SISTEM PENGONTROLAN MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY PADA TEKANAN DAN GERAKAN PENYEMPROTAN PENGECATAN PERMUKAAN BIDANG DATAR
CONTROL SYSTEM USING FUZZY LOGIC ON PRESSURE AND MOVEMENT OF PAINTING SPRAYING ON FLAT FIELD SURFACE
Tony J. Wungkana 1, Zulfajri B. Hasanuddin 2, Faizal Samman 2 1Jurusan
2Jurusan
Elektro, Politeknik Negeri Manado Elektro, Prodi Informatika, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin
Alamat Korespondensi: Tony .J Wungkana Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Manado Manado. Sulawesi Utara. HP: 081340021944 Email:
[email protected]
ABSTRAK Perkembangan teknologi memiliki peranan penting dalam peningkatkan efisiensi kinerja.Tujuan dari penelitian ini yaitu mendesain pola penyemprotan pengecatan yang memiliki kualitas yang baik dan membuat sistem kendali cerdas pada tekanan dan arah pergerakan penyemprotan. Metode yang digunakan adalah Logika Fuzzy akan membuat banyak kondisi kemungkinan, sesuai dengan luasan media pengecetan. Sistem yang akan di bangun memanfaatkan data input untuk mengontrol arah dan tekanan penyemprotan. Hasil yang peroleh adalah kualitas pengecetan pada bidang datar dengan memperhitungkan efisiensi waktu dan bahan cat, peningkatan efisiensi kinerja manusia, peningkatkan mutu pengecatan dengan hasil yang berkualitas, dan mengurangi terjadinya pemborosan pemakaian bahan cat. Disimpulkan bahwa dari pengujian bahwa program berhasil berjalan baik sesuai alur program dengan penerapan algoritma fuzzy untuk mendapatkan kualitas pengecatan yang bagus besar derajat tekanan tuas berpengaruh pada hasil luasan cat. Kata kunci : Sistem pengontrolan,logika fuzzy, pengecatan bidang datar
ABSTRACT Technological developments play an important role in enhancing the efficiency of performance. The purpose of this research is to design a good quality of paint spray patterns and make intelligent control system on the pressure and direction of movement of the spraying. The method used is the fuzzy logic. the method will make a lot of possible conditions, according to the painting area. System will be built utilizing the data input to control the direction and pressure spraying. The results obtained are pengecetan quality on a flat, with the consideration of the efficiency of time and paint materials, human performance efficiency improvement, improvement of painting quality as the results, and reduces wastage of paint material usage. Concluded that of the tests that the program runs well managed in accordance with the application program flow fuzzy algorithm to obtain a good quality paint large degree of influence on the pressure lever paint area. Keywords: Control systems, fuzzy logic, painting the flat field
PENDAHULUAN Dalam meningkatkan efisiensi kinerja adalah dengan memanfaatkan perkembangan teknologi, dimana salah satunya adalah teknologi pengontrolan. Teknologi pengontrolan sederhana telah banyak digunakan dan terus berkembang sampai saat ini, seiring dengan munculnya hasil-hasil karya manusia dalam berbagai bidang yang umumnya bertujuan untuk mengefisienkan sumber daya yang ada. Berdasarkan pemikiran diatas, maka dapat dikembangkan teknologi-teknologi pengontrolan untuk membantu manusia sebagai bagian dari efisiensi sumber daya walaupun dalam wujud sistem yang sederhana. Salah satu bidang yang dapat menggunakan aplikasi dari pengembangan teknologi pengontrolan adalah kegiatan pengecatan.
