễn thứ tự chân trên đầu nối DB25(CN1)……… 94

Hình 2-39 Khối điều khiển PLC……… 100Hình 2-40 Lưu đồ thuật toán tổng quát……… 102Hình 2-41 Lưu đồ thuật xử lý chế độ điều khiển bằng tay……… 103Hình 2-42 Lưu đồ thuật xử lý chế độ điều khiển tự động……… 104Hình 2-43 Lưu đồ điều khiển vòi phun theo quỹ đạo mặc định……… 105Hình 2-44 Lưu đồ điều khiển vòi phun theo biên dạng thu được từ camera…… 106Hình 3-1 Buồng lắng bụi dạng hộp loại đơn giản……… 111Hình 3-2 Các loại buồng lắng bụi……… 112Hình 3-3 Cấu tạo lọc bụi Xilô……… 113Hình 3-4 Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính……… 114Hình 3-5 Thiết bị lọc bụi túi vải……… 116Hình 3-6 Cấu tạo thiết bị lọc bụi kiểu lưới……… 117Hình 3-7 Lắp ghép bộ lọc bụi kiểu lưới……… 118Hình 3-8 Bộ lọc bụi thùng quay……… 119Hình 3-9 Thiết bị lọc bụi kiểu sủi……… 120Hình 3-10 Thiết bị lọc bụi kiểu vật liệu rỗng ……… 121Hình 3-11 Hệ thống lọc bụi túi vải cabin kín……… 123Hình 3.12 Khung chính của cabin gá tay máy……… 124Hình 2-13 Lò xo trong cụm làm khít cabin……… 125Hình 3-14 Chi tiết bộ lò so ép gioăng cao su……… 126Hình 3-15 Cách gắn lò so và gioăng cao su……… 126Hình 3-16 Cơ cấu làm kín miệng cabin……… 127Hình 3-17 Công tắc điều khiển cabin bằng tay……… 128Hình 3-18 Cabin lọc bụi chứa tay máy trên đường vào thử nghiệm……… 128Hình 4-1 Hệ cơ cấu nâng khung di động……… 130Hình 4-2 Hệ thống điều khiển lái xe nâng……… 130Hình 4-3 Hệ truyền động cho các bánh xe……… 131Hình 4-4 Xe nâng TADANO……… 132

Hình 4-5 Khớp quay và nghiêng đầu cần nâng 133Hình 4-6 Xe nâng sau khi cải tiến……… 134Hình 4-6 Bơm bánh răng……… 137Hình 4-7 Bơm cánh gạt tác động đơn……… 138Hình 4.8 Bơm cánh gạt tác động đơn……… 138Hình 4-9 Bơm pit tông ……… 139Hình 4-10 Xi lanh tác động đơn……… 141Hình 4-11 Xi lanh tác dụng kép……… 141Hình 4-12 Xi lanh quay……… 142Hình 4-13 Xi lanh lồng……… 143Hình 4-14 Xy lanh có hãm cuối khoảng chạy……… 144Hình 4-15 Xy lanh có vị trí pít tông trung gian……… 144Hình 4-16 Van an toàn……… 146Hình 4-17 Van tràn……… 146Hình 4-18 Van điều chỉnh áp……… 147Hình 4-19 Rơ le áp suất……… 147Hình 4-20 Mô tả van tiết lưu……… 148Hình 4-21 Van tiết lưu 2 chiều……… 148Hình 4-22 Van tiết lưu một chiều……… 149Hình 4-23 Bộ ổn tốc……… 150Hình 4-24 Thành phần cơ cấu chỉnh hướng……… 150Hình 4-25 Các tín hiệu tác động……… 151Hình 4-26 Kí hiệu van đảo chiều……… 152Hình 4-27 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển xe……… 152

Hình 4-28 Mặt máy trung tâm điều khiển xe nâng……… 153 Hình 4-29 Bộ điều khiển PLC……… 153 Hình 4-30 Sơ đồ cảm biến điện trở đo góc……… 154 Hình 4-31 Encoder xácđịnh độ dài chuyển động……… 155 Hình 4-32 Dạng sóng đầu ra của encoder……… 156 Hình 4-33 Cảm biến siêu âm……… 156 Hình 4-34 Giản đồ xung thời gian của cảm biến siêu âm……… 157 Hình 4-35 Cabin lọc bụi được gắn siêu âm và hạn biên……… 158 Hình 4-36 Lưu đồ xác định khoảng cách……… 159 Hình 4-37 Sơ đồ khối đọc & chuyển đổi góc……… 160 Hình 4-38 Lưu đồ xác định góc quay và điều khiển hệ thống xe nâng…… 161

