Thiết kế và chế tạo Robot kiểm tra khuyết tật hàn
Thiết kế và chế tạo Robot kiểm tra khuyết tật hàn được nhóm tác giả Vũ Dương, Đặng Ngọc Sỹ, Phạm Quyền Anh, Hoàng Thái Hòa, Võ Hoàng Anh - Trung tâm Điện-điện tử (CEE), Đại học Duy Tân thực hiện nhằm thiết kế và chế tạo robot có thể bám trên bề mặt kim loại, tự do và hoàn toàn tự động dịch chuyển theo mối hàn, kiểm tra các mối hàn, đánh dấu vị trí có khuyết tật hàn.
Trong ngành đóng tàu và chế tạo cơ khí nói chung, công nghệ hàn được áp dụng rộng rãi để chế tạo các kết cấu, sản phẩm kim loại, có kích thước lớn (từ vài chục đến vài trăm mét), tải trọng lớn (hàng nghìn tấn) và mức độ phức tạp ngày càng cao (chân đế giàn khoan sâu ngoài biển, phao nổi chứa dầu thô ngoài khơi, hệ thống kho xăng dầu, nồi hơi nhà máy nhiệt điện, điện hạt nhân, hệ thống tuabin).Với những hệ thống này, nếu kiểm tra chất lượng đường hàn, thăm dò khuyết tật bề mặt bằng thủ công sẽ tốn rất nhiều nhân công, năng suất thấp và quan trọng hơn cả là khó duy trì độ chính xác, độ tin cậy đo lường, chưa kể trong những điều kiện lao động rất nặng nhọc (dưới biển sâu), nguy hiểm (phóng xạ), thì việc áp dụng kỹ thuật robot có nhiều triển vọng lớn.
Việc nghiên cứu, chế tạo robot kiểm tra khuyết tật hàn có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Qua điều tra thực tế của nhóm nghiên cứu, tại Việt Nam, hiện chưa có đơn vị nào công bố kết quả nghiên cứu chế tạo Robot loại này. Đa phần các công ty lớn của Việt Nam, đang dùng thiết bị kiểu cầm tay của Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, chưa có công ty nào trang bị loại cao cấp nhất của hãng Olympus (Mỹ) vì khá tốn kém mà vẫn không được tự động hóa hoàn toàn.
Nhận thấy điều đó nhóm nghiên cứu của Trung tâm CEE đã thiết kế và chế tạo robot tự động kiểm tra khuyết tật mối hàn có những tính năng sau:
- Robot có khả năng di chuyển theo các đường hàn (quĩ đạo thực) trên thân tàu, đánh dấu vị trí khuyết tật. Tốc độ di chuyển của robot khoảng 0,3 km/h.
- Sử dụng nguồn điện bằng pin Lipo, công suất pin 10.000 mAh.
- Có thể chuyền dữ liệu về trạm kiểm soát ở xa (max distance) 200m.
Về mặt thiết kế cơ khí:
- Robot được thiết kế bánh xe gắn nam châm để có thể bám được trên những vật liệu nhiễm từ và đảm bảo bám chắc được vào mặt thép khi tổng tải trọng đến 10kg .
- Đặt các cảm biến từ để dò tự động theo đường hàn.
- Robot mang bộ cảm biến siêu âm để kiểm tra khuyết tật hàn.
- Giao tiếp được với máy dò siêu âm để hỗ trợ thanh sát viên ra quyết định đánh dấu khuyết tật.
- Điều khiển từ xa từ trạm trung tâm.
Sau thời gian nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm thực thế thì nhóm nghiên cứu đã thu được kết quả:
- Robot có thể di chuyển trên bề mặt kim loại nhiễm từ ở nhiều độ dốc từ 00 đến 1800 Robot có thể di chuyển theo đường hàn tự động.
- Thao tác dò siêu âm của robot đúng với quá trình dò siêu âm bằng phương pháp thủ công của kiểm tra viên.
- Đánh dấu các vị trí bị khuyết tật.
- Giao tiếp được với máy dò siêu âm USM35 để lấy tín hiệu khi có khuyết tật.
- Robot được giám sát và điều khiển từ xa với khoảng cách <200m.
Qua đó hy vọng trong tương lai robot sẽ thay thế con người kiểm tra các mối hàn trên tàu để đảm bảo sự an toàn lao động cũng như ứng dụng máy móc tự động hóa trong công nghiệp đóng tàu.
Tạp chí khoa học và công nghệ Đại học Duy Tân số 03(28) (2018)