Sistem
pengontrolan bertujuan untuk mendapatkan kwalitas pengecatan yang baik, kecepatan pengecatan untuk suatu objek dalam jumlah yang banyak serta keamanan dan kenyamanan pekerja. Pemanfaatan teknologi pengontrolan untuk kegiatan pengecatan sebenarnya telah digunakan terutama pada pabrik-pabrik besar dengan produksi berskala besar. Namun di Indonesia, biaya pembuatan dan pengoperasian yang besar, serta tidak ditunjang dengan penerapan teknologi yang ada, membuat pemanfaatan teknologi kontrol belum menjangkau seluruh lapisan industri khususnya yang berkaitan dengan kegiatan pengecatan. Beberapa penelitian yang telah dilakukan mengenai penggunaan metode fuzzy logic pada sistem pengontrolan yaitu aplikasi kendali fuzzy logic untuk pengaturan pergerakan motor universal, pada penelitian ini metode defuzzifikasi yang digunakan adalah metode mean of maxima dan center of area. Hasil pengujian menunjukkan membership function dengan bentuk segitiga atau trapezoid tidak memberikan pengaruh yang cukup besar terhadap respon sistem (Thiang,2001). Penelitian lain yang berkaitan dengan algoritama fuzzy yaitu aplikasi fuzzy logic sebagai kontrol posisi motor DC, pada penelitan ini membahas kendali posisi dari suatu DC motor menggunakan logika fuzzy, kendali fuzzy logic diimplementasikan pada komputer dan algoritma kendali dirancang menggunakan program Labview dan melihat kondisi rill dari posisi kendali DC motor, hasil pengujian menunjukkan membership function dengan bentuk segitiga dan defuzzifikasi center of area dapat memberikan hasil yang baik (Winarno,2009). Tujuan dari penelitian ini adalah mendesain pola penyemprotan pengecatan yang memiliki kualitas yang bai dan membuktikan bahwa metode fuzzy logic dapat diterapkan untuk kendali cerdas pada tekanan dan arah pergerakan penyemprotan.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk peningkatan efisiensi kinerja manusia, peningkatkan mutu pengecatan dengan hasil yang berkualitas dan mengurangi terjadinya pemborosan pemakaian bahan cat.
METODE PENELITIAN Lokasi dan Desain Penelitan Pengumpulan data dan penelitian ini dilakukan di Manado, Laboraturium Politeknik Negeri Manado dan bengkel ME kompleks Perum Dipenda Mas No. 11 Manado dimulai pada bulan Februari s/d Juni 2013. Jenis penelitian yang digunakan adalah peneitian kuatitatif dengan menggunakan desain perancangan dan pemuatan alat (prototype), untuk melakukan proses pengecetan secara otomatis dengan menerapkan prinsip kerja dari algoritma fuzzy. Teknik pengumpulan data yang dilakukan pada penelitian ini yaitu dengan menlakukan pengambilan data langsung terhadap hasil pengecetan dengan proses manual dan dengan proses pengontrolan. Analisis data dilakukan dengan membandingkan faktor efesinsi dan kualitas hasil pengecetan pada proses manual dengan proses pengontrolan yang menerapkan algoritma fuzzy. Perancangan Sistem dengan Variable Fuzzy Sistem yang akan di bangun memanfaatkan data input untuk mengontrol arah dan tekanan penyemprotan. Logika fuzzy akan membuat banyak kondisi kemungkinan, sesuai dengan luasan media pengecetan. Hasil yang peroleh adalah Kualitas pengecetan dengan memperhitungkan efisiensi waktu dan bahan cat dapat dilihat pada gambar 1. (L.Doitsidis dkk 2000; Sourav,2010; Ionescu, 2000). Perancangan Sistem Pengontrolan Untuk membuat sistem pengontrolan tekanan dan gerakan penyemprot untuk pengecatan pada permukaan rata bidang empat persegi maka terlebih dahulu di rancang dan dibuat konstruksi mekaniknya. Melihat batasan yang ada bahwa yang akan di cat adalah bidang datar empat persegi maka dibuat konstruksi mekanik sesuai pada gambar 2. dengan konstruksi ini, dapat ditentukan beberapa pokok pengontrolan untuk sistem pengontrolan secara keseluruhan, yaitu : mengontrol arah penyemprotan (bidang tegak atau datar). mengontrol tekanan penyemprotan; mengontrol gerakan botol semprot dengan arah horizontal (kiri-kanan). Dari pokok-pokok pengontrolan tersebut, maka dapat dibuat alur sistem pengontrolan untuk pemrograman pengontrol secara keseluruhan. Berdasarkan arah penyemprotannya
maka sistem pengontrolan pengecatan ini dapat dibagi dua bagian, sistem pengontrolan penyemprotan bidang tegak (arah depan) dan sistem pengontrolan penyemprotan bidang datar (arah bawah). Namun untuk memudahkan pengoperasian sistem maka harus dibuat pengaturan reset terlebih dahulu. (Kuo, 1998; Nour dkk, 2007; Charles, 2000). Deskripsi Sistem Deskripsi sistem ditunjukan melalui alur flow chart yang digambarkan sesuai dengan pola kerja system pengecatan yang akan dirancang.