Hình 4-40 Chế độ ASCII……… 165 Hình 4-41 Chế độ RTU……… 166 Hình 4-42 Khung thông báo Modbus chế độ ASCII……… 167 Hình 4-43 Khung thông báo Modbus chế độ RTU……… 168 Hình 4-44 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển xe nâng……… 171

Hình 4-45 Tủ điện rơ le điều khiển xe nâng……… 172Hình 5-1 Sơ đồ cấu trúc trung tâm điều……… 176

Hình 5-3 Máy tính nhúng PC-104 PCM 3353……… 177

Hình 5-4 PLC Delta DVP28SV11R……… 178Hình 5-5 Lưu đồ thuật toán và truyền số liệu camera……… 184Hình 5-6 Thuật toán xử lý ảnh……… 185Hình 5-7 Giao diện màn hình chính (Phần mềm ĐTNN v2010.4) ……… 186Hình 5-8 Giao diện mô đun Camera……… 187Hình 5-9 Giao diện mô đun xử lý ảnh……… 188Hình 5-10 Giao diện mô đun cổng COMM……… 190Hình 5-11 Giao diện mô đun debug……… 190

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2-1 Bảng biểu diễn hệ truyền động của các khớp tay máy………… 57

Bảng 2-3 Bảng kết quả thử nghiệm……… 82

Bảng 5-1 Khung truyền RS232……… 180Bảng 5-2 Bảng mã lệnh……… 180Bảng 5-3 Bảng tính checksum……… 181

1 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài

Ngoài nước

Mục tiêu ứng dụng robot công nghiệp nhằm góp phần nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện lao động vẫn là xu thế chủ yếu trên thế giới hiện nay, đặc biệt là trong những nước có nền công nghiệp phát triển Đạt được các mục tiêu trên là nhờ vào những khả năng to lớn của robot như : làm việc không biết mệt mỏi, rất dễ dàng chuyển nghề một cách thành thạo, chịu được phóng xạ và các môi trường làm việc độc hại, nhiệt độ cao,

“cảm thấy” được cả từ trường và “nghe” được cả siêu âm Robot được dùng

thay thế con người trong các trường hợp trên hoặc thực hiện các công việc tuy không nặng nhọc nhưng đơn điệu, dễ gây mệt mỏi, nhầm lẫn Trong ngành công nghiệp, robot được sử dụng nhiều trong công nghệ đúc, công nghệ hàn, cắt kim loại, sơn, phun phủ kim loại, tháo lắp vận chuyển phôi, lắp ráp sản phẩm

Có thể nói, Robot là sự tổ hợp khả năng hoạt động linh hoạt của các cơ cấu điều khiển với mức độ tri thức ngày càng phong phú cùng hệ thống điều khiển theo chương trình số cũng như kỹ thuật chế tạo các bộ cảm biến, công nghệ lập trình và các phát triển của trí khôn nhân tạo, hệ chuyên gia Trong những năm gần đây, việc nâng cao tính năng hoạt động của robot không ngừng phát triển Các robot được trang bị thêm các loại cảm biển khác nhau để nhận biết môi trường chung quanh, cùng với những thành tựu to lớn trong lĩnh vực tin học, điện tử đã tạo ra các thế hệ robot với nhiều tính năng đặc biệt, số lượng robot ngày càngtăng, giá thành ngày càng giảm Nhờ vậy, robot công nghiệp đã

có vị trí quan trọng trong các dây truyền sản xuất hiện đại

Chính vì vậy đã có hàng trăm công ty và trung tâm nghiên cứu lớn đầu tư vào chế tạo robot với các tính năng thông minh, linh hoạt, thay thế dần con người trong những công việc dịch vụ, nặng nhọc, độc hại như hãng Honda (Với người máy thông minh ASIMO hoạt động như một con người có thể chạy, nhảy và di chuyển linh hoạt) , Toyota (Với Robot tour guide Toyota có khả năng giao tiếp với khách du lịch bằng lời nói và cử chỉ thông thường), Kuka (Với Robotic system là hệ tay máy 6 bậc tự do), Baumer, ABB, Nachi, Remak, Staubli, Columbia Okura, Kawasaki Robotic, Sinergo, Cloos Schweisstechnik

