ISBN: 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
PROSIDING Seminar Nasional Teknologi Manufaktur 2014 (STEMAN 2014)
Tema: Teknologi Manufaktur Sebagai Pendorong Produk Industri Nasional
Bandung, 19-20 Agustus 2014 RINEKAMAYA Politeknik Manufaktur Negeri Bandung Jl. Kanayakan No. 21 Dago Bandung - 40135
Penyelenggara:
~
..
,
':. (/1 potman -
PirtreinExWlfYW
POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BAN DUNG Jln. Kanay.akan 21, Dago-Bandung 40135 Homepeqe http://www.polman-bandung.ac.id Telepon: (022) 2500241, Fax: (022) 2502649 E-mail:
[email protected]
STEMAN 2014
ISBN: 978-979-17047-5-5
Seminar Nasional Teknologi Manufaktur 2014 (STEMAN 2014) Tema: Teknologi Manufaktur Sebagai Pendorong Produk Industri Nasional Bandung, 19-20 Agustus 2014, Politeknik Manufaktur Negeri Bandung RINEKAMAYA
Editor: Siti Aminah, S.T., M.T. Nuryanti, S.T., M.Sc. Dewi Idamayanti, S.Sc., M.T.
Desain Sampul: Pramudiya Tri Hartadi
Hak Cipta (C) pad a Penulis. Hak Publikasi pada Politeknik Manufaktur Negeri Bandung disebarkan secara bebas untuk tujuan bukan komersial, Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini Pemegang Hak Publikasi prosiding ini tidak bertanggung prosiding ini.
(pOLMAN Bandung). Artikel pad a prosiding ini dapat digunakan dan dengan syarat tidak menghapus atau mengubah atribut penulis. dalam bentuk apapun tanpa izin tertulis dari Penerbit dan Penulis. jawab atas tulisan dan opini yang dinyatakan oleh penulis dalam
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
KATA PENGANT AR Prosiding ini berisi makalah-makalah yang dipresentasikan pad a STEMAN2014, yaitu seminar dalam rangka memperingati Dies Natalis ke-37 Politeknik Manufaktur Negeri Bandung (pOLMAN Bandung) dalam bidang Rekayasa dan Teknologi Manufaktur di Indonesia. STEMAN2014 memilih tema Teknologi Manufaktur Sebagai Produk Industri Nasional. Tujuan utama dari seminar ini adalah: 1. Meningkatkan kontribusi akademisi dan profesional dalam pengembangan rekayasa dan teknologi manufaktur. 2. Sebagai media diskusi dan pertukaran informasi dalam kegiatan penelitian dan pengembangan di bidang rekayasa dan teknologi manufaktur. 3. Membangun komunikasi dan jaringan antara perguruan tinggi, industri, lembaga penelitian dan pihak lainnya yang terkait. Topik-topik yang dibahas di dalam seminar dan prosiding ini"meliputi: 1. Rekayasa dan Teknologi Manufaktur untuk Pertanian, Pertambangan, Otomotif, Elektronika, Lingkungan, Mitigasi Bencana, Energi Alternatif dan Terbarukan, Industri Kecil, dll. 2. Perancangan dan Pengembangan Produk Manufaktur 3. Teknologi Material & Metalurgi 4. Proses dan Teknologi Manufaktur 5. Mesin dan Peralatan Industri Manufaktur 6. Sistem Manufaktur 7. Sistem Kendali dan Mekatronika Industri Manufaktur 8. Sosio-Manufaktur 9. Topik-topik lainnya yang terkait dengan rekayasa dan teknotogi manufaktur Seminar ini merupakan sarana diskusi ilmiah, komunikasi dan pertukaran informasi bagi para akademisi, peneliti, praktisi industri, pemerintah dan stakeholder lainnya dalam pengembangan rekayasa dan teknologi manufaktur. Panitia STEMAN 2014 menerima Extended Abstract sebanyak 75 hasil penelitian dari mahasiswa dan dosen Politeknik Manufaktur Negeri Bandung, Universitas Gajah Mada, Universitas Jenderal Achmad Yani, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, Universitas Syiah Kuala Aceh, Universitas Trunojoyo Madura, Politeknik Merlimau dan Kolej Komuniti Jasin, Malaysia, dan UPT. Balai Pengolahan Mineral Lampung-LiPI. Setelah melalui seleksi dan evaluasi oleh tim reviewer dan dewan editor, panitia memutuskan sebanyak 70 makalah dapat diterima untuk dipresentasikan dalam STEMAN2014. Hasil dari seminar nasional ini diharapkan dapat memberikan kontribusi pemikiran untuk mendukung terbentuknya industri manufaktur nasional yang unggul dan meningkatnya daya saing bangsa.
