ANALISA DEFORMASI PELAT LOGAM DENGAN MENGGUNAKAN METODE MOIRE PROYEKSI Donny Adibrata 2405 100 001 Pembimbing: Ir. Heru Setijono M.Sc. Laboratorium Rekayasa Fotonika Teknik Fisika – Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010
Latar Belakang •Deformasi adalah perubahan bentuk, dimensi dan posisi dari suatu materi baik merupakan bagian dari alam ataupun buatan manusia. •Salah satu deformasi yang merugikan adalah akibat dari tumbukan bird-strike pada pesawat terbang yang bisa menyebabkan kecelakaan yang fatal dimana banyak kasus kecelakaan pesawat. •Metode moire proyeksi merupakan metode yang berbiaya rendah, tidak merusak, dan dapat memetakan seluruh bidang benda uji.
Permasalahan Bagaimana mendapatkan suatu pola moire yang mampu menunjukkan perubahan profil dari benda uji sebagai akibat adanya pemberian gaya pada benda uji.
Batasan Masalah Pada pengerjaan tugas akhir ini dilakukan pembatasan terhadap beberapa masalah untuk menghindari melebarnya permasalahan dan melebarnya topik penelitian, adapun batasan masalah yaitu ; • Benda uji yang digunakan adalah sebuah pelat logam aluminium. • Untuk perekaman pola moire digunakan kamera DSLR. • Pengamatan hanya dilakukan pada perubahan pola moire akibat adanya deformasi pelat logam.
Tujuan Berdasarkan dari latar belakang dan batasan masalah yang telah disebutkan tujuan yang ingin dicapai pada tugas akhir ini antara lain mampu menganalisa perubahan profil benda uji berdasarkan perubahan pola moire yang terbentuk pada permukaan benda uji.
Teori Penunjang Kata moiré berasal dari bahasa Perancis yang merupakan sebuah pola kain sutra yang mirip dengan gelombang air. Pola moiré terjadi bila dua buah pola atau lebih bersuperposisi. Pola ini dapat berbentuk garis, lingkaran dan sebagainya. Namun yang lebih umum diaplikasikan adalah grating garis karena paling sederhana untuk dianalisa.
Gambar Grating pembentuk efek Moire(a). Grating garis vertikal, (b). Grating garis horisontal, (c) grating berbentuk lingkaran, (d). grating berbentuk dot
Continued……
Metode moiré secara umum terbagi dua yaitu: •In-plane measurement, digunakan untuk pengukuran perpindahan linier, perpindahan sudut, regangan dan tegangan. •Out-of-plane measurement, digunakan untuk pengukuran perpindahan tegak lurus bidang misalnya ketinggian permukaan
In-plane measurement Pengamatan pola in-plane moiré didapatkan bedasarkan superposisi dari grating referensi dan grating objek. Grating referensi mempunyai periode yang konstan dan jarak grating yang telah ditentukan, dan grating objek dicetak atau ditempelkan pada permukaan objek
Persamaan Linier Strain
Out-of-plane measurement
Shadow Moire Sebuah metode interferometri moiré sederhana untuk menganalisa kontur sebuah objek dengan menggunakan grating tunggal
Tinggi dari objek z dapat dihitung dengan persamaan geometri yang ditunjukkan pada gambar di samping
Untuk l>>z maka
Continued……
Moire Proyeksi Suatu metode dengan menggunakan satu grating dimana grating ini diproyeksikan ke permukaan benda kerja Distribusi intensitas sepanjang permukaan benda kerja dapat dipresentasikan dengan persamaan berikut
Dimana A (x , y) adalah fungsi varisai yang mempresentasikan pencahayaan latarbelakang, B (x , y) fungsi variasi yang mempresentasikan kontras antara terang dan gelap pola frinji, ϕ (x , y) adalah fase dari grating pada permukaan objek dan ψ (x , y) fase dari objek.
Mulai
Metodologi Peneilitian
Perumusan Masalah dan Tujuan
Studi Literatur
Pembuatan Grating
Setup Alat Eksperimen
Pengambilan Citra Moire
Pengolahan data
Kesimpulan
Sesuai Tujuan
Selesai
DIMENSI PELAT LOGAM
150 mm
150 mm
150 mm
2 mm
POSISI PELAT LOGAM, PROYEKTOR, DAN KAMERA
Dari hasil pengukuran perubahan pola moire terhadap perubahan displacement didapatkan data sebagai berikut Ketinggian (mm) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Pergeseran (mm) 1,13 1,66 2,29 2,79 3,45 3,91 4,69 5,38 5,77 6,15 6,92 7,31 8,08 8,46 9,61 10,01 10,77 11,34 12,11 12,49 13,27
Hubungan perubahan ketinggian dari pelat dengan pergeseran pola moire
Kesimpulan Berdasarkan hasil yang telah didapatkan serta meninjau kembali permasalahan beserta batasannya, tujuan, dapat dirumuskan dua kesimpulan yang diperoleh dalam pelaksanaan tugas akhir ini, antara lain: • Terdapat korelasi atau hubungan antara perubahan displacement benda kerja dengan pergeseran pola moire yang terbentuk. • Pergeseran pola moire memiliki berbanding lurus terhadap penambahan displacement dimana hubungan ini memiliki persamaan Y = 1.5473X + 0.9492