Trong công nghiệp tàu thuỷ, một số tổ chức và các công ty ở châu Âu liên quan đến việc bảo dưỡng tàu thuỷ đã cùng làm việc với nhau trong một dự án có tên là OCTOPUS nhằm phát triển một hệ thống bảo dưỡng điều khiển từ xa (remote control maintenance) với giá rẻ và thời gian bảo dưỡng tàu thuỷ ngắn, đảm bảo sức khoẻ và an toàn cho công nhân tàu thủy đồng thời tăng tính cạnh

bởi vì chúng yêu cầu nhiều lao động chân tay Các nhiệm vụ như làm sạch các chất gỉ, làm sạch với nước áp suất cao, nạo vét các chất bám dính, phun cát và sơn vỏ là các công việc lặp lại, dễ nhàm chán, có hại cho sức khoẻ và đôi khi là gây nguy hiểm cho những người làm việc trực tiếp OCTOPUS ra đời nhằm giải quyết tất cả các vấn đề trên Nó là hệ thống bảo dưỡng điều khiển từ xa có thể tự

di chuyển dọc thẹo chiều thẳng đứng của vỏ tàu và thực hiện nhiệm vụ làm sạch

bề mặt tàu Hệ thống này được trang bị các thiết bị với các công nghệ mới liên quan tới bám dính từ (magnetic) giữa bộ phận di chuyển của hệ thống và bề mặt

vỏ tàu cũng như lập trình quỹ đạo đi của hệ thống Hệ thống cũng được trang bị thiết bị hút các chất bám dính được tách từ bề mặt thân tàu để tránh làm ô nhiễm môi trường

Bên cạnh đó có nhiều dự án đã và đang được triển khai nhằm chế tạo ra các

hệ thống làm sạch bề mặt thông minh với tính năng ROV (Remote Operated Vehicle) cho phép các thiết bị này có thể làm việc dưới nước sâu mà không cần

sự có mặt của con người Các qui tắc nghiêm ngặt về môi trường đang khiến phạm vi hoạt động của các tàu biển để có thể cư trú ở nước thứ ba trở nên khó khăn Các xưởng đóng tàu châu Âu thực hiện việc duy tu bảo dưỡng với nhiệm

vụ bắt buộc là phải làm sạch các chất bám dính biển (adherence) trước khi các hoạt động khác có thể được tiến hành Dự án AURORA (Auxiliary climbing robot for underwear ship hull cleaning of the sea adherence and surveying) được quản lý bởi Viện tự động hoá công nghiệp (Tây Ban Nha) với sự tham gia của nhiều quốc gia là thành viên như Tây Ban Nha, Hy Lạp, Thuỵ Điển, Latvia nhằm tạo ra một hệ thống “robot trèo” hoạt động dưới nước thực hiện nhiệm vụ làm sạch bề mặt tàu (các chất bám dính biển gây ô nhiễm) mà không cần kéo tàu vào các xưởng cạn Dự án AHMV (Automated Underwater Hull Maintenace Vehicle) là dự án hợp tác giữa Innovation Center (Mỹ) và hải quân Hoa Kỳ Thông thường các tàu hải quân sử dụng các chổi kim loại để làm vệ sinh bề mặt tàu (các chất bám dính), lớp sơn ở đáy của lớp vỏ thường là đồng (Cu) Khi chúng được cọ rửa bởi các chổi kim loại thì các mạt đồng sẽ bị phát tán ra ngoài

nước, gây ô nhiễm môi trường AHMV được thiết kế với tính năng ROV thực hiện nhiệm vụ làm sạch các chất bám dính biển dưới nước, cung cấp khả năng hút các mạt đồng cũng như chất bám dính vào bề mặt tàu đã được gỡ bỏ để xử

lý AHMV được trang bị các cảm biến để đo độ dày của lớp sơn bề mặt tàu, tình trạng bị ăn mòn của vỏ tàu, độ dày của vỏ tàu, điện áp bảo vệ catot