I
I
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
1
SUSUNAN PANITIA STEMAN 2014 Komite Program : Ketua Anggota
:
Direktur POLMAN Para Wadir POLMAN
Tim Pengarah : Prof. Dr. Ir. Isa Setiasyah Toha, M.Sc. (Direktur POLMAN Bandung) Prof. Dr. Ir. Yatna Yuwana M. (Dekan FTMD - ITB) Prof. Dr. Ir. Tresna Priyana Soemardi, SE., M.S. (Universitas Indonesia) Dr. Zainal Arief, S.T., M.T. (Direktur PENS Surabaya) Tim Penelaah : Prof. Dr. Ir. Isa Setiasyah Toha, M.Sc. (pOLMAN Bandung/ITB) Prof. Dr. Ir. Yatna Yuwana M. (FTMD ITB) Engr. Dr. Md Saidin Wahab (UTHM - Malaysia) Ir. Dadet Pramadihanto, M.Eng., Ph.D. (PENS - Surabaya) Dr. Ismet P. Ilyas, BSMET, M.Eng.Sc. (pOLMAN Bandung) Dr. Carolus Bintoro, MT. (politeknik Negeri Bandung) Dr. Ing. Yuliadi Erdani, M.Sc. (pOLMAN Bandung) Dr. Beny Bandanadjaya, ST., MT. (pOLMAN Bandung) Dr. Noval Lilansa, MT. (pOLMAN Bandung) Dr. Amang Sudarsono (PENS - Surabaya) Dr. Ali Ridho (pENS - Surabaya) Dr. Dipl. Ing. Ahmad Taqwa, MT. (POLSRI-Palembang) Pelaksana: Ketua Anggota
,
:;
Emma Dwi Ariyani, S.Psi., M.Si. Adies Rahman Hakim, ST., MT. Agus Surjana Saefudin, ST., MT. Dewi Idamayanti, ST., MT. Nuryanti, S.T, M.Sc. Reza Yadi Hidayat, ST:, MT. Roni Kusnowo, ST., MT. Supriyadi Sadikin, S.IP., M.Si. Siti Aminah, ST., MT. Wiwik Purwadi, ST., MT. Yoyok Setiyo Pamuji, ST. Kiki Sri Nur Endah, ST. Ratih Suhartini, S.Pd. Yati Yulia, S.AP Elis Siti Munawaroh, S.AP . Idan Sukmara Pramudiya Tri Hartadi Engkos Koswara
Alamat Sekretariat : Politeknik Manufaktur Negeri Bandung Sdri. Ratih Suhartini Jl. Kanayakan No. 21 Dago Bandung - 40135 Tel. 022 - 250 02 41 ; Fax. 022 - 250 2649 Email:
[email protected] Homepage: stem an .polman-bandung. ac. id
II
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
DAFTAR ISI Kata Pengantar
.
Susunan Panitia
ii
Daftar Isi.....................................................................................
iv
Keynote Speaker Universitas Indonesia Prof. Dr. Ir. Tresna Priyana Soemardi, SE., M.S. Dirjen Kerjasama Industri Internasional Ir. Agus Tjahajana, SE., M.Sc.
Kementerian
Perindustrian
Chief Operation Officer PT Astra Otoparts-Winteq Direktur - PT Federal Izumi Mfg. Reiza Treistanto Abstrak Makalah Peserta
BIDANG KAJIAN : REKAYASA DAN TEKNOLOGI MANUFAKTUR UNTUK PERTANIAN, PERTAMBANGAN, OTOMOTIF, ELEKTRONIKA, DLL Aplikasi Metode Perancangan Pahl-Beitz pada Perancangan Lini Produksi 1man Apriana ...... .. ...... ... ... ... ... .... .. ... ...... ..... ..
2
Design for Sustainability (DFS) and Design for Environment Automotive industry SKHMuhammad Bin SKH Abd Rahim.
8
(DfE) Practices in
Pembuatan dan Pengujian Model Pahat Insert dari Baja 34CrNiMo6 Melalui Proses Pack Carburizing Umen Rumendi. 15 Pengaruh Temperatur dan Dwell Time Degassing terhadap Porositas Gas pada Aluminium JIS AC4C dengan Metode Gravity Casting Balqis Mentari Ejend',
21
The Optimization Of Power Conversion From Wind Energy Norhana Binti Saiee.
27
Modifikasi Vessel Nissan CWB45-ALDN45 untuk Peningkatan Kapasitas Angkut Unit Truck Herman Budi Harja. 32
IV
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
Kajian Pengaruh Jenis Pasir, Temperatur Tuatig, dan Jumlah Deoksidasi Alumunium terhadap Porositas Gas dalam Proses Gravity Sand Casting pada Nozzle Cup Material
13 Ade Rachman.
38
Pengembangan Sistem Pengendali Suhu pada Heater Reaktor Auger untuk Proses Piroiisi: Cepat Cangkang Sawit Izarul Machdar
48
Perencanaan strategis persediaan peralatan kebencanaan berdasarkan siklus kebencanaan Muhammad Dirhamsyah.....
