ROBOT PENYUSUN BUKU PADA PERPUSTAKAAN DENGAN WEB CAMERA

Transkripsi

1 ROBOT PENYUSUN BUKU PADA PERPUSTAKAAN DENGAN WEB CAMERA Firdaus Surya Pradana 1, Ali Husein A 2, Taufiqurrahman 2,Edy Satriyanto 2 1 Penulis,Mahasiswa Jurusan Teknik Elektronika PENS-ITS 2 Dosen Pembimbing, Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektronika PENS-ITS Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Electronics Engineering Polytechnic Institute of Surabaya Institut Teknologi Sepuluh November Kampus ITS Sukalilo, Surabaya 60111,INDONESIA Tel: +62(31) ; Fax: +62(31) firdaussp@gmail.com Abstrak, Robot pada saat ini telah menjadi kebutuhan di beberapa bidang dalam kehidupan manusia. Mulai dari bidang industri hingga rumah tangga. Perangkat-perangkat dalam Robot menggunakan berbagai sensor yang sudah terdapat di pasaran ataupun memanfaatkan perangkat hingga dapat di jadikan sensor. Salah satunya adalah menggunakan kamera sebagai sensor dalam mendeteksi warna. Dalam hal ini metode yang digunakan adalah Digital Image Processing. Metode ini merupakan suatu metode untuk mengolah citra menjadi data digital yang mampu diolah selanjutnya oleh mikrokontroller. Dengan menggabungkan perangkat kamera dalam hal ini Web Camera dengan mikrokontroller, akan di uji coba hasil yang akan didapat dari penggabungan dua perangkat tersebut. Penggabungan tentunya menggunakan perangkat lain sebagai penghubung keduanya. Dalam Proyek Akhir ini, akan mencoba untuk melakukan penggabungan dua perangkat dengan metode Digital Image Processing tersebut. Diharapkan Proyek akhir ini dapat menjadi bagian dari Robot-Robot yang telah diciptakan. Kata kunci : Digital Image Processing, Robot,Mikrokontroller, Web Camera 1. PENDAHULUAN Saat ini bidang robotika telah memasuki di berbagai kehidupan manusia. Hal yang paling terlihat adalah sebagai robot pembantu pekerjaan manusia. Dalam proyek akhir ini, robot pembantu di buat adalm bentuk robot pembantu pustakawan. Robot pembantu ini berfungsi untuk menyusun buku pada rak-rak perpustakaan. Dengan menggunakan sensor web camera sebagai pembaca kode warna pada buku, yang selanjutnya akan dikirimkan melalui USB to serial, yang akan masuk ke mikrokontroller sebagai penggerak actuator yakni motor DC dengan rotary encoder. Proses pembacaan kode warna dengan menggunakan pengolahan citra. Dengan metode digital image processing. 2. DASAR TEORI 2.1 Digital Image Processing Citra digital dapat didefinisikan sebagai fungsi dua variabel, f(x,y), dimana x dan y adalah koordinat spasial dan nilai f(x,y) adalah intensitas citra pada koordinat tersebut, hal tersebut diilustrasikan pada gambardi bawah ini. Teknologi dasar untuk menciptakan dan menampilkan warna pada citra digital berdasarkan pada penelitian bahwa sebuah warna merupakan kombinasi dari tiga