Các thiết bị tự động làm sạch bề mặt được thiết kế chế tạo trong thời gian gần đây của các nước có nghành đóng tàu phát triển lại chủ yếu sử dụng phương pháp phun nước áp lực cao và việc chống ô nhiễm môi trường là do quá trình sử lý nước thải công nghiệp Đó là hệ thống làm sạch bề mặt kim loại phát triển bởi Naval Surface Warfare Center (Carderock Division) và United Technologies Pratt and Whitney Waterjet Systems với hệ máy Hull Jet 60

Hình 0-1 Hệ thống làm sạch Hull Jet 60

Hull Jet 60 là hệ thống phát triển cho việc làm sạch các tàu lớn hay các mặt phẳng cần làm sạch có diện tích lớn, Hull Jet 60 cho phép gắn đến 22 vòi phun nước áp suất 40,000 psi

Hay như hệ thống Robotic Bridge Maintenance System được thiết kế bởi trường đại học miền bắc Carolina (North Carolina State University ) với sự giúp

đỡ của ban quản lý đường cao tốc liên bang và bộ giao thông miền bắc Carolina

Hệ thống bao gồm một tay máy 4 bậc tự do cùng với cảm biến siêu âm và 2 camera với chức năng kiểm tra đặc biệt gắn trên một xe tải có chức năng tự động làm sạch bề mặt kim loại sử dụng phương pháp làm sạch bề mặt bằng hạt băng

trình CAD theo thuật toán và sự phản hồi tín hiệu từ đầu đo encoder gắn trên các trục của tay máy

Hình 0-2 Hệ thống Robotic Bridge Maintenance System

Đó là các dự án lớn thực hiện việc nghiên cứu ứng dụng khoa học công nghệ tự động hóa trong chế tạo thiết bị phục vụ cho công đoạn làm sạch bề mặt của nghành đóng và sửa chữa tàu

Trong nước

Công nghiệp đóng mới và sửa chữa tàu biển của Việt Nam đang phát triển lên một tầm cao mới và trở thành một ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam.Theo chủ trương hiện đại hóa và nâng dần tỷ lệ nội địa hóa ngành công nghiệp đóng tàu của nước ta, các cơ sở nghiên cứu cùng với các nhà máy đóng tàu đó không ngừng nâng cao năng lực thiết kế, đổi mới về mặt công nghệ để đóng mới, sửa chữa hàng loạt tàu với nhiều chủng loại và trọng tải khác nhau Trong điều kiện đó, vấn đề cung cấp (nhập hoặc nghiên cứu thiết kế để sản xuất trong nước) các thiết bị phục vụ cho đóng mới và sửa chữa tàu trở nên rất cấp thiết

Công việc làm sạch và sơn bề mặt thành vỏ tàu hiện nay tại các nhà máy đóng và sửa chữa tàu khi tàu nằm trên ụ ngoài phân xưởng phần lớn do người công nhân thực hiện, khi đó người công nhân phải sử dụng xe nâng đưa mình

lên đến vị trí làm việc, có thể ở độ cao 14-15 mét rất nguy hiểm Sau đó người công nhân sử dụng súng phun bắn các hạt làm sạch hoặc nước với áp lực cao để làm sạch bề mặt, cũng như súng phun sơn để sơn thành vỏ tàu khi điều kiện thời tiết cho phép

Bên cạnh đó theo phân tích của các nhà chuyên môn trong các phương pháp làm sạch hiện đang được sử dụng thì hiệu suất làm sạch của hạt xỉ đồng (Hay còn gọi là hạt NIX) vẫn là cao nhất; Trong thực tế, công việc làm sạch vỏ tàu bằng công nghệ hạt NIX đã, đang và sẽ vẫn được sử dụng vì nó rất hiệu quả, có năng lượng gấp hàng trăm lần các vật liệu làm sạch thông thường và tạo điều kiện cho lớp sơn bám chặt trên bề mặt Vì nếu sử dụng máy phun nước áp lực cao để làm sạch sẽ không cho bề mặt làm sạch một độ ráp cần thiết để sơn bám chắc