54
Perancangan Ulang Tool Holder Untuk Alur Dovetail Pada Ragum Polman 125 Menggunakan Metode DFMA Somantri......................................................................................
57
Perbaikan Rancang-Bangun Kopling-Dog Pengendali Roda Traktor-Tangan Bandung Haris Sayoko, Isa Setiasyah Toha
~......
63
Perancangan Coren-Baja Menggunakan Bantuan Perangkat Lunak Simulasi Coran Solidcast 8.2.5 Studi Kasus pada Produk Link Track Beny 8andanadjaja ..
71
BIDANG KAJIAN : PERAN(ANGAN
Polman
DAN PENGEMBANGAN PRODUK MANUFAKTUR
Implementasi Surfaces 3D Scanner Menggunakan Metode Triangulation untuk Reverse Engineering Obyek Sederhana Bolo Dwiartomo.
dan Tesselation
78 1
Analisis Simulasi Reinforced Thermoplastic Pipe Dengan Metoda Elemen Hingga Melalui Pendekatan Pipa Multilayer Menggunakan Perangkat Lunak Rekayasa Asep Indra Komara '" . . . . . . . . . . . . . 86
Optimasi Bentuk Pisau Penghancur Limbah Tempurung Kelapa Berbentuk Piringan Bertakik untuk Mendapatkan Berat Optimum Aji Gumilar ;...........................................................................
1
92
Perancangan dan Pembuatan Prototipe Mesin Pengolah Air Bersih Sistem Mobile untuk Keadaan Darurat Air Yuliar Yasin Erlangga................................................................ .. ..... 98
v
1
I
Ij
STEMAN
2014
ISBN 978-979-17047-5-5
IMPLEMENTASI SURFACES 3D SCANNER MENGGUNAKAN METODE TRIANGULATIONDAN TESSELATIONUNTUK REVERSE ENGINEERING OBYEK SEDERHANA Bolo Dwiartomo'", Ayi Ruswandi'", Kuncoro Nuryanto" Pollteknik Manufaktur
Negeri Bandung
JI Kanayakan No. 21 - Dago, Bandung - 40135 II
[email protected].
2i
Phone/Fax: 022. 2500241/
[email protected],
250 2649 3)
[email protected]
Abstrak Dewasa ini industri rnanufaktur sudah rnulai membutuhkan 3D scanner untuk melakukan qllality control products dan proses revers» engineering. Ada heberapa rnetode untuk melakukan scanning. Salah satunya .adalah rnenggunakan laser garis dengan penangkap citra berupa karnera. Metoda ini diharapkan dapat menggabungkan kemarnpuan /JIPtrologv yang dirniliki oleh CA1M yang memiliki kepresisian tinggi dan stereo vision yang merniliki kecepatan pengolah citra 3D cukup tinggi. Pada rnakalah ini, akan dituliskan hasil penelitian dengan melakukan implemenrasi surfaces 3D scanner dengan menggunakan metode ' triangulation dan tesseletion. Prinsip triangulation digunakan sebagai metode pengukuran jarak pada laser range finder. Sebagai pembuatan 3D file menggunakan meiode tesselation untuk menghubungkan tltik-titik yang berdekatan pada pain! clouds. 3D file yang dibuat akan dapat dlbaca oleh engineering sottware seperti : Solidworks, Carla, AutoCad dan sebagainya. Metode pergerakan scanning mengadaptasi sistem scanning pada mesin CMM. Proses scanning telah dapat menghasilkan objek 3D. tetapi pada sisi tertentu terutarna pada bidang miring posisi pixel yang tertangkap kamera kerap berada pad a posisi yang tidak dapat didefinisikan oleh software.
Kata kunci: laser rsng« finder, surfaces 3D scanner, metrology, rgb filter, 3D file, tesselation, triangulation.
Prinsip Kerja Metode Triangulation Pada Laser Reng» Finder
1. Pendahuluan Dalarn dunia manufaktur. reverse engineering dibutuhkan untuk rncmbantu dalam mclakukan quettty controlproduct. Produk yang sudah jadi akan di scenning kcrnudian data dari hasil scetming dibandingkan dcngan dcsain produk dalarn bcntuk 3D. Dari hasil ini dapat dikctahui pcnyimpangan antara produk jadi dcngan
SURF.u:E
~~t--\;
CAMHIA
I
\
:
• -)-...:e----------------
,II,
"B'
I
./:
..•......••
dcsain,
File 3D yang dibentuk. bcrasal dari data koorclinat bcrupa koordinat x. y. dan z. Data koordinat diporoloh mclalui hasil scanning suatu objck. Mctodc untuk mcndapatkan data koordinat schingga rncnghasilkan data 3D mcnjadi kajian utama dalam pcnclitian ini. Mctodc yang digunakan adalah triangulation dan tesselation
I .