Tabel nilai ketinggian, pergeseran, nilai terukur perhitungan, error dan presentase error pada titik A Error : 0,05 mm sampai dengan 0,88 mm 0,5% sampai dengan 4,52%
Ketinggian (mm)
Pergeseran (mm)
Nilai Terukur (mm)
Error (mm)
Presentase Error (%)
2
1,13
1,95
0,05
2,56
3
1,66
2,87
0,13
4,52
4
2,29
3,96
0,04
1,01
5
2,79
4,82
0,18
3,73
6
3,45
5,96
0,04
0,67
7
3,91
6,73
0,27
4,01
8
4,69
8,10
0,10
1,23
9
5,38
9,27
0,27
2,91
10
5,77
9,96
0,04
0,40
11
6,15
10,60
0,40
3,77
12
6,92
11,93
0,07
0,58
13
7,31
12,60
0,40
3,17
14
8,08
13,93
0,07
0,50
15
8,46
14,59
0,41
2,81
16
9,61
16,58
0,58
3,49
17
10,01
17,26
0,26
1,50
18
10,77
18,57
0,57
3,06
19
11,34
19,56
0,56
2,86
20
12,11
20,88
0,88
4,21
21
12,49
21,55
0,55
2,55
22
13,27
22,88
0,88
3,84
Perbandingan antara nilai ketinggian yang terukur dengan nilai sebenarnya pada titik A
Tabel nilai ketinggian, pergeseran, nilai terukur perhitungan, error dan presentase error pada titik B Error : 0,03 mm sampai dengan 0,32 mm 0,14% sampai dengan 4,09%
Ketinggian (mm)
Pergeseran (mm)
1,70
1,09
2,56
Terukur (mm) Error (mm)
Presentase Error (%)
1,66
0,04
2,35
1,53
2,48
0,23
3,13
3,42
2,16
3,28
0,14
4,09
4,27
2,79
4,24
0,03
0,70
5,13
3,29
4,99
0,14
2,72
5,98
3,87
5,87
0,11
1,83
6,84
4,46
6,76
0,08
1,16
7,69
5,05
7,65
0,04
0,52
8,54
5,65
8,57
0,03
0,35
9,40
6,38
9,67
0,27
2,87
10,25
6,55
9,93
0,32
3,12
11,11
7,12
10,79
0,32
2,88
11,96
7,69
11,65
0,31
2,59
12,82
8,26
12,52
0,30
2,34
13,67
9,00
13,65
0,02
0,14
14,53
9,56
14,49
0,04
0,27
15,38
9,94
15,07
0,31
2,01
16,24
10,61
16,08
0,16
0,98
17,09
11,20
16,97
0,12
0,70
17,95
11,76
17,83
0,12
0,67
18,80
12,32
18,67
0,13
0,69
PENUTUP 5.1 Kesimpulan Telah dilakukan penelitian yang berjudul analisa deformasi pelat logam dengan menggunakan metode moire proyeksi. Periode grating yang digunakan dalam penelitian adalah P=4,5 mm dengan jarak benda uji dengan kamera 90 cm dan jarak benda uji dengan LCD proyektor 82 cm dengan nilai Ɵ=30o . Dari penelitian didapatkan hasil sebagai berikut: • Terdapat korelasi atau hubungan antara deformasi benda kerja dimana terjadi perubahan titik benda kerja (ketinggian(y)) dengan pergeseran pola moire (x) dimana posisi titik benda uji dapat ditentukan dengan hubungan • y = 1,6475 x + 0,4213 dengan nilai koefisien korelasi 0,9979. • Dari hubungan diatas dapat diketahui perubahan ketinggian di berbagai posisi sepanjang sumbu horizontal (sumbu x) bidang permukaan benda uji dengan error terbesar 4,09%. • Bahwa dengan moire proyeksi dapat digunakan untuk mengetahui perubahan ketinggian pada seluruh bidang permukaan benda uji. 5.2 Saran Untuk penelitian lebih lanjut, agar menggunakan pola grating lingkaran sehingga pola moire yang terbentuk mampu mendeteksi perubahan di seluruh bidang benda kerja baik secara horizontal, vertical, maupun diagonal.
DAFTAR PUSTAKA [1]. Andreas, Heri. 2007. Karakteristik Deformasi Strain dan Stress (ppt). Institut Teknologi Bandung. Bandung [2]. J. Gasvik, Kjell. 2002. Optical Metrology (3rd ed.). John wiley & Sons, Inc., Publication. Inggris. [3]. Kimber, Mark. Jonathan Blotter. 2005. A Novel Technique to Determine DifferenceContours Between Digital and Physical Objects for Projection Moire Interferometry. Optics and Lasers in Engineering 44 (2006) 25-40 [4]. Malarca, Daniel. 2007. Optical Shop Testing Third Edition. A John wiley & Sons, Inc., Publication. Kanada. [5]. Marlang, Hidayat. 2009. Analisa Medan Stress dan Strain Dengan Menggunakan Metode Moire. Desertasi Pasca Sarjana Teknik Mesin Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya [6]. Thorpe, Jhon. 2003. Fatalities And Destroyed Civil Aircraft Due to Birds Strike. International Birds Strike Committee. Inggris. [7]. Yoshizawa, Toru. 2009. Handbook of Optical Metrology – Principles and Applications. CRC Press Boca Raton. United State of America.
[8]. Yusuf, Khairi. 1993. Pengukuran dan Penggambaran Koordinat Permukaan Dengan Metode Moire aan AutoCAD. Desertasi Pasca Sarjana Teknik Mesin ITB Bandung. [9]. W.VanPaepegema ,A.Shulev. A.Moentjens, J.Harizanova, J.Degrieck, V.Sainov. 2008. Use of Projection Moire for Measuring The Instantaneous Out-of-plane Deflections of Composite Plates Subject to Birdstrike. Optics and Lasers in Engineering 46 527–534