Việc sử dụng hạt NIX, hạt mài ở các nhà máy sửa chữa tàu là sử dụng thiết

bị có áp lực lớn bắn các hạt NIX thẳng vào bề mặt vỏ tàu để làm sạch các lớp rỉ sét và các lớp sơn cũ của tàu.Thông thường để làm sạch bề mặt 1m2 đạt tiêu chuẩn độ sạch Sa 2.5 để sơn phải dùng từ 30kg đến 50kg hạt NIX Khi tiến hành công đoạn này, do áp lực cực lớn của công suất phun bắn, các hạt NIX sẽ tẩy sạch và phá hủy các chất rỉ sét, chất sơn, vỏ hà tạo thành một lớp bụi sơn mỏng tỏa rộng trong vùng hoạt động Cùng với lớp bụi này là các hạt NIX vỡ vụn có tỷ trọng nhẹ, khi gặp gió sẽ nương theo hướng gió đáp xuống những vùng lân cận, gây ô nhiễm và độc hại cho môi trường xung quanh (đây là vấn đề

mà báo chí đó từng đăng rất nhiều về tình trạng này tại nhà máy Vinashin Khánh Hòa) Khi thực hiện công đoạn này bắt buộc người công nhân phải đeo hệ thống lọc không khí thở, vì không khí bị bụi và ô nhiễm Sau khi làm sạch, kết cấu được sơn tại chỗ hoặc chở đến phân xưởng sơn Theo chế độ sơn quy định, các lớp sơn khác nhau được phun lên bề mặt kết cấu Phân xưởng sơn phải có nhiệt

độ và hệ thống thông gió thích hợp Ở một số phần của tàu, quá trình làm sạch

và sơn bắt buộc là công đoạn cuối cùng trong quá trình hoàn thiện Các nhà máy

hại hơn Tuy nhiên thường thì khoảng 20-40% diện tích sơn vẫn phải làm ngoài xưởng đối với các tàu đóng mới, và 80-100% đối với các tàu sửa chữa Công đoạn sơn các lớp khác nhau cũng sẽ trên cùng các vị trí làm sạch trước đó Bên cạnh đó công nghiệp đóng tàu ngày càng phát triển đồng nghĩa với lượng bụi thải ra càng nhiều Vấn đề bảo vệ môi trường sống hiện nay lại càng được đặc biệt quan tâm Lọc bụi trong công nghiệp là một trong các vấn đề kỹ thuật cần thiết và bắt buộc, nhằm bảo vệ môi trường trong sạch, điều kiện làm việc cho người lao động và bảo vệ môi trường sống nói chung Từ những thực tế nói trên, rất cần có máy tự động làm sạch bề mặt (Bằng phương pháp sử dụng súng phun hạt NIX) và sơn thành vỏ tàu sử dụng ngoài phân xưởng, khi tàu nằm trên ụ không được che chắn nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Hình 0-3 Quá trình thực hiện làm sạch thủ công

Do công việc đại tu sửa chữa lớn tàu thuyền trên biển bắt buộc phải thực hiện bên ngoài phân xưởng nên lượng ô nhiễm môi trường là vô cùng lớn Việc phát triển máy móc tự động phục vụ cho công việc làm sạch và sơn trong quá trình sửa chữa này đang bị bỏ ngỏ và hoàn toàn nhờ vào người công nhân Tại các nhà máy đóng tàu hiện nay, khi thực hiện công việc làm sạch thành vỏ tàu khi tàu nằm ngoài phân xưởng, người công nhân thường phải làm vào buổi tối

bởi vì lượng bụi phát tán ra xung quanh nơi làm việc rất lớn ảnh hưởng đến các công việc khác của toàn nhà máy

2 Tính cấp thiết của đề tài

Từ những phân tích được nêu ở trên, thiết bị tự động làm sạch và sơn thành

vỏ tàu giải phóng người công nhân trong công việc lao động, giảm thiểu được ô nhiễm môi trường, sẽ là thiết bị góp phần phục vụ cho nghành đóng tàu Việt nam trên đường phát triển

Cho tới nay, các đề tài dự án liên quan đến làm sạch và sơn thành vỏ tàu chỉ đưa ra các giải pháp chế tạo thiết bị tự động ở trong các phân xưởng lớn, khi đó việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường đã được xử lý với nhiều phương pháp, còn vấn đề chế tạo thiết bị tự động thực hiện ngoài phân xưởng đảm bảo về vấn đề ô nhiễm môi trường vẫn chưa có những bước tiến đáng kể