IASFR
l-=========~;==========+. '-
l)
Gember l. 1 Ptinsip kerje perengket sensor jarakfJj Proycksi leser pointer yang ditunjukkan dalam gambar 1.1 akan memberi titik cahaya kc suatu target yang berada dalam bidang pandang suatu karnera [l ]. Sistem akan mcnjalankan algoritma untuk mencari titik rncrah yang paling tinggi pada bidang target yang akan dianggap scbagai
78
ISBN 97X-979-17047-5-5
STEMAN 2014
Dimana .pf c = {PfCl.pfcz,,,.,pfc71 Nilai pfe belum tentu sebanding dengan nilai sudut e. karena adanya faktor deformasi lensa pada webcuntera. Oleh sebab itu, perlu adanya parameter koreksi untuk melakukan koreksi dari faktor terscbut. Parameter koreksi itu biasa disebut sebagai ro (radian offset). sehingga persarnaannya menjadi:
citra laser pointer. Titik I/aser pointer yang ditangkap akan mempunyai koordinat pada image arrav kamera yang diberi nama pfc. Posisi pfe ini nantinya akan dikonversi menjadi jarak. Berdasarkan gambar 1.1, dengan menggunakan persamaan trigonometri dapat dihitung jarak (D) laser pointer dengan target yang dituju menjadi: [2]
D
h
tan(pfc «rpc +ro) Nilai ro dapat diperoleh setelah nilai pfc dan rpc diperoleh. Cara mendapatkan nilai 1'0 yaitu :
= tanf:} Nilai h (jarak kamera dengan laser pointer) bukan variabel melainkan suatu konstanta yang tidah boleh berubah. Parameter yang menjadi variabel yang dipengaruhi oleh jarak yaitu sudut 8. Dari gambar 2.1 dapat dilihat bahwa perubahan sudut 8 akan sebanding dengan nilai pfe. Semakin besar pfc maka semakin besar pula sudut 8. Oleh karena itu. dengan menggunakan nilai rpe sebagai faktor konversi dapat ditu Iiskan persarnaan sebagai berikut : = pfe * rpe Dimana: pfc = Jumlah pixels dari pllsatjocol plane rpc = Radians per pixel pitch Untuk mendapatkan nilai rpc dapat menggunakan model persamaan linier untuk menemukan hubungan antara variable e dan pfe. Model ini didefinisikan dengan persarnaan : f)
Ro,»: lJ_akt-uali - (Pfct•
rpc,)
Pcmbuatan 3D File Menggunakan Metode Tesselation Pernbuatan 3D/ile mernbutuhkan 3 data koordinat atau vertex yang akan membentuk suatu triang ..ulation. Metode pengolahan data koordinat menjadi triangulation ini dapat menggunakan algoritrna tesselation dengan 2 data koordinat yang berdckatan [3]. Gambar 1.2 merupakan salah satu contoh data koordinat. Satu titik ini adalah pemodelan dari satu vertex yang mernpunyai data koordinat (x.y.z). Misal titik /\ pada gambar 1.2 yang berdekatan adalah 8, 1 clan 2. Jadi dengan menggunakan tesselation. triangulation yang dapat digunakan antara lain (A.B. I) . (A,2.1) , (A,B.2) atau (A.I.2). Dari keempat titik ini clicari mana titik yang paling berdekatan. Titik yang berdekatan yang lain selanjutnya dihubungkan seperti pada titik A..
e
\'j
rp" =~
Z!
Nilai Yi didapatkan dari sudut 8 aktual dikurangi dengan rata-rata jumlah nilai sudut e aktual dalam L1jicoba, sehingga dapat dituliskan sebagai berikut :
ri = lJ_aktv.ali
= ---------:- h
L:~18_aktual,
n
-
Dimana 8 aktua!
= ".,2, ..., 8_aktualn}
{8akt:lall,tJahua12'
Gombar I. :: Algoritma tesselation data poin HlI1g berdekatanl I}
Sedangkan sudut 0 aktual diperoleh dan persamaan trigonometri, karena nilai h sudah diketahui dan jarak sebenarnya dengan titik laser pointer sudah diketahui. maka diperoleh persamaan : 8_aktual1
= Arctan(Dak:ual)
Nilai Zi diperoleh dari pfc dikurangi nilai ratarata total pfc pada uji coba, sehingga persamaan dapat dituliskan sebagai berikut : Z·1 =P
f 'i- L~=lPf', n
79
dengan
2
STEMAN 20[4
ISBN 978-979-17047-5-5 I
2. Perancangan
dan Implementasi
Sistem
--;~~~:~:~;.,
j
'0
'{ ••• t>'_'"
~ "",,, '''l
•• ,1,,,,,
+
R",,,
+
Clot .••••• ',' "'~\ " .• , •• l ."" ""
I
~;, -.I••• ,
'''''''J",:'I",''
':"""",,.,fl.«,.
·.llr.¥J';r .f·"f,.~_.7O' .
;,~-.." :
..0,. ••••1.'" ,"' ••.:.ofW',",
..•.•..••...,:., •..•.,.
