APLIKASI PEMINDAI ULTRASONIK UNTUK REKONSTRUKSI 3D MENGGUNAKAN METODE DELAUNAY TRIANGULATION

Transkripsi

1 APLIKASI PEMINDAI ULTRASONIK UNTUK REKONSTRUKSI 3D MENGGUNAKAN METODE DELAUNAY TRIANGULATION FAUZI RAHADIAN PUTRA DOSEN PEMBIMBING : HARRIS PIRNGADI DJOKO PURWANTO

2 JUDUL TUGAS AKHIR APLIKASI PEMINDAI ULTRASONIK UNTUK REKONSTRUKSI 3D MENGGUNAKAN METODE DELAUNAY TRIANGULATION (ULTRASONIC SCANNER APPLICATION FOR 3D RECONSTRUCTIONUSING DELAUNAY TRIANGULATION METHOD)

3 LATAR BELAKANG Suatubendadapatdilihatjikaada cahayayang berasal dari benda tersebut masuk ke dalam alat penglihatan, Gelombang ultrasonik dapat bekerja tanpa terpengaruh banyak atau sedikitnya intensitas cahaya di sekitarnya, Transduser ultrasonik digunakan untuk memindai benda padat Data dari transduser ultrasonik tersebut diolah sehinggadidapatkangambar3d daribendayang telah dipindai.

4 PERMASALAHAN Pengaruh beam pattern transduser ultrasonik terhadap pembacaan, Pembacaan transduser ultrasonik terhadap benda yang berbeda-beda bentuk, ukuran dan jaraknya, Proses pembuatan mekanik transduser ultrasonik dalam melakukan pemindaian, Prosespengolahandata menggunakan3d reconstruction, Besarnya error dalam pengujian.

5 BATASAN MASALAH Transduser yang digunakan adalah transduser ultrasonik 40 KHz untuk medium udara, Objekadalahbendapadatyang tidakbergerak yang dapat memantulkan gelombang ultrasonik, Permukaan benda yang dideteksi berupa permukaan datar, Jarak antara objek dengan transduser yang dideteksi cm, Ketelitian transduser sebesar 1 cm, Metode 3D reconstruction yang digunakan adalah metode Delaunay triangulation.

6 TUJUAN Mengetahui pengaruh beam pattern transduser ultrasonik terhadap pembacaan, Mengetahui pembacaan transduser ultrasonik terhadapbendayang berbeda-bedabentuk, ukuran dan jaraknya, Membuat mekanik transduser ultrasonik dalam melakukan pemindaian, Mendapatkanprosespengolahandata menggunakan 3D reconstruction, Mengetahui besarnya error dalam pengujian.

7 DIAGRAM BLOK SISTEM Transduser Mekanik 1 Sistem Mikrokontroler Modul USB to serial Motor stepper 1 Display LCD PC Motor stepper 2 Mekanik 2

8 TRANSDUSER SRF-04 mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Tegangan: 5 VDC, KonsumsiArus: 30 ma(rata-rata), 50 ma(max), Frekuensi Suara : 40 khz, Jangkauan: 3 cm -300 cm, Sensitivitas: Mampu mendeteksi gagang sapu berdiameter3 cm dalamjarak> 2 m, Input Trigger : 10 msmin. PulsaLevel TTL, Pulsa Echo : Sinyal level TTL positif, lebar berbanding proporsional dengan jarak yang dideteksi.

9 TRANSDUSER

10 MOTOR STEPPER 1 Sanyo Denki tipe 103H yang memiliki spesifikasi sebagai berikut: 12V DC, DC 3A, 1.8 DEG/STEP, Bipolar.

11 MOTOR STEPPER 2 16HM A yang memiliki spesifikasi: 12V DC, Arusper fasa0,4a, 0.9 DEG/STEP, Bipolar.

12 SISTEM MIKROKONTROLER

13 DISPLAY LCD

14 MODUL USB TO SERIAL

15 PC Jenis PC yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut: Intel Pentium Dual CPU 1,99GB RAM

16 DELAUNAY TRIANGULATION Triangulasiadalah sebuahgraf planar yang berbentuksegitiga. Dalam istilah trigonometri atau geometri dasar, triangulasi adalah sebuah proses untuk menemukan koordinat dan jarak ke sebuah titik. Tigatitikdihubungkandengan tigagaris (edge) yang berturut-turut sehingga membentuk sebuah segitiga(triangle).

17 DELAUNAY TRIANGULATION Triangulasi Delaunay (Detri) adalah pembentukan jala-jala segitiga dari himpunan titik-titik pada suatu bidang. Segitiga-segitiga yang terbentuk harus memenuhi syarat incircle, yaitu tidak ada titik lain di dalam lingkaran yang dibentuk dari tiap tiga titik sudut segitiga yang ada kecuali tiga titiksudutsegitigaitu sendiri.

18 DELAUNAY TRIANGULATION Kriteria detri: Tidak diijinkan ada vertek di dalam lingkaran tersebut, Minimal terbentuk triangulasi dalam satu lingkaran, Meskipun terbentuk triangulasi tetapi ada vertek independen di dalam lingkaran maka masih belum dikategorikan Delaunay

19 DELAUNAY TRIANGULATION

20 DELAUNAY TRIANGULATION A. Terdapatduavertek yang terhubungpadanota e pada lingkaran tapi terdapat dua vertek lain di dalam lingkaran yang tidak berpotongan dengan lingkaran. Sehingga belum termasukkriteriadelaunay. B. Notasi e merupakan delaunay karena berpotongan pada satu lingkaran akan tetapi kriteria delaunay menyatakan minimal 3 verek untuk bisa triangulasi. Maka masih belum dinyatakandelaunay. C. Pada triangulasi t sudah terbentuk dan berpotongan pada satu lingkaran. Akan tetapi di dalam lingkaran tersebut terdapat vertek v yang berdiri bebas. Sehingga kondisi tersebutbelum dikatakandelaunay. D. Letak triangulasi t sudah terhubung dan berpotongan pada satu lingkaran dan terdapat vertek v yang berada diluar lingkaran. Dengan kondisi demikian triangulasi t termasuk kriteriadelaunaydandinyatakantriangulasidelaunay.

21 DELAUNAY TRIANGULATION

22 RANCANGAN PELETAKAN ALAT Transduser Stepper 1 Stepper 2 Mikrokontroler PC

23 REALISASI ALAT

24 REALISASI ALAT

25 REALISASI ALAT

26 KARAKTERISASI TRANSDUSER Pengujian resolusi transduser No. Pembacaan transduser (cm) Pengukuran mistar (cm)

27 KARAKTERISASI TRANSDUSER Pengujian beamwidth transduser Ketinggian 20cm Ketinggian 22cm Ketinggian 24cm Jarak (inci) Pembacaan (V) Jarak (inci) Pembacaan (V) Jarak (inci) Pembacaan (V) v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v

28 PENGUJIAN PROGRAM MENGGERAKKAN MOTOR STEPPER

29 PENGUJIAN PENGIRIMAN DATA SERIAL

30 PENGUJIAN PENERIMAAN DATA TITIK

31 PENGUJIAN PROGRAM 3D RECONSTRUCTION

32 PENGUJIAN PROGRAM 3D RECONSTRUCTION

33 PENGUJIAN MENGGUNAKAN TRANSDUSER ARRAY

34 PENGUJIAN MENGGUNAKAN TRANSDUSER ARRAY Teta = 0 Teta = 90 Teta = 180 Teta = 270 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T Teta = 0 Teta = 90 Teta = 180 Teta = 270 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T

35 PENGUJIAN MENGGUNAKAN TRANSDUSER ARRAY Teta = 0 Teta = 90 Teta = 180 Teta = 270 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T

36 PENGUJIAN MENGGUNAKAN TRANSDUSER ARRAY

37 PENGUJIAN PEMBACAAN TRANSDUSER TERHADAP PERMUKAAN MIRING Benda digerakkan dengan θ = 10, kemudian data hasil keluaran dicatat dan dibandingkan dengan data hasil pengukuran. Dengannilaierroryang kurangdari10%, pengujian transduser untuk objek dengan Teta Pembacaan transduser (cm) Pengukuran mistar (cm) Error (%) permukaan 0 miring 15 dapat dilakukan

38 PENGUJIAN PEMBACAAN TRANSDUSER DENGAN OBJEK DENGAN PERMUKAAN MIRING Pengujian dilakukan terhadap 2 buah objek yang memilikibahan danukuranberbeda. Objek-objek yang akan diuji yaitu: Objek 1, terbuat dari bahan kardus dengan bentukbalokdanberdimensi30.5 cm x 22.3 cm x 22 cm (p x l x t), Objek2, terbuatdaribahan sengdengan bentuktabungdan berdimensi7.5 cm x 15.5 cm (r x t).

39 PENGUJIAN PEMBACAAN TRANSDUSER DENGAN OBJEK DENGAN PERMUKAAN MIRING

40 PENGUJIAN PEMBACAAN TRANSDUSER DENGAN OBJEK DENGAN PERMUKAAN MIRING

41 KESIMPULAN Transduser SRF-04 yang digunakan dalam pengujian memiliki resolusi 1 cm dengan beam width 45, Hasil percobaan menggunakan 3 buah transduser yang disusun secara array dimana objek digerakkan setiap 90, hasil rekonstruksi tidak sesuai dengan bentuk objek dikarenakan data hasil keluaran transduser berupa data titik, sehingga semakin banyak transduser semakin banyak titik yang didapatkan sehingga hasil rekonstruksi semakin mendekati bentuk asli objek, Proses pengujian pembacaan transduser terhadap kemiringan permukaan dengan θ=10, menghasilkan error sebesar 9.49%, Hasilpengujian denganbalokyang terbuat daribahankardus dankalengyang terbuat dari bahan seng menghasilkan gambar hasil rekonstruksi yang mendekati bentuk asli objek yaitu bentuk balok dan tabung tanpa alas dan tutup.

42 SARAN Untuk percobaan menggunakan transduser yang disusun secaraarray, semakinbanyakjumlahtransduseryang digunakan, semakin banyak data titik yang didapatkan, hasil rekonstruksi semakin mendekati bentuk asli objek, Untuk pengujian yang lebih teliti, transdusernya yang harus digerakkan untuk melakukan proses pemindaian sehingga posisi transduser tetap tegak lurus dengan permukaan objek yang dipindai, Untuk proses pengujian pembacaan transduser terhadap kemiringan permukaan, semakin sempit beam width dan semakin tinggi resolusi transduser yang digunakan, semakin kecil error yang dihasilkan.