2 warna dasar, yaitu merah, hijau, dan biru (Red, Green, Blue - RGB).linier dalam jangka yang lebar. Komposisi warna RGB tersebut dapat dijelaskan pada gambar di bawah ini. Gambar 1. Citra Digital 2.2 Rotary Encoder Rotary encoder merupakan perangkat elektromekanik yang digunakan untuk mengubah posisi sudut dari batang (shaft) atau sudut analog menjadi kode digital, melalui sebuah transducer. Salah satu jenis rotari enkoder yang dapat digunakan yaitu inkremental. Untuk membentuk pulsa output, maka pada piringan enkoder mempunyai celah dengan jarak yang sama dalam satu jalur dan sebuah celah referensi untuk mendeteksi satu putaran penuh. Sinyal output enkoder ada tiga jenis yaitu channel A, channel B dan index. Informasi yang dibaca adalah jumlah terang/gelap yang terjadi selama satu putaran. Gambar 3 Pulsa output rotary enkoder. Resolusi output digital enkoder inkremental dapat ditambahkan dengan perangkat elektronik yang berfungsi sebagai pengali pada masing-masing channel. Proses perkalian dapat dimulai hanya dengan menggunakan tepi positif pada channel A. Jika kedua tepi positif dan negatif digunakan, maka akan terjadi dua kali hitungan. Bila ditambahkan dengan tepi channel B, maka resolusi akan menjadi empat kali lipat jumlahnya.[2] Gambar 4 Berbagai model awal perhitungan pulsa 2.3 Web Camera Webcam (singkatan dari web camera) adalah sebutan bagi kamera real-time yang gambarnya bisa diakses atau dilihat melalui World Wide Web, program instant messaging, atau aplikasi video call. Istilah webcam merujuk pada teknologi secara umumnya, sehingga kata web kadang-kadang diganti dengan kata lain yang mendeskripsikan pemandangan yang ditampilkan di kamera, misalnya StreetCam yang memperlihatkan pemandangan jalan. Webcam atau web camera adalah sebuah kamera video digital kecil yang dihubungkan ke komputer melalui (biasanya) port USB ataupun port COM Gambar 2 Konstruksi dasar rotary encoder Optoelectronic akan mengirimkan cahaya LED melalui celah yang terdapat pada piringan enkoder, bagian penerima ( photo transistor) akan mengubah cahaya terang/gelap menjadi sinyal digital dengan duty cycle 50%. Gambar 5 Web Camera Logitech 2.4 Komunikasi Serial Komunikasi data serial, adalah cara berkomunikasi secara serial. Data yang akan dikirimkan akan diserialkan, dan dikirimkan keluar dari satu alur sebanyak 1 bit tiap waktu. Komunikasi serial

3 merupakan komunikasi yang paling sering dipergunakan. Port komunikasi serial ini biasanya sudah terdapat dalam computer, mesin pengendali, modem, terminal dan sebagainya. Dalam komunikasi data serial, masing-masing peralatan komunikasi memerlukan port serial dan kabel yang terdiri dari sedikitnya 3 kabel, yang terdiri dari kabel untuk mengirimkan data ( Transmitting Data : TX), menerima data (Receiving Data : RV) dan ground (GND) Kecepatan data transfer RS 232 cukup rendah, kecepatan maksimal hanya bits/ detik. Singkatnya RS232 hanya untuk komunikasi area local dan hanya satu driver dan satu receiver. RS232 pada PC mempunyai dua jenis konektor, yaitu konektor dengan 25 pin (DB25) dan konektor dengan 9 pin (DB9). Pada dasarnya hanya tiga pin yang dipakai, yaitu pin kirim, pin terima, dan ground. Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator,dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet. Gambar 7 Motor DC 2.6 H-Bridge Motor Driver H-Bridge adalah salah satu contoh rangkaian motor driver. Susunan dasar dari rangkaian tersebut adalah beberapa transistor yang terangkai menyerupai huruf H. Oleh karena itu, rangkaian tersebut dinamakan H-Bridge. Rangkaian dasar rangkaian H-Bridge ditunjukkan pada gambar berikut ini. Gambar 6 Rangkaian Komunikasi Serial Untuk dapat menggunakan port serial, kita perlu mengetahui alamatnya. Biasanya tersedia dua port serial yaitu COM1 dan COM2. Base address COM1 biasanya adalah 1016 (3F8H) dan COM2 biasanya 760 (2F8H). 2.5 Motor DC Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah -ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. Gambar 8 Rangkaian Dasar H-Bridge 3. METODOLOGI Rancangan metodologi Proyek Akhir yang akan dibuat adalah mencakup bebrapa hal, yang menjadi point utama adalah system pergerakan robot dan system pengambilan kode warna pada buku dengan webcam. Dengan metode image processing. Image processing atau pengolahan citra adalah bentuk dari pemrosesan informasi yang menerima input berupa citra atau gambar seperti foto, frame atau objek benda. Dalam Proyek Akhir ini, image processing dilakukan agar robot mengetahui kemana tujuannya dengan membaca kode warna yang ditempel pada buku. Tahapan metode pembuatan Proyek Akhir sebagai berikut : Tahapan Studi literature Merupakan suatu langkah untuk mencari dan mempelajari buku-buku, paper, makalah dan