'i'~.1
2.2. 3. Singie Part Reslisetion Gambar 2. 1 Metode perancangan berdeserken
VDJ 2206 2. 1.Product Requirement Product requirements adalah kcmampuan yang harus bisa dilakukan sistern. Sistcm pada pcnclirian ini harus mampu melakukan surfaces scanning yang dapat mcngambil data koordinat x, y dan z. Tidak hanya itu. sisrcm juga diharapkan agar dapat mcngolah data koorclinat mcnjadi 3D file. 2.2. Analysis raw design 1 2.2.1. Sistem Level Rancangan dirnulai dcngan mcndcfinisikan tuntutan dari surfaces scanner 3D dan output yang akan dihasilkan. Scanner 3D mcrnbutuhkan data koordinat x. y dan z: Koordinat x dan y dipcrolch dari posisi laser range finder. Laser range finder ini akan rncmbcrikan data koordinat bcrupa jarak yang nantinya akan meujadi koordmai z. Produk yang dihasilkan olch scanner 3D ini adaJah 3D me. Bcrikut diagram dari enelysis raw designsystem level:
'.n". __ . t---3
r-p~;"
.J.
L ••••
finder
----v
--~
1\,,,,.,
~---l\ .
dl\:~~;K=~:~:~er \
KOOldhrat'f \
'~nn •• au
J
--_J
L--
\K~.. Xb~~( \n••
'. \
1C
l~~~,
L
.an ::::-:~
\"
"\:=--=~ K~.. /
~n"
L
)J'
_
~-'r-"""'"
r-~.L----. 1
L-_.
-ue so
.
Gambar 2. 2Diagram sisteni level
1 ~
enelysis
raw design
2.2.2. Sub level Tahap sclanjutnya adalah enelysis raw design sub level yang akan mcnjclaskan prinsip kcrja dan bagaimana fungsi dari sistcm scanner.
Tahap bcrikutnya analysis raw design single part realisationakan menentukan komponcn apa saja yang akan digunakan berdasarkan t~asnya. lIe<.rkJ :;f'rger:
--~~ rFo!'lt:-rOil.?r~M.! IiI
I
-'\
I
!
:.;;~;::.~' II P'~~I;~,~'k'l orahJltHCi1,
':'m.i~wa13se' r
I
",!,j,d,' --.J
).'-'P~.
! -J
Gambar 2. 4Diagram enelysis raw design single part Berdasarkan diagram tcrscbut didapatkan bcbcrapa komponcn yang dibutuhkan dalam pcrancangan penelitian ini. Bcrikut komponen yang akan digunakan :
a. Komputer Kornputer bertugas scbagai \lcngcndali sisicm. dari \lcrgcrakan x, 'j dan \lcngambilan data jarak dcngan menggunakan web camera dan laser pointer. Program pengendali dibuat mcnggunakan Visual C++ 2012. Visual C++ dapat menggunakan OpenCv library dan dan CvBlob Library. Library ini adalah library yang dapat mernbantu dalam melakukan pcngolahan citra. h. Mikrokontroler Perangkat ini scbagai pcnghubung antara komputcr dengan mekanik. Putaran motor X dan motor Y diatur olch kornputcr dengan bantuan mikrokontroler. Spcsifikasi mikrokontroler yang digunakan dapat mcnggunakan Attiny 23l3minimul1J system
80
STEMA
ISB ")7X-979-17047-5-5
2014
dengan menambahkan modul komunikasi 1'.1'232. Namun, pada penelitian ini menggunakan modul A'Imega 8535 minimum system yang sudah mernpunyai modul komunikasi rs232 untuk komunikasi dengan komputer. Modul ini digunakan karena sudah ban yak dijual di tokotoko elektronik sehingga tidak perlu melakukan perakitan kembali, Mikrokontroler ini dapat diprogram menggunakan software Atmel Studio yang merupakan software buatan Atrnel untuk memprogram mikrokontroler seperti Atmega. c. Stepper Motor Driver Penggerak motorsleppel' mernbutuhkan rangkaian driver yang fungsinya untuk mernberikan catu daya ke motorstepper. Driver tidak hanya mengeluarkan tegangan. namun tegangan yang dikeluarkan juga harus dalam bent uk pulsa karena motorstepper bergerak step by step sesuai dengan pulsa yang diberikan. Berikut pulsa driver pada motorsteppel'
Dimensi obyek yang dapat c1iukur pada bidang x dan y adalah 250 x 250 mill. Panjang obyek yang dapat diukur pada bidang z akan ditentukan setelah mendapatkan resolusi dari laser rang« finder. Resolusi ini juga akan menentukan ketinggian dari tiang penyangga mekanik. Tiang penyangga akan dirancang pada analysis rm1' design 2.
c.
Pcrangkat Sensor Laser Range Finder Perangkat sensor Laser Range Finder yang c1igunakan terdiri dari web camera dan loser pointer. Sensor ini digunakan untuk pengukuran jarak antara objek dengan kamera. Jarak antara laser clan kamcra adalah 50 mrn. Berikut spesifikasi dari kornponen yang digunakan untuk mernbuat laser rangefinder: I.