Trong thực tế, công việc làm sạch vỏ tàu bằng công nghệ hạt NIX đã, đang

và sẽ vẫn được sử dụng vì nó rất hiệu quả, có năng lượng gấp hàng trăm lần các vật liệu làm sạch thông thường và tạo điều kiện cho lớp sơn bám chặt trên bề mặt Tại nước ta chưa có thiết bị tự động nào được nghiên cứu để thực hiện công việc làm sạch bằng hạt NIX và sơn thành vỏ tàu khi các con tàu nằm trên ụ tại các nhà máy đóng và sửa chữa tàu (khi đó lượng ô nhiễm môi trường do bụi hạt NIX và bụi sơn là tất yếu do công việc thực hiện ngoài trời )

II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

1 Mục tiêu chung của đề tài

Nghiên cứu làm chủ công nghệ, thiết kế chế tạo máy tự động làm sạch bề mặt (Bằng phương pháp sử dụng súng phun hạt NIX) và sơn thành vỏ tàu nằm trên ụ nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giải phóng người công nhân khỏi công việc độc hại, nguy hiểm, nhàm chán

Đưa kết quả ứng dụng vào thực tế sản xuất, xác định hiệu quả nhằm nhân rộng cho các cơ sở sửa chữa, đóng mới tàu thuyền trong cả nước

2 Mục tiêu, yêu cầu cụ thể của đề tài

Vì vậy, đề tài đặt ra mục tiêu và các nội dung cần nghiên cứu để chế tạo hệ thống thiết bị đạt được các chức năng:

- Thay thế người công nhân thực hiện công việc làm sạch bề mặt và sơn thành vỏ tàu (Đây là một công việc độc hại, nguy hiểm, nhàm chán và yêu cầu người công nhân phải có trình độ để thực hiện)

- Thu gom và lọc bụi nhằm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường

- Hoạt động linh hoạt, mền dẻo tùy vào yêu cầu cụ thể của từng loại tàu khác nhau

- Sản phẩm của đề tài là một sản phẩm đồng bộ bao gồm một xe nâng, một tay máy thay thế người công nhân trong cabin kín, một hệ thống thu và lọc bụi, cùng một hệ chương trình điều khiển linh hoạt

III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nội dung 1: Nghiên cứu khảo sát thực tế, thu thập các dữ liệu cần thiết, xây

dựng các giải pháp kỹ thuật cho hệ thống thiết bị, xây dựng mô hình cấu trúc thiết bị

Trên cơ sở nghiên cứu, tham khảo thực tế các hệ thống và công nghệ làm sạch bề mặt bằng hạt NIX và sơn mà người công nhân đang sử dụng hiện có, đưa ra các giải pháp nhằm kết nối với thiết bị được chế tạo ra Tìm hiểu nghiên cứu các hệ xe nâng và tay máy tiên tiến cùng với các hệ thống lọc bụi công nghiệp đã được chế tạo trong nước cũng như quốc tế Nghiên cứu, thu thập các tài liệu cần thiết về các công nghệ mới, hiện đại, lựa chọn công nghệ, các modul thành phần làm cơ sở tiến hành chế tạo hệ thiết bị

Để thực hiện được nội dung này, nhóm đề tài đã thu thập, trao đổi thông tin với tập đoàn Haulotte UK (Chuyên chế tạo các hệ thống xe nâng hạ, các hệ thống điều khiển tự động), với công ty cổ phần kỹ thuật điện Vinashin trong chế tạo thiết bị phục vụ nghành đóng tàu , tiếp xúc với người sử dụng (nhà máy đóng tàu Bạch đằng, Phà rừng, công nhân làm việc trực tiếp ), liên hệ với các

công ty chuyên về công nghệ (ALTERA, XILINK ), với Viện Nghiên cứu Cơ khí (NARIME) để tìm hiểu các loại thiết bị lọc bụi công nghiệp

Nội dung 2: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ tay máy gắn súng phun làm

sạch và sơn:

Chức năng của hệ tay máy có gắn camera cùng các cảm biến đảm nhiệm việc làm sạch bề mặt và sơn bề mặt

Các hướng nghiên cứu và các công việc chủ yếu bao gồm:

- Nghiên cứu, thiết kế chế tạo tay máy cho phép gắn và chuyển đổi giữa các loại đầu phun làm sạch và đầu phun sơn dễ dàng, thao tác các công việc làm sạch và sơn theo từng mặt phẳng một cách linh hoạt mền dẻo

- Nghiên cứu, ứng dụng Core CPU, Core DSP nhúng trên cơ sở FPGA Thiết kế các giao diện với các cơ cấu chấp hành, thiết kế modul điều khiển tay máy

- Nghiên cứu, ứng dụng hệ điều hành nhúng, xây dựng bộ phần mền điều khiển tay máy tối ưu về khoảng dịch chuyển theo độ dày lớp sơn và tốc độ làm sạch và sơn của vòi phun

- Thử nghiệm tay máy chế tạo ra trên cơ sở các đáp ứng các chức năng

đề ra của thiết bị

Nội dung 3: Thiết kế chế tạo Cabin lọc bụi:

Chức năng của Cabin này là đảm bảo cho các tác nhân gây ô nhiễm được giữ lại

và xử lý triệt để, có khả năng phân tách các hạt NIX theo kích cỡ bằng hệ thống sàng dưới sàn nhằm tái sử dụng ngay tại chỗ các hạt còn đảm bảo trong quá trình làm sạch Cabin còn chứa tay máy thực hiện các công việc làm sạch và sơn

bề mặt và camera cho phép theo dõi quá trình làm việc ở bên trong

Các hướng nghiên cứu và các công việc chủ yếu bao gồm:

- Nghiên cứu, thu thập được đầy đủ các số liệu ban đầu, sau đó phác hoạ những sơ đồ các hệ thống lọc bụi có thể sử dụng được và tiến hành tính toán để chọn phương án tối ưu hiệu suất lọc bụi Thiết kế chế tạo cabin

thống camera và chiếu sáng

- Nghiên cứu các phương pháp phân loại hạt theo kích thước, thiết kế chế tạo hệ thống sàng cho khả năng tái sử dụng hạt NIX

- Trên cơ sở sử dụng các xi lanh khí nhằm ép sát khung mặt hở vào thành

vỏ tàu, thiết kế chế tạo bộ điều khiển cho các xi lanh cùng ép với một lực như nhau đảm bảo độ kín cho cabin

- Nghiên cứu, thiết kế tích hợp modul xác định và cân bằng lực, thiết kế chế tạo bộ điều khiển, viết các bộ phần mềm chuyên dụng điều khiển và xác định mặt phẳng làm việc cho tay máy thông qua đầu đo khoảng cách

và camera

- Thử nghiệm bộ lọc bụi, hệ thống sàng, độ kín cabin đã được chế tạo ra trên cơ sở các thiết bị thành phần

Nội dung 4: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển cho xe nâng hạ cabin Thiết kế

module chương trình điều khiển chuyển động của cabin theo các yêu cầu của vị trí làm sạch và sơn

Chức năng của xe nâng là chuyển động dọc theo hai bên mạn tàu theo sơ đồ của khu vực hoạt động, có khả năng tự động xác định các vật cản trong quá trình

di chuyển, tự động xác định các khoảng cách và vị trí của xe để nâng cabin lên đúng vùng cần làm việc Tại mỗi khoảng dịch chuyển xe sẽ lần lượt nâng cabin theo độ cao của từng vùng làm việc, để tay máy thực hiện xong thao tác lại tiếp tục dịch chuyển đến vùng mới

Các hướng nghiên cứu và các công việc chủ yếu bao gồm:

- Nghiên cứu cấu tạo, nguyên tắc vận hành xe nâng thiết bị sẽ được dùng trong hệ thống, thiết kế lắp đặt các cảm biến đo lường không tiếp xúc hiện đại, chuyển đổi chế độ điều khiển của xe từ bằng tay sang tự động

- Nghiên cứu, ứng dụng Core CPU, Core DSP nhúng trên cơ sở FPGA thiết kế các giao diện với các modul đo lường, các cơ cấu chấp hành, thiết

kế chế tạo bộ điều khiển theo đúng chức năng đặt ra

- Trên cơ sở các thiết bị thành phần (thực hiện chức năng riêng biệt),

nghiên cứu, ứng dụng hệ điều hành nhúng xây dựng bộ phần mềm điều khiển xe

- Thử nghiệm các modul đo lường và điều khiển xe nâng, đối chứng trên

cơ sở các chỉ tiêu đặt ra

Nội dung 5: Nghiên cứu tích hợp, đồng bộ hệ thống máy làm sạch và sơn

thành vỏ tàu Thiết kế chế tạo trung tâm điều khiển hệ thống cho phép điều khiển máy tự động theo chương trình hoặc bằng tay