Dari desain system menggunakan
mikrokomputer dengan keypad sebagai input luasan cat dan jarak objek dengan alur programnya seperti ditampilkan gambar 3. (Yi Fu, 2010; ) Media Pengecetan Objek tertentu untuk pengecatan bidang datar dengan batasan konstruksi mekaniknya sebagai alat demonstrasi. Objek yang digunakan adalah papan triplek dengan ukuran 50 cm x 88 cm baik untuk bidang datar. Tujuan pengujian ini untuk mendapatkan batas bidang penyemprotan terhadap posisi untuk dijadikan pedoman dalam setiap penentuan batas pengecatan sehingga untuk pengecatan pada objek yang berbeda. Cara kerja pengecatan, pertama-tama compressor di aktifkan dan diisi tekanan sampai 4 bar bersamaan dengan sumber tegangan pada mikrokontroler diset sesuai dengan waktu dan jarak saat pengecatan. Motor wiper diatur arah bolak balik susuai jarak yang ditetapkan dan motor servo diset pada posisi sudut dari 10-50 derajat.
HASIL Desain Logika Samar Setelah pemrograman selesai, maka dilakukan pengujian untuk mengetahui apakah program yang dibuat berhasil atau tidak. Pengujian ini belum menggunakan cairan cat dan objek apapun untuk pengecatan. Pengujiannya didapatkan bahwa program berhasil berjalan baik dengan alur programnya.Sistem dirancang dengan dua input dan satu output. Input di buat lima bagian dalam membership fungsi untuk input luasan cat adalah; Kurang Lual; Luas;Cukup Luas; Agak Luas; Luas sekali. Input luasan chat diperlihatkan pada rancangan membership fungsi .Untuk membership fungsi untuk input Jarak objek adalah; Sangat Dekat; Agak Dekat; Sedang; Agak Jauh ;Jauh sekali. Untuk membership fungsi untuk output posisi tuas adalah; Tarik Penuh; Tarik agak Penuh; Tarik Sedang; Tarik Sedikit; Tarik Sedikit Sekali. (Nikhil,2010; Lee S.H,2007) Setelah rancangan setiap bagian dari input dan output, maka langkah selanjutnya membuat rule setiap kondisi yang akan terjadi. Dari setiap lima kondisi input dan output akan
diuraikan masing-masing kemungkinan yang terjadi. Dari desain kondisi pengecatan untuk output tarikan tuas penyemprotan deperoleh 25 kemungkinan dengan menggunakan algoritma logika samar. Proses pengisian setiap kemungkinan pada rule adalah saat rule diaktifkan maka akan ada tiga menu dari dua parameter input dan satu parameter output. Masing – masing kandisi akan diaktifkan sesuai dengan kemungkinan yang terjadi/ Pengisian rule diinputkan dengan 25 kemungkinan dengan input luasan cat dan jarak objek serta output posisi tarikan. View rule menampilkan nilai input dan output hasil proses fuzzy logic ditampilkan gambar 26. dengan data luasan cat=13, Jarak Objek= 25 dan output 26,1. Dari tampilan gambar 26 input luasan cat = 13, Jarak objek = 25 dan output menghasilkan posisi luasan = 26.1 derajat. Pengujian Sistem Fuzzy logic dapat dilhat pada gambar 4. Pengujian Sistem Penentuan kualitas cat pada objek bidang datar ditentukan dari hasil cat yang diperoleh pada media pengecatan (tebal /tipis hasil pengecatan). Sesuai dengan rancangan logika samar yang telah diuraikan. Maka dari hasil yang diperoleh dari rancangan dengan melakukan 5 kali percobaan yaitu dengan posisi tarikan tuas pada jarak objek yang berbeda. Pada pengujian hasil output tarikan tuas 100 , maka diperoleh kemungkinan hasil untuk setiap jarak objek 50 cm, 40cm, 30 cm, 20cm, 10cm . hasil pengecatan dari jarak 50 cm hingga 10cm cenderung mengecil dengan kondisi pengecatan masih kurang bagus. Pada pengjian hasil output tarikan tuas 200 diperoleh kemungkinan hasil untuk setiap jarak objek 50cm, 40cm, 30 cm, 20cm, 10cm. Hasil pengecatan dari jarak 50cm hingga 10cm cenderung mengecil dengan kondisi pengecatan masih tipis juga masih kurang bagus. Pada pengjian hasil output tarikan tuas 30o maka diperoleh kemungkinan hasil untuk setiap jarak objek 50cm, 40cm, 30 cm, 20cm, 10cm. Hasil pengecatan dari jarak 50cm hingga 10cm cenderung mengecil dengan kondisi pengecatan mendekati hasil yang diharapkan. pengujian hasil output tarikan tuas 40
o
maka diperoleh kemungkinan hasil
untuk setiap jarak objek 50cm, 40cm, 30 cm, 20cm, 10cm hasil pengecatan dari jarak 50cm hingga 10cm cenderung mengecil dengan kondisi pengecatan bagus. Pada pengujian hasil output tarikan tuas 50 o maka diperoleh kemungkinan hasil untuk setiap jarak objek 50cm, 40cm, 30 cm, 20cm, 10cm hasil pengecatan dari jarak 50cm hingga 10cm cenderung mengecil dengan kondisi pengecatan bagus.
PEMBAHASAN Penelitian ini memberikan hasil yang tepat dalam percobaan yang telah dilakukan, dengan pemanfaatan fuzzy logic fungsi keanggotaan yang menggambarkan kondisi input dan
output. Pembentukan nilai output pada metode fuzzy dapat dibentuk berdasarkan deskripsi kerja sistem yang menghasilkan posisi tarikan tuas cat. Hasil pengujian didapatkan bahwa program berhasil berjalan baik dengan alur programnya dengan penerapan algoritma fuzzy dimana hasil yang didapat nilai luasan cat = 13 cm, jarak objek 25 cm input ini menghasilkan output = 26,1o sesuai dengan kondisi pada hasil pengujian sistem, untuk mendapatkan kualitas pengecatan yang bagus besar derajat tekanan tuas berpengaruh pada hasil luasan cat. Berdasarkan hasil pengujian pebandingann sistem manual dengan sistem pengontolan: Ditinjau dari penggunaan sumber daya manusia dalam penelitian ini dilakukan pengujian yaitu membandingkan waktu setiap pengecatan yang dilakukan oleh manusia dengan penggunaan alat pengotrolan data diambil dari percobaan dengan jarak pengecatan 10-50 cm pada media triplex ukuran 10x 30 cm dapat dilihat dari tabel 1. Dari hasil pengujian didapatkan bahwa dari segi waktu pengerjaan sistem kontrol lebih efektif dibandingkan dengan manusia namun kualitas yang didapat dari segi detail pengerjaan manusia lebih unggul dibanding dengan sistem pengontrolan. Dari hasil pengujian yaitu membandingkan manual dengan penggunaan sistem pengontolan, detail pengerjaan manusia lebih baik dibandingkan dengan mesin namun kualitas pengerjaan dapat ditingkatkan dengan menggunakan sistem pengontrolan serta meminimalkan proses, waktu dan tenaga pengerjaan.
KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil penelitian yang sudah dilakukan pada bab-bab sebelumnya maka dapat disimpulkan beberapa hal berikut: Metode fuzzy memberikan hasil yang tepat dalam percobaan yang telah dilakukan, dengan fungsi keanggotaan yang menggambarkan kondisi input dan output; Pembentukan nilai output pada metode fuzzy dapat dibentuk berdasarkan deskripsi kerja sistem yang menghasilkan posisi tarikan tuas cat. Dari pengujian didapatkan bahwa program berhasil berjalan baik dengan alur programnya dengan penerapan algoritma fuzzy dimana hasil yang didapat nilai luasan cat = 13 cm, jarak objek 25 cm input ini menghasilkan output = 26,1
o
sesuai dengan kondisi pada hasil pengujian sistem, untuk
mendapatkan kualitas pengecatan yang bagus besar derajat tekanan tuas berpengaruh pada hasil luasan cat. Hasil pengujian sistem pengontrolan didapatkan derajat tekanan tuas mempengaruh hasil kuaitas pengecatan dimana dari 5 kali percobaan semakin dekat jarak objek yaitu pada jarak 10 cm dengan tekanan tuas 50o mengahasilkan kualitas cat yang bagus namun dengan luas permukaan
cat yang lebih kecil yaitu 13 cm. Dari penelitian ini
diharapkan perancangan sistem yang dibuat hendaknya dapat dikembangkan dengan menambah kondisi kemungkinan dan media luasan diperbesar, peningkatan akurasi aistem
dapat menggunakan aturan-aturan tambahan lainya untuk sudut-sudut tertentu dan untuk pengembangan penelitian perlu ditambahkan kamera pada posisi penyemprotan supaya lebih efektif. Perlu di perhitungkan berapa volume cat yang dibutuhkan dalam pengecatan, serta teknik penyemprotan
mengacu pada penyemprotan printer untuk menghasilkan kualitas
penyemprotan pada bidang objek
DAFTAR PUSTAKA Charles, Kingsley. (2000).Mesin-Mesin Listrik.Jakarta. Doitsidis,K.P.,Valavanis.,Tsourveloudis. (2002). Fuzzy Logic Based Autonomonous Skid Steering Vehicle Navigation. Proceeding of the 2002 IEEE International Conference on Robotics & Automation .Washington DC. Ionescu,F.,Haszier,F.(2000).Comparison between classical and fuzzy-controller for electrohydraulic axes. International Symposium on Neuro-Fuzzy Systems, pp.155160. Kuo, Benjamin.(1998). Automatic Control System, Prenhallindo. Jakarta. Lee S.H., Panda,A.(2007). Development of a Matlab Data Acquisition and Control Toolbox for PIC Microcontrollers.Proceedings of 2007 ASEE American society for engineering education. Nikhil,Jindal.,Akhil,Jindal.,Sidharth,Chhabra. (2010). A Robust Algorithm for Local Obstacle Avoidance. International Journal of Computer Theory and Engineering. Nour M.I.H, Ooi J., Chan K.Y., (2007). Fuzzy logic control vs. conventional PID control of an inverted pendulum robot. Proceedings of 2007 ICIAS International Conference on Intelligent and Advanced Systems. Sourav,Dutta. (2010). Obstacle Avoidance of mobile robot using PSO based Neuro Fuzzy Technique. International Journal on Computer Science and Engineering. Thiang.,Resmana.,Wahyudi.(2001).Aplikasi Kendali Fuzzy Logic untuk Pengaturan Kecepatan. Jurnal Teknik Elektro Vol.1, No.1 Maret 2001 : 33 – 42 Univesitas Kristen Petra. Winarno, T. (2009). Aplikasi Fuzzy Logic Sebagai Kontrol Posisi Motor DC. Prosiding SENTIA Politeknik Negeri Malang. Yi Fu, Li. H., Kaye, M.E. (2010).Hardware/Software Codesign for a Fuzzy Autonomous Road-Following System. Proceedings of IEEE System, Man and Cybernetics Society. ,
Tabel 1. Perbandingan waktu pengerjaan sistem manual dengan sistem control Waktu No
Jarak Pengecatan Manusia
Sistem
1
10 cm
12 detik
11 detik
2
20 cm
13 detik
11 detik
3
30 cm
14 detik
11 detik
4
40 cm
14 detik
11 detik
5
50 cm
14.5 detik
11 detik
Gambar 1. Blok Diagram Sistem
Motor A LS LS
Servo
LS
Kompresor
LS
LS
LS
[Ket : LS adalah Limit Switch, sebagai saklar pemberi sinyal]
Gambar 2. Rancangan Konstruksi Sistem.
Gambar 3 Diagram Alir Input Sistem
Gambar 4. Pengujian dengan desain logika samar