4 informasi-informasi dari internet yang berhubungan dengan permasalahan proyek akhir, seperti bahasa pemrograman C++ (Code Vision AVR), Motor DC, Rotary Encoder, dan lain lain Pengumpulan Data dan Bahan Merupakan kegiatan mencari, menemukan dan menentukan bahan-bahan yang berkaitan dengan proyek akhir Perancangan perangkat keras (hardware) Merupakan tahap perencanaan dan perancangan sistem yang terdiri dari mekanik dan elektronik. Seperti body robot serta lengan pendorong buku. WEBCAM PERSONAL COMPUTER (PC) MIKROKONTROLER DRIVER MOTOR DC Pembuatan perangkat keras (hardware) Merupakan tahap implementasi dari perancangan perangkat keras (hardware) Perancangan perangkat lunak (software) Merupakan tahap perencanaan rancangan program dan bahasa pemrograman yang dipilih pada proyek akhir ini. Dalam perencanaannya, bentuk dasar sistem berupa sebuah robot dengan memiliki tempat rak dan lengan pendorong buku. Sedangkan pada pengujian nanti robot akan menunjukkan kemampuan untuk mendeteksi warna, dengan webcam sebagai media pendeteksinya. 4.2 Perancangan Perangkat Keras Dengan menggunakan komponen-komponen di atas, maka rancangan sistem pada proyek akhir dapat dilihat sebagai berikut: Pembuatan perangkat lunak (software) Merupakan tahap implementasi dari perancangan peracangan perangkat lunak (software) Pengujian dan evaluasi perangkat keras (hardware) Melakukan evaluasi dan implementasi atas hardware yang Webcam NetBook mikrokontroler ATmega16 dibuat apakah telah berjalan dengan baik atau tidak Pengujian dan evaluasi perangkat lunak (software) Melakukan evaluasi dan implementasi atas software yang dibuat serta melakukan pembahasan dari hasil evaluasi tersebut Penyusunan laporan proyek akhir Merupakan tahap akhir berupa penyusunan buku laporan proyek akhir. 4. PERENCANAAN DAN PEMBUATAN SISTEM 4.1 Gambaran Sistem motor DC H-Bridge Gambar 9. Komponen Sistem Perangkat Keras Dari perangkat-perangkat di atas akan digabungkan kedalam mekanik robot. Dengan webcam sebagai mata untuk membaca kode warna pada buku, netbook sebagai pengolah citra yang ditangkap oleh webcam. Lalu hasil pengolahan akan diubah dalam bentuk biner yang selanjutnya akan dikirimkan dengan media USB to Serial ke mikrokontroller. Setelah mikrokontroller menerima data dari

5 netbook, maka actuator atau motor DC akan bergerak sesuai perintah yang diberikan dari input. 4.Pengujian dan Analisa Pengujian yang dilakukan antara lain : 1. Pengujian Mekanik (Berjalan Lurus), 2. Pengujian Driver, 3.Pengujian Mekanik (Berjalan membentuk pola Segi Empat), 4.Pengujian sistem (Bergerak ke RakA), 5.Pengujian sistem (Bergerak ke RakB), 6.Pengujian sistem (Bergerak ke RakC), 7.Pengujian sistem (Bergerak ke RakD), 8.Pengujian secara random ke masing-masing rak. Hasil Analisa : 1. Pengujian mekanik untuk bergerak lurus telah dilakukan dan hasilnya robot mampu berjalan lurus pada bidang datar. 2. Pengujian driver untuk mencari nilai pwm pada motor dc sebagai penggerk robot. Dihasilkan analisa bahwa PWM kedua motor berbeda, sehingga dibutuhkan penyesuaian pada kedua PWM. 3.Pergerakan robot dengan pola segiempat untuk dapat memastikan lagi mekanik dengan nilai pwm yangtelah didapat sebelumnya. 4. Pengujian sistem menghasilkan analisa mulai dari mekanik hingga lapangan. Pengaruh mekanik terhdaap pergerakan robot sangatlah besar, ketidak simetrisan antara sisi kanan dan kiri menyebabkan robot tidakberjalan sesuai yag diharapkan. Bagitu juga dengan lapangan, kondisi lapangan yang kurang baik dapat mempengaruhi kinerja atau bergeraknya robot. 5.Kesimpulan 1. Pengaruh mekanik terhadap pergerakan robot sangat besar. 2. Pencahayaan untuk melakukan pengolahan citra sangat memperngaruhi kamera dalam menangkap objek. 3. Konsdisi lapangan yang tidak baik memperngaruhi pergerakan robot. 6. Daftar Pustaka *) Al fatta, Hanif.2009.Rekayasa sistem pengenalan wajah,penerbit Andi,Yogyakarta. *)Aini,Nur.2006.Identifikasi jenis kacang bersandikan klasifikasi bentuk dan warna, Tugas Akhir Politeknik Elektronika Negeri Surabaya,Jurusan Teknik Elektronika, Surabaya. *)Blocher, Richard.Dasar Elektronika. Penerbit Andi,Yogyakarta