Các hướng nghiên cứu và các công việc chủ yếu bao gồm:

- Nghiên cứu, sử dụng linh kiện điện tử tổ hợp cỡ lớn, linh kiện FPGA, OSC, RTC kết nối hệ thống thiết bị trên cơ sở đường truyền chuẩn, thiết kế các giao diện người máy

- Nghiên cứu, xây dựng phần mềm điều khiển hệ thống cho hệ thiết bị

- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị điều khiển máy từ xa

- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thiết bị với cấu trúc modul, đáp ứng môi trường khắc nghiệt, có khả năng mở đảm bảo cho việc cải tạo các thiết bị sẵn có tại các nhà máy đang sử dụng trong thực tế

Nội dung 6: Thử nghiệm tổng thể thiết bị tại nhà máy nhằm lấy ý kiến phản

hồi của người sử dụng, sửa chữa các phần điều khiển theo yêu cầu thực tế, hoàn thiện thiết kế;

Các hướng nghiên cứu và các công việc chủ yếu bao gồm:

- Thử nghiệm thiết bị trên thực tế,

- Kiểm chuẩn hệ thống lọc bụi, hoàn thiện thiết kế, hoàn thiện thiết bị

- Kiểm chuẩn hệ thống điều khiển tay máy thao tác, hoàn thiện thiết kế

- Kiểm chuẩn hệ thống điều khiển xe nâng, hoàn thiện thiết kế, hoàn thiện

Để tạo ra hệ thiết bị tự động làm sạch bề mặt (Bằng phương pháp sử dụng súng phun hạt NIX) và sơn thành vỏ tàu nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng đòi hỏi phải có cách tiếp cận hợp lý Trước hết tổ đề tài cần nắm vững hệ thống và công nghệ làm sạch bề mặt bằng hạt NIX và sơn mà người công nhân đang sử dụng hiện có, nghiên cứu tiếp cận các giải pháp KHCN mới nhất có liên quan đến qui trình công nghệ đóng mới và sửa chữa tàu thuyền, từ đó tạo ra giải pháp cho việc chế tạo thiết bị

Để các kết quả của đề tài được nhanh chóng đưa vào áp dụng trong thực tế sản xuất, đòi hỏi phải nghiên cứu kỹ các chỉ tiêu làm sạch bề mặt áp dụng cho sơn thành vỏ tàu, các chỉ tiêu về bảo vệ môi trường đã được thông qua trong sản xuất công nghiệp, nghiên cứu tiếp cận các công nghệ mới trong đo lường và điều khiển, trong thiết kế chế tạo các hệ thống máy móc; trong việc sử dụng các vật tư - linh kiện , các công nghệ - kỹ thuật đặc thù và hiện đại nhất trong điều kiện có thể để chế tạo các cấu kiện và hệ thống

Về mặt công nghệ sẽ sử dụng phải kể đến việc tích hợp các môđun nhúng, FPGA, ASIC, PLC trong các cơ cấu đo lường, điều khiển thủy lực, điều khiển khí nén, động cơ ; Các phần mền đo lường và điều khiển đa nhiệm, chuẩn hóa

và có tính mở Về mặt vật tư linh kiện sẽ sử dụng các cảm biến đo lường không tiếp xúc mới nhất như siêu âm; camera; Laze , các linh kiện cơ - điện tử đặc chủng có độ tin cậy cao, dễ dàng tích hợp vào hệ thống, đảm bảo khả năng hoạt động tốt trong điều kiện môi trường công nghiệp

Từ các kết quả nghiên cứu nêu trên, tiến hành thiết kế hệ thống, thiết kế chi tiết và bước vào chế tạo từng bộ phận, trong đó đặc biệt chú ý đảm bảo tính mở cho hệ thống, nhằm làm cho thiết bị có khả năng mở rộng độ tích hợp, mức độ

tự động hóa và khả năng tăng mức độ hiện đại hóa khi cần thiết và điều kiện cho phép

Các khối, các cụm chức năng và các phân hệ phải được nghiên cứu thiết kế thử, kiểm tra đánh giá trước lúc được tích hợp thành hệ thống lớn để tạo thành thiết bị làm sạch và sơn thành vỏ tàu, đạt mức độ tự động hóa dủ để đáp ứng yêu