Web camera H'l'h C(I/l/(,I'(/ sebagai penangkap laser pointer. Citra ini kemudian diolah kompuier. Spesi fi kasi c1ari web camera :
unipolar: SN74194
INPUT and OUTPUT WAYEFORtlS
~"'''''UY4.'OO2
.1 •.• [AoCH Cl.0CK ...,.UT ~KCMJMS rl¥ Q ('IlTPtrT~ m ~ ~IF'Tm
ClOCK """" I"l.l.SU OUTPUT rROM
THf ~IOW nNf ~T,t./'o;
,,·
,
STilT!
"r
2. ·ov ov
!"INII
P•. '5
.v rN
1""1+
ov
~
Il
,..IN 12
FinderPada
P.ergerakan Sumbu
Laser
bv Stimulated merupakan
mekanismc suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik. biasanya dalam bcntuk cahaya yang tidak c1apat dilihat maupun dapat dilihat c1engan mata normal. melalui proses pancaran terst imulasi Laser pointer ini digunakan 'icbagai citra yang akan ditangkap 1I,(,h('([II/r'i'(!. Ohiek yang terkena laser pointer adalah daerah yang diukur jaruknya.
.v OV
Gambar 2. 5PlIIsa driver stepper motor! 4]
d. Mekanik
: logitech c 160 : 640 x 480
Loser (Light Amplification Emission of' Radiation)
.v nv
PIHIZ
Model Ukuran Image Array Laser Pointer
citra oleh
range
x dan y 11>11.0:,,,,,\
Ballia ••• \. ,-
.-~ ----~ _~f~Y
M'!~~J ...J
I~
'! ""-..,/.." Gambar 3. 6Alat Scanner pada sumbu x danv GambarI.
Mekanik ini terdiri dari 2 ballscrcw. Satu ballscrew untuk pergerakan arah sumbu x dan satunya lagi digunakan sebagai pergerakan sumbu y. Setiap ballscrew digerakkan oleh satu motorstepper. Tuj uan rancangan penggerak motorsteppel' ini untuk menyederhanakan sistem karena banyaknya rotasi pada motorsteppel' berbanding lurus dengan banyaknya pulsa input yang diberikan. Oleh karena itu, pad a motorstepper ticlak diperlukan encoder yang berfungsi sebagai sensor penghitung jumlah putaran.
Zl.aser rangefinder
2. 3. Domain Specific Design 1 Tujuan dari tahap ini adalah melakukan modelling dalam bentukfloH'chart, Produk yang akan dihasilkan pada V-Model pertama yaitu resolusi dari setiap koordinat x. y dan z. Resolusi tcrsebut akan menjadi resolusi untuk membuat 3IJjil(' pada V-Model ke 2. Tahap ini akan dibagi dua sistern untuk mernudahkan dalam mendapatkan resolusi yaitu:
~l
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
2.3.1.Perintah Pergerakan Motor (Resolusi Koordinat x dan y)
Stepper
Motor stepper sebagai alat pcnggcrak mekanik. Terdapat 2 motor steppelyang dapat menggerakkan sumbu x dan y. Setiap motor stepper terdapat driver motor yang dikcndalikan oleh satu mikrokontroler. Mikrokontrolcr ini akan memberikan pulsa ke motor stepper melalui driver motor bcrdasarkan pcrintah komputer 14]. Komputer memberikan perintah ke motor stepper dalam koordinat surubu x dan y untuk berputar Cw maupun Ccw.
2.3.2.Pengolahan Citra Laser Pointer Menjadi .Iarak (Resolusi Koordinat Z)
2.4.Jntegration Validation Verification 1 Berdasarkan domain specific design /tcrdapat 2 sistem. Oleh karena itu, pada bagian ini sistcrn tetap akan dibagi dua tetapi harus dapat mcnghasilkan resolusi x, y dan z. Rcsolusi x dan y berasal dari pcrgerakan bellscrew yang digcrakkan motor stepper. Resolusi z didapatkan dari laser range finder. 2.5.Analysis raw design 2 Dari hasil V-Model pertama didapatkan nilai rcsolusi dari tiap koordinat x. y dan z. Nilai rcsolusi pada x dan y akan menjadi faktor pcngali dari sctiap koordinat x dan y. Scdangkan untuk koordinat akan langsung didapatkan nilainya. Pada tahap ini tidak mclakukan pcrubahan bagian clcktronik. Pada bagian mekanik dirancang tiang penyangga bellscrew dengan kctinggian yang bcrasal dari rcsolusi surnbu z. Untuk software pada komputer tcrjadi pcnambahan untuk melakukan pergerakan scpcrti pad a CMM, mengarnbil, data koordinat dari sctiap pcrgerakan dan membuat 3Dfile.
2. 6. Domain Specific Design 2 Gambar 3. 8Proses pengolsheu menjadi jerek
citra laser
Program Visual C++ mcngambil data array RGS dari web camera. Nilai RGS pada citra diatur kcmbali dcngan rncnggunakan formula penyaring warna RGS. Dari hasil ini akan didapatkan citra berwarna hiram dan putih. Warna putih mcreprescntasikan titik laserpointer. Dcngan bantuan CvBlob untuk mcndctcksi area putih. akan didaparkan posisi sckaligus centroid dari area putih terse but. Program akan mencari jarak vcrtikal image array dari centroid area putih. J arak tcrscbut dihitung menggunakan rumus triangulation. Rcsolusi dan kalibrasi nilai rpc dan ro yang didapatkan dari perhitungan mclalui mctodc triangulation dapat dilihat pada analisa dan pcmbahasan
Pada tahap ini melakukan modelling untuk pergcrakan mckanik dalam pengambilan koordinat xyz dan pengolahan koordinat x. y, danz mcnjadi STL file. Cara mcmbuat file ini dapat dilihat pada Bab II dan flowchartdapat dilihat pada lampiran F. 2.6.l.Proses Pengambilan Koordinat x, y dan
z Pcngcndali utarna alat 1111 adalah komputcr. Komputcr akan rnclakukan capture image mclalui kamcra kcmudian mcngolahnya sebagai data jarak. Pergcrakan alat scanning pada sumbu x dan y akan ditentukan olch komputcr dcngan bantuan mikrokontrolcr mcnggunakan komunikasi RS 232.
Gambar 3. 10 Gambaran umum sistem ketje Untuk mcnggcrakkan alat kc arah x dan ini mcrnpergunakan bellscrew yang digcrakkan olch motor stepper. Pola porgcrakan scanning dapat dilihat pad a gambar 3.11
Gember 3. 9 Ilustresi sceuning pixel untuk Nap garis
y
82
SUM;\N
2014
ISBN
mengikuti pol a pergerakan pada rncsin CMM. Pergerakan awal adalah arah x sampai x akhir kemudian dilanjutkan pergerakan satu unit arah y. Scanning di lanjutkan dalam arah x akhir sampai x awa!. Proses akan berulang sampai x dan y yang sudah ditentukan.
:
N~._ ~
pfe."
i
lJ oIktual it!,rn)
.1""
I
2
.•
:'i.
rr---L~l.;.. .
r:
3.2.Resolusi
Gambar 2. 11 Pola pergerakan dari sumbu z
scanning
2.6.2.Proses dan z
Koordinat
Pengolahan
Data
04
. •• 'f. _
ro
.;
i -Ut:S--1.!.l
,:!,OO~.1l~~
~-:,
):.101017':
l~
n~~JOOl.111i
uQj_6~1
•
0.UB7t·~_i
I qP!.~~fi:;
I 0 IG'?0'4
Sumbu
~ 'JUlClb8'.
l} 1')0014641 OOB~33
j 22 19
OO~S71
00331411 003.1022 UOH-US
'}OO147110108(,63& 003346& 1,1001484
~~~.~~..!c:t~~"'_f.~~13 i Total r Mean ! 84.1 I Mean i 0.1S7171 i Mean
x
:~I{J~':b"
2':>1}: ~ :9:)7(;4 ~
.lOl ~.243808L_~:!:..:w
S~ t----~().!
rye..
.
!?3j:J21';.l5el
1_._9 .+-:~t'--~.-~~1..~'J801a 10
?~ -
{.~.~-.:-' j67_~~-.-_
.
1:'4,
1
!;
~~,~~;~-S~~
i _5_L21~__~
I
LI
·:50 , ~, •• -'''~~ .
L_!_~~ 7
aktuill
:.i:lJ.:i:~
~~:[t~~_·..~::_
1.:_ L-~~-~ I
~ tt
~:.
7047-S-:'\
')7~-(J71)-!
i tJ,00149S I 0.014696
-O.Q..l9tl
0031.B3
0).005843 0031175 Total
I 0.00147 Mean
0.335739 10.033S74
Z
Resolusi adalah nilai perubahan terkecil yang dapat dirasakan oleh alat ukur. Berdasarkan perhitungan rpc dan roo selanjutnya c1ilakukan perhitungan untuk membandingkan an tara resolusi terhadap jarak clan pre. Resolusi ini adalah selisih antara D hi lung yang nilai pfcnya berdekatan, misalnya : Nilai pre '-" I 50 Dl tan(l ~0.00147 + 0.033574) = 1426mm
dilihat
x, y
=
Nilai pfc ,~2
50 Gambar koordinat
2.
J2
Proses
pengolahan
D2 = tan (2.f. 0.00147 + 0.033574)
data
Selisih antara DI dengan 'D2 ini akan disebut sebagai resolusi. Jadi resolusi antara pada ptc I dun pfc 2 adalah 57 111111. Nilai 57 111Jll ini akan dijadikan resolusi pada pfc ke I pada kurva untuk memperrnudah penjelasan. Berikut kurva yang terbcntuk :
Pada penelitian ini diperlukan koordinat x, y dan z. Koordinat tersebut digunakan untuk pembuatan 3D file. Koordinat x dan y berasal dari posisi laser range finder yang digerakkan oleh ballscrew pada mekanik. Hasil pengolahan citra laser pointer menjadi jarak akan disimpan sebagai koordinat .z. Setelah semua koordinat diperoleh program akan melakukan konversi data koordinat menjadi STL file. File ini adalah 3D file yang dapat dibaca oleh 3D software seperti Autocad, Solidworks. dan sebagainya.
i-
' '-------------------Gombar
2.7.1ntegration Validation Verification 2 Pada tahap ini yang mengalami perubahan adalah program pada Visual e++
p/c
dengan menambahkan program untuk mernbuat 3D file sesuai dengan flowchart pada DOl/win Specific Design 2.
sernakin semakin
3. Pengujian
Dan Analisa
3.1.Kalibrasi
Laser Range Finder
tan ipfc » 0.00147
3. / Perbandingan
resolusi terhadap
Garnbar ~.I menunjukkan bahwa besar pfc maka resolusinya akan tingg: hampir mendekati O. Berbeda dengan pic. garnbar 3.2 menunj ukkan perbandingan antara rcsolusi dcngan jarak. Kurva tersebut menunjukkan bahwa semakin besar jarak maka akan mengakibatkan resolusi menjadi rendah .
Berikut tabel hasil kalibrasi laser range finder menggunakan h = 50 mm.Pada tabel tersebut didapatkan nilai rpc = 0.00147 dan 1'0 ~ 0.033574 sehingga perhitungan nilai jarak adalah 50
D = ------------
= 1369mm
+ O.033574J
83
...•
ISBN 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
Gsmber 3. 2 Perbandingan resolusi terhadap jarak
3.5. Pengujian Rekonstruksi 3D
~ I
10 11 12
Gsmber 3. 3 Hesil scanning den benda aktual 4. Penutup 4.l.Kesimpulan a. Pcnclitian ini hanya dapat melakukan scanning obyck pada bagian perrnukaan atas objek (surfaces). b. Variasi error laser range finder pada penclitian ini adalah ± 2.417 mm. c. Bentuk permukaan 3D dapat mcmbcntuk permukaan aktual obyek secara kasar. d. Rekonstruksi 3D hasil scanning bc1um dapat digunakan untuk pcngukuran karena variasi error yang relatif bcsar dan bcntuk 3D dcngan bcntuk aktual masih banyak penyimpangan. e. 3D file yang dibuat dapat dibaca oleh engineering softwareseperti: Solid works. Catia, Autocad. Gcomagic Studio dan sebagainya. 4.2 Saran a. Gunakanlah kamcra dcngan image array yang lebih bcsar schingga bisa didapatkan ketclitian yang tinggi dalam pcngukuran. b. Pcrlunya penambahan metering scperti pada karnera digital untuk pengolahan citra schingga apabila terjadi perubahan intcnsitas cahaya, obyck yang diukur masih dapat tcrukur. c. Pada penclitian ini citra laser pointer yang ditangkap kamcra diolah mcnggunakan
84
\
STEMAN
2014
ISl3N 97'tl-979-17047-5-5
algoritma titik berat (centroid) sehingga apabila pada bidang tertentu misalnya bidang miring, citra laser tidak dapat ditangkap secara sempurna oleh. kamera pada sudut tertentu. Hal ini menyebabkan error dalam pengukuran. d. Perlunya pengolahan data koordinat yang masih kasar dengan menggunakan metode lain seperti interpolasi, rata-rata dan sebagainya. e. Penggunaan system infinite triangulation approach untuk mengkompensasi kontur permukaan [5]. Daftar Pustaka [I] C. E. Portugal-Zambrano and J. P. MenaChalco, "Robust Range Finder through a Laser Pointer and a Webcam." Elsevier Science B. V, 20 II.
'/
[2J
[3]
S. N. Utama, A. Muslim and O. Setyawati, "Analisis Perhitungan Laser Range finder Menggunakan Persamaan Geometri Pada Sistem Keamanan Ruangan," Jurnal EECClS, vol. 6. pp, \50-\54. Desember 2012. I. Tyvaert, P. G. Fadel and P. E. Rohaud. "A Methodology to Create STL Files from Data Point Clouds Generated with a Coordinate Measuring Machine." Universite
de Technologic
de Troves, pp.
47-58. [4]
[5]
linux-cae. "Stepper Motor Driver." http://www.linuK-consulting.com/. 2004. [Online]. . Available: http://www.linuxcae.netiProjects/StepperMotorlTim·erButto n.rpaisley/Stepper.html. Danny Shacham, 'Lasers Take On Blades'. SME Magazine Aerospace and Defense. 